Sisteme de răcire şi climatizare

Datorită proprietăţilor excelente, cuprul este materialul ideal pentru sistemele de răcire; are o durată de viaţă foarte lungă iar ţevile şi îmbinările suportă bine atât temperaturile joase (chiar şi -200°C în cazul gazelor lichefiate) cât şi cele ridicate. Dintre metalele industriale, cuprul are cea mai bună conductivitate termică, capacitatea calorică masică a cuprului este mai mică decât al aluminiului (se încălzeste şi se răceşte uşor), este rezistent la coroziune, la razele UV, cuprul nu îmbătrâneşte, este maleabil, toate îmbinările aplicate sunt testate şi sigure, este reciclabil 100% şi poate fi reparat uşor, prin sudură.

În tehnica de climatizare sunt foarte importante proprietăţile antimicrobiene ale cuprului. Studii efectuate pe scară largă demonstrează la rând, că în mai puţin de 90 minute cuprul elimină cei mai periculoşi agenţi patogeni, în timp ce pe suprafaţa materialelor de control, de exemplu pe oţelul inoxidabil nu poate fi observată scăderea numărului de microbi.

 

Standarde şi normative

Ţevile de cupru pot fi regăsite în toate sistemele de răcire. La schimbătoarele de căldură al evaporatorului şi al condensatorului şi la conectarea instalaţiilor se folosesc ţevi de cupru cu suprafaţa interioară canelată, la valvele de expansiune se folosesc ţevi capilare iar în sistemele de conducte, aşa numitele „ţevi de climatizare”. Cerinţele de etichetare, de control al calităţii şi de transport al ţevilor utilizate în tehnica de răcire şi climatizare sunt reglementate prin următoarele standarde şi normative armonizate de EN:

 

SR EN 12735-1:2001:

Cupru şi aliaje de cupru. Ţevi de cupru fără sudură pentru sisteme de aer condiţionat şi de răcire. Partea 1: Ţevi pentru sisteme de conducte.

 

SR EN 12735-2:2001:

Cupru şi aliaje de cupru. Ţevi de cupru fără sudură pentru sisteme de aer condiţionat şi de răcire. Partea 2: Ţevi pentru instalaţii.

 

Ţevile fabricate conform standardului SR EN 12735-1 denumite şi “ţevi de climatizare” au compoziţia Cu-DHP (cupru dezoxidat prin fosfor): concentraţia de Cu+Ag este de minim 99,90%, iar al fosforului între 0,015 şi 0,040%. Această compoziţie este similară ţevilor utilizate la alte instalaţii în construcţii (SR EN 1057). Ţevile de cupru sunt împărţite în trei clase de duritate: ţeavă moale (R220), ţeavă semi-dură (R250) şi dură (R290). Ţevile sunt fabricate cu diametre între 6-108 mm, iar deşeurile rămase după procesul de fabricaţie pe suprafaţa interioară a ţevilor este maximizată conform prescripţiilor la un nivel de 38 mg/m2.

Transportul şi ambalarea ţevilor: la capetele ţevilor trebuie aplicate dopuri pentru a le proteja împotriva contaminării. Pe ambalajul ţevilor trebuie inscripţionată informaţia referitoare la: EN 12735-1, diametrul exterior x grosimea peretelui, cantitate şi duritate şi numele producătorului, sigla şi marca. (Fig. 1)

 

pipe.jpg

Fig. 1. Ţeavă de cupru cu suprafaţa interioară canelată conform SR EN 12735-2:2001

Ţevile fabricate conform SR EN 12735-2, ţevile pentru instalaţii, au compoziţie similară: Cu-DHP. Au trei clase de duritate, denumite conform SR EN 1173: Y080, Y040, şi Y035. Prima este cea mai dură, iar ultima cea mai moale (descrierea se poate citi în normă). Ţevile cu pereţi interiori netezi sunt fabricate cu diametre nominale exterioare între 7-64 mm, iar cele cu pereţi interiori canelaţi cu diametre între 6,35-16,00 mm.

Aceasta este gama de bază, dar producătorul şi cumpărătorul pot decide în favoarea unor mărimi unice. Deşeurile rămase după fabricare pe suprafaţa interioară a ţevilor este maximizată şi aici la un nivel de 38 mg/m2.

Pe ambalajul ţevilor trebuie inscripţionate şi gradul de duritate, tipul suprafeţei interioare – S pentru cel neted (smooth, din engleză) şi G pentru cel canelat (grooved, în engleză). Datele producătorului trebuie să apară şi aici.

Ţevile cu suprafaţa interioară canelată pot fi regăsite în sistemele de climatizare de calitate. Rolul canelării este creşterea suprafeţei de transfer de căldură din interiorul ţevii, între suprafaţa interioară şi între agentul termic care circulă, schimbul de căldură devenind astfel mai eficient. Comparativ cu ţevile tradiţionale cu suprafaţa interioară netedă, eficacitatea schimbului de căldură poate să crescă şi cu 50%, oferind posibilitatea de a executa un schimbător de căldură mai compact şi mai economic. (Fig.2)

 

6023_small.jpg

Fig. 2. Ţeavă de cupru conform SR EN 12735-1:2001 (Proprietar foto: DKI)

Îmbinarea ţevilor – fitinguri

Pentru îmbinarea ţevilor de cupru pot fi utilizate următoarele fitinguri:

  • fitinguri cu marcă de calitate pentru lipire capilară conform SR EN 1254-1, -4, -5,
  • fitinguri cu inel sfărâmabil cu suprafaţă metalică de etanşare conform SR EN 1254-2, tip B,
  • fitinguri pentru îmbinări sudate.

