Mimo wyższej ceny, zbiorniki ze stali nierdzewnej do podgrzewaczy wody są zazwyczaj bardziej opłacalne w porównaniu kosztów cyklu życia i powinny być tak przedstawiane.
Domowe podgrzewacze wody to prawdziwa piechota świata mechanicznego. Często są narażone na bardzo trudne warunki, a ich ciężka praca jest zazwyczaj ignorowana. Jeśli chodzi o wodę w podgrzewaczu, niszczone są minerały, tlen, chemikalia i osady. Jeśli chodzi o spalanie, wysokie temperatury, naprężenia termiczne i kondensat spalin mogą wyrządzić ogromne szkody materiałom.
Jeśli chodzi o konserwację, podgrzewacze wody użytkowej (DHW) są niemal zaniedbywane. Większość właścicieli domów traktuje swoje podgrzewacze wody jak coś oczywistego i zauważa je tylko wtedy, gdy nie działają lub przeciekają. Sprawdź pręt anodowy? Wypłucz osad? Czy istnieje plan konserwacji? Zapomnij o tym, nam to nie przeszkadza. Nic dziwnego, że większość urządzeń do podgrzewania wody użytkowej ma krótką żywotność.
Czy można skrócić tę krótką żywotność? Jednym ze sposobów na wydłużenie żywotności podgrzewaczy CWU jest stosowanie stali nierdzewnej. Stal nierdzewna to mocny i trwały materiał, który zapewnia większą odporność na ataki ze strony wody i kominka, dzięki czemu podgrzewacz może służyć przez długi czas. Jedyną wadą stali nierdzewnej jest wysoki koszt materiałów i produkcji. Na wysoce konkurencyjnym rynku podgrzewaczy CWU tak wysoki koszt stanowi ogromne wyzwanie.
Stal nierdzewna to ogólna nazwa stopów żelaza o zawartości chromu wynoszącej co najmniej 10,5%. W celu zwiększenia odporności na korozję, wytrzymałości i odkształcalności można dodawać również inne pierwiastki, takie jak nikiel, molibden, tytan i węgiel. Istnieje wiele różnych kombinacji tych różnych stopów metali, które dają określone „typy” i „gatunki” stali nierdzewnej. Samo stwierdzenie, że coś jest wykonane ze stali nierdzewnej, nie mówi wszystkiego.
Gdyby ktoś powiedział „daj mi kilka plastikowych rur”, co byś przyniósł?PEX, CPVC, polietylen?Wszystkie te rury są „plastikowe”, ale wszystkie mają bardzo różne właściwości, wytrzymałość i zastosowania.To samo dotyczy stali nierdzewnej.Istnieje ponad 150 gatunków stali nierdzewnej, wszystkie o bardzo różnych właściwościach i zastosowaniach.Stal nierdzewna stosowana w domowych podgrzewaczach wody jest zwykle wykonana z zaledwie kilku gatunków stali nierdzewnej, zwykle typów 304, 316L, 316Ti i 444.
Różnica między tymi gatunkami polega na stężeniu stopu w nich. Wszystkie stale nierdzewne klasy „300” zawierają około 18% chromu i 10% niklu. Dwa gatunki 316 zawierają również 2% molibdenu, podczas gdy gatunek 316Ti ma 1% tytanu dodanego do mieszanki. W porównaniu do 304, molibden nadaje gatunkom 316 lepszą ogólną odporność na korozję, szczególnie wyższą odporność na korozję wżerową i szczelinową w środowiskach chlorkowych. Tytan klasy 316Ti zapewnia doskonałą formowalność i wytrzymałość. Gatunek 444 zawiera chrom i molibden, ale nie zawiera niklu. Ogólnie rzecz biorąc, im więcej niklu, molibdenu i tytanu w mieszance, tym lepsza odporność na korozję i wytrzymałość, ale również wyższy koszt. Kiedy ktoś mówi, że ma podgrzewacz wody ze „stali nierdzewnej”, przyjrzyj się uważnie gatunkom, ponieważ nie są one tej samej jakości.
Stal nierdzewna jest stosowana w różnych typach podgrzewaczy wody. Najczęściej wykorzystuje się ją w pośrednich podgrzewaczach wody użytkowej i kondensacyjnych bez zbiornikowych podgrzewaczach wody. Pośrednie podgrzewacze wody zawierają wewnętrzną wężownicę przenoszącą ciepło podłączoną do kotła lub pętli kolektora słonecznego. Są one bardziej popularne w Europie niż w Kanadzie ze względu na dominację europejskich systemów hydro i solarnych do podgrzewania wody.
