Причины «разморозки» медно-алюминиевого теплообменника

инженерный разбор, диагностика и защита

Медно-алюминиевый воздушно-водяной теплообменник (водяной калорифер/охладитель) в составе приточной установки работает на грани нескольких процессов: теплопередача, гидравлика, автоматика и аэродинамика. «Разморозка» (растрескивание трубок и коллекторов из-за льда) — это не случайность, а результат одной или нескольких инженерных причин. Ниже — системный разбор, который поможет найти первопричину, корректно настроить защиту и исключить повтор аварии.

1) Качество теплоносителя и коррозионно-эрозионный износ
2) Недостаточный расход и застой в трубках (низкий G, нулевая циркуляция)
3) Автоматика защиты от замерзания: отсутствие или неправильная логика
4) Выбор и обвязка узла регулирования (смесительного узла)
5) Водяной калорифер и воздухообмен: аэродинамика и «мокрый» риск
6) Гидроудары, завоздушивание, ошибки монтажа
7) Антифриз и параметры внешней сети
8) Ремонтопригодность: когда «чинить» бессмысленно
Диагностика: пошаговый алгоритм инженера ПНР
Чек-лист профилактики (для эксплуатации)
Частые вопросы (FAQ)
👉🏻 Скачать статью
Итог для проектировщика и эксплуатационной службы
Где купить и получить техническое сопровождение

1) Качество теплоносителя и коррозионно-эрозионный износ

Симптомы: серийные свищи в «калачах», локальные протечки в изгибах, ускоренное падение давления, металлическая «пыль» в грязевике.
Механизм: примеси и абразив (окалина, песок) разрушают внутреннюю поверхность медной трубки; при импульсных нагрузках трубка «устает», тонкие места рвутся. Химически агрессивный теплоноситель ускоряет коррозию.
Что делать:

ставить грязевик/фильтр на подаче перед узлом регулирования; контролировать Δp на фильтре манометрами до/после; регламент промывки — по Δp;
применять ингибированные гликолевые смеси с контролем pH и концентрации (рефрактометр);
при тяжелых режимах — заказывать теплообменник с утолщённой медной трубкой, усиленной развальцовкой и усиленными коллекторными крышками;
исключить смешивание несовместимых присадок и «самодельные» антифризы.

2) Недостаточный расход и застой в трубках (низкий G, нулевая циркуляция)

Симптомы: обмерзание с выходной стороны, «полосатая» диаграмма инея, срабатывание термостата при открытой заслонке, кавитационный шум насоса.
Механизм: малый расход теплоносителя (G) ⇒ малый коэффициент теплопередачи α_w ⇒ фронт замерзания сдвигается вглубь пакета, лед «распирает» трубки.
Что делать:

обеспечить минимальный гарантированный расход через калорифер (байпас/гидрострелка/перепускной клапан — по проекту);
правильно подобрать насос (Q-H), исключить кавитацию;
балансировка по фактической Δt (обычно 10–20 К для контуров 80/60, 70/50).

3) Автоматика защиты от замерзания: отсутствие или неправильная логика

Обязательные элементы защиты:

Привод воздушного клапана с возвратной пружиной (fail-safe). При пропадании питания заслонка закрывает наружный воздух.
Капиллярный термостат защиты от замерзания. Датчик-«змейку» укладывать на выходной стороне калорифера по всей ширине; уставка, как правило, +5…+7 °C.
Корректное взаимоблокирование: авария термостата должна останавливать вентилятор, закрывать заслонку, открывать клапан теплоносителя и запускать насос для протока.

Частые ошибки монтажа/настроек:

термостат закреплён «пучком» вместо равномерной укладки — защита опаздывает;
привод заслонки без возвратной пружины — клапан остаётся открытым при обесточивании;
авария термостата лишь «подсвечивает лампу», но не останавливает вентилятор;
уставки ПИД-регулятора «гоняют» клапан до нуля при минусе на улице.

4) Выбор и обвязка узла регулирования (смесительного узла)

Минимальный состав узла управления контуром калорифера:

два шаровых крана (отсечение калорифера по подаче/обратке),
регулирующий клапан (2- или 3-ходовой) с приводом нужного K_vs,
обратный клапан (исключение паразитных потоков),
циркуляционный насос (обеспечение протока через калорифер),
термоманометры на подаче/обратке, штуцера под отбор проб,
при необходимости — перепускной клапан или байпас для поддержания минимального расхода.
датчик обратной воды (накладной или погружной) обязателен: система должна регулировать подачу теплоносителя по температуре обратки, а не только по воздуху. Это повышает устойчивость и предотвращает «выкручивание» клапана в ноль при внезапном похолодании наружного воздуха.

