مبدل حرارتی دستگاهی است که در آن انتقال حرارت بین دو سیال با دمای مختلف انجام میشود.
• جنس مبدل
• سطح تماس
• عوامل سرعتدهنده تبادل حرارت
• عوامل کندکننده تبادل حرارت
بهطور معمول، مبدلها از مس ساخته میشوند زیرا ضریب انتقال حرارت مس از دیگر فلزات بیشتر است و این باعث افزایش راندمان دستگاه میشود. در برخی موارد، بهدلیل مسائل اقتصادی، از آلومینیوم برای ساخت مبدلها استفاده میشود. در این صورت، راندمان سیستم نسبت به مبدلهای مسی کاهش خواهد یافت.
افزایش سطح تماس باعث افزایش میزان انتقال حرارت میشود. برای این منظور، مبدلها را معمولاً بهصورت مارپیچی میسازند تا طول آن بیشتر شود. همچنین، سطوح کمکی (فینها) که در بیرون لولهها قرار میگیرند، بهطور مؤثری راندمان مبدلها را افزایش میدهند.
با استفاده از فن در یونیت هیتر، فن کویل و سایر دستگاهها میتوان سرعت انتقال حرارت را افزایش داد. همچنین، در پکیجهای دیواری با استفاده از پمپ سیرکولاسیون میتوان سرعت انتقال حرارت را بیشتر کرده و راندمان سیستم را افزایش داد.
آنچه که موجب کاهش راندمان مبدلها میشود بیشتر به رسوب در سطوح داخلی مبدلها و پوسیدگی یا تجمع گرد و غبار بر سطح خارجی آنها مرتبط است. این رسوبات بهعنوان عایق عمل کرده و مانع از رسیدن گرمای مشعل به مبدل میشوند، در نتیجه راندمان دستگاه بهطور قابل توجهی کاهش مییابد.

مبدل دو منظوره در پکیجهای تک مبدله استفاده میشود و وظیفه آن هم تأمین آب بهداشتی و هم آب داغ گرمایشی است. در این مبدل، لولههای آب بهداشتی در داخل لولههای آب مدار گرمایش قرار دارند. ابتدا آب مدار گرمایشی با حرارت شعله گرم میشود و سپس گرمای خود را به آب بهداشتی منتقل میکند. این نوع مبدل از مس ساخته شده و بهدلیل استفاده همزمان برای گرمایش مدار داغ و تأمین آب بهداشتی، قیمت آن بیشتر از دیگر انواع مبدلها است.
• روکش مبدل دو منظوره از اکسید آلومینیوم (Al2O3) است.
• سطح مقطع لولهها به شکل بیضی طراحی شده که باعث افزایش سطح تبادل حرارتی میشود.
• در حالت تابستانه، پمپ دستگاه خاموش است.
• آب سرد ورودی در حالت تابستانه باید بصورت غیرمستقیم گرم شود تا از ترکیب کلسیم و سدیم (سختی ناپایدار یا کربناتی) در آب جلوگیری شود.
در داخل مبدل دو منظوره، لولههای داخلی که آب گرم بهداشتی از آنها عبور میکند، یک صفحه مشبککننده دارند که مزایای آن شامل افزایش راندمان مبدل، کاهش رسوبگذاری و یکسانسازی حرارت درون لوله میشود.
چهار لوله به طرفین این مبدل وصل میشود. دو تا ورودی برای گرمایشی و دوتای دیگر برای آب گرم بهداشتی. سایز ورودی و خروجی مسیر آب داغ گرمایشی سهچهارم است و سایز لولههای آب بهداشتی یکدوم است.
برای آنکه تبادل حرارت بیشتر شود، جهت جریان آب گرم بهداشتی درون مبدل دومنظوره موازی ولی مخالف جهت جریان آب داغ مدار گرمایشی است.
اگر قسمت داخلی (آبگرم بهداشتی) مبدل دومنظوره سوراخ شود آب از آن به مدار آب داغ گرمایشی راه پیدا میکند و باعث افزایش فشار مدار آب گرمایشی میشود. پس میتوان گفت اگر فشار آب مدار گرمایشی در هنگام خاموش بودن پکیج افزایش پیدا کند و باعث شود که شیر اطمینان عمل کند یکی از دلایل آن میتواند سوراخ بودن لوله داخلی مبدل دومنظوره باشد.
۱. اگر قسمت بیرونی مبدل آب داغ گرمایشی درش جریان دارد در سوراخ شود، آن گاز به طرف بیرون نشتی خواهد داشت و این به آسانی قابل تشخیص است و اگر خیلی ریز باشد، میتوان یک سر سهچهارم مبدل را مسدود کرد و از سر دیگر هوا را آن تزریق کرد و آن را در تشت آب قرار داد. اگر سوراخ باشد، حبابها دیده خواهند شد.