Konstrukcje ze stali nierdzewnej stanowią dużą część tych pośrednich rynków europejskich. W Kanadzie dostępne są zbiorniki ze stali nierdzewnej i stali pokrytej szkłem, zbiorniki ze stali nierdzewnej są zazwyczaj droższe. W bezciśnieniowych podgrzewaczach wody bez zbiornika wymiennik ciepła jest zwykle wykonany z miedzi. Ze względu na nacisk na bardziej wydajne jednostki skraplające, wymienniki ciepła są wykonane albo w całości ze stali nierdzewnej, albo z kombinacji pierwotnego wymiennika ciepła z miedzi i wtórnego ze stali nierdzewnej. Podgrzewacze wody z bezpośrednim spalaniem pozostają królem kanadyjskiego rynku podgrzewaczy wody. W tym segmencie dominuje stal węglowa z wykładziną szklaną. Stal nierdzewna jest powszechnie stosowana w bezciśnieniowych lub bezpośrednio ogrzewanych podgrzewaczach wody ze zbiornikiem kondensacyjnym.
Aby zwiększyć wydajność tych urządzeń, spaliny muszą zostać schłodzone poniżej punktu rosy, co pozwala uwolnić ciepło utajone paliwa. Powstały kondensat to w zasadzie para wodna destylowana z gazowych produktów spalania, która ma bardzo niskie pH i wysoką kwasowość. Ten kwaśny kondensat musi zostać odprowadzony do odpływu w celu utylizacji, ale większym problemem jest jego żrący wpływ na powierzchnie wymiennika ciepła podgrzewacza wody.
Wymienniki ciepła wykonane ze zwykłej stali lub miedzi nie są w stanie wytrzymać kondensatu spalin przez dłuższy czas. Stal nierdzewna jest dobrym wyborem ze względu na jej wysoką odporność na korozję i elastyczność, co pozwala na tworzenie skomplikowanych kształtów wymienników ciepła. Istnieje wiele marek kondensacyjnych podgrzewaczy wody bez zbiornika, które wykorzystują wymienniki ciepła ze stali nierdzewnej. Pozwala im to na wspomaganie całkowitej kondensacji spalin w wymienniku ciepła i skutkuje wysokim współczynnikiem EF wynoszącym do 0,97.
Podgrzewacze wody zbiornikowe z technologią kondensacyjną są obecnie coraz częściej używane, szczególnie w związku ze zmianami w przepisach budowlanych, które wymagają większej wydajności podgrzewaczy wody. Na tym rynku występują dwa popularne typy budynków. Zbiorniki emaliowane to w pełni zanurzone wtórne wymienniki ciepła kondensacyjnego. Zewnętrzna (strona wody) i wewnętrzna (strona ognia) część wężownic wymiennika ciepła jest emaliowana, a emaliowane wnętrze zapobiega kondensacji spalin. Modele zbiorników ze zbiornikiem i wężownicą w całości wykonanymi ze stali nierdzewnej nie są powszechne, ale dostępnych jest wiele takich konstrukcji w całości wykonanych ze stali nierdzewnej.
Początkowy koszt zbiornika wyłożonego szkłem jest rzeczywiście niższy, a tylko czas pokaże, jak odporny będzie wymiennik ciepła w trudnych warunkach skraplania. Te nowe podgrzewacze wody ze zbiornikiem na kondensat są w stanie osiągnąć wyższą sprawność niż tradycyjne podgrzewacze wody z bezpośrednim ogniem, przy sprawności cieplnej wynoszącej od 90% do 96%. W miarę jak rządy wprowadzają coraz wyższe przepisy dotyczące sprawności podgrzewaczy wody, z pewnością zobaczymy na rynku więcej innowacyjnych, wysokowydajnych podgrzewaczy wody zbiornikowych.
Przyjrzyj się bliżej podgrzewaczom wody zbiornikowym, a zauważysz, że większość typów zbiorników z bezpośrednim spalaniem, z pośrednią wężownicą wewnętrzną i prostych zbiorników magazynowych ma konstrukcję ze stali nierdzewnej i emaliowaną.
Jakie są zatem zalety stali nierdzewnej w porównaniu ze zbiornikami wyłożonymi szkłem? Jak przekonać klientów, aby zainwestowali więcej w zbiorniki ze stali nierdzewnej? Największą zaletą stali nierdzewnej jest jej naturalna odporność na korozję w słodkiej wodzie, co wydłuża jej żywotność. Ze względu na skład stopów metali odpornych na korozję, zbiorniki ze stali nierdzewnej są mocniejsze i trwalsze niż zbiorniki wyłożone szkłem. Zbiorniki ze stali nierdzewnej mają ochronną barierę tlenkową po stronie wody, aby naturalnie zapobiegać korozji.