5) Водяной калорифер и воздухообмен: аэродинамика и «мокрый» риск

Симптомы: обмерзание при нормальной гидравлике.
Механизм: избыточная кратность наружного воздуха при холодном климате, нештатные инфильтрации и подсосы за заслонкой, рассогласование ступеней вентилятора и клапана.
Решения:

гарантировать последовательность: клапан → фильтр → калорифер → вентилятор (по проекту);
исключить подсосы через неплотный клапан;
настроить soft-start/soft-stop вентилятора, связать с положением клапана и статусом насоса.

6) Гидроудары, завоздушивание, ошибки монтажа

Симптомы: трещины в коллекторе, единичный «хлопок», воздух в верхних точках.
Что проверить:

ориентацию коллекторов, воздухоотводчики в верхних точках и сливные краны в нижних;
склоны трубопроводов к воздухоотводам;
плавность пуска насоса, устранение «сухого хода»;
отключение/включение клапана только при наличии циркуляции (логика межблокировок).

7) Антифриз и параметры внешней сети

Типовые просчёты:

работа на воде при отрицательных температурах наружного воздуха;
неверная концентрация гликоля (замерзающая температура выше расчётной), отсутствие контроля рефрактометром;
падение температурного графика теплосети в межсезонье без корректировки уставок.
Практика: для наружного воздуха −15…−25 °C — как минимум 30–40 % пропиленгликоля (уточнять по расчёту точки замерзания и санитарным требованиям объекта).

8) Ремонтопригодность: когда «чинить» бессмысленно

При серийных повреждениях «калачей» замена отдельных изгибов не восстанавливает ресурс: тонкие участки в теле трубок дадут новые протечки. Экономически целесообразна замена теплообменника с одновременной корректировкой автоматики, обвязки и режимов. Иначе авария повторится.

Диагностика: пошаговый алгоритм инженера ПНР

Осмотр обвязки: наличие грязевика, воздухоотводчиков, байпаса, датчиков; сверка со схемой.
Замер фактической гидравлики: расход (если есть расходомер), Δp насоса, кавитация, шум.
Термометрия: T_подачи/T_обратки, Δt; сравнение с проектным режимом (напр., 80/60 или 70/50).
Проверка автоматики: сценарий аварии термостата (+5…+7 °C) — вентилятор/заслонка/клапан/насос обязаны среагировать согласно карте состояний.
Визуализация инея: равномерность обмерзания по фронту, поиск «холодных» дорожек.
Химконтроль теплоносителя: концентрация гликоля, pH, ингибиторы, наличие примесей.
Аэродинамика: подсос за клапаном, положение заслонки, соответствие производительности вентилятора расчету.

Чек-лист профилактики (для эксплуатации)

Грязевик промывать по Δp, не по календарю.
Рефрактометрический контроль гликоля ежесезонно.
Еженедельно тест аварийного термостата: принудительно «уронить» уставку и проверить реакцию.
Раз в сезон — поверка направления потока и положения стрелок на арматуре.
В межсезонье — корректировка уставок ПИД-регулятора по T обратки, не давать клапану «уходить в ноль».
Логика «авария = вентилятор стоп, заслонка закрыта, клапан открыт, насос работает» — обязательна.
Хранить карту межблокировок и исполнительную схему щита управления.

Частые вопросы (FAQ)

Можно ли эксплуатировать только на воде?
Можно, но при плюсовых наружных температурах и с гарантированным расходом/защитой. Для минуса — гликоль с подтверждённой концентрацией.
Что важнее — термостат или датчик обратной воды?
Оба. Термостат — защита, датчик обратной воды — управление. Убирая любой из них, создаёшь «слепую зону».
Почему после замены калорифера снова потекло?
Первопричина не устранена: либо нет протока, либо неверная логика защиты, либо грязный/агрессивный теплоноситель.

Итог для проектировщика и эксплуатационной службы

«Разморозка» — всегда следствие несбалансированных режимов: гидравлика, автоматика, аэродинамика и химия теплоносителя. Надёжность достигается не «толщиной льда» на удачу, а инженерной дисциплиной: фильтрация и контроль качества теплоносителя, гарантированный расход через калорифер, корректная схема смесительного узла, обязательный привод с возвратной пружиной, грамотно уложенный капиллярный термостат с уставкой +5…+7 °C и жёсткие межблокировки в щите.

Скачать статью

Для печати вся статья (PDF, 105 Kb)

Где купить и получить техническое сопровождение

Все перечисленные компоненты — медно-алюминиевые теплообменники (калориферы/охладители), узлы регулирования, приводы заслонок, термостаты защиты, насосы, фильтры, арматура и щиты управления — доступны к поставке в ЛЕОН с подбором по расчётным режимам и условиям объекта.

Телефон: 88005550847
Почта: sales@leoncom.ru