 

Fitingurile pentru lipirea capilară conform SR EN 1254-1 cu marca de calitate RAL sunt disponibile cu diametre între 6-108 mm, iar fitingurile conform SR EN 1254-4 până la mărimea de 4”. Fitingul cu înel sfărâmabil conform SR EN 1254-2, de tip B este disponibil cu diametre exterioare între 10-18 mm.

Normativul referitor la lipirea tare s-a schimbat în 2010, cel vechi (SR EN 1044) a fost anulat de normativul european SR EN ISO 17672:2010 „Lipirea tare”. Adaosul de lichefiere este descris de normativul SR EN 1045, iar fiecare produs de lichefiere deţine marca de calitate RAL (vezi tabel).

În unele cazuri pot fi necesare măsuri speciale de curăţenie pentru lipire, în aceste cazuri lipirea se efectuează sub gaz de protecţie, sau se sudează, astfel putând să se evite deteriorarea suprefeţei interioare a ţevii pe durata procedeului.  Gazul de protecţie poate fi N2 sau Ar, care este introdus în ţeavă la presiune redusă, capetele sunt închise prin dop, iar prin dop -prin baie de apă- iese gazul de protecţie. Când prin baia de apă iese gazul de protecţie se poate începe lipirea, iar suprafaţa interioară a ţevii rămâne curată.

Este important de menţionat că normativul SR EN 1254 reglementează numai presiunea minimă care trebuie suportată de fitinguri, dar în cele mai multe cazuri fitingurile obişnuite pot suporta o presiune mult mai mare. Dacă este necesară rezistenţa la o presiune mai mare, trebuie contactat producătorul pentru a afla până la ce presiune este autorizată utilizarea fitingului.

 

Agentul de răcire şi cuprul

Cuprul este rezistent la aproape toţi agenţii de răcire şi la componenţii lor, deci aceştia pot fi transportaţi în ţevi de cupru. Agenţii de răcire de siguranţă (neinflambile), cum ar fi  HCFC (de ex. R22), HFC (de ex. R134a) şi CO2 (R744 – doar în formă uscată), ca şi agenţii de răcire inflamabili, hidrocarburile (propan, butan, izobutan, de ex. R290) pot fi transportaţi în ţevi din cupru. Cea mai importantă excepţie fiind amoniacul (R717), care nu poate fi transportat în ţevi din cupru.

Chiar dacă nu este un agent de răcire, dar deoarece este un important gaz industrial, trebuie să menţionăm acetilena, care în contact cu cuprul, argintul şi mercurul produce acetilida -un material extrem de explozibil- deci nu poate intra în contact cu aliaje care conţin mai mult de 65% cupru sau mai mult de 43% argint.

 

Calitatea aerului – efectul antimicrobian al cuprului

Din cauza pericolului cauzat de înmulţirea microorganismelor toxice, devine din ce în ce mai importantă îmbunătăţirea igienei instalaţiilor de climatizare şi aerisire, aceste instalaţii fiind responsabile în proporţie de 60% pentru răspândirea infecţiilor din clădiri. Componentele instalaţiilor de răcire, climatizare şi aerisire funcţionează în locuri calde, întunecate şi umede, mediu propice pentru formarea unor depuneri cu agenţi patogeni periculoşi, cauzatoare de miros neplăcut şi care influenţează în mod negativ funcţionarea sistemelor. Teste de laborator dovedesc că cuprul poate împiedica înmulţirea acestor microorganisme. După 24 ore de la expunere cele mai comune specii de ciuperci de mucegai au fost eliminate, iar pe aluminiu (utilizat în mod obişnuit la aceste instalaţii) nu a fost observat niciun efect asupra acestor ciuperci.

Este fapt dovedit ştiinţific că suprafeţele din cupru elimină în mod continuu microbii, de la cei mai periculoşi, cum ar fi MRSA, C. difficile şi E. coli, la viruşi ca cel al gripei de tip A, H1N1. Eficacitatea cuprului a fost dovedită de studii clinice ample efectuate în Spitalul Selly Oak din Marea Britanie, în trei spitale din SUA cu sprijinul Departamentului de Apărare şi în Germania, Japonia şi Chile. Aceste studii confirmă scăderea semnificativă a germenilor patogeni pe suprafeţele atinse des din cupru antimicrobian (de exemplu mânerele uşilor, plăcuţele uşilor batante, capacele toaletelor, întrerupătoarele sau balustradele) comparativ cu alte suprafeţe non-cupru. Cuprul antimicrobian este singurul material solid care poate fi comercializat deoarece satisface cerinţele de sănătate publică, material înregistrat şi de EPA, Agenţia pentru Protecţia Mediului din SUA. (Fig. 3-4) 

 

chigo_cu_aircon.jpg

Fig. 3. O fabrică de instalaţii de climatizare din China a prezentat în Beijing prima instalaţie de acest gen din cupru, instalaţie cu eficienţă energetică deosebită. Pe învelişul instalaţiei se poate vedea logo-ul cuprului antimicrobian

  

klima5.jpg

Fig. 4. Instalaţie de aerisire din cupru într-o clădire de birouri din Atena.

Share >

ghid_de_proiectare_instalatiilor.jpg
Ghidul de proiectare a instalaţiilor din ţevi de cupru vine în ajutorul proiectanţilor la dimensionarea sistemelor de instalaţii sanitare, instalaţii de încălzire centrală, instalaţii de alimentare cu gaze naturale, instalaţii de alimentare cu combustibil lichid, instalaţii de aer comprimat, etc.
01/12/2014