“Ăn Mòn” Hiệu Suất Năng Lượng
Vấn đề lớn nhất của việc bị ăn mòn ở giai đoạn trung hạn của các dàn tản nhiệt trong các hệ thống ĐHKK là sự giảm hiệu năng hoạt động của hệ thống, và do đó dẫn đến tăng chi phí vận hành. Ở mức độ dài hạn, sự ăn mòn của dàn tản nhiệt có thể bao gồm cả sự tổn phí lớn về điện năng tiêu thụ đồng thời với khả năng bị hư hỏng toàn bộ của hạng mục hoặc toàn hệ thống.
Tổn phí của sự ăn mòn này thật sự nằm trong hóa đơn tiền điện của bạn.
Sự hư hỏng của các lá tản nhiệt bị ăn mòn còn có thể dẫn đến sự hư hỏng sớm của các thành phần khác trong hệ thống. Các cánh tản nhiệt bị ăn mòn có thể gây ra áp lực tĩnh vận hành lớn hơn lên các quạt gió, từ đó dẫn đến sự quá nhiệt và gây hỏng quạt. Sự ăn mòn của lá tản nhiệt cũng làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt của hệ thống dẫn đến gia tăng nhiệt độ ngưng tụ cần thiết của môi chất trong ống ngưng và làm quá tải hoặc hư hỏng máy nén.
Một dàn tản nhiệt bị ăn mòn sẽ đến lúc gây ra phí tổn lớn để thay thế hệ thống khi bị hư hỏng, tuy nhiên, cùng với nó là những phí tổn thực sự có thể khó thấy được trong quá trình vận hành trước khi bị hư hỏng hoàn toàn. Đó là những phí tổn do phải gia tăng biên độ công suất có thể lên đến 30%, làm gia tăng điện năng tiêu thụ có thể lên đến 35% cũng như làm giảm hiệu suất làm lạnh từ 25%-30%.
Sự ăn mòn của những lá nhôm tản nhiệt có thể trông giống như những sự hư hại nhẹ khi quan sát bằng mắt thường, và thường bị đánh giá chủ quan trông như là vẫn có thể hoạt động được trong vài năm nữa. Đúng là hệ thống đó vẫn có thể chạy được một ít thời gian nữa nhưng những phí tổn thật sự mà bạn có thể không nhận ra nằm trong sự gia tăng đáng kể của hóa đơn tiền điện của bạn hằng tháng.
Mới đây, tại văn phòng Brisbane của Temperzone đã xác nhận một máy điều hòa với dàn ngưng tụ bị hư hỏng nghiêm trọng. (Lưu ý rằng các lá nhôm tản nhiệt bị hư hại hoàn toàn là do phá hoại, nhưng điều này cũng chứng tỏ được rằng tầm quan trọng của các lá nhôm tản nhiệt trong dàn ngưng tụ đối với hiệu suất của thiết bị.) Hậu quả của dàn coil bị hư hỏng đã gây sụt giảm hơn 53% Hệ số hiệu quả năng lượng (COP) của máy nén! Hệ số COP của máy nén khi còn mới là 4.2 và khi dàn coil bị hư hỏng chỉ còn 2.0. Điều này có nghĩa chi phí vận hành của thiết bị tăng lên gấp đôi so với trước đây. Việc này hoàn toàn hợp lí vì sự sụt giảm hiệu suất chắc chắn xảy ra bởi mức độ ăn mòn nghiêm trọng này.
Định Nghĩa Ăn Mòn
Chúng ta cần biết cách định nghĩa ăn mòn là như thế nào, cách bảo vệ và xử lý khi xảy ra ăn mòn. Bạn cần hiểu ăn mòn là gì và sẽ ảnh hưởng thế nào đến tuổi thọ của hệ thống điều hòa không khí. Ngày nay, chúng ta cần xem xét sự ăn mòn không chỉ từ quan điểm xuống cấp về mặt cấu tạo, mà thậm chí quan trọng hơn, nó sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và làm tiêu tốn điện năng như thế nào.
Ăn mòn là sự phá hủy dần dần của vật liệu (thường là kim loại) thông qua phản ứng hóa học của chúng với môi trường xung quanh.