۲. اگر بخش درونی مبدل سوراخ شده باشد، آن گاز آب مدارهای گرمایشی و آب گرم بهداشتی با یکدیگر در ارتباط خواهند شد و برای روشن شدن این عیب در مبدل دو منظوره کافی است که یک سر یکدوم مبدل را مسدود کنیم و از سر دیگر یکدوم آن داخل هوا تزریق کنیم (با تلمبه) تا حداقل فشار به ۳ تا ۴ بار برسد. اگر سوراخ باشد، آب از بخش بهداشتی به بخش گرمایشی منتقل خواهد شد که با چشم هم آن را میتوان دید.

این مبدل که در پکیجهای دو مبدله استفاده میشود برای گرم کردن آب مدار داغ گرمایشی به کار میرود، همانند مبدل دو منظوره در بالای محفظه احتراق نصب میشود. جنس آن از مس است که پوششی از اکسید آلومینیوم روی آن ایجاد میکنند تا خوردگی آن کمتر شود (سطح رویی آن). در این مبدل هم روی قسمت بیرونی آن فینهایی از جنس خودش ایجاد کردهاند تا با افزایش سطح حرارت راندمان آن را افزایش دهند.
• لازم به یادآوری است که تعداد فینها در مبدلهایی که برای پکیجهای فندار تولید میشود، درصدی بیشتر است که این موضوع باعث افزایش راندمان مبدل میشود.
• یک ورودی و یک خروجی در این نوع مبدل داریم که سایز هر دو سهچهارم است.
• اگر پکیج دارای سختیگیر مناسب باشد و شیر گاز پکیج هم همواره تنظیم باشد و دستگاه نیز بیدلیل آبگیری دوباره نشود و یا در زمان تعمیر فقط آب خود دستگاه را خالی کرده باشند، کل مدار گرمایشی این مبدل در سنجش با مبدل ثانویه رسوب بسیار کمتری خواهد گرفت.

• مبدل صفحهای در پکیجهای دو مبدله وظیفه گرم کردن آب بهداشتی را با کمک آب داغ مدار گرمایشی که توسط مبدل اولیه یا اصلی گرم میشود بر عهده دارد.
• جنس این مبدل از فولاد ضد زنگ (استینلس استیل) میباشد و در زیر محفظه احتراق قرار دارد و معمولاً بلوک چپ و راست دستگاه روی آن نصب میشود.
• مبدل صفحهای از چندین صفحه تشکیل شده است، آبگرم بهداشتی و آب داغ گرمایشی بهصورت یکی در میان در بین صفحات و در خلاف جهت هم و عمود بر هم جریان مییابد تا بیشترین سطح تماس و تبادل حرارت را داشته باشند.
• در مبدلهای صفحهای قدیمی، روش اتصال آن به صورت رزوهای با پیچ و مهره یا مهره ماسورهای انجام میشود. اما در پکیجهای جدید، مبدل توسط اورینگ و واشر و به کمک پیچهای معمولاً آلنی به بلوک چپ و راست متصل میشود.
• در مبدلهای قدیمی، ورودی و خروجی آب بهداشتی یکدوم و آبگرمایش سهچهارم بود ولی در مدلهای جدید همگی یکدوم هستند.
• در بیشتر مدلها، ورودی و خروجیهای بهداشتی و گرمایش رو به روی هم قرار دارند مثل پکیجهای ایران رادیاتور یا در بعضی از مدلها به صورت ضربدری هستند مثل پکیجهای بیتا و نیوپرلا بوتان.
میتوان گفت که مبدلهای صفحهای به علت راندمان بالایی که دارند جایگزین مبدلهای دوجداره و کویلی شدهاند اما باید توجه داشت به علت باریک بودن فاصله بین صفحات داخلی آنها، احتمال گیر کردن مواد زائد و رسوبگیری در آنها وجود دارد پس باید برای جلوگیری از آن تمهیدات لازم پیشبینی شود.
• از عیب های مبدل صفحه ای این است که اگر قسمت داخلی مبدل صفحهای سوراخ شود، آب بهداشتی با فشار آب شهر وارد مدار گرمایشی میشود و در نتیجه فشار مدار داغ گرمایشی حتی در حالت خاموش بودن پکیج هم افزایش مییابد.
