W artykule omówiono tematykę stosowania aluminiowych grzejników członowych w wodnych instalacjach grzewczych, porównując ich cechy użytkowe z innymi typami grzejników i wskazując przewagi oraz ograniczenia. Omówiono także zagadnienie stosowania tego typu grzejników w instalacjach wykonanych z rur miedzianych, jako temat podnoszony często w praktyce i związany z pewnymi kontrowersjami oraz nieaktualnym stanem wiedzy. Piąta, ostatnia część cyklu dotyczyć będzie właśnie tych mitów.

W świadomości dużej części instalatorów, a co za tym idzie – osób planujących budowę/modernizację instalacji grzewczej – często jeszcze żywy jest pogląd, że grzejniki aluminiowe nie nadają się do pracy z miedzianym systemem rurowym i połączeń takich należy unikać z uwagi na niebezpieczeństwo degradacji elementów instalacji. 

Jest to, co do zasady, pogląd niepozbawiony podstaw, ale czy obecnie uzasadniony? Należy mieć na uwadze, że zjawiska fizyko-chemiczne leżące u podstaw możliwości wadliwej współpracy grzejników aluminiowych z rurami miedzianymi dotyczą także każdej innej sytuacji, w której łączone są elementy z różnych metali. Zjawisko zachodzi więc także w przypadku grzejników stalowych pracujących w instalacji miedzianej. Każdy metal posiada bowiem pewien tzw. potencjał elektrochemiczny, wynikający z pozycji w szeregu napięciowym (dzięki temu, swoją drogą, możliwe jest konstruowanie baterii), odniesionym do wodoru. Niektóre metale posiadają dodatnią jego wartość, niektóre ujemną, jak zaprezentowano w tabeli 1.


Im większa jest różnica potencjałów połączonych metali tym większe ryzyko wystąpienia tzw. korozji galwanicznej i/lub elektrochemicznej, których efektem jest korozja wżerowa metalu o mniejszym potencjale elektrochemicznym (w naszym przypadku – aluminium). Metal ten utlenia się, np. rozszczelniając połączenia gwintowane, a rury metalu o większym potencjale (w naszym przypadku – miedź) zarastają nalotem (produktem utleniania się aluminium). Problemem jest to, że połączenie aluminium-miedź charakteryzuje się największą różnicą potencjałów ze wszystkich konfiguracji stosowanych w praktyce instalacyjnej. W tabeli 2. zebrano wartości różnic potencjałów elektrochemicznych dla kilku typowych zestawień stosowanych w instalacjach.
W skrajnych sytuacjach korozja wżerowa może doprowadzić do przedziurawienia ścianki grzejnika aluminiowego, nie tylko rozszczelnienia połączeń gwintowanych. Efekt ten oraz inne efekty korozji galwanicznej i/lub elektrochemicznej prezentuje rysunek 1. Aby mogło dojść do korozji galwanicznej, oba metale muszą mieć ze sobą bezpośredni kontakt. Przed laty jednym ze sposobów niwelowania bezpośredniego kontaktu było stosowanie specjalnych przekładek dielektrycznych oddzielających od siebie urządzenia – grzejnik od rur w połączeniu gwintowym. Zabieg ten jednak nie był skuteczny. Abstrahując od możliwości ewentualnych uszkodzeń powierzchni przekładek w trakcie montażu, woda zawierająca rozpuszczone jony, jest elektrolitem i zamyka obieg elektryczny, umożliwiając pojawienie się korozji elektrochemicznej. Ponadto nierzadko posiada dodatkowo właściwości korozyjne. W przypadku więc instalacji miedzianych z grzejnikami aluminiowymi zalecano stosować tzw. inhibitory korozji, tzn. środki chemiczne dodawane do wody, które zapobiegały korozji, lub znacząco spowalniały ten proces. Ponadto zalecano montowanie w instalacji w odpowiedniej kolejności, w stosunku do kierunku przepływu wody, urządzeń wykonanych z różnych materiałów. W praktyce jednak najczęściej nie przestrzegano tych zaleceń i wymagań, co skutkowało szybko postępującym procesem degradacji instalacji i utrwaliło w świadomości użytkowników pogląd, że grzejniki aluminiowe nie mogą pracować w instalacjach miedzianych. Ponadto zarówno wtedy, jak i też często dzisiaj, nie respektuje się podstawowych wymagań dotyczących jakości wody stosowanej w instalacji grzewczej, uzupełniając ją wodą nieuzdatnioną o niskiej jakości, niespełniającą wymagań normatywnych.Uprzedzenia dotyczące omawianego zagadnienia biorą się właśnie z opisanych zaszłości historycznych, kiedy pierwsze grzejniki aluminiowe nie posiadały stosowanych obecnie zabezpieczeń antykorozyjnych, a także stąd, iż także obecnie niektóre firmy oferują aluminiowe grzejniki członowe niskiej jakości, podatne na te zagrożenia.
Najskuteczniejszym sposobem zapobiegania korozji elektrochemicznej i galwanicznej jest trwałe oddzielenie powierzchni aluminium od innych czynników (wody instalacyjnej) i elementów instalacji. Obecnie renomowani producenci aluminiowych grzejników członowych stosują zintegrowane środki ochrony przeciw korozji, implementowane już na etapie produkcji. Powszechnie stosowanymi metodami są fluorocyrkonowanie i anaforeza, w trakcie których na powierzchnię aluminium, od wewnątrz i od zewnątrz, nanoszone są warstwy ochronne w postaci cienkiego, trwałego filmu. Obie metody są metodami zanurzeniowymi. Nakładanie powłoki konwersyjnej – fluorocyrkonowanie – jest pierwszym etapem w procesie. Na powierzchni zewnętrznej jak i wewnętrznej grzejnika w wyniku reakcji Al z kwasem fluorocyrkonowym tworzy się cienka warstwa powłoki chroniąca przed korozją i zwiększająca przyczepność farby. Powstała warstwa jest nierozpuszczalna i szczelna. Anaforeza przebiega w dalszym etapie. Polega na zanurzeniu grzejników w farbie wodorozcieńczalnej (przystosowanej do elektroosadzania) z jednoczesnym przepływem prądu elektrycznego przez farbę i grzejnik. Elektroosadzanie odbywa się przy udziale prądu elektrycznego stałego o stabilizowanym napięciu. Malowany grzejnik jest w tym procesie anodą (+), wymienna katoda (-) jest zainstalowana w wannie. Nałożona warstwa farby pokrywa powierzchnię grzejnika na zewnątrz i wewnątrz. W wyniku malowania anaforetycznego uzyskuje się wysokoodporną na korozję powłokę o grubości zwykle w przedziale 12÷24 μm.Zdjęcia z rysunku 2. prezentują wybrane etapy z nanoszenia warstw ochronnych dla aluminiowych grzejników członowych firmy Armatura Kraków S.A.
Markowe aluminiowe grzejniki członowe można zatem bez obaw stosować we wszystkich spotykanych typach instalacji, tj. w instalacjach:

