W dążeniu do energooszczędnych systemów chłodzenia, które spełniają rygorystyczne normy środowiskowe, hydrofilowa folia aluminiowa stała się przełomem w nowoczesnych innowacjach HVAC. Wraz ze wzrostem globalnego zapotrzebowania na klimatyzatory, które równoważą szczytową wydajność termiczną ze zrównoważonym rozwojem, ta inżynieryjna folia – pokryta mikroskopijnie porowatą warstwą hydrofilową – na nowo definiuje wydajność cewek parownika i skraplacza.
Wiodący producenci priorytetowo traktują teraz hydrofilową folię aluminiową do klimatyzatorów nie tylko ze względu na 30% wyższą wydajność wymiany ciepła w porównaniu z konwencjonalnymi foliami, ale także ze względu na jej właściwości antykorozyjne, które wydłużają żywotność sprzętu w wilgotnym klimacie. Artykuł ten bada, w jaki sposób zaawansowane powłoki hydrofilowe zwalczają tworzenie się szronu, zmniejszają zużycie energii nawet o 15% i są zgodne z protokołami przejścia na czynniki chłodnicze EPA, pozycjonując ten materiał jako kamień węgielny projektu HVAC nowej generacji.
Co to jest folia hydrofilowa?
W porównaniu ze zwykłą folią aluminiową, folia hydrofilowa ma na powierzchni powłokę hydrofilową i powłokę antykorozyjną. Hydrofilowa folia aluminiowa jest stosowana głównie do żeber radiatorów klimatyzatorów.
Zasada stosowania folii hydrofilowej w przemyśle klimatyzacyjnym polega na tym, że skroplona woda w klimatyzatorze szybko rozprzestrzenia się na folii hydrofilowej i nie skrapla się w krople wody, zwiększając w ten sposób powierzchnię wymiany ciepła, przyspieszając prędkość chłodzenia i ogrzewania oraz skutecznie unikając hałasu.
Hydrofilowa folia aluminiowa jest rodzajem folii do klimatyzacji, ale nie można jej całkowicie uznać za folię do klimatyzacji. Oprócz folii hydrofilowej, folia aluminiowa bez powłoki, folia aluminiowa odporna na korozję, hydrofobowa folia aluminiowa, folia aluminiowa smarująca itp. są również foliami do klimatyzacji.
Stop hydrofilowej folii aluminiowej
Hydrofilowa folia aluminiowa jest ważnym materiałem szeroko stosowanym w urządzeniach chłodniczych, takich jak domowe klimatyzatory, lodówki, klimatyzatory samochodowe i zbiorniki wody w samochodach.
| Seria/Stop | Seria 1000: 1100, 1200 Seria 3000: 3003, 3102, 3015 Seria 8000: 8011, 8079 |
| Stan | O, H22, H24, H26, itp. |
| Grubość | 0,08-0,2 mm |
| Szerokość | 1400 mm, dostosowana |
| Średnica wewnętrzna | 76/152/200 mm |
| Kluczowe właściwości | Seria 1xxx: 99%+ czystości, doskonała odporność na korozję Seria 3xxx: zwiększona wytrzymałość z Mn, doskonałe głębokie tłoczenie Seria 8xxx: optymalizacja Fe/Si, zwiększona lutowność |
| Zastosowania HVAC | Seria 1000: Wilgotne środowiska nadmorskie Seria 3000: Wysokociśnieniowe cewki skraplacza Seria 8000: Wielowarstwowe lutowane wymienniki ciepła |
Standardowe wymiary branżowe:
| Parametr | Zakres | Typowy przypadek użycia HVAC |
| Grubość | 0,08–0,2 mm | 0,1 mm dla mikrokanalików, 0,15 mm dla rurkowo-żebrowych |
| Szerokość | 300–1300 mm | 950 mm (standardowa szerokość cewki dla Carrier/Trane) |
| Długość cewki | 2000–8000 m | Zoptymalizowany do szybkiego tłoczenia (≥120 żeber/min) |
Hydrofilowa folia do klimatyzacji wykorzystuje głównie stopy aluminium serii 3xxx i 8xxx, biorąc pod uwagę wytrzymałość, formowalność i odporność na korozję.
- Stop 8011: zawiera Fe 0,5%-1,0%, Si 0,4%-0,8%, stan H18 (wytrzymałość na rozciąganie ≥160 MPa). Zaletą jest doskonała kompatybilność lutowania i nadaje się do wielowarstwowych wymienników ciepła. Wysoka zawartość Fe może uszlachetniać ziarna i poprawiać stabilność wymiarową tłoczonych żeber (tolerancja ±0,02 mm).
- Stop 3102: zawiera Mn 0,05%-0,20%, Cu≤0,05% i stan O (stan miękki). Znany jest z wysokiego wydłużenia (≥25%) i nadaje się do złożonych konstrukcji żeber (takich jak typ żaluzjowy), ale jego odporność na korozję jest nieco gorsza niż 8011 i wymaga ochrony powłoką.
