Fűtésrendszerek hatékony szűréstechnikája Napjainkban egyre fontosabb a Föld fogyatkozó energiakészleteinek vagy a környezetből kinyert energiák hatékony felhasználása valamint a fűtésrendszerek hatékony, meghibásodás mentes üzemeltetése. A hatékonyság növelése és az előállítási költségek csökkentse érdekében a fűtő-hűtő berendezésekben egyre kisebbek a keresztmetszetek, melyeken a hőátadó közeg vagy égéstermék áramlik. A nagy hatékonyságú berendezések hosszútávú és üzembiztos üzemeltetése megköveteli a készülékek fokozott védelmét. A fűtőközeg oldalon a fokozott védelmet a rendszerben levő szennyeződések szűréstechnikával történő eltávolítása, valamint a rendszerben lezajló kémiai folyamtok által létrejött és a szerkezeti elemeket károsító- szennyeződések kialakulásának megakadályozásával biztosíthatjuk. Ebben az írásunkban a hatékony szűréstechnológiát járnánk körül. Mit várunk egy hatékony fűtésrendszeri szűrőtől? 1. Már a fűtőközeg szűrőn történő első áthaladásakor nagy hatékonysággal válasszon le minden jellegű és méretű szennyeződést 2. Kis hidraulikai ellenállást képezzen 3. Ne tudjon eltömődni 4. Könnyen, gyorsan és hatékonyan lehessen tisztítani 5. Beépíthetőségével alkalmazkodjon az adott rendszer kialakításához Ennél a pontnál fontos tisztázni hogy milyen típusú szennyeződésekkel találkozunk leggyakrabban fűtés- és hűtésrendszerekben A. Fémoxidok, főként vasoxid Azokban a rendszerben, ahol vasból készült elemek találhatóak (radiátor, puffertartály, hidrováltó, indirekt tároló, vascső, stb.) a vaskorrózióval és vasoxid szennyeződés kialakulásával számolni kell. Az ilyen szennyeződés kialakulása fokozottan jelentkezik, ha rendszerbe oxigén jut be, például a nem megfelelő oxigéndiffúziós védelemmel ellátott műanyag csöveken. B. A vízben oldott sók kiválása, vízkő Jelentős mennyiségű oldott sót tartalmazó (kemény) fűtőközegnél és nagy vízterű rendszereknél (300 liter felett) szokott gondot okozni. C. Biológiai szennyeződés Alacsony hőmérsékletű fűtésrendszerek jellemzője, főként műanyagcsöves rendszerekben találkozunk vele. Míg az élő biológia fonalas vagy nyálkás bevonat formát ölt, az elhalálozott biológiai szennyeződés a szerkezeti elemek falán vagy arról már levált lemezkék formájában van jelen. Az estek többségében a problémákat a hőcserélőkben összesült korrózió okozta szennyeződés és vízkő okozza (lásd szöveg melletti kép). A szürke pontok vízkő jelenlétére utalnak. Ilyen szennyeződés mikron méretű, sokszor szabad szemmel nem is látható szemcsékből is összesülhet.
Most lássuk mik a modern szűréstechnika jellemzői 1. - Nagy hatékonyság 1.1 Mutasd a mágnesed! A gyakorlat bizonyítja, hogy a fűtés- és hűtésrendszerek fő ellensége a mágnesezhető vasoxid. Ahhoz hogy a hőátadó közegből a mágnesezhető vasoxid szemcséket minden mérettartományban kiszűrjük mágnes kell, és lehetőleg erős mágnes. A mágnes nélküli ülepítő szűrők választanak le szennyeződéseket, de a gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a leválasztás hatékonysága nem elegendő a modern kazántechnológia védelméhez. Ahhoz, hogy már a fűtőközeg a szűrőn történő első áthaladáskor megfelelő mértékű szennyeződés leválasztás történhessen célszerű a fűtőközeget erős mágnesek mellett áramoltatni úgy, hogy a szennyeződések közel kerüljenek a mágnesekhez. A mágneses erőterek mikron (1/1000 mm) nagyságú szemcséket is leválasztanak, az egyszerű ülepítő szűrők erre nem képesek. A mágneses erőtér a mágnes északi és déli pólusaiból kiindulva, a mágnesen kívül záródnak miközben visszafordulnak az ellentétes mágneses pólus felé. Ahogy távolodunk a mágnestől, erőtere csökken, ezért fontos, hogy a fűtőközeg a lehető legközelebb áramoljon a mágnes pólusai mellett. Minél hosszabb úton áramlik a fűtőközeg közeg a mágnes(ek) mellett, annál nagyobb a szűrő leválasztási hatékonysága. A Fernox TF1 mágnes-szerelvénye 7 darab erős mágnesből áll, melyek mellett 13 cm hosszan áramlik el (örvénylik lásd később) a fűtőközeg. Mivel több záródó erőtér egymással párhuzamosan választja le a mágneses szennyeződéseket a fűtőközeg tartózkodási idejének növeléséhez a közeg lelassítása nem szükséges. Mint minden Fernox mágneses szűrőnél, a mágneseket ellentétes mágneses polaritással szerelik egymás mellé, ezáltal az erőterek alakja megváltozik, erőteljesen kifelé torzul. Ezzel a kialakítással a mágneses terek erősítik egymást és a torzulás miatt a messzebbre kinyúló erőterek távolabbról is csapdába ejtik a szennyeződéseket.
