Pierwsze utrudnienie dotyczące bezpieczeństwa systemów HVAC pojawia się już w trakcie ich instalacji. Jest to nadmierny hałas wywoływany przez kluczowe mechaniczne elementy systemu.
Zapobieganie temu zagrożeniu jest jednak stosunkowo proste. Konieczna jest staranność przy wyborze obszaru i miejsca lokalizacji maszyn i urządzeń HVAC już na etapie projektu budowlanego.
Należy także dokonać starannego wyboru sprzętu HVAC – najlepiej, aby pochodził on od 1–2 dostawców, nie zaś stanowił „patchwork” rozwiązań sprzętowych pochodzących z różnych źródeł, wybranych tylko ze względu na cenę. Złożenie sprawnie działającego systemu HVAC z urządzeń pochodzących od różnych dostawców, ale nie więcej niż dwóch, gwarantuje niski poziom emisji dźwięków.
Zobacz także: Integracja systemów HVAC – ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja
Już na etapie budowy warto też odizolować wszystkie urządzenia tak, aby nie powodowały wibracji, bardzo dokuczliwych dla użytkowników. Podobnie z hałasem wentylatorów, który powinien być izolowany przy pomocy tłumików.
Inne zagrożenia występują już w trakcie eksploatacji systemów HVAC i powiązane są z żywotnością ich elementów składowych. Słabym punktem są zwłaszcza rurociągi. Ich awarie oraz awarie sprężarek stanowią aż o 2/3 awarii całych systemów HVAC.
Korozja, złe połączenia, odpadająca izolacja
Systemy rurociągów dostarczające i dystrybuujące gorącą i zimną wodę mogą być dwu- lub czterorurowe. W przypadku większych budynków, z bardziej rozbudowanymi rozwiązaniami HVAC, dominują rozwiązania czterorurowe. Pozwalają one na jednoczesne schładzanie i ogrzewanie różnych partii budynku. W rozwiązaniach tych używane są rury plastikowe (różne rodzaje PVC), stalowe i miedziane.
Pierwszym problemem jest ich połączenie – zły dobór rur, np. łączenie ze sobą rur o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej, powoduje, iż po pewnym czasie zaczynają występować przecieki. Warto przy tym zauważyć, że orurowanie systemów HVAC z zasady ma żywotność planowaną na 35–50 lat.
Przeczytaj: Media – konieczna oszczędność
Wszelkie naprawy są jednak trudne i kosztochłonne, gdyż w nowoczesnych projektach rury prowadzone są w ścianach, w wąskich kanałach technicznych z rzadko rozmieszczonymi rewizjami, lub w przestrzeniach podstropowych. Przy obecnym systemie projektowania lokali biurowych lub mieszkalnych oznacza to, że trzeba rozebrać nawet dwa podwieszane stropy, aby dostać się do rur.
Kolejnym problemem jest korozja, pojawiająca się zwłaszcza w przypadku zastosowania tanich rur, wykonanych z nie najlepszej jakości stali. Jej ogniska występują zwykle w miejscach różnic temperatur, gdzie woda kondensuje na powierzchni rur i złącz. Często jej przyczyną są także interakcje pomiędzy zanieczyszczeniami występującymi w wodzie a materiałem rur.
Z czasem, na skutek kolejnych napraw bądź w wyniku niestarannego wykonawstwa i fizycznych wycieków, następują uszkodzenia izolacji.
Według audytów przeprowadzonych w budynkach zaopatrzonych w systemy HVAC, w budynkach biurowych największych miast w Polsce, m.in. Warszawy, Wrocławia, Krakowa, Gdańska i Poznania, przy niestarannie wykonywanej konserwacji, naprawach oraz niechlujnym montażu systemu po 10 latach użytkowania izolacja może odpadać nawet na 30% rur i złączy w całym budynku!
Jest to problem, którego powstanie przyczynia się nie tylko do strat energii i ciepła w całej instalacji, ale też znacznie przyspiesza korozję.
