Katı çevresel standartları karşılayan, enerji verimli soğutma sistemleri arayışında, hidrofilik alüminyum folyo, modern HVAC inovasyonunda bir oyun değiştirici olarak ortaya çıktı. Sürdürülebilirlik ile zirve termal performansını dengeleyen klimalara yönelik küresel talep artarken, mikroskobik gözenekli bir hidrofilik katmanla kaplanmış bu mühendislik ürünü folyo, evaporatör ve kondenser bobini verimliliğini yeniden tanımlıyor.
Önde gelen üreticiler artık sadece konvansiyonel folyolara kıyasla %30 daha yüksek ısı transfer oranları için değil, aynı zamanda nemli iklimlerde ekipman ömrünü uzatan korozyon önleyici özellikleri için de hidrofilik alüminyum folyoyu klimalar için önceliklendiriyor. Bu makale, gelişmiş hidrofilik kaplamaların don oluşumunu nasıl engellediğini, enerji tüketimini %15'e kadar azalttığını ve EPA soğutucu geçiş protokolleriyle nasıl uyum sağladığını, bu malzemeyi yeni nesil HVAC tasarımının temel taşı olarak konumlandırdığını inceliyor.
Hidrofilik Folyo Nedir?
Sıradan alüminyum folyo ile karşılaştırıldığında, hidrofilik folyo yüzeyinde bir hidrofilik kaplama ve bir korozyon önleyici kaplama bulunur. Hidrofilik alüminyum folyo esas olarak klima radyatör kanatları için kullanılır.
Hidrofilik folyonun klima endüstrisinde kullanılmasının prensibi, klimadaki yoğuşan suyun hidrofilik folyo üzerinde hızla yayılması ve su damlacıkları halinde yoğunlaşmaması, böylece ısı değişim alanını artırması, soğutma ve ısıtma hızını hızlandırması ve gürültüyü etkili bir şekilde önlemesidir.
Hidrofilik alüminyum folyo bir tür klima folyosudur, ancak tamamen klima folyosu olarak kabul edilemez. Hidrofilik folyoya ek olarak, kaplamasız alüminyum folyo, korozyona dayanıklı alüminyum folyo, hidrofobik alüminyum folyo, yağlayıcı alüminyum folyo vb. de klima folyolarıdır.
Alüminyum Hidrofilik Folyo Alaşımı
Hidrofilik alüminyum folyo, ev tipi klimalar, buzdolapları, otomobil klimaları ve otomobil su depoları gibi soğutma ekipmanlarında yaygın olarak kullanılan önemli bir malzemedir.
| Seri/Alaşım | 1000 serisi: 1100, 1200 3000 serisi: 3003, 3102, 3015 8000 serisi: 8011, 8079 |
| Tav | O, H22, H24, H26, vb. |
| Kalınlık | 0.08-0.2mm |
| Genişlik | 1400mm, özelleştirilmiş |
| İç Çap | 76/152/200mm |
| Temel Özellikler | 1xxx serisi: %99+ saflık, üstün korozyon direnci 3xxx serisi: Mn ile güçlendirilmiş mukavemet, mükemmel derin çekme 8xxx serisi: Fe/Si optimizasyonu, geliştirilmiş lehimlenebilirlik |
| HVAC Uygulamaları | 1000 serisi: Nemli kıyı ortamları 3000 serisi: Yüksek basınçlı kondenser bobinleri 8000 serisi: Çok katmanlı lehimli ısı eşanjörleri |
Endüstri Standardı Boyutları:
| Parametre | Aralık | Tipik HVAC Kullanım Durumu |
| Kalınlık | 0.08–0.2 mm | Mikrokanal için 0.1 mm, boru-kanat için 0.15 mm |
| Genişlik | 300–1,300 mm | 950 mm (Carrier/Trane için standart bobin genişliği) |
| Bobin Uzunluğu | 2,000–8,000 m | Yüksek hızlı damgalama için optimize edilmiştir (≥120 kanat/dak) |
Klima hidrofilik folyo, mukavemet, şekillendirilebilirlik ve korozyon direnci dikkate alınarak esas olarak 3xxx ve 8xxx serisi alüminyum alaşımlarını kullanır.
- 8011 alaşımı: Fe %0.5%-1.0%, Si %0.4%-0.8%, H18 durumu (çekme mukavemeti ≥160 MPa) içerir. Avantajı, mükemmel lehimleme uyumluluğunda yatar ve çok katmanlı kompozit ısı eşanjörleri için uygundur. Yüksek Fe içeriği, taneleri rafine edebilir ve damgalı kanatların boyutsal kararlılığını iyileştirebilir (tolerans ±0.02 mm).
- 3102 alaşımı: Mn %0.05%-0.20%, Cu≤0.05% ve O tavı (yumuşak tav) içerir. Yüksek uzama (≥%25) ile bilinir ve karmaşık kanat tasarımları (panjur tipi gibi) için uygundur, ancak korozyon direnci 8011'e göre biraz daha düşüktür ve kaplama korumasına ihtiyaç duyar.
