1. Tương lai của điều hòa không khí
Sau hàng chục năm thực hiện chính sách mở cửa và nỗ lực không ngừng của các nhà sản xuất điều hòa không khí (AC) Trung Quốc, Trung Quốc đã được công nhận là trung tâm của ngành công nghiệp điều hòa không khí. Theo báo cáo, tổng sản lượng điều hòa không khí của Trung Quốc năm 2011 đạt 139 triệu bộ, chiếm khoảng 80% sản lượng toàn cầu. Đồng thời, nhu cầu tiếp tục tăng do chính sách đô thị hóa, hiện tượng nóng lên toàn cầu, v.v.
Có hai loại ống được sử dụng phổ biến trong điều hòa không khí:
a. Ống dùng cho trao đổi nhiệt, ví dụ như ống dùng cho bình ngưng, bình bay hơi;
b. Ống dùng cho các ứng dụng khác ngoài trao đổi nhiệt, ví dụ như ống đặt ngoài trời và các ống nối giữa dàn trong nhà và dàn ngoài trời.
Bộ phận sau đây cần trao đổi nhiệt, do đó mở ra khả năng thay thế ống đồng bằng ống thép hai lớp đồng brazed (độ dẫn nhiệt của thép bằng 1/8,5 so với đồng, nên thép ít thất thoát nhiệt hơn đồng và tiết kiệm năng lượng hơn).
Ước tính sơ bộ, mỗi bộ điều hòa không khí cần khoảng 1,5 kg ống đồng: dàn ngoài cần 0,5 kg/bộ, ống nối cần 1 kg/bộ. Dựa trên sản lượng năm 2011, thị trường tiêu thụ khoảng 200.000 tấn. Nếu toàn bộ lượng ống đồng này được thay thế bằng ống thép hai lớp, đây sẽ là cơ hội lớn cho các nhà sản xuất ống thép hai lớp và giúp tiết kiệm một lượng tài nguyên đồng khổng lồ.
2. Đặc tính của ống Bundy dùng cho điều hòa không khí
A. Hiệu ứng lão hóa
Thời gian từ khi mua đến khi lắp đặt ống điều hòa không khí thường khá dài; còn đối với ống dàn trong nhà và ống nối thì thời gian này còn dài hơn nữa. Vì vậy, ảnh hưởng lão hóa của ống thép hai lớp đồng brazed phải được giảm thiểu tối đa nhằm đảm bảo độ linh hoạt, giúp dễ uốn.
B. Hiệu ứng làm cứng
Chỉ số tôi hóa (n) càng cao thì độ giãn dài của ống càng lớn, thuận lợi cho gia công nguội. Ngược lại, tốc độ tôi hóa nhanh sẽ khiến việc uốn và loe ống trở nên khó khăn hơn. Do đó, ống Bundy dùng cho điều hòa không khí yêu cầu chỉ số tôi hóa ở mức vừa phải – thấp hơn một chút để đảm bảo độ giãn dài chấp nhận được.
C. Đặc tính cơ học
a. Độ bền kéo không phải là vấn đề. Giá trị tối thiểu là 290 MPa đối với ống thép, trong khi ống đồng yêu cầu tối thiểu 270 MPa.
b. Độ bền chảy của ống thép là tối thiểu 180 MPa, tuy nhiên ngành điều hòa không khí (AC) lại ưa chuộng độ bền chảy thấp hơn để thuận tiện cho việc tạo hình ống — lý tưởng nhất là dưới 140 MPa.
c. Độ giãn dài: ống thép yêu cầu tối thiểu 25%, trong khi ngành AC yêu cầu tối thiểu 38% và ưu tiên đạt 40%.
D. Thành phần hóa học
Theo yêu cầu về tính năng cơ học, thép siêu ít carbon (carbon dưới 0,004%) sẽ đạt được các mục tiêu đề ra. Thành phần carbon ban đầu của ống thép hai lớp là 0,02–0,08%.
E. Thử nghiệm uốn
Theo tiêu chuẩn gốc áp dụng cho ống thép, bán kính khuôn uốn được quy định bằng 3 lần đường kính ống đối với ống có đường kính ≤ 8 mm; và bằng 6 lần đường kính ống đối với ống có đường kính > 8 mm. Tuy nhiên, trong thực tế lắp đặt điều hòa không khí, bán kính uốn thường nhỏ hơn 3 lần đường kính ống.
F. Tỷ lệ biến dạng
Tỷ lệ biến dạng của ống đồng dùng cho điều hòa không khí thường yêu cầu ở mức 1,15–1,23. (Tỷ lệ biến dạng được định nghĩa là tỷ số giữa trục lớn và trục nhỏ của tiết diện hình elip tạo thành sau khi uốn ống).
G. Bảo vệ chống ăn mòn
a. Kiểm tra NSS
Nhiều ống được lắp đặt ngoài trời, chịu mọi điều kiện thời tiết, và hiện tượng ngưng tụ nước trên bề mặt ngoài của ống là rất phổ biến. Đối với ống dùng trong hệ thống điều hòa không khí (AC), yêu cầu tối thiểu thường là 500 giờ; một số nhà sản xuất thậm chí yêu cầu tới 1000 giờ.
b. Ảnh hưởng của hàn
Ống đôi khi được nối với nhau bằng phương pháp hàn. Nhiệt độ hàn cao hơn 800℃, còn nhiệt độ ngọn lửa còn cao hơn nữa. Lớp hoàn thiện bề mặt ngoài của ống không được nóng chảy hoặc bị suy giảm.
c. Độ giãn dài
Ống cần được phủ lớp bảo vệ chống ăn mòn, và lớp phủ này không được bong tróc, nứt vỡ sau khi ống bị uốn cong, loe đầu hoặc co lại.
d. Khả năng hàn
Bề mặt ngoài của ống phải có khả năng hàn được với các ống đồng. Yêu cầu này giới hạn loại lớp hoàn thiện bề mặt ngoài và đồng thời làm tăng độ khó của quá trình hàn.
H. Độ sạch bên trong
Lượng dư của ống thép đồng brazed là 160 mg/m², trong khi điều hòa không khí yêu cầu ở mức 25–38 mg/m².
3. Kết luận
Ống đồng điều hòa không khí được hàn thủ công. Chất lượng mối hàn phụ thuộc vào kinh nghiệm và tay nghề của người thợ, và khả năng xảy ra hiện tượng hàn lạnh rất cao do hàn thủ công không kiểm soát chính xác được nhiệt độ và thời gian hàn. Ngoài ra, ảnh hưởng của quá trình hàn lên bề mặt cũng có thể trở thành vấn đề lớn khi cần thay thế.
Chúng tôi đã tiến hành một số nghiên cứu và thí nghiệm. Các mẫu được thử nghiệm trên điều hòa không khí và kết quả được tổng hợp trong báo cáo dài hơn 40 trang. Sau các thử nghiệm thực tế trên sản phẩm, chúng tôi đã nhận được sự công nhận từ các nhà sản xuất điều hòa không khí hàng đầu và đang mong chờ bước tiếp theo là ứng dụng quy mô nhỏ.
Dựa trên các phân tích nêu trên, kết luận của chúng tôi là khả năng thay thế ống đồng bằng ống thép hai lớp đồng brazed là rất cao. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số trở ngại kỹ thuật cần giải quyết — đây là thách thức đối với toàn ngành.
Đồng thời, ngành điều hòa không khí cần thời gian dài để kiểm chứng và chấp nhận các công nghệ mới. Việc thay thế ống đồng bằng ống thép hai lớp đồng brazed vẫn còn một chặng đường dài phía trước.
