Υδρόφιλο φύλλο για τη βιομηχανία κλιματισμού

Στην προσπάθεια για ενεργειακά αποδοτικά συστήματα ψύξης που πληρούν αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα, το υδρόφιλο φύλλο αλουμινίου έχει αναδειχθεί ως ένα παιχνίδι αλλαγής στην σύγχρονη καινοτομία HVAC. Καθώς η παγκόσμια ζήτηση αυξάνεται για κλιματιστικά που εξισορροπούν την μέγιστη θερμική απόδοση με την βιωσιμότητα, αυτό το μηχανικό φύλλο — επικαλυμμένο με ένα μικροσκοπικά πορώδες υδρόφιλο στρώμα — επαναπροσδιορίζει την απόδοση των πηνίων εξατμιστή και συμπυκνωτή.

Οι κορυφαίοι κατασκευαστές δίνουν πλέον προτεραιότητα στο υδρόφιλο φύλλο αλουμινίου για κλιματιστικά όχι μόνο για τους 30% υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς θερμότητας σε σύγκριση με τα συμβατικά φύλλα, αλλά και για τις αντισκωριακές του ιδιότητες που παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού σε υγρά κλίματα. Αυτό το άρθρο διερευνά πώς οι προηγμένες υδρόφιλες επιστρώσεις καταπολεμούν τον σχηματισμό πάγου, μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας έως και 15% και ευθυγραμμίζονται με τα πρωτόκολλα μετάβασης ψυκτικού μέσου της EPA, τοποθετώντας αυτό το υλικό ως τον ακρογωνιαίο λίθο του σχεδιασμού HVAC επόμενης γενιάς.

Τι είναι το Υδρόφιλο Φύλλο;

Σε σύγκριση με το συνηθισμένο φύλλο αλουμινίου, το υδρόφιλο φύλλο έχει μια υδρόφιλη επίστρωση και μια αντισκωριακή επίστρωση στην επιφάνεια. Το υδρόφιλο φύλλο αλουμινίου χρησιμοποιείται κυρίως για πτερύγια ψυγείου κλιματιστικών.

Η αρχή της χρήσης υδρόφιλου φύλλου στη βιομηχανία κλιματισμού είναι ότι το συμπυκνωμένο νερό στο κλιματιστικό θα απλωθεί γρήγορα στο υδρόφιλο φύλλο και δεν θα συμπυκνωθεί σε σταγονίδια νερού, αυξάνοντας έτσι την περιοχή ανταλλαγής θερμότητας, επιταχύνοντας την ταχύτητα ψύξης και θέρμανσης και αποφεύγοντας αποτελεσματικά τον θόρυβο.

Το υδρόφιλο φύλλο αλουμινίου είναι ένας τύπος φύλλου κλιματισμού, αλλά δεν μπορεί να θεωρηθεί πλήρως ως φύλλο κλιματισμού. Εκτός από το υδρόφιλο φύλλο, το μη επικαλυμμένο φύλλο αλουμινίου, το ανθεκτικό στη διάβρωση φύλλο αλουμινίου, το υδρόφοβο φύλλο αλουμινίου, το λιπαντικό φύλλο αλουμινίου κ.λπ. είναι επίσης φύλλα κλιματισμού.

Κράμα Υδρόφιλου Φύλλου Αλουμινίου

Το υδρόφιλο φύλλο αλουμινίου είναι ένα σημαντικό υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε εξοπλισμό ψύξης όπως οικιακά κλιματιστικά, ψυγεία, κλιματιστικά αυτοκινήτων και δεξαμενές νερού αυτοκινήτων.

Διαστάσεις Βιομηχανικού Προτύπου:

Το υδρόφιλο φύλλο κλιματισμού χρησιμοποιεί κυρίως κράματα αλουμινίου της σειράς 3xxx και 8xxx, λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή, τη μορφοποίηση και την αντοχή στη διάβρωση.

