1. مستقبل تكييف الهواء
وبعد عقود من سياسة الانفتاح والجهود التي بذلتها شركات تصنيع مكيفات الهواء الصينية (AC)، أصبحت الصين تُعترف رسميًّا كمركز عالمي لصناعة مكيفات الهواء. ووفقًا للتقارير، بلغ إجمالي إنتاج مكيفات الهواء في الصين عام ٢٠١١ ما يقارب ١٣٩ مليون وحدة، أي ما يعادل نحو ٨٠٪ من الإنتاج العالمي. وفي الوقت نفسه، لا تزال الزيادة في الطلب تتمحور حول سياسة التحضر، والاحتباس الحراري العالمي، وغيرها من العوامل.
ويُستخدم عمومًا نوعان من الأنابيب في مكيفات الهواء:
أ. أنابيب لتبادل الحرارة، مثل الأنابيب المستخدمة في المكثفات والمبخرات؛
ب. أنابيب لتطبيقات غير تبادل الحرارة، مثل الأنابيب الخارجية لمجموعات التكييف وأنابيب الربط بين المجموعة الداخلية والمجموعة الخارجية.
أما الجزء الأخير فيحتاج فعليًّا إلى تبادل حراري، مما يتيح إمكانية استبدال أنابيب النحاس بأنابيب الفولاذ ذات الجدارين المبرَّدة بالنحاس (وتبلغ موصلية الفولاذ الحرارية ١/٨٫٥ من موصلية النحاس، وبالتالي فإن الفولاذ أقل عرضةً لفقدان الحرارة مقارنةً بالنحاس، ما يجعله أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة).
وبتقدير أولي، يحتاج كل جهاز مكيف هواء إلى ١٫٥ كجم من أنابيب النحاس. وتتطلب الوحدة الخارجية ٠٫٥ كجم لكل وحدة، بينما تحتاج أنابيب الربط إلى ١ كجم. واستنادًا إلى إنتاج عام ٢٠١١، يبلغ حجم السوق نحو ٢٠٠٠٠٠ طن متري. وإذا تم استبدال جميع هذه الكميات بأنابيب الفولاذ ذات الجدارين، فسيكون ذلك فرصة كبيرة جدًّا لمصنِّعي أنابيب الفولاذ ذات الجدارين، كما سيساهم في توفير كميات هائلة من موارد النحاس.
2. خصائص أنابيب باندي المستخدمة في أنظمة التكييف
أ. تأثير الشيخوخة
عادةً ما تكون فترة التخزين لأنابيب مكيفات الهواء طويلة، بدءًا من الشراء وحتى التركيب. وهي أطول بكثير بالنسبة لأنابيب الوحدة الداخلية وأنابيب الربط. وبالتالي يجب تقليل تأثير الشيخوخة على أنابيب الفولاذ المبرَّدة النحاسية ذات الجدارين إلى أدنى حدٍّ ممكن لضمان المرونة اللازمة لسهولة الثني.
B. تأثير التصلّب
يشير مؤشر التصلب الأعلى (n) إلى امتداد أكبر للأنابيب، وهو ما يُعد مفيدًا في عمليات التشكيل البارد. ومن ناحية أخرى، يؤدي التصلب السريع إلى صعوبة أكبر في عمليات الثني والتوسيع (Flaring). ولذلك تتطلب أنابيب Bundy المستخدمة في مكيفات الهواء مؤشر تصلب منخفض نسبيًّا لتحقيق امتداد مقبول.
ج. الأداء الميكانيكي
أ. مقاومة الشد ليست مشكلة: فهي ٢٩٠ ميجا باسكال كحد أدنى لأنابيب الفولاذ، بينما تبلغ ٢٧٠ ميجا باسكال كحد أدنى لأنابيب النحاس.
ب. مقاومة الخضوع لأنابيب الفولاذ هي ١٨٠ ميجا باسكال كحد أدنى، بينما تفضِّل صناعة التكييف المركزي (AC) مقاومة خضوع أقل لتسهيل تشكيل الأنابيب، ويفضَّل أن تكون أقل من ١٤٠ ميجا باسكال.
ج. الاستطالة: المطلوب ٢٥٪ لأنابيب الفولاذ، بينما تطلب صناعة التكييف المركزي ٣٨٪ كحد أدنى، و٤٠٪ كقيمة مفضلة.
د. التركيب الكيميائي
وفقًا لمتطلبات الأداء الميكانيكي، يمكن لفولاذ الكربون المنخفض جدًّا (المحتوي على كربون أقل من ٠٫٠٠٤٪) تحقيق هذه الأهداف. أما التركيب الأصلي للكربون في أنابيب الفولاذ ذات الجدارين فهو يتراوح بين ٠٫٠٢٪ و٠٫٠٨٪.
