De ce cuprul este materialul implicit al circuitului frigorific
Un aparat de aer condiționat mișcă căldura mai degrabă decât să o creeze, iar agentul frigorific trebuie să absoarbă căldura în evaporator și să o respingă în condensator. Tubulatura care transportă acel agent frigorific între unitățile interioare și exterioare face parte, prin urmare, din suprafața de transfer de căldură, nu doar o conductă. Cuprul este ales pentru că îndeplinește patru lucrări simultan: conduce eficient căldura, menține presiunea sistemului cu un perete subțire, poate fi îndoit, evazat și lipit pe șantier fără echipamente speciale și supraviețuiește decenii de ciclism umed și uscat în aer liber. Aluminiul poate fi înlocuit în unele dintre aceste roluri, dar rareori în toate în același timp.
Performanță termică și mecanică
Diferența de performanță dintre cupru și aluminiu este cel mai bine văzută una lângă alta. Cuprul conduce căldura la aproximativ 390 până la 400 W pe metru kelvin în tipurile de tuburi utilizate pentru refrigerare, în timp ce aluminiul se află aproape de 205 până la 237 W pe metru kelvin. Cuprul este, de asemenea, de trei ori mai dens, ceea ce contează pentru greutate, dar nu pentru eficiență, și are un coeficient de dilatare termică mai scăzut, astfel încât o îmbinare lipită este mai puțin solicitată de ciclul de temperatură.
| Proprietate | Tub de cupru, C12200 | Tub din aluminiu |
|---|---|---|
| Conductivitate termică | aproximativ 390 până la 400 W pe metru kelvin | aproximativ 205 până la 237 W pe metru kelvin |
| Densitate | 8,94 g/cm3 | 2,70 g/cm3 |
| Alăturarea | Lipire și ardere cu torțe standard | Lipire prin flux sau îmbinări mecanice |
| Reparație pe teren | Tăiați, rea-evazați sau re-supărați | Limitat, adesea înlocuit ca unitate |
| Comportament galvanic cu aripioare din aluminiu | Metal nobil, necesită izolare | Compatibil cu aripioare din aluminiu |
Din punct de vedere mecanic, tubul de cupru recoapt combină rezistența ridicată la rupere cu suficientă ductilitate pentru a fi înfășurat și îndoit în jurul unor raze strânse, iar lucrul se întărește doar ușor în funcțiune. Tubul de aluminiu cu același diametru exterior are nevoie de un perete mai gros pentru a atinge valori de presiune comparabile și este mult mai puțin tolerant la îndoirea și vibrațiile repetate. De aceea, cuprul rămâne standard pentru liniile de legătură dintre unitatea interioară și exterioară, unde tubul este îndoit la fața locului și apoi îngropat în spatele unui perete sau trece pe un acoperiș.
Clase și standarde pentru tubul frigorific
Tubul de aer condiționat este fabricat din cupru-dezoxidat cu fosfor, desemnat C12200 sau Cu-DHP, cu un conținut de cupru de cel puțin 99,9% și fosfor în intervalul de aproximativ 0,015 până la 0,04%. Fosforul dezoxidează topitura, astfel încât tubul să poată fi lipit într-o atmosferă reducătoare, fără riscul de fragilizare a hidrogenului care afectează oxigenul-care poartă cuprul, în timp ce fosforul rezidual costă doar o mică conductivitate, ceea ce este neimportant într-un tub care este evaluat mai degrabă pentru performanța termică decât pentru conducția electrică. Standardele de produs la care se face referire în mod obișnuit sunt ASTM B280 pentru tuburi de cupru fără sudură pentru aer condiționat și refrigerare, GB/T 17791 pentru echipamente de aer condiționat și refrigerare și EN 12735 părțile 1 și 2, care acoperă tuburile rotunde de cupru fără sudură și cotele de presiune corespunzătoare. Este specificată și curățenia: orificiul este furnizat în mod normal uscat și acoperit, cu limite de ulei rezidual, umiditate și conținut de particule, deoarece contaminarea rămasă în interiorul tubului migrează către dispozitivul de expansiune și provoacă blocaje sau înghețarea capilară.
Grosimea peretelui, temperatură și alegerea agentului frigorific
Grosimea peretelui nu este o proprietate fixă a unui diametru; rezultă din agentul frigorific și presiunea sistemului. R410A rulează la presiuni mai mari decât R22 pe care l-a înlocuit, iar R32 rulează din nou mai sus, astfel încât același diametru al bobinei poate avea nevoie de un perete mai gros sau de o temperatură de rezistență mai mare. Prin urmare, selecția tubului ar trebui să fie confirmată în raport cu tabelele de evaluare a presiunii din standardul de produs aplicabil și cu presiunea de proiectare a sistemului, nu aleasă prin obișnuință.
| Diametrul exterior tipic | Gama de grosime a peretelui | Temperamentul obișnuit | Datorie tipică |
|---|---|---|---|
| 6,35 mm | 0,6 până la 0,8 mm | Recoacere moale, O60 | Ramuri și linii de legătură |
| 9,52 mm | 0,7 până la 0,9 mm | Recoacere moale, O60 | Conexiune principală din interior la exterior |
| 12,7 mm și mai sus | 0,8 până la 1,0 mm | Moale sau pe jumătate tare | Linii și anteturi de capacitate mai mare |
Suprafețele de transfer de căldură sunt de obicei îmbunătățite în continuare. Tubul interior-canelat, produs prin trasarea crestelor elicoidale în gaură, crește coeficientul intern de transfer de căldură prin promovarea fierberii nucleate și subțierea peliculei lichide, astfel încât o bobină mai mică și mai ușoară poate îndeplini aceeași sarcină. Tubul canelat este standardul pentru bobina interioară și exterioară, în timp ce tubul moale simplu este utilizat pentru liniile de legătură mai lungi, unde domină îndoirea și căderea de presiune este factorul de control.