Định nghĩa phổ biến nhất về ăn mòn là quá trình oxy hóa kim loại khi xuất hiện độ ẩm, oxy và một vài tác nhân ăn mòn khác như muối. Rỉ sét, sự hình thành oxit sắt, có lẽ là ví dụ phổ biến nhất về sự ăn mòn. Ăn mòn cũng có thể xuất hiện ở các vật liệu khác không phải kim loại, chẳng hạn như gốm hoặc polyme, mặt dù trong tình huống này thì từ “xuống cấp” được sử dụng phổ biến hơn. Ăn mòn làm suy giảm các đặc tính và cấu tạo hữu ích của vật liệu bao gồm độ bền, hình dạng, tính hút ẩm và khí, và điều quan trọng hơn hết, là khả năng truyền nhiệt của chúng.
Nhiều cấu trúc hợp kim bị ăn mòn chỉ do tiếp xúc với độ ẩm trong không khí. Quá trình này có thể gây ảnh hưởng mạnh mẽ hơn khi tiếp xúc với các tác nhân ăn mòn như muối, làm gia tăng tốc độ ăn mòn. Ăn mòn có thể xảy ra tập trung cục bộ tại vài điểm tạo thành các lổ hoặc vết nứt, hoặc nó có thể xảy ra đồng đều trên một khu vực của bề mặt đèn đường led bị ăn mòn. Ăn mòn xảy ra trên tất cả các bề mặt tiếp xúc. Giải pháp đưa ra là một loạt các quá trình được sử dụng làm giảm tác động của độ ẩm, oxy và các tác nhân ăn mòn. Bao gồm sử dụng vật liệu chống ăn mòn, áp dụng các phương pháp xử lý làm giảm hoạt động ăn mòn của bề mặt như gây ức chê việc ăn mòn, lớp chuyển đổi cromat và lớp phủ như nhựa epoxy.
Khi nói về việc ăn mòn hệ thống điều hòa không khí chúng ta nghĩ ngay đến việc ăn mòn dàn coil và phổ biến nhất là ăn mòn điện hóa (galvanic corrosion).
Ăn mòn điện hóa xảy ra khi hai loại vật liệu tiếp xúc điện hoặc tiếp xúc vật lý với nhau và được ngâm trong cùng môi trường dung dịch điện phân. Sự kết hợp này của kim loại và dung dịch điện phân được gọi là pin điện phân và của hai kim loại khác nhau gọi là cặp điện phân. Trong một cặp điện phân, kim loại nào hoạt động mạnh hơn (cực dương) thì việc ăn mòn diễn ra nhanh hơn, kim loại nào hoạt động yếu hơn – kim loại quí (cực âm) thì việc ăn mòn diễn ra chậm hơn.
Một vài thông tin về khoa học và lịch sử:
Hơn hai trăm năm trước, hai nhà khoa học người Ý bất đồng quan điểm với nhau về một thí nghiệm liên quan đến chân của con ếch đã chết. Luigi Galvani nghĩ rằng lí do chân ếch chuyển động khi ông kết nối chúng với dây điện là do “điện có trong cơ thể động vật”. Alessandro Volta quyết định điều này là vô nghĩa và chuẩn bị bác bỏ lý thuyết về điện có trong cơ thể này. Trong quá trình bác bỏ lý thuyết của Galvani, Volta đã phát minh ra viên pin đầu tiên và trở thành nền tảng cho ngành điện hóa hiện đại. Volta là một người rất thông minh và những khám phá của ông là cơ sở cho tất cả các loại pin hiện nay. Dĩ nhiên, đơn vị điện thế được đặt theo tên của ông ”Volt”.
Bất chấp việc Galvani bảo vệ lý thuyết “điện có trong cơ thể động vật” cho đến khi qua đời, một số quy trình điện hóa và công nghiệp vẫn mang tên ông. Vì vậy, pin điện phân, các hợp chất điện phân, cặp điện phân và quy trình mạ điện, tất cả đều được đặt theo tên của người đàn ông đã có nhận định sai lầm nghiêm trọng này. Vậy Volta đã phát hiện ra điều gì quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về vẫn đề ăn mòn?
- Các kim loại khác nhau ít nhiều đều có hoạt động điện hóa. Các kim loại có ít hoạt động điện hóa nhất là các kim loại quí bao gồm vàng và bạch kim. Các kim loại hoạt động mạnh nhất bao gồm nhôm và kẽm (các kim loại thường). Kim loại đồng nằm ở phía cuối bảng xếp hạng các kim loại quí. Danh sách này gọi là chuỗi điện hóa.