هـ. اختبار الانحناء
تحدد المواصفات القياسية الأصلية لأنابيب الفولاذ قطر قالب الثني بثلاثة أضعاف قطر الأنبوب لأنابيب قطرها لا يزيد عن ٨ مم، أما لأنابيب قطرها أكبر من ٨ مم فيُحدد القطر بستة أضعاف قطر الأنبوب. ومع ذلك، فإن عمليات ثني الأنابيب في مكيفات الهواء تتم غالبًا بقطر قالب أقل من ثلاثة أضعاف قطر الأنبوب.
F. نسبة التشويه
عادةً ما يُشترط أن يكون معامل التشوه (Deforming Ratio) لأنابيب النحاس المستخدمة في مكيفات الهواء ضمن النطاق ١٫١٥–١٫٢٣. (ويُعرَّف معامل التشوه على أنه النسبة بين المحور الرئيسي والمحور الثانوي لقسم الأنبوب البيضاوي الناتج عن عملية الثني).
ج. حماية من التآكل
أ. اختبار NSS
يتم تعريض العديد من الأنابيب للغلاف الجوي الخارجي وجميع أنواع الطقس، ومن الشائع جدًّا تكثُّف الماء على السطح الخارجي للأنابيب. وغالبًا ما يُطلب حد أدنى ٥٠٠ ساعة لاختبار الأنابيب المستخدمة في أنظمة التكييف المركزي (AC)، وبعض الشركات المصنِّعة تطلب حتى ١٠٠٠ ساعة.
ب. تأثير اللحام
تُوصَل الأنابيب أحيانًا باللحام، وتتجاوز درجة حرارة اللحام ٨٠٠°م، بل وقد تصل درجة حرارة اللهب إلى مستويات أعلى. ويجب ألا تذوب الطبقة الخارجية للأنابيب أو تتضرر أثناء هذه العملية.
ج. الاستطالة
تُغطَّى الأنابيب بطبقات واقية ضد التآكل، ويجب ألا تفشل هذه الطبقات بعد ثني الأنابيب أو توسيعها أو انقباضها.
د. قابلية اللحام
يجب أن يكون السطح الخارجي للأنابيب قابلاً للحام مع الأنابيب النحاسية. وهذا الشرط يحد من أنواع التشطيبات الخارجية المسموح بها، كما يرفع من صعوبة عملية اللحام.
ح. النظافة الداخلية
تبلغ كمية البقايا المتبقية على أنابيب الفولاذ المبرَّدة ١٦٠ ملغ/م²، في حين تتطلب مكيفات الهواء نطاقًا بين ٢٥ و٣٨ ملغ/م².
3. الاستنتاج
تُلحَم أنابيب النحاس الخاصة بمكيفات الهواء يدويًّا. ويعتمد جودة اللحام على خبرة المشغلين ومهاراتهم، كما أن احتمال حدوث لحام بارد (Cold Solder) مرتفع جدًّا، نظرًا لأن اللحام اليدوي لا يمكن التحكم فيه بدقة فيما يتعلق بدرجة الحرارة وزمن اللحام. وقد يصبح تأثير اللحام على التشطيب السطحي مشكلة رئيسية عند الاستبدال.
وقد أجرينا بعض الدراسات والتجارب. وتم اختبار العينات على مكيفات هواء، وأسفرت النتائج عن تقرير يتجاوز ٤٠ صفحة. وبعد الاختبارات العملية على المنتجات الحقيقية، حظينا بالاعتراف من كبرى شركات تصنيع مكيفات الهواء، ونحن نتطلع الآن إلى المرحلة التالية المتمثلة في تطبيق كميات صغيرة.
وبناءً على المناقشة أعلاه، فإن استنتاجنا هو أن استبدال أنابيب النحاس بأنابيب الفولاذ ذات الجدارين المبرَّدة بالنحاس ممكنٌ جدًّا من الناحية التقنية. ومع ذلك، توجد عقبات تقنية يجب حلها، وهي تمثِّل تحديًّا لكامل القطاع الصناعي.
وفي الوقت نفسه، يستغرق قطاع مكيفات الهواء وقتًا أطول للتحقق من التقنيات الجديدة واعتمادها. وللاستعاضة عن أنابيب النحاس بأنابيب الفولاذ ذات الجدارين المبرَّدة بالنحاس، لا يزال أمامنا طريقٌ طويلٌ.
