Nach Jahrzehnten einer \u00d6ffnungspolitik und intensiver Bem\u00fchungen chinesischer Klimaanlagenhersteller gilt China mittlerweile als weltweites Zentrum der Klimaanlagenindustrie. Laut Berichten betrug die Gesamtproduktion von Klimaanlagen in China im Jahr 2011 139 Millionen Ger\u00e4te \u2013 etwa 80 % der weltweiten Produktion. Gleichzeitig wird die Nachfrage kontinuierlich durch die Urbanisierungspolitik, die globale Erw\u00e4rmung usw. gesteigert.<\/p>\n
Grunds\u00e4tzlich werden in Klimaanlagen zwei Arten von Rohren eingesetzt:<\/p>\n
a. Rohre f\u00fcr W\u00e4rmeaustausch, z.\u202fB. Kondensator- und Verdampferrohre;<\/p>\n
b. Rohre f\u00fcr Anwendungen au\u00dferhalb des W\u00e4rmeaustauschs, z.\u202fB. Au\u00dfenger\u00e4te-Rohre und Verbindungsrohre zwischen Innen- und Au\u00dfenger\u00e4t.<\/p>\n
Letzteres muss W\u00e4rme austauschen, wodurch die Substitution der Kupferrohre durch doppelwandige kupferverl\u00f6tete Stahlrohre m\u00f6glich wird (die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Stahl betr\u00e4gt 1\/8,5 derjenigen von Kupfer; Stahl verliert daher weniger W\u00e4rme als Kupfer und erm\u00f6glicht somit eine h\u00f6here Energieeffizienz).<\/p>\n
Grobsch\u00e4tzung zufolge ben\u00f6tigt jedes Klimager\u00e4t ca. 1,5 kg Kupferrohre: jeweils 0,5 kg f\u00fcr das Au\u00dfenger\u00e4t und 1,0 kg f\u00fcr die Verbindungsrohre. Basierend auf der Produktionsmenge von 2011 bel\u00e4uft sich der Markt auf rund 200.000 Tonnen. W\u00fcrden s\u00e4mtliche Kupferrohre durch doppelwandige Stahlrohre ersetzt, erg\u00e4be sich hierdurch eine gro\u00dfe Chance f\u00fcr Hersteller doppelwandiger Stahlrohre sowie eine enorme Einsparung an Kupferressourcen.<\/p>\n
Die Lagerdauer von Klimaanlagenrohren \u2013 vom Einkauf bis zur Installation \u2013 ist in der Regel lang. F\u00fcr Innenger\u00e4te-Rohre und Verbindungsrohre ist sie noch l\u00e4nger. Daher muss der Alterungseffekt beim doppelwandigen kupferverl\u00f6teten Stahlrohr minimiert werden, um ausreichende Flexibilit\u00e4t f\u00fcr ein einfaches Biegen sicherzustellen.<\/p>\n
Ein h\u00f6herer Verfestigungsindex n bedeutet eine h\u00f6here Dehnung der Rohre und ist daher f\u00fcr Kaltumformung vorteilhaft. Umgekehrt erschwert eine schnelle Verfestigung das Biegen und Aufweiten. Daher erfordern Bundy-Rohre f\u00fcr Klimaanlagen einen m\u00e4\u00dfig niedrigeren Verfestigungsindex, um eine akzeptable Dehnung zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
a. Die Zugfestigkeit stellt kein Problem dar: Sie betr\u00e4gt mindestens 290\u202fMPa f\u00fcr Stahlrohre und mindestens 270\u202fMPa f\u00fcr Kupferrohre.<\/p>\n
b. Die Streckgrenze der Stahlrohre liegt bei mindestens 180\u202fMPa; die Klimaanlagenindustrie bevorzugt jedoch eine niedrigere Streckgrenze f\u00fcr eine einfachere Umformung der Rohre \u2013 idealerweise unter 140\u202fMPa.<\/p>\n
c. Dehnung: F\u00fcr Stahlrohre ist eine Dehnung von 25\u202f% erforderlich, w\u00e4hrend die Klimaanlagenindustrie mindestens 38\u202f% verlangt und 40\u202f% bevorzugt.<\/p>\n
Gem\u00e4\u00df den Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften kann Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt (Kohlenstoffgehalt unter 0,004 %) diese Ziele erreichen. Die urspr\u00fcngliche Kohlenstoffzusammensetzung des doppelwandigen Stahlrohrs liegt bei 0,02\u20130,08 %.<\/p>\n