A Fernox TF1 szűrő mágneseinek kiemelkedő szűrési hatékonysága. A púpok a záródó erőtereket mutatják. A rúd végén (a szűrő alján) durva és nagyobb mennyiségű szennyeződést láthatunk, fölfelé haladva a szemcseméret is csökkent és a közeg is tisztult. 1.2 A ciklon hatása De mit tegyünk azokkal a szennyeződésekkel amiket a mágnes nem fog meg? Régi megoldás a szitaszűrő, egyszerű, olcsó, de ami átfér a szita rostáján azt nem szűri ki. Az ülepítésnél jelentősen akadályozzuk és így lelassítjuk a fűtőközeget, ezáltal a nehéz szennyeződés szemcsék lesüllyednek a szűrő aljára. Az ilyen szűrő ellenállása nagy, dugulásra hajlamos. Az örvényszűrőkben kisebb akadályokat helyeznek a közeg áramlásának útjába, ezáltal kis örvények keletkeznek, amik a nehezebb szennyeződéseket a szűrő gyűjtőkamrájába továbbítják Az örvényszűrők egy fajtájában a fűtőközeget úgy terelik, hogy az örvénylés nélkül ne is tudjon haladni a szűrőn. Az ilyen szűrőket ciklonszűrőknek is szokták hívni. Az örvény kialakulásához természetesen megfelelő sebesség is szükséges, ezért ezeknél a szűrőknél a fűtőközeget inkább gyorsítják mint lassítják. Örvénylés közben a szennyeződésekre ható centripetális erő a szűrőház falához nyomja azokat, melyek ott lelassulva a szűrő alja felé vándorolnak és az ülepítő kamrában maradnak. Az ilyen szűrési eljárás régi találmány, például levegőből por leválasztásra is használják. Az árba a Fernox TF1 szűrőben a ciklon kialakulását mutatja. Látható, hogy a szűrő tölcsér kialakítású házának az alja egy áramlás mentes rész, a leválasztott szennyeződések ott pihenik ki magukat a szűrő ürítéséig. Az ábrán az is látszik, hogy a szűrőből kifelé örvénylő fűtőközeg a mágnes szerelvény tokja mellett halad el, így a mágnesezhető szemcsék közel kerülnek az erős mágnesekhez.
2. Kis hidraulikai ellenállás Ahhoz, hogy minél kisebb energiával keringethessük a fűtőközeget a rendszerben lehetőleg kerülni kell az áramlási keresztmetszetek szűkítését, akadályok képzését. Ebből a szempontból sajnos a legtöbb szűrő kialakítása kívánnivalókat hagy maga után. Az akadály keltésen alapuló szűrőkről nem is kell sokat beszélnünk, nagy ellenállást képeznek a fűtésrendszerekben. A szitaszűrőknél a rosta finomságának növelésével a szűrő ellenállása is növekszik. Egyes ciklonszűrőknél úgy gyorsítják a fűtőközeg áramlási sebességét, hogy az örvénykamrák bemeneteinél elszűkítik az áramlási keresztmetszetet. A Fernox TF1 szűrőt úgy tervezték, hogy a lehető legkisebb hidraulikai ellenállása legyen. 3. Eltömődés Ha a szűrőnk eltömődik (és nem részáram szűrést végzünk) a rendszer leáll. Természetesen létezik az a mennyiségű szennyeződés, aminél minden szűrőben megszűnik vagy annyira lecsökken az áramlás, hogy az már gondot okoz a rendszer működésében. Ráadásul minél hatékonyabban választ le szennyeződést egy szűrő, a kezdeti időszakban annál fokozottabb az eltömődés veszélye. Általánosan elmondható, hogy minél kisebb az áramlási keresztmetszet egy szűrőben, annál könnyebben eltömődik. Eltömődött mágneses szűrő Nézzük ezen a területen mik a tapasztalatok: Szitaszűrők: nagyobb szennyeződések rövid időn belül eltömítik Ülepítő szűrők: a zegzugos belső felépítésüknek köszönhetően hajlamosak az eltömődésre és tisztításuk is körülményes Örvényszűrők: ritkán tömődnek el, de nem is a leválasztási hatékonyságukról híresek Mágneses ciklonszűrők: itt vegyes a kép, főleg a szűrőház kialakításától függ a tömődési hajlandóság. Gyakorlati tapasztalat, hogy ha egy nagy hatékonyságú mágneses szűrőt építünk 5-10 évnél idősebb rendszerekbe, akkor a kezdeti időszakban rendszeresen tisztítsuk a szűrőt, mert ilyenkor fokozott az eltömődés veszélye. 4. Könnyű tisztíthatóság Szűrő tisztítás bár nagyon fontos,sokszor elfelejtik az üzemeltetők. A leválasztott szennyeződéseket időnként (pl. évente) el kell távolítani a szűrőkből. Egy jó szűrő szétszerelés nélkül, kevés kosszolással, gyorsan tisztítható. Fontos szempont az is, hogy a tisztítás során a fűtővíz veszteség minimális legyen, mivel sokszor vegyszerekkel kezelt a fűtővíz.