Performans Karşılaştırması:
| Parametre | 8011 H18 | 3102 O |
| Çekme Mukavemeti | 160-180 MPa | 80-100 MPa |
| Uzama | %2-%4 | %25-%30 |
| Uygulanabilir İşlem | Lehimleme/yüksek frekanslı kaynak | Damgalama/bükme |
| Maliyet | Orta | Düşük |
Şu anda, Kuzey Amerika pazarı düşük korozyon ortamları için 3102 alaşımını tercih ederken, Asya pazarı çoğunlukla yüksek nem zorluklarıyla başa çıkmak için 8011 alaşımını kullanır.
Hidrofilik Kaplama Teknolojisi ve Tespiti
Hidrofilik kaplamaların temel teknolojileri arasında ön işlem, kaplama formülasyonu ve kürleme işlemleri yer alır.
1. Ön İşlem:
- Yağ giderme: haddeleme yağını gidermek için alkali temizleme maddesi (pH 10-12).
- Kimyasal dönüşüm: geleneksel kromatların yerini alan krom içermeyen zirkonizasyon işlemi (ZrO₂ 50-100 mg/m2) (RoHS uyumluluğu).
2. Kaplama formülü:
- Reçine matrisi: akrilik reçine (sıcaklık direnci -30℃~130℃) veya epoksi modifiye silikon (sıcaklık direnci>150℃).
- Fonksiyonel katkı maddeleri: nano-SiO₂ (geliştirilmiş aşınma direnci), kuaterner amonyum tuzu (antibakteriyel), fosfat (geliştirilmiş yapışma).
3. Kürleme işlemi:
- Sıcak hava kürleme: çapraz bağlı bir ağ yapısı oluşturmak için 180℃-220℃'de 3-5 dakika.
4. Kaplama Performansını Test Etme Yöntemleri:
- Temas açısı testi: GB/T 30447-2013'e göre, bir temas açısı ölçer (Krüss DSA100 gibi) kullanın.
- Yapışma testi: Çapraz tarama yöntemi (ISO 2409), 0-5 derecelendirmesi (0 soyulma anlamına gelir).
- Nem ve ısı direnci: 85℃ / %85 RH ortamında 500 saat, kaplamada kabarma veya soyulma olmaz.
Gree'nin 2023 teknik beyaz belgesi, nano-kompozit kaplamalı hidrofilik folyonun kanat ömrünü 15 yıldan fazla uzatabileceğini gösteriyor.
Hidrofilik Folyo Kalınlığı Nasıl Seçilir?
Hidrofilik folyonun kalınlığı, termal iletkenlik, mukavemet ve maliyeti dengelemelidir:
1. 0.1mm folyo (tolerans ±0.005mm):
- Avantajları: hafif (ağırlıkta %30 azalma), mikrokanal ısı eşanjörleri için uygun (soğutucu tarafında basınç düşüşünde %12 azalma).
- Uygulamalar: ev tipi değişken frekanslı klimalar (Midea gibi), ticari VRF sistemleri.
- Kısıtlamalar: damgalama derinliği ≤5mm, aksi takdirde çatlama kolaydır.
2. 0.15mm folyo (tolerans ±0.008mm):
- Avantajları: yüksek rijitlik (çökme önleme yeteneğinde %40 artış), uzun kanat (>15mm) tasarımı için uygun.
- Uygulamalar: endüstriyel soğutucular, düşük sıcaklıklı ısı pompaları (-25℃ ortam).
- Kısıtlamalar: malzeme maliyeti %20 artar ve yüksek tonajlı bir zımba presi (>200 ton) gereklidir.
3. Hidrofilik folyo kalınlığı hesaplama formülü: t=PxL2 / 8xσxh
- Bunların arasında: t = kalınlık, P = rüzgar basıncı, L = kanat açıklığı, σ = akma dayanımı, h = kanat yüksekliği.
- Örneğin, 5HP klima, 2m/s rüzgar hızında 0.12mm folyo (akma dayanımı ≥ 120MPa) kullanır, bu da hem maliyet hem de deformasyon önleme gereksinimlerini dikkate alabilir.
Hidrofilik Folyonun Korozyon Direnci Nasıl Değerlendirilir?
Korozyon direnci, hidrofilik folyonun temel göstergesidir. Değerlendirme yöntemleri şunları içerir:
1. Nötr Tuz Püskürtme Testi (NSS):
- Standart: ASTM B117, %5 NaCl çözeltisi, 35℃'de sürekli püskürtme.
- Yeterlilik standardı: 8011 alaşımı + H18 folyo, ≥720 saat boyunca kırmızı pas içermemelidir.
2. Döngüsel Korozyon Testi (CCT):
- Standart: SAE J2334, simüle edilmiş ıslak ısı (50℃/100%RH)-kurutma-tuz püskürtme döngüsü.
- Yeterlilik standardı: 20 döngüden sonra kaplama yapışması ≥B sınıfı.
3. Gerçek Çalışma Koşulu Simülasyonu:
- Kıyı bölgesi: Cl⁻ konsantrasyonu ≥200mg/m³, kaplamanın silan bağlama maddesi içermesi gerekir (yoğunluğu iyileştirmek için).
- Endüstriyel bölge: SO₂ kirliliği ortamında, molibdat korozyon inhibitörleri içeren kaplamalar tercih edilir.
Örnek: Güneydoğu Asya pazarındaki Haier'in klimaları, 1.200 saatlik bir tuz püskürtme ömrü ile tek katmanlı bir kaplamadan %50 daha yüksek olan çift katmanlı bir kaplama (alt katman zirkonyum + yüzey katmanı SiO₂ kompozit) kullanır.