1. Будущее систем кондиционирования воздуха
После десятилетий политики открытости и упорных усилий китайских производителей кондиционеров (AC), Китай признан центром мировой индустрии кондиционеров. Согласно отчётам, общий объём производства кондиционеров в Китае в 2011 году достиг 139 млн штук — около 80 % от мирового производства. В то же время спрос продолжает расти под влиянием политики урбанизации, глобального потепления и других факторов.
В кондиционерах в целом используются два типа труб:
а. Труба для теплообмена, например, труба для конденсаторов, испарителей;
b. Труба для применения, не связанного с теплообменом, например, наружная труба кондиционера и соединительные трубы между внутренним и наружным блоками.
Второй тип труб должен обеспечивать теплообмен, что создаёт возможность замены медных труб на двустенные меднобронзированные стальные трубы (теплопроводность стали составляет 1/8,5 от теплопроводности меди, поэтому сталь теряет тепло в меньшей степени по сравнению с медью и обеспечивает большую энергоэффективность).
Ориентировочно, на один комплект кондиционера требуется 1,5 кг медных труб: 0,5 кг — для наружного блока и 1 кг — для соединительных труб. Исходя из объёма производства за 2011 год, рынок составляет около 200 000 тонн. Полная замена медных труб на двустенные стальные трубы открывает значительные перспективы для производителей двустенных стальных труб и позволяет сэкономить огромные объёмы медных ресурсов.
2. Характеристики Bundy-трубок для кондиционеров
А. Эффект старения
Срок хранения труб для кондиционеров — от закупки до монтажа — обычно длительный. Для труб внутреннего блока и соединительных труб этот срок ещё больше. Таким образом, необходимо минимизировать старение двустенных меднобронзированных стальных труб для сохранения их гибкости и удобства гибки.
B. Эффект упрочнения
Более высокий показатель степени упрочнения n означает большую относительную удлинение труб и лучшую пригодность к холодной формовке. С другой стороны, быстрое упрочнение затрудняет гибку и развальцовку. Поэтому для Bundy-труб, применяемых в кондиционерах, требуется умеренно пониженный показатель степени упрочнения для обеспечения приемлемого удлинения.
C. Механические свойства
a. Прочность на растяжение не является проблемой: для стальных трубок она составляет не менее 290 МПа, тогда как для медных трубок — не менее 270 МПа.
b. Предел текучести стальных трубок — не менее 180 МПа, однако в отрасли кондиционирования воздуха предпочтительны более низкие значения предела текучести (в идеале ниже 140 МПа) для упрощения формовки трубок.
c. Удлинение: для стальных трубок требуется не менее 25 %, тогда как в отрасли кондиционирования воздуха минимальное значение составляет 38 %, а предпочтительно — 40 %.
D. Химический состав
Согласно требованиям к механическим характеристикам, ультранизкоуглеродистая сталь (содержание углерода менее 0,004 %) позволяет достичь поставленных целей. Исходное содержание углерода в двустенной стальной трубе составляет 0,02–0,08 %.
E. Испытание на изгиб
В исходных стандартах на стальные трубы указано, что диаметр оправки для гибки должен составлять 3 диаметра трубы для труб диаметром не более 8 мм и 6 диаметров — для труб диаметром более 8 мм. Однако при монтаже кондиционеров гибка труб, как правило, выполняется с радиусом менее чем в 3 раза превышающим диаметр трубы.
F. Коэффициент деформации
Для медных труб, используемых в кондиционерах, нормируется коэффициент деформации в диапазоне 1,15–1,23. (Коэффициент деформации определяется как отношение большой оси к малой оси эллиптического сечения трубы после гибки).
G. Защита от коррозии
a. Тест в солевом тумане (NSS)
Многие трубки эксплуатируются на открытом воздухе при любых погодных условиях, и на их внешней поверхности часто конденсируется влага. Для трубок, используемых в системах кондиционирования воздуха (AC), обычно требуется минимум 500 ч испытания; некоторые производители предъявляют требование до 1000 ч.
b. Влияние сварки
Трубки иногда соединяются методом сварки. Температура сварки превышает 800 ℃, а температура пламени ещё выше. При этом внешнее покрытие трубок не должно расплавиться или быть повреждено.
c. Удлинение
Трубки подвергаются нанесению защитных антикоррозионных покрытий, которые не должны разрушаться после гибки, развальцовки или обжима трубок.
d. Свариваемость
Внешняя поверхность трубок должна обеспечивать надёжное соединение с медными трубами методом сварки. Данное требование ограничивает допустимые типы внешнего покрытия и повышает сложность процесса сварки.
H. Внутренняя чистота
Остаточное количество припоя на бронзированной стальной трубе составляет 160 мг/м², тогда как для кондиционеров требуется 25–38 мг/м².
3. Заключение
Медные трубы для кондиционеров свариваются вручную. Качество сварки зависит от опыта и квалификации оператора, а вероятность образования «холодного припоя» высока, поскольку при ручной сварке невозможно точно контролировать температуру и время сварки. Кроме того, влияние сварки на качество поверхности может стать серьёзной проблемой при замене.
Нами проведены исследования и эксперименты. Образцы были протестированы на кондиционерах, и по результатам составлен отчёт объёмом более 40 страниц. После реальных испытаний продукции крупнейшие производители кондиционеров дали положительную оценку, и мы с нетерпением ждём следующего этапа — внедрения в небольших объёмах.
На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что замена медных труб на двустенные бронзированные стальные трубы технически осуществима. Однако существуют технологические препятствия, требующие решения, и они представляют вызов для всей отрасли.
В то же время отрасли кондиционирования требуется значительно больше времени для проверки и принятия новых технологий. Замена медных труб на двустенные меднобронзированные стальные трубы — это путь, который ещё предстоит пройти.