- Nếu bạn lấy một kim loại quí và một kim loại có hoạt động điện hóa mạnh (như đồng và nhôm) và ngâm chúng trong dung dịch điện phân, như nước muối, bạn có thể đo được điện áp giữa hai kim loại khi hai kim loại được nối với nhau bằng dây dẫn có dòng điện chạy qua. Đây được gọi là pin điện phân.
- Các kim loại mạnh hoạt động mạnh nhất là các điện cực tích điện âm (gọi là cực dương) và các kim loại quí là cực tích điện dương hay gọi là cực âm. Đây được gọi là cặp điện phân.
- Để dòng điện chạy qua, cực dương được chuyển đổi dần dần thành một hợp chất không có đặc điểm cấu trúc hoặc tính dẫn điện của kim loại gốc. Nói một cách đơn giản, nó bị ăn mòn.
- Các kim loại cực âm vẫn được giữ nguyên.
Vì vậy, trong một dàn trao đổi nhiệt của máy điều hòa không khí thông thường, các lá nhôm là cực dương và ống đồng là cực âm. Vậy nên khi pin điện phân hình thành tại điểm được đục lỗ trên các lá nhôm, nơi nhôm và đồng tiếp xúc trực tiếp với nhau khi có nước và chất điện phân như muối xuất hiện, nhôm sẽ bị ăn mòn và đồng sẽ được bảo vệ. Điều dáng chú ý là nhiều chất khác ngoài muối cũng sẽ tạo thành chất điện phân và thúc đẩy nhanh quá trình ăn mòn
Vì vậy, trong một cuộn điều hòa không khí điển hình, vây nhôm là cực dương và ống đồng là cực âm. Vì vậy, nếu một tế bào Galvanic hình thành ở cổ áo vây, nơi nhôm và đồng tiếp xúc trực tiếp và nước và chất điện phân như muối có mặt, nhôm sẽ bị ăn mòn và đồng sẽ được bảo vệ. Điều đáng chú ý là nhiều chất khác ngoài muối sẽ tạo thành chất điện phân và gây ra sự ăn mòn tăng tốc. Chất tẩy trắng gia dụng, bình phun, độ ẩm cao và các yếu tố phổ biến khác tìm thấy trong mỗi hộ gia đình có thể làm hư hỏng dàn trao đổi nhiệt đặt trong nhà của điều hòa không khí. Phân bón dư thừa, quy trình của nhà máy công nghiệp, ô nhiễm không khí hoặc mưa axit có thể ăn mòn các dàn ngưng tụ đặt ngoài trời.
Nguồn gốc gây ăn mòn dàn trao đổi nhiệt có thể bị bỏ qua:
- Qui trình lên men hoặc axit lactic từ sữa tại các tiệm bánh hoặc các nhà máy chế biến thực phẩm tương tự.
- Khí clo từ hồ bơi trong nhà hoặc các hồ thủy sinh.
- Ure (khí amoniac) từ xác động vật trong các nhà máy chế biến thịt. Khí thải amoniac từ các nhà máy lạnh.
- Khí lưu huỳnh trong nước giếng khoan được sử dụng để vệ sinh dàn trao đổi nhiệt hay vệ sinh phòng điều hòa.
- Nước khoan được sử dụng ở các địa điểm xa và hầm mỏ có thể bị khoáng hóa cao.
- Phân bón (amoniac) tại nhà máy nông nghiệp ảnh hưởng đến dàn bay hơi của điều hòa không khí.
Một vài phương pháp có thể gây ức chế sự ăn mòn điện hóa cho dàn trao đổi nhiệt của điều hòa không khí.
Lựa chọn vật liệu:
Sử dụng hợp kim nhôm chống ăn mòn. Về cơ bản, vật liệu tốt nhất cho các dàn trao đổi nhiệt là vật liệu mềm nguyên chất. Một loạt các vật liệu như nhôm hàng hải, đồng hoặc thép không gỉ có thể không dễ sản xuất hoặc đắt tiền hoặc cả hai. Các tạp chất như silicon, niken, sắt và đồng có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn. Temperzone chỉ định và sử dụng sê ri nhôm 1100 cho dàn coil tự nhiên có độ tinh khiết 99%.