Natomiast zbiorniki wyłożone szkłem posiadają powłokę stanowiącą barierę pomiędzy stalą węglową a wodą. Jeśli nadarzy się taka okazja, tlen i substancje chemiczne zawarte w wodzie zaatakują stal i szybko ją skorodują. Ponieważ niemal niemożliwe jest idealne nałożenie jakiejkolwiek powłoki ochronnej (bez mikroskopijnych pęknięć lub uszkodzeń w postaci dziurek w warstwie ochronnej), zbiorniki wyłożone szkłem zawierają pręty anodowe zamontowane wewnątrz zbiornika.
Pręty anody ofiarnej z czasem ulegają zużyciu, a po zakończeniu procesu elektroliza powoduje erozję odsłoniętych stalowych elementów wewnątrz zbiornika. Szybkość wyczerpywania się anody zależy od jakości wody i jej ilości. Anody ofiarne zazwyczaj wytrzymują od trzech do pięciu lat, a anody można wymienić, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom.
W rzeczywistości, regularne kontrole i wymiana anod są często pomijane, a zbiornik przecieka, co powoduje konieczność wymiany całego urządzenia. W przeciwieństwie do zbiorników wyłożonych szkłem, zbiorniki ze stali nierdzewnej nie wymagają „anod ofiarnych” w celu zapobiegania korozji powierzchni. Oznacza to, że nie ma potrzeby kontroli ani wymiany anody, co oszczędza czas i koszty konserwacji przez cały okres użytkowania podgrzewacza wody.
Ze względu na zwiększoną trwałość i odporność na korozję zbiorniki ze stali nierdzewnej często objęte są dłuższą gwarancją, a niektórzy producenci oferują nawet dożywotnią gwarancję na zbiorniki.
Zbiorniki ze stali nierdzewnej mają również tę zaletę, że są lżejsze w porównaniu do zbiorników wyłożonych szkłem, dzięki czemu są łatwiejsze w transporcie, obsłudze i montażu. Grubość ścianek stali nierdzewnej stosowanej w zbiornikach jest zwykle znacznie cieńsza niż w podobnych zbiornikach stalowych z wykładziną szklaną. W połączeniu z ciężarem samego szkła wyłożonego, słoiki wyłożone szkłem są zwykle znacznie cięższe.
W przeciwieństwie do słoików ze szklanymi ściankami, słoiki ze stali nierdzewnej wymagają mniej uwagi podczas transportu, a szklana ścianka może ulec uszkodzeniu w trakcie transportu. Jeśli szklana ścianka zbiornika ulegnie uszkodzeniu lub pęknie na skutek nieostrożnego obchodzenia się z nią w czasie transportu lub instalacji, nie będzie to zauważone do momentu przedwczesnej awarii zbiornika.
Zbiorniki ze stali nierdzewnej są zazwyczaj w stanie wytrzymać wyższe temperatury wody niż zbiorniki wyłożone szkłem, a temperatury powyżej 180°F nie będą stanowić żadnego problemu. Niektóre zbiorniki wyłożone szkłem są podatne na naprężenia w wysokich temperaturach, co zwiększa ryzyko uszkodzenia powłoki szklanej. Temperatury powyżej 160°F mogą być problemem dla niektórych zbiorników ze szklanymi wkładami. W zastosowaniach takich jak solarne podgrzewacze wody i niektórych zastosowaniach komercyjnych w przemyśle wymagane jest przechowywanie wody w wysokiej temperaturze.
Zaleca się skonsultowanie się z producentem zbiornika emaliowanego w celu uzyskania informacji na temat zalecanej maksymalnej temperatury roboczej. Zbiorniki ze stali nierdzewnej są zazwyczaj lepszym wyborem w przypadku zastosowań wymagających wysokiej temperatury.
Nie ma wątpliwości, że początkowy koszt zbiornika ze stali nierdzewnej jest wyższy od kosztu zbiornika wyłożonego szkłem. Jednak z powodów wymienionych tutaj, koszt cyklu życia zbiornika wyłożonego szkłem może być wyższy. Porównując te koszty cyklu życia, zbiorniki ze stali nierdzewnej są generalnie bardziej opłacalne w dłuższej perspektywie i należy je pokazać klientom.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
Studenci otrzymują stypendia HRAI.https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
AD Canada jest gospodarzem pierwszej branżowej konferencji networkingowej dla kobiet.https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
Popyt na pozwolenia na budowę domów mieszkalnych stale rośnie.https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace jest częścią Direct Energy Alberta.https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
HRAI nagradza członków nagrodami za osiągnięcia w 2021 r. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/