• z rur stalowych;
• z rur miedzianych;
• z rur z tworzywa sztucznego/wielowarstwowych.

zarówno otwartych (zabezpieczonych otwartym naczyniem wzbiorczym, tzw. naczyniem przelewowym – instalacje tego typu wykonywane były powszechnie w przeszłości), jak i zamkniętych (zabezpieczonych zamkniętym, przeponowym naczyniem wzbiorczym – obecny standard). Czy więc w porównaniu z innymi typami grzejników, aluminiowe grzejniki członowe nie mają wad? Mają, jedną najważniejszą – za słabo propaguje się ich zalety. Miejmy nadzieję, że niniejszy cykl artykułów to zmieni.

Literatura:
[1] Muniak D.: Armatura regulacyjna w wodnych instalacjach grzewczych. Typy, konstrukcje, charakterystyki, zastosowania. PWN, Warszawa 2016.
[2] Muniak D.: Grzejniki w wodnych instalacjach grzewczych. Konstrukcja, dobór i charakterystyki cieplne. WNT/PWN, Warszawa 2016.
[3] Muniak D.: Radiators in hydronic heating installations. Structure, selection and thermal characteristics. Springer. Switzerland 2017.
[4] Polska Norma PN-C-04607:1993: Woda w instalacjach ogrzewania – Wymagania i badania dotyczące jakości wody.
[5] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz.U.02.75.690 z późniejszymi zmianami.
[6] Weber A.P.: Centralne ogrzewania wodne. Obliczanie i konstrukcja. Arkady. Warszawa 1975.
[7] Weber A.P.: Die Warmwasserheizung. Beiträge zur Berechnung und Kontruktion. R. Oldenbourg. München 1970.
[8] http://bungalow-rescue.blogspot.com/2013/02/those-were-good-olddays-traditional.html
[9] http://pl.wikipedia.org/wiki/Hypocaustum
[10] http://sosnowieclokalnie.pl/ogloszenie/grzejnik_kaloryfer_aluminiowy_kety_kolor_zloty,2806.html
[11] http://www.chemia.odlew.agh.edu.pl/dydaktyka/Dokumenty/ChO_WO/Niestacjonarne/szereg_zao.pdf
[12] http://www.hevac-heritage.org/equipment/unusual_heaters/unusual_heaters.htm
[13] http://www.reclaimedradiators.co.uk/hx.html
[14] http://www.zamek.malbork.pl
[15] https://pl.wikipedia.org/wiki/Szereg_napi%C4%99ciowy_metali
[16] www.kfa.pl
[17] www.purmo.pl

Autor: Damian Muniak