L'auteur de l'article: Ph.D. GÉORGIE. Bershidsky
Jusqu'à la fin du siècle dernier, les radiateurs en fonte étaient les principaux appareils de chauffage en Russie. Puis vinrent les convecteurs basés sur des tubes en acier à paroi épaisse et des radiateurs à panneaux en acier. D'autres matériaux pour la production d'appareils de chauffage n'étaient pratiquement pas utilisés. Actuellement, les canalisations en acier, les chaudières, les appareils de chauffage, etc. sont encore largement utilisés. Par conséquent, les principales caractéristiques de l'eau du réseau pour les systèmes d'alimentation en chaleur se concentrent sur l'utilisation de l'acier. Ces caractéristiques sont régies par les "Règles d'exploitation technique des centrales électriques et des réseaux de la Fédération de Russie", selon lesquelles la valeur pH de l'acidité Le pH de l'eau du réseau doit être compris entre 8,3 et 9,5 pour les systèmes d'alimentation en chaleur fermés et entre 8,3 et 9,0 pour les systèmes ouverts. systèmes. La teneur en oxygène dissous ne doit pas dépasser 20 g/l.
L'aluminium a longtemps attiré l'attention des développeurs d'équipements de chauffage en raison de ses propriétés uniques, telles que conductivité thermique élevée, légèreté, plasticité, capacité à fabriquer des dispositifs de chauffage par moulage par injection et extrusion. La combinaison de ces propriétés permet d'obtenir des appareils qui se distinguent par un transfert de chaleur élevé, une surface extérieure de haute qualité et un aspect esthétique, correspondant aux intérieurs modernes. Une conductivité thermique élevée, 5 fois supérieure à la conductivité thermique de l'acier, associée à une faible densité d'aluminium (3 fois plus léger que l'acier), permettent d'obtenir un radiateur léger avec des ailettes efficaces.
Cependant, deux inconvénients importants limitent fortement le champ d'application des radiateurs en aluminium. Tout d'abord, les radiateurs en fonte d'aluminium se sont révélés assez fragiles, ce qui a entraîné des accidents, notamment lorsque les locataires ont été remplacés sans autorisation par d'autres appareils de chauffage de conception robuste (généralement des convecteurs en acier ou des radiateurs en fonte) à l'aluminium visuellement attrayant radiateurs. Par la suite, cet inconvénient a été surmonté: maintenant, des radiateurs en aluminium sont produits qui peuvent résister à la pression du liquide de refroidissement, bien dépassement de la pression de service possible dans les systèmes de chauffage en optimisant la configuration de la section des colonnes et en augmentant leur épaisseur des murs.
Le deuxième inconvénient est l'exigence accrue des radiateurs en aluminium à la qualité du liquide de refroidissement - à surmonter pour l'instant échoue: les tentatives d'application de divers revêtements protecteurs sur la surface intérieure ne peuvent pas être pleinement reconnues à succès. La résistance de l'aluminium et de ses alliages à la corrosion est déterminée par la présence ou l'absence sur la surface interne d'un film dense constitué d'oxyde d'aluminium Al2O3. Ce film a un caractère amphotère, c'est-à-dire qu'il se dissout à la fois dans les milieux alcalins et acides. La figure 1 montre la dépendance de la vitesse de corrosion de l'aluminium sur le pH, donnée dans le livre de T.M. Petrova, V.N. Voronov et B.M. Larina "Technologie et organisation du régime hydrochimique des centrales nucléaires", M., 2012. La figure montre que cette courbe a un minimum prononcé. Avec une augmentation du pH de 8,5 à 9,5, la vitesse de corrosion de l'aluminium augmente d'un ordre de grandeur (de 0,1 à 1 g/(m2h)). La même chose se produit lorsque le pH diminue de 6,5 à 4,2, mais il n'y a pratiquement pas de telles valeurs de pH dans les systèmes d'alimentation en eau de chauffage.
Dépendance de la vitesse de corrosion de l'aluminium sur le pH du milieu.