Następstwem korozji, niestarannego wykonawstwa (niewystarczające dylatacje, niewłaściwe techniki instalacyjne, nadmierne nie usunięte w porę wibracje) i braku odpowiedniej konserwacji są przecieki. Występują one najczęściej na złączach, ale także dość częste są przecieki otworkowe. Warto zauważyć, że wzrost tego typu wad świadczy o tym, iż orurowanie systemu HVAC zbliża się do kresu żywotności.
W trakcie eksploatacji w rurociągach występują niedrożności lub nawet zatkania przepływu. Przyczyną jest zwykle zanieczyszczenie wody pobieranej jako techniczna. Regulacje, płukanie i sprawdzanie przepływu w rurach jest dobrym środkiem zapobiegawczym, jednak kiedy taka awaria już wystąpi, zwykle jedynym wyjściem jest wymiana złącza lub zablokowanego odcinka rury.
W rurach pojawia się także tzw. młot wodny. Występuje on przy nagłej zmianie przepływu w rurociągach, spowodowanej przez szybkie uruchomienie pompy i nagłe zamknięcie zaworu. Nagłe zmiany ciśnienia, jakie wtedy zachodzą, wywołują rozszczelnienie rurociągów, wycieki i awarie zaworów. Wyjściem jest zainstalowanie odpowietrzeń w rurociągach oraz zmiana zaworów regulacyjnych z zaworów o szybkim zamykaniu na zawory działające ze zwłoką.
Sprężarki – pięta achillesowa systemów
Następna grupa częstych awarii systemów HVAC związana jest z niesprawnościami sprężarek. Według producentów systemów oraz inżynierów nadzorujących HVAC występują następujące rodzaje uszkodzeń sprężarek:
- 29 proc. – uszkodzenia elektryczne,
- 20 proc. – bez wyraźnego defektu,
- 20 proc. – zatarcie sprężarki,
- 12 proc. – inne przyczyny (np. niewłaściwy transport),
- 8 proc. – nieszczelności wewnętrzne,
- 6 proc. – niedostateczna ilość oleju,
- 5 proc. – zassanie powietrza.
Najczęstszymi uszkodzeniami systemów HVAC są: łuk elektryczny, nieprawidłowe podłączenie, niewłaściwe położenie przekaźnika i częstotliwość startów sprężarki, niewłaściwe napięcie, zły dobór sprężarki skutkujący spaleniem uzwojenia, niedostateczne chłodzenie sprężarki i jej przydławienie, uszkodzenie chłodzenia i uzwojenia oraz problemy poziomem oleju w sprężarce.
Warto zobaczyć: FACILITY MANAGEMENT nr 9/2013
Typowa awaria to łuk elektryczny pojawiający się na bolcach zaciskowych na skutek zasilania silnika prądem po wstępnym napełnieniu układu czynnikiem chłodniczym, po przekroczeniu wartości ciśnienia atmosferycznego. Występuje często, jeśli nie zaczeka się na podniesienie ciśnienia w karterze sprężarki.
Nieprawidłowe połączenie występuje często przy przekaźniku napięciowym. Powoduje wibracje przy rozruchu i spalenie kondensatora.
Z kolei niewłaściwe położenie przekaźnika pojawia się przy przymocowanym w złej pozycji lub nieprzymocowanym przekaźniku prądowym. Musi być on bowiem zamontowany w pozycji z tolerancją 15 stopni. Inaczej może się nie otworzyć, powodując spalenie uzwojenia rozruchowego i kondensatora. Należy wobec tego sprawdzić jego położenie w puszce sprężarki, bowiem czasem bywa zamocowany „na słowo honoru”.
Zbyt duża częstotliwość startów sprężarki także oznacza problemy. Poza niewłaściwym skonfigurowaniem zarządzania systemem warto zauważyć, że uzwojenie rozruchowe sprężarki jest zasilane prądem o wysokim natężeniu, co oznacza, iż w przypadku zbyt długiego i częstego zasilania może po prostu ulec spaleniu.