A mágneses szűrőknél elvárás, hogy a mágneseket ki lehessen venni szűrőből, különben a szűrő nem tisztítható vagy a mágnes nem elég erős. Az újabb mágneses szűrőkben a mágneseket tokokban helyezik el, azokra nem közvetlenül tapadnak fel a szennyeződések, így még az erős mágnesekkel szerelt szűrőket is könnyen lehet tisztítani. 5. Beépíthetőség Mikor szűrőt veszünk sokszor nem tudjuk pontosan, hogy függőleges vagy vízszintes csőszakaszba építjük majd. Szerencsére a modern szűrők beépítési iránya állítható, a fejlettebbek bármilyen szögbe állítva is beépíthetők. A jobb szűrők változatos csapkínálattal alkalmazkodnak a fűtésrendszer csövezéséhez. Sok esetben helyhiány is nehezíti dolgunkat, ilyenkor az általában kisebb rendszerekkel van dolgunk. Kisebb rendszerben kevesebb a koszforrás, így a kis méretű szűrők is elegendőek. A Fernox ilyen esetekre ajánlja az új TF1 Compact mágneses ciklonszűrőjét, mely kis méretei ellenére hasonlóan jó szűrési hatékonyságot biztosít mint nagy testvére a Total Filter TF1 Kombinált szűrők A ma kapható fűtésrendszeri szűrők általában több módszert használnak a hatékonyság növelése érdekében. Erre mutatunk néhány példát. 1, Mágnessel kombinált ülepítő szűrő A képen látható szűrőben a fűtőközeg útjába akadályt (1) helyeznek, ami kis helyi örvényeket kelt fűtőközegben, a pörgő és lelassult szennyeződések a szűrő alján levő tároló kamra felé (3) mozdulnak. Ezt a hatást erősítik a mágnesek (2), erőterükkel lefelé húzzák a mágnesezhető szennyeződéseket. Ezeknél a szűrő kialakításoknál a mágnes csak segíti a leválasztást, a fűtőközeg nem áramlik a mágnesek mellett. Az akadályképzés miatt a szűrő hidraulikai ellenállása nagy.
2, Mágnessel kombinált ciklonszűrő Ennél a szűrőnél a jobb oldalon belépő fűtőközeget egy örvénybe kényszerítik, a piros ponttal jelölt szennyeződéseket a centripetális erő az örvénykamra falára szorítja, a mágneses erőtér a szennyeződéseket lefelé húzza és halálos csapdába ejti. A fűtőközeg a sárga nyilak irányába fordul vissza a szűrő kimenete felé. Ennél a szűrőnél sem halad el a fűtőközeg a mágneses erőtér mellett. A mágnest közel kell helyezni az örvénykamra alsó kimenetéhez, az ott összegyűlt szennyeződés-kupac eltömítheti azt. 3, Mágnessel Y szűrő Itt az Y szűrő belsejébe, a szitába egy mágnest tesznek, ami segíti a mágnesezhető szennyeződések leválasztását. Érdekes, de ennél az egyszerű kivitelű szűrőnél a fűtőközeg a mágnes mellett áramlik ami nagy hatékonyságot biztosít. Emellett a szitaszűrők összes rossz tulajdonságával rendelkezik, tömődésre hajlamos és nagy a hidraulikai ellenállása.
Egyéb érdekességek Ide a cikk írása közben fellelt, érdekesnek tartott képeket gyűjtöttük össze. Porleválasztáshoz használt ipari ciklonszűrők Porleválasztó ciklonszűrő gázokhoz Ipari erőátviteli berendezések mágneses szűrője A Fernox adalékok minőségét neves kazángyártó cégek ajánlásai is igazolják.