• Κράμα 8011: περιέχει Fe 0,5%-1,0%, Si 0,4%-0,8%, κατάσταση H18 (αντοχή εφελκυσμού ≥160 MPa). Το πλεονέκτημα έγκειται στην εξαιρετική συμβατότητα συγκόλλησης και είναι κατάλληλο για πολυστρωματικούς σύνθετους εναλλάκτες θερμότητας. Η υψηλή περιεκτικότητά του σε Fe μπορεί να βελτιώσει τους κόκκους και να βελτιώσει τη σταθερότητα των διαστάσεων των σφραγισμένων πτερυγίων (ανοχή ±0,02 mm).
• Κράμα 3102: περιέχει Mn 0,05%-0,20%, Cu≤0,05% και αντοχή O (μαλακή αντοχή). Είναι γνωστό για την υψηλή επιμήκυνσή του (≥25%) και είναι κατάλληλο για πολύπλοκα σχέδια πτερυγίων (όπως τύπου περσίδας), αλλά η αντοχή του στη διάβρωση είναι ελαφρώς κατώτερη από το 8011 και πρέπει να βασίζεται στην προστασία της επίστρωσης.

Σύγκριση Απόδοσης:

Επί του παρόντος, η αγορά της Βόρειας Αμερικής προτιμά το κράμα 3102 για περιβάλλοντα χαμηλής διάβρωσης, ενώ η ασιατική αγορά χρησιμοποιεί κυρίως κράμα 8011 για την αντιμετώπιση των προκλήσεων της υψηλής υγρασίας.

Τεχνολογία και Ανίχνευση Υδρόφιλης Επίστρωσης

Οι βασικές τεχνολογίες των υδρόφιλων επιστρώσεων περιλαμβάνουν την προεπεξεργασία, τη σύνθεση της επίστρωσης και τις διαδικασίες σκλήρυνσης.

1. Προεπεξεργασία:

• Απολίπανση: αλκαλικό καθαριστικό (pH 10-12) για την αφαίρεση του λαδιού κύλισης.
• Χημική μετατροπή: επεξεργασία ζιρκονίωσης χωρίς χρώμιο (ZrO₂ 50-100 mg/m2), αντικαθιστώντας τα παραδοσιακά χρωμικά (συμμόρφωση RoHS).

2. Σύνθεση επίστρωσης:

• Μήτρα ρητίνης: ακρυλική ρητίνη (αντοχή σε θερμοκρασία -30℃~130℃) ή εποξειδική τροποποιημένη σιλικόνη (αντοχή σε θερμοκρασία>150℃).
• Λειτουργικά πρόσθετα: νανο-SiO₂ (ενισχυμένη αντοχή στη φθορά), τεταρτοταγές άλας αμμωνίου (αντιβακτηριακό), φωσφορικό (βελτιωμένη πρόσφυση).

3. Διαδικασία σκλήρυνσης:

• Σκλήρυνση με θερμό αέρα: 3-5 λεπτά στους 180℃-220℃ για να σχηματιστεί μια διασυνδεδεμένη δομή δικτύου.

4. Μέθοδοι για τη Δοκιμή της Απόδοσης της Επίστρωσης:

• Δοκιμή γωνίας επαφής: Σύμφωνα με το GB/T 30447-2013, χρησιμοποιήστε ένα μετρητή γωνίας επαφής (όπως το Krüss DSA100).
• Δοκιμή πρόσφυσης: Μέθοδος διασταυρούμενων γραμμών (ISO 2409), βαθμολογία 0-5 (0 σημαίνει ότι δεν ξεφλουδίζει).
• Αντοχή στην υγρασία και τη θερμότητα: 500 ώρες σε περιβάλλον 85℃ / 85% RH, η επίστρωση δεν έχει φουσκάλες ή ξεφλούδισμα.

Η τεχνική λευκή βίβλος της Gree το 2023 δείχνει ότι το υδρόφιλο φύλλο με νανο-σύνθετη επίστρωση μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής των πτερυγίων σε περισσότερα από 15 χρόνια.

