Le bobine a microcanali sono state utilizzate per molto tempo nell'industria automobilistica prima di apparire nelle apparecchiature HVAC a metà degli anni 2000.Da allora, sono diventati sempre più popolari, soprattutto nei condizionatori residenziali, perché sono leggeri, forniscono un migliore trasferimento di calore e utilizzano meno refrigerante rispetto ai tradizionali scambiatori di calore a tubi alettati.
Tuttavia, utilizzare meno refrigerante significa anche che è necessario prestare maggiore attenzione quando si carica il sistema con batterie a microcanali.Questo perché anche pochi grammi possono degradare le prestazioni, l'efficienza e l'affidabilità di un sistema di raffreddamento.
Fornitore di tubi a spirale capillare SS 304 e 316 in Cina
Esistono diversi tipi di materiali utilizzati per i tubi a spirale per scambiatori di calore, caldaie, surriscaldatori e altre applicazioni ad alta temperatura che comportano il riscaldamento o il raffreddamento.I diversi tipi includono anche il tubo in acciaio inossidabile a spirale da 3/8.A seconda della natura dell