Chế tạo dàn Coil:
Chất lượng của quá trình chế tạo dàn coil sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn. Một dàn coil bị kéo căng quá mức khi chế tạo có thể bị nứt tại các điểm nối giữa ống đồng và các lá nhôm và sẽ hư hỏng nhanh hơn do ăn mòn ứng suất gây ra. Ngoài ra, các điểm nối bị nứt cũng tạo ra một vị trí hoàn hảo để hình thành ăn mòn.
Một trong những nguyên lý chế tạo dàn coil là tốt là các điểm nối trên ống đồng và lá nhôm phải được gắn chặt khít với nhau. Điều này về cơ bản tạo thành một rào cản đối với độ ẩm và do đó sự hình thành của các pin điện phân cũng bị chặn đứng vì không có chất điện phân nào giữa đồng và nhôm.
Sơn phủ bảo vệ các lá nhôm của dàn coil:
Temperzone sử dụng lớp sơn phủ epoxy cho tất cả các dàn ngưng tụ. Chúng tôi tin rằng đây là phương pháp tối ưu nhất nhằm bảo vệ chống ăn mòn cho các là nhôm của dàn coil.
Ăn Mòn Nói Chung
Có nhiều nguyên nhân tiềm ẩn gây rò rỉ môi chất lạnh của các dàn coil trong nhà, từ lỗi sản xuất hoặc quá trình liên quan đến ăn mòn ống đồng.
Ngoài ra, có một số cơ chế ăn mòn khác nhau có thể ảnh hưởng đến ống đồng. Các cuộc thảo luận sau đây tập trung vào các lỗi ăn mòn cục bộ trên các dàn lạnh của điều hòa không khí.
Hai dạng ăn mòn cục bộ được phát hiện trong các dàn coil trong nhà là:
Ăn mòn rỗ nói chung: gây ra do sự tấn công mạnh mẽ vào ống đồng bởi các hóa chất trong không khí đặc biệt là clorua. Ăn mòn rỗ nói chung có thể nhìn thấy bằng mắt thường và cuối cùng có thể dẫn đến rò rỉ toàn bộ môi chất lạnh.
Ăn mòn kiểu tổ kiến: mặt khác, cũng có thể xuất hiện các lỗ rò rỉ nhỏ ở bề mặt ống đồng nhưng mắt thường không nhìn thấy được. Khi được kiểm tra bằng kính hiển vi, có thể thấy được các lỗ ăn mòn liện kết với nhau thành một mạng lưới bên xuyên qua bề mặt ống đồng, do đó được liên tưởng đến hình dạng tổ kiến. Các tác nhân tấn công liện quan đến cơ chế ăn mòn này là các axit hữu cơ và axit axetic có trong giấm ăn thông dụng.
Hình 1. Mặt cắt ngang của ống đồng khi tiếp xúc với không khí ẩm có chứa một lượng nhỏ axit formic trong 4 tháng
Ăn mòn kiểu tổ kiến rất khó phát hiện với dấu hiệu rõ ràng đầu tiên thường là thất thoát môi chất lạnh. Loại ăn mòn này có thể tác động rất nhanh và dẫn đến môi chất lạnh thất thoát hoàn toàn chỉ trong 3-4 tháng.
Ăn mòn phần vỏ: Ăn mòn vỏ của thiết bị ngưng tụ đặt ngoài trời rất là phổ biến và cuối cùng có thể dẫn đến hư hỏng hoàn toàn thiết bị. Hãy chắc chắn rằng lớp vỏ được làn từ vật liệu phù hợp với điều kiện khí hậu nơi lắp đặt. Vỏ tiêu chuẩn của Tempezone được sản xuất từ thép tấm mạ kẽm sau đó được sơn tĩnh điện. Chúng tôi cũng cung cấp các tùy chọn theo đơn đặt hàng với vô số vật liệu lên đến tiêu chuẩn thép không gỉ 316.
Những điều quan trọng nhất cần nhớ về ăn mòn là:
- Chi phí lớn nhất của việc ăn mòn có lẽ được nhìn thấy trong hóa đơn tiền điện của bạn
- Đừng trì hoãn trong việc thực hiện hành động khắc phục ngay khi nhận thấy sự ăn mòn.
- Ngăn chặn sự ăn mòn trước khi nó bắt đầu là lựa chọn rẻ nhất, thông qua lựa chọn sản phẩm chính xác và bảo trì cẩn thận.