Coroziune și fiabilitatea câmpului
Cuprul nu ruginește, dar nu este imun. Cea mai frecventă defecțiune a serpentinelor de aer condiționat este coroziunea formicară, în care acizii organici, de obicei acidul formic și acetic eliberați din anumite spume izolatoare, adezivi, etanșanți și produse de curățare, atacă cuprul și produc tuneluri subterane puțin adânci care în cele din urmă perforează peretele. Atacul este greu de observat până când apare o scurgere, așa că prevenirea este o problemă de proiectare și instalare: păstrați bobinele curate și uscate, evitați materialele izolatoare care eliberează acizi organici la temperatură ridicată și asigurați-vă că condensul se scurge liber. Instalațiile de coastă adaugă un atac condus de clorură-și necesită un control mai atent al contactului galvanic cu aripioarele de aluminiu. Cuprul este catodic față de aluminiu, așa că orice punte umedă între cele două creează un cuplu galvanic care sacrifică aripioarele și poate accelera și atacul tubului. Contactul diferit de metal trebuie rupt prin acoperire, printr-o șaibă sau un manșon adecvat sau prin aranjamente de drenaj care mențin îmbinarea uscată.
Tuburi din cupru versus aluminiu
Condensatoarele cu microcanal din aluminiu au câștigat teren deoarece reduc greutatea și costurile, iar pe unele piețe sunt standardul pentru bobina de exterior. Schimbul-este real. Ansamblurile de bobine din aluminiu sunt mai greu de reparat, necesită lipire prin flux sau îmbinare mecanică și nu pot fi pur și simplu re-evazate la fața locului, așa că o mică scurgere poate însemna înlocuirea unui ansamblu complet decât repararea unei îmbinări. Aluminiul este, de asemenea, mai predispus la atacuri galvanice atunci când atinge componente de cupru în altă parte a circuitului și mai sensibil la oboseala vibrațiilor. Prin urmare, împărțirea practică a pieței este clară: aluminiul este adesea folosit în interiorul ansamblurilor de bobine-construite din fabrică, unde este disponibil un proces de lipire controlat, în timp ce cuprul rămâne materialul de alegere pentru liniile de agent frigorific instalat pe teren-și pentru aplicațiile în care funcționalitatea și durata de viață lungă domină specificațiile.
Întrebări frecvente
Î: De ce cuprul este mai bun decât aluminiul pentru tuburile de aer condiționat?
Cuprul conduce căldura de aproximativ două ori mai eficient, atinge o anumită presiune de spargere cu un perete mai subțire, poate fi îndoit, evazat și lipit la fața locului cu unelte obișnuite și poate fi reparat după o scurgere. Aluminiul este mai ușor și mai ieftin, dar mai greu de îmbinat și reparat.
Î: Ce calitate de cupru este folosită pentru tubul de refrigerare?
Cupru-dezoxidat cu fosfor, C12200 sau Cu-DHP, cu un conținut minim de cupru de 99,9% și aproximativ 0,015 până la 0,04% fosfor. Este furnizat conform standardelor precum ASTM B280, GB/T 17791 sau EN 12735, uscat și acoperit pentru serviciul de refrigerare.
Î: Agentul frigorific afectează grosimea peretelui tubului?
Da. Agenții frigorifici cu presiune mai mare, cum ar fi R410A și R32, necesită un perete mai gros sau o temperatură cu rezistență mai mare decât R22 la același diametru. Confirmați întotdeauna selecția în raport cu presiunea nominală din standardul de tuburi aplicabil și presiunea de proiectare a sistemului.
Î: Ce este coroziunea formicară?
Este un atac de tunel subteran cauzat de acizi organici, de obicei acid formic sau acetic, eliberați de izolații, adezivi sau agenți de curățare. Perforează bobinele de cupru din interior spre exterior și este împiedicată în principal de selecția materialului, drenarea și menținerea bobinei uscate și curate.
Î: Merită țeava-interioară canelată costul suplimentar?
Pentru aplicații cu bobine, în general da. Crestele elicoidale ridică coeficientul intern de transfer de căldură, astfel încât o bobină mai mică și mai ușoară realizează aceeași sarcină. Tubul simplu este încă preferat pentru liniile lungi de legătură, unde domină îndoirea și căderea de presiune.
Î: Cum ar trebui să fie depozitate tuburile de cupru înainte de instalare?
Păstrați capacele la locul lor, depozitați bobinele în interior și în afara solului și evitați contactul cu oțelul și cu materiale care eliberează acizi organici. Umiditatea, praful și uleiul rămas în interiorul tubului sunt o cauză comună a defecțiunii timpurii a sistemului.