Porównanie wydajności:
| Parametr | 8011 H18 | 3102 O |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 160-180 MPa | 80-100 MPa |
| Wydłużenie | 2%-4% | 25%-30% |
| Obowiązujący proces | Lutowanie/spawanie wysokiej częstotliwości | Tłoczenie/gięcie |
| Koszt | Średni | Niski |
Obecnie rynek Ameryki Północnej preferuje stop 3102 do środowisk o niskiej korozji, podczas gdy rynek azjatycki w większości wykorzystuje stop 8011 do radzenia sobie z wyzwaniami związanymi z wysoką wilgotnością.
Technologia i wykrywanie powłok hydrofilowych
Kluczowe technologie powłok hydrofilowych obejmują obróbkę wstępną, skład powłoki i procesy utwardzania.
1. Obróbka wstępna:
- Odtłuszczanie: alkaliczny środek czyszczący (pH 10-12) do usuwania oleju walcowniczego.
- Konwersja chemiczna: bezchromowa obróbka cyrkonowaniem (ZrO₂ 50-100 mg/m2), zastępująca tradycyjne chromiany (zgodność z RoHS).
2. Formuła powłoki:
- Matryca żywiczna: żywica akrylowa (odporność na temperaturę -30℃~130℃) lub modyfikowany epoksydem silikon (odporność na temperaturę>150℃).
- Dodatki funkcjonalne: nano-SiO₂ (zwiększona odporność na zużycie), sól czwartorzędowa amoniowa (przeciwbakteryjna), fosforan (poprawiona przyczepność).
3. Proces utwardzania:
- Utwardzanie gorącym powietrzem: 3-5 minut w temperaturze 180℃-220℃ w celu utworzenia usieciowanej struktury.
4. Metody testowania wydajności powłoki:
- Test kąta zwilżania: Zgodnie z GB/T 30447-2013, użyj miernika kąta zwilżania (takiego jak Krüss DSA100).
- Test przyczepności: Metoda krzyżowa (ISO 2409), ocena 0-5 (0 oznacza brak łuszczenia).
- Odporność na wilgoć i ciepło: 500 godzin w środowisku 85℃ / 85% RH, powłoka nie ma pęcherzyków ani łuszczenia się.
Biała księga techniczna Gree z 2023 roku pokazuje, że folia hydrofilowa z powłoką nanokompozytową może wydłużyć żywotność żeber do ponad 15 lat.
Jak wybrać grubość folii hydrofilowej?
Grubość folii hydrofilowej musi równoważyć przewodność cieplną, wytrzymałość i koszt:
1. Folia 0,1 mm (tolerancja ±0,005 mm):
- Zalety: lekka (30% redukcji wagi), odpowiednia do mikrokanalikowych wymienników ciepła (12% redukcji spadku ciśnienia po stronie czynnika chłodniczego).
- Zastosowania: domowe klimatyzatory o zmiennej częstotliwości (takie jak Midea), komercyjne systemy VRF.
- Ograniczenia: głębokość tłoczenia ≤5 mm, w przeciwnym razie łatwo pęka.
2. Folia 0,15 mm (tolerancja ±0,008 mm):
- Zalety: wysoka sztywność (40% wzrost odporności na zapadanie), odpowiednia do konstrukcji długich żeber (>15 mm).
- Zastosowania: przemysłowe agregaty chłodnicze, pompy ciepła niskotemperaturowe (środowisko -25℃).
- Ograniczenia: koszt materiału wzrasta o 20%, wymagana jest prasa o dużej tonażu (>200 ton).
3. Wzór obliczania grubości folii hydrofilowej: t=PxL2 / 8xσxh
- Wśród nich: t = grubość, P = ciśnienie wiatru, L = rozpiętość żebra, σ = granica plastyczności, h = wysokość żebra.
- Na przykład, klimatyzator 5HP wykorzystuje folię 0,12 mm (granica plastyczności ≥ 120MPa) przy prędkości wiatru 2 m/s, co może uwzględniać zarówno koszty, jak i wymagania dotyczące anty-deformacji.
Jak ocenić odporność na korozję folii hydrofilowej?
Odporność na korozję jest kluczowym wskaźnikiem folii hydrofilowej. Metody oceny obejmują:
1. Test w neutralnej mgle solnej (NSS):
- Standard: ASTM B117, 5% roztwór NaCl, ciągły natrysk w temperaturze 35℃.
- Standard kwalifikacji: stop 8011 + folia H18 musi być wolna od rdzy przez ≥720 godzin.
2. Cykliczny test korozji (CCT):
- Standard: SAE J2334, symulowany cykl wilgotnego ciepła (50℃/100%RH)-suszenie-mgła solna.
- Standard kwalifikacji: Przyczepność powłoki ≥ stopień B po 20 cyklach.
3. Symulacja rzeczywistych warunków pracy:
- Obszar nadmorski: stężenie Cl⁻ ≥200mg/m³, powłoka musi zawierać środek sprzęgający silan (w celu poprawy gęstości).
- Obszar przemysłowy: W środowisku zanieczyszczonym SO₂, preferowane są powłoki zawierające inhibitory korozji molibdenianowej.
Przypadek: Klimatyzatory Haier na rynku Azji Południowo-Wschodniej wykorzystują dwuwarstwową powłokę (warstwa dolna cyrkon + warstwa powierzchniowa kompozyt SiO₂), o żywotności w mgle solnej 1200 godzin, o 50% wyższej niż w przypadku powłoki jednowarstwowej.