Między kolejnymi startami musi wystąpić przerwa, wystarczająca na jego ostygnięcie. Na ogół przyjmuje się, że maksymalna liczba startów w ciągu godziny nie może być większa niż 10, a zalecana nie może przekroczyć 7–8 startów na godzinę. Stosunek pomiędzy czasem pracy a czasem postoju nie powinien przekroczyć 0,75. Lepsza jest więc, z punktu widzenia żywotności urządzenia, nieprzerwana praca przez kilka godzin niż duża liczba startów w takim samym okresie.
W przypadku awarii elektrycznych przyczyną może być też niewłaściwe napięcie. Zdarza się tak np. w przypadku „patchworku” – systemu HVAC składanego z rozwiązań różnych dostawców. Trafiają się wtedy sprężarki niedostosowane do napięcia panującego w sieciach europejskich, np. 115 V/60 Hz. Przyczyną może być także niewłaściwe napięcie w sieci budynku. Należy więc dopilnować, aby na linii głównego zasilania zamontowany został czujnik napięciowy, który rozłączy je w przypadku zbyt niskiego lub zbyt wysokiego napięcia w sieci.
Natomiast zły dobór sprężarki może spowodować spalenie uzwojenia głównego. Sprężarka dobierana jest bowiem zależnie od parametrów instalacji i jeśli np. wymiana ciepła z otoczeniem jest niewystarczająca lub moc silnika zbyt mała albo istniejący skraplacz jest zbyt mały, wówczas może dojść do przegrzania i w konsekwencji spalenia uzwojenia sprężarki.
Nie zastawiać skraplacza
Ustawiony w zbyt małej odległości od ściany, zabrudzony lub zastawiony w dolnej części skraplacz (np. skrzynkami bądź kartonami) może ulec po prostu przydławieniu. Występuje ono także na skutek zatrzymania wentylatora lub spalenia jego silnika. Oznacza to zagrożenie spaleniem uzwojenia sprężarki.
Zagrożenie przegrzaniem występuje także przy nieefektywnym chłodzeniu. Zwykle sprężarka chłodzona jest powietrzem i umieszczenie jej w zbyt małym pomieszczeniu oznacza, że musi być ono dobrze wentylowane, a powietrze napływające nie może być ogrzewane przez powietrze wyrzucane.
Sprężarka umieszczona w małym gorącym pomieszczeniu oznacza szybkie wystąpienie dużych problemów z systemem HVAC w budynku. Problem ten rozwiązują obecnie systemy z wtórnym wykorzystaniem powietrza odprowadzonego. Niestety są one dość drogie.
Zawilgocona sprężarka może także zostać zniszczona przez kwas, który często powstaje przy awariach silnika, np. kiedy olej estrowy połączy się z wilgocią. W celu zmniejszenia tego zagrożenia konieczne jest zastosowanie filtrów odkwaszających i osuszających, np. na linii czynnika ciekłego i na linii ssawnej. Zwiększa to koszty, ale zabezpiecza przed rozległą awarią.
W całym systemie wraz z czynnikiem chłodniczym krąży olej, stanowiący około 1 proc. przepływu przez sprężarkę. Konieczne jest więc sprawdzenie średnicy rurociągów olejowych – zwłaszcza po stronie ssania – już na etapie projektu.
Olej może spowodować problemy w trakcie pracy systemu, np. nie włączy się grzałka karteru w czasie postoju sprężarki, co może spowodować zasysanie oleju wraz z czynnikiem chłodzącym do instalacji.
Trzeba także kontrolować ilość oleju w sprężarce, zwłaszcza w przypadku sprężarek rotacyjnych. Stan oleju należy kontrolować zawsze po uruchomieniu instalacji i osiągnięciu parametrów roboczych. Należy go uzupełniać także po stwierdzeniu wycieku czynnika chłodzącego i usunięciu jego przyczyny.
Dodawany olej powinien być zgodny z olejem oryginalnym, mieszanie olejów może bowiem prowadzić do ich rozwarstwienia, utraty własności smarujących czy powstania „korków olejowych” na skutek zgęstnienia. Podobnie złe konsekwencje dla układu może mieć dostanie się dużych ilości powietrza do sprężarki.
