1. Futuro dell’aria condizionata
Dopo decenni di politica di apertura e degli sforzi dei produttori cinesi di climatizzatori (AC), la Cina è ormai riconosciuta come il centro dell’industria dei climatizzatori. Secondo le statistiche, la produzione totale di climatizzatori in Cina nel 2011 ha raggiunto i 139 milioni di unità, pari a circa l’80% della produzione globale. Nel contempo, la domanda continua a crescere, spinta dalle politiche di urbanizzazione, dal riscaldamento globale, ecc.
In generale, nei climatizzatori vengono utilizzati due tipi di tubazioni:
a. Tubi per scambio termico, ad esempio tubi per condensatori ed evaporatori;
b. Tubi per applicazioni diverse dallo scambio termico, ad esempio tubi per unità esterne e tubi di collegamento tra unità interne ed esterne.
Questa seconda tipologia deve invece effettuare lo scambio termico, offrendo pertanto la possibilità di sostituire le tubazioni in rame con tubazioni in acciaio a doppia parete brasate al rame (la conducibilità termica dell’acciaio è pari a 1/8,5 di quella del rame; di conseguenza, l’acciaio disperde meno calore rispetto al rame, garantendo un maggior risparmio energetico).
In via approssimativa, ogni unità di climatizzatore richiede 1,5 kg di tubazioni in rame: 0,5 kg per l’unità esterna e 1 kg per le tubazioni di collegamento. Sulla base della produzione del 2011, il mercato ammonta a circa 200.000 tonnellate metriche. Qualora tutte queste tubazioni fossero sostituite con tubazioni in acciaio a doppia parete, si aprirebbe un’importante opportunità per i produttori di tali tubazioni e si otterrebbe un notevole risparmio di rame.
2. Caratteristiche dei tubi Bundy per climatizzatori
A. Effetto dell’invecchiamento
Il ciclo di vita delle tubazioni per climatizzatori, dal momento dell’acquisto fino all’installazione, è generalmente molto lungo; tale durata si estende ulteriormente per le tubazioni destinate agli apparecchi interni e per quelle di collegamento. Di conseguenza, l’effetto dell’invecchiamento sulle tubazioni in acciaio a doppia parete brasate al rame deve essere ridotto al minimo, per preservare la flessibilità necessaria a una facile piegatura.
B. Effetto indurente
Un indice di incrudimento n più elevato indica una maggiore allungabilità dei tubi, favorevole alle lavorazioni a freddo. D’altro canto, un rapido incrudimento rende più difficoltosa la piegatura e la svasatura. Pertanto, i tubi Bundy per climatizzatori richiedono un indice di incrudimento moderatamente più basso, per garantire un’allungabilità accettabile.
C. Prestazioni meccaniche
a. La resistenza a trazione non costituisce un problema: per i tubi in acciaio è pari a 290 MPa minimo, mentre per i tubi in rame è di 270 MPa minimo.
b. La resistenza allo snervamento dei tubi in acciaio è di 180 MPa minimo, ma il settore dell’aria condizionata (AC) preferisce valori inferiori per facilitare la formatura dei tubi, idealmente al di sotto di 140 MPa.
c. Allungamento: per i tubi in acciaio è richiesto un valore minimo del 25%, mentre il settore AC richiede almeno il 38% e preferibilmente il 40%.
D. Composizione chimica
Secondo i requisiti di prestazione meccanica, l’acciaio a ultra-basso tenore di carbonio (carbonio inferiore allo 0,004%) raggiunge gli obiettivi prefissati. La composizione originale di carbonio del tubo in acciaio a doppia parete è compresa tra lo 0,02% e lo 0,08%.
E. Prova di piegatura
Le norme originali per le tubazioni in acciaio prevedono un diametro dello stampo di piegatura pari a 3 volte il diametro del tubo per tubi di diametro non superiore a 8 mm; per tubi di diametro superiore a 8 mm, tale valore sale a 6 volte il diametro. Tuttavia, nella pratica, la piegatura delle tubazioni per climatizzatori avviene quasi sempre con un raggio inferiore a 3 volte il diametro del tubo.
F. Rapporto di deformazione
La deformazione richiesta per le tubazioni in rame utilizzate nei climatizzatori è normalmente compresa tra 1,15 e 1,23. (La deformazione è definita come il rapporto tra l’asse maggiore e l’asse minore della sezione ellittica ottenuta dopo la piegatura del tubo).
G. Protezione contro la corrosione
a. Test NSS
Molti tubi sono esposti all’atmosfera esterna e a tutte le condizioni meteorologiche, ed è molto comune che si formi condensa sulla superficie esterna dei tubi. Per i tubi utilizzati nei sistemi di climatizzazione (AC) viene generalmente richiesto un tempo minimo di 500 ore; alcuni produttori richiedono addirittura 1000 ore.
b. Effetto della saldatura
I tubi vengono talvolta uniti mediante saldatura. La temperatura di saldatura supera comunemente gli 800 ℃, mentre la temperatura delle fiamme è ancora più elevata. La finitura esterna dei tubi non deve fondersi né subire danni.
c. Allungamento
I tubi devono essere rivestiti con rivestimenti protettivi contro la corrosione, i quali non devono staccarsi o danneggiarsi dopo piegatura, svasatura o riduzione di diametro.
d. Saldabilità
La superficie esterna deve poter essere saldata insieme ai tubi in rame. Questo requisito limita i tipi di finitura esterna disponibili e aumenta la difficoltà del processo di saldatura.
H. Pulizia interna
Il residuo presente sulle tubazioni in acciaio brasate è di 160 mg/m2, mentre i climatizzatori richiedono valori compresi tra 25 e 38 mg/m2.
3. Conclusione
Le tubazioni in rame per climatizzatori vengono saldate manualmente. La qualità della saldatura dipende dall’esperienza e dalle competenze dell’operatore; esiste quindi un’elevata probabilità di saldature fredde, poiché la saldatura manuale non consente un controllo preciso della temperatura e del tempo di saldatura. Inoltre, l’effetto della saldatura sulle finiture superficiali potrebbe rappresentare un problema significativo in caso di sostituzione.
Sono stati condotti studi ed esperimenti specifici. I campioni sono stati testati su climatizzatori reali e ne è scaturito un rapporto di oltre 40 pagine. Dopo prove pratiche sui prodotti, sono giunti riconoscimenti da parte dei principali produttori di climatizzatori; attendiamo con interesse la prossima fase di applicazione su piccola scala.
Sulla base della discussione sopra riportata, la nostra conclusione è che la sostituzione delle tubazioni in rame con tubazioni in acciaio a doppia parete brasate al rame è altamente fattibile. Tuttavia, permangono ostacoli tecnici da superare, che rappresentano una sfida per l’intero settore.
Nel contempo, il settore dei climatizzatori richiede tempi lunghi per verificare e accettare nuove tecnologie. La sostituzione delle tubazioni in rame con tubazioni in acciaio a doppia parete brasate al rame comporta quindi un percorso ancora lungo.