• رسوبگرفتن قسمت داخلی مبدل ثانویه باعث میشود که آب بهداشتی خوب گرم نشود و دبی آن هم کاهش پیدا کند و احتمال دارد در حالی که شیر آب گرم بهداشتی باز است، پکیج خاموش و روشن شود، چون به دمای بالای تنظیمی پتانسیومتر آب مصرفی میرسد، که این خاموش و روشن شدن خصوصاً در هنگام استحمام باعث آزار مصرفکننده (سرد و گرم شدن آب) خواهد شد و در نهایت ممکن است که آن قدر دما بالا برود که ترموستات حد عمل کند و دستگاه خاموش میشود که برای راهاندازی دوباره دستگاه حتماً باید ریست کرد.
برای تست آن باید یک طرف مسیر آبگرم بهداشتی را با درپوش مسدود کرد و آن را از طرف دیگر تحت فشار هوا قرار داد، آنگاه در یک تشت آب غوطهور کرد. اگر حباب از مبدل خارج شد، مبدل سوراخ شده است.
اگر لایههای خارجی مبدل سوراخ شود، آب از آن به بیرون میریزد و با بازدید چشمی قابل رویت است.
اشاره کردیم برای اینکه ترکیبات کلسیم و منیزیم موجود در آب بر اثر حرارت شعله کمتر از آب جدا شده و به جداره مبدل بچسبند، در ورودی آب سرد پکیج از انواع سختیگیر باید استفاده کنیم با این وجود هر قدر هم که سختیگیر باکیفیتی نصب کرده باشیم و حتی اگر شعلههای بیشعله و کمینه شیر گاز را بهصورت دورهای تنظیم کرده باشیم باز هم به مرور زمان ترکیبات کلسیم و منیزیم از آب جدا شده و به جداره مبدلها میچسبند و باعث عدم کارکرد صحیح پکیج خواهند شد.
برای از بین بردن رسوب ایجاد شده در جدارههای داخلی مبدلها باید از رسوبزدایی مناسب مطابق شیوهنامهی شرکت استفاده کنیم.
رسوبزدایی مبدل در حالت کلی به دو روش انجام میشود:
۱. روش سنتی
۲. روش استفاده از دستگاه مخصوص شستوشوی مبدل
برای این کار با استفاده از یک قیف اسید را از یک سوراخ مبدل به داخل آن میریزیم تا با جدا کردن رسوب از سوراخ دیگر مبدل خارج شود.
در این روش با توجه به اینکه خطر استنشاق بخار اسید زیاد است از طرف دیگر به مبدل آسیب بیشتری وارد میشود توصیه نمیشود. مصرف اسید در این روش بیشتر است. این کار حتماً باید در فضای باز انجام شود.
این دستگاهها که بهطور آماده در بازار موجودند مشکلات روش سنتی را ندارند (فقط هزینه خریداری اولیه آنها زیاد است).
اجزای این عبارتند از:
• مخزن اسید
• ترمومتر و کابل اتصالات
• شیلنگهای ورودی و خروجی (رفت و برگشت)
• کلید روشن ـ خاموش
• کلید تغییر دور دستگاه
• کیت اتصالات برای نصب روی انواع مبدل
• ابتدا به کمک کیتهای مناسب مبدل را به شیلنگهای دستگاه متصل میکنیم.
• اسید مناسب طبق دستورالعمل شرکت سازنده را داخل مخزن دستگاه میریزیم که با توجه به نوع دستگاه حدود ۳ تا ۴ لیتر کافی است.
• دستگاه را به برق متصل میکنیم و پمپ آن را روشن میکنیم با توجه به میزان رسوب بین ۵ تا ۷ دقیقه زمان برای رسوبزدایی کافی است. اگر بیشتر از اندازه نرمال رسوبزدایی طول بکشد، عمر مبدل کم خواهد شد (اگر عمر مبدل زیاد باشد احتمال سوراخ شدن مبدل وجود دارد) و در هنگام رسوبزدایی باید به کمک کلید تغییر دور، جهت گردش اسید در مبدل را تغییر دهیم تا رسوبزدایی بهتر انجام شود.
• پس از آنکه رسوبزدایی انجام شد دستگاه را خاموش کرده، چند لحظه صبر میکنیم تا محلول موجود در مبدل به داخل مخزن دستگاه تخلیه شود. اسید داخل مخزن را خالی میکنیم، مخزن دستگاه را با آب پر کنید و مبدل را با آب شستوشو دهید تا هم مبدل و هم دستگاه و اتصالات از اسید پاک شود.
توجه
• زمانی که اسید از مبدل خارج میشود عاری از هرگونه حباب و کف باشد متوجه میشویم که اسید شستوشوی به اتمام رسیده است و دیگر رسوب داخل مبدل نداریم، البته در این حالت باید اسید (یا محلول شستوشو) رنگ طبیعی خودش را داشته باشد.
• زمانی که محلول شستوشوی ما بیرنگ شده و به حالت شفاف درآمده خاصیت اسیدی از دست داده و باید محلول جدید استفاده کنیم.