Ainsi, le film d'oxyde protecteur dense résiste avec succès à la corrosion dans la plage de pH de 6,5 à 8,5. À des valeurs de pH en dehors de cette plage, le film d'oxyde se décompose et la corrosion pénètre à une grande profondeur de la paroi, provoquant même des trous à travers. Dans ce cas, en règle générale, les petites fuites apparaissent en premier. A noter que si la corrosion n'a pas encore conduit à une perte d'étanchéité du radiateur, une diminution de l'épaisseur de paroi conduit à une diminution progressive de sa résistance et, par conséquent, à des accidents dus à une augmentation même légère pression. De tels accidents peuvent être catastrophiques, car une section fragilisée par la corrosion se rompt généralement sur toute la hauteur de la colonne, et l'eau inonde les pièces des planchers sous-jacents.
À cet égard, tout naturellement, l'idée est apparue de combiner l'aluminium et l'acier dans une même structure afin d'exploiter leurs avantages. En général, les bimétaux sont largement utilisés dans divers domaines technologiques. Habituellement, une couche est constituée d'acier bon marché et l'autre est constituée de métaux non ferreux, dans ce cas d'aluminium. Les premiers radiateurs bimétalliques sont apparus en Europe au milieu du siècle dernier. Seules les colonnes verticales étaient bimétalliques dans de tels radiateurs: des tuyaux en acier étaient placés dans le moule d'injection pour le passage du liquide de refroidissement. Dans les collecteurs horizontaux, le liquide de refroidissement était en contact direct avec l'aluminium.
De tels radiateurs hybrides (le terme courant est "semi-métalliques") sont toujours produits, bien que cela ne puisse pas être considéré comme logique une conception dans laquelle un liquide de refroidissement avec un pH = 8,3-9,5 est requis pour une partie du radiateur (colonne) et pour l'autre (collecteurs) - 6,5-8,5. Cela signifie que les radiateurs "semi-métalliques" ne peuvent fonctionner normalement que dans une plage de pH étroite de 8,3 à 8,5. Cela exclut la possibilité de leur utilisation dans les systèmes de chauffage les plus courants en Russie avec une connexion dépendante aux réseaux de chauffage, équipés de systèmes de traitement de l'eau d'appoint.
Sur la base de ce qui précède, les radiateurs "semi-métalliques" doivent être attribués non pas aux radiateurs bimétalliques, mais aux radiateurs en aluminium. Pour confirmer ou infirmer cette proposition, il est nécessaire d'effectuer des tests pour déterminer la vitesse de corrosion lorsque le pH du liquide de refroidissement change sur une large plage.
De plus, le coefficient de dilatation thermique de l'aluminium est le double de celui de l'acier. De ce fait, lorsque la température du liquide de refroidissement change, une tension apparaît entre le tube en acier et les ailettes en aluminium de la colonne. Le déplacement mutuel de ces couches conduit à un relâchement du contact entre elles, à une augmentation de la résistance thermique du contact et, par conséquent, à une diminution du transfert thermique de tels radiateurs en fonctionnement. Pour évaluer cette réduction, un test de performance accéléré doit être effectué en faisant passer alternativement de l'eau à 20°C à travers le radiateur.0C et 900C (au moins 250 cycles) et en comparant son flux thermique avant et après cette "accumulation".
Actuellement, les radiateurs bimétalliques améliorés, dont les parties intégrées sont une structure soudée en forme de H de tuyaux en acier, sont à juste titre les plus demandés. Ainsi, les canaux horizontaux et verticaux sont en acier et le contact de l'aluminium avec l'eau est exclu. De tels radiateurs se comportent comme de l'acier et peuvent être utilisés dans des systèmes conventionnels à pH normalisé = 8,3-9,5. Ils ont une résistance accrue. Par conséquent, lors de leur utilisation, les accidents liés au dépassement de la pression admissible, y compris les chocs hydrauliques, sont pratiquement exclus.
Il est à noter que bien que les radiateurs bimétalliques soient plus lourds que les radiateurs en aluminium et "semi-bimétalliques", la consommation d'alliage d'aluminium est ici minime, puisque seules des ailettes à parois minces en sont constituées.
Il est possible de distinguer les radiateurs bimétalliques des radiateurs "semi-bilames" au moyen d'un aimant appliqué sur les trous de connexion.
conclusions
- Radiateurs bimétalliques, dans lequel le contact du liquide de refroidissement avec l'aluminium est exclu, peut être utilisé dans presque tous les systèmes de chauffage de l'eau.
- L'aluminium, y compris les radiateurs "semi-métal", peut être utilisé dans les systèmes de chauffage avec raccordement indépendant aux réseaux de chauffage et dans les systèmes individuels avec un liquide de refroidissement permanent.
Vidéo utile sur le sujet :