Πώς να επιλέξετε το πάχος του υδρόφιλου φύλλου;

Το πάχος του υδρόφιλου φύλλου πρέπει να εξισορροπεί τη θερμική αγωγιμότητα, την αντοχή και το κόστος:

1. Φύλλο 0,1 mm (ανοχή ±0,005 mm):

• Πλεονεκτήματα: ελαφρύ (μείωση βάρους 30%), κατάλληλο για εναλλάκτες θερμότητας μικροκαναλιών (μείωση 12% στην πτώση πίεσης στην πλευρά του ψυκτικού μέσου).
• Εφαρμογές: οικιακά κλιματιστικά μεταβλητής συχνότητας (όπως Midea), εμπορικά συστήματα VRF.
• Περιορισμοί: βάθος σφράγισης ≤5mm, διαφορετικά είναι εύκολο να σπάσει.

2. Φύλλο 0,15 mm (ανοχή ±0,008 mm):

• Πλεονεκτήματα: υψηλή ακαμψία (αύξηση 40% στην ικανότητα κατά της κατάρρευσης), κατάλληλο για σχεδιασμό μακρών πτερυγίων (>15 mm).
• Εφαρμογές: βιομηχανικοί ψύκτες, αντλίες θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας (-25℃ περιβάλλον).
• Περιορισμοί: το κόστος του υλικού αυξάνεται κατά 20% και απαιτείται πρέσα διάτρησης υψηλού τόνου (>200 τόνων).

3. Τύπος υπολογισμού πάχους υδρόφιλου φύλλου: t=PxL2 / 8xσxh

• Μεταξύ αυτών: t = πάχος, P = πίεση ανέμου, L = άνοιγμα πτερυγίου, σ = αντοχή διαρροής, h = ύψος πτερυγίου.
• Για παράδειγμα, ένα κλιματιστικό 5HP χρησιμοποιεί φύλλο 0,12 mm (αντοχή διαρροής ≥ 120MPa) με ταχύτητα ανέμου 2 m/s, το οποίο μπορεί να λάβει υπόψη τόσο τις απαιτήσεις κόστους όσο και τις απαιτήσεις κατά της παραμόρφωσης.

Πώς να αξιολογήσετε την αντοχή στη διάβρωση του υδρόφιλου φύλλου;

Η αντοχή στη διάβρωση είναι ο βασικός δείκτης του υδρόφιλου φύλλου. Οι μέθοδοι αξιολόγησης περιλαμβάνουν:

1. Δοκιμή ουδέτερου ψεκασμού αλατιού (NSS):

• Πρότυπο: ASTM B117, διάλυμα NaCl 5%, συνεχής ψεκασμός στους 35℃.
• Πρότυπο προσόντων: το κράμα 8011 + φύλλο H18 πρέπει να είναι απαλλαγμένο από κόκκινη σκουριά για ≥720 ώρες.

2. Δοκιμή κυκλικής διάβρωσης (CCT):

• Πρότυπο: SAE J2334, προσομοίωση υγρής θερμότητας (50℃/100%RH)-κύκλος ξήρανσης-ψεκασμού αλατιού.
• Πρότυπο προσόντων: Πρόσφυση επίστρωσης ≥Β βαθμού μετά από 20 κύκλους.

3. Προσομοίωση πραγματικής κατάστασης λειτουργίας:

• Παράκτια περιοχή: συγκέντρωση Cl⁻ ≥200mg/m³, η επίστρωση πρέπει να περιέχει παράγοντα σύζευξης σιλανίου (για τη βελτίωση της πυκνότητας).
• Βιομηχανική περιοχή: Σε περιβάλλον ρύπανσης SO₂, προτιμώνται επιστρώσεις που περιέχουν αναστολείς διάβρωσης μολυβδαινίου.

Υπόθεση: Τα κλιματιστικά της Haier στην αγορά της Νοτιοανατολικής Ασίας χρησιμοποιούν μια διπλή επίστρωση (κάτω στρώμα ζιρκόνιο + επιφανειακό στρώμα σύνθετο SiO₂), με διάρκεια ζωής ψεκασμού αλατιού 1.200 ωρών, 50% υψηλότερη από αυτή μιας μονής στρώσης.