Die urspr\u00fcnglichen Normen f\u00fcr Stahlrohre definieren f\u00fcr Rohre mit einem Durchmesser bis 8 mm einen Biegeformdurchmesser von 3 \u00d7 Rohrdurchmesser; f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Durchmesser betr\u00e4gt dieser Wert 6 \u00d7 Rohrdurchmesser. Bei Klimaanlagen erfolgt das Biegen der Rohre jedoch meist mit einem Radius kleiner als das 3-fache des Rohrdurchmessers.<\/p>\n
F\u00fcr Kupferrohre in Klimaanlagen wird \u00fcblicherweise ein Verformungsverh\u00e4ltnis von 1,15\u20131,23 gefordert. (Das Verformungsverh\u00e4ltnis ist definiert als das Verh\u00e4ltnis zwischen gro\u00dfer und kleiner Halbachse des elliptischen Rohrquerschnitts nach dem Biegen.)<\/p>\n
a. NSS-Pr\u00fcfung<\/p>\n
Viele Rohre werden der Au\u00dfenatmosph\u00e4re und allen Wetterbedingungen ausgesetzt, wobei es sehr h\u00e4ufig zur Kondensation von Wasser auf der Au\u00dfenseite der Rohre kommt. F\u00fcr Klimaanlagenrohre wird meist eine Mindestpr\u00fcfdauer von 500 Stunden gefordert; einige Hersteller verlangen sogar 1000 Stunden.<\/p>\n
b. Schwei\u00dfeffekt<\/p>\n
Die Rohre werden gelegentlich durch Schwei\u00dfen verbunden. Die Schwei\u00dftemperatur liegt deutlich \u00fcber 800\u202f\u00b0C, die Flamme selbst ist noch hei\u00dfer. Die Au\u00dfenumh\u00fcllung der Rohre darf dabei weder schmelzen noch besch\u00e4digt werden.<\/p>\n
c. Dehnung<\/p>\n
Die Rohre m\u00fcssen mit korrosionssch\u00fctzenden Beschichtungen versehen werden, die auch nach Biegen, Aufweiten oder Verj\u00fcngen intakt bleiben m\u00fcssen.<\/p>\n
d. Schwei\u00dfbarkeit<\/p>\n
Die Au\u00dfenseite muss mit Kupferrohren verschwei\u00dft werden k\u00f6nnen. Diese Anforderung beschr\u00e4nkt die zul\u00e4ssigen Oberfl\u00e4chenbeschaffenheiten und erh\u00f6ht gleichzeitig die Schwierigkeit des Schwei\u00dfens.<\/p>\n
Der Restbestand an Lot auf dem verl\u00f6teten Stahlrohr betr\u00e4gt 160 mg\/m\u00b2, w\u00e4hrend Klimaanlagen lediglich 25\u201338 mg\/m\u00b2 fordern.<\/p>\n
Die Kupferrohre f\u00fcr Klimaanlagen werden manuell verschwei\u00dft. Die Schwei\u00dfqualit\u00e4t h\u00e4ngt stark von Erfahrung und Geschicklichkeit des Bedieners ab; aufgrund der ungenauen Temperatur- und Zeitkontrolle beim manuellen Schwei\u00dfen besteht zudem ein hohes Risiko f\u00fcr Kaltl\u00f6tstellen. Auch die Auswirkung des Schwei\u00dfens auf die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit kann bei Austauscharbeiten zu einem gravierenden Problem werden.<\/p>\n
Wir haben entsprechende Untersuchungen und Versuche durchgef\u00fchrt. Proben wurden an Klimaanlagen getestet, und es wurde ein \u00fcber 40 Seiten umfassender Bericht erstellt. Nach realen Produkttests erfolgte die Anerkennung durch f\u00fchrende Klimaanlagenhersteller; wir freuen uns nun auf die n\u00e4chste Phase mit kleineren Serienanwendungen.<\/p>\n
Aufgrund der obigen Ausf\u00fchrungen kommt unsere Schlussfolgerung zu dem Ergebnis, dass die Substitution von Kupferrohren durch doppelwandige kupferverl\u00f6tete Stahlrohre grunds\u00e4tzlich sehr gut machbar ist. Allerdings bestehen noch technische Hindernisse, die die gesamte Branche vor Herausforderungen stellen.<\/p>\n
Gleichzeitig ben\u00f6tigt die Klimaanlagenindustrie erfahrungsgem\u00e4\u00df l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume, um neue Technologien zu verifizieren und zu akzeptieren. Der Ersatz von Kupferrohren durch doppelwandige kupferverl\u00f6tete Stahlrohre steht daher noch am Anfang eines langen Weges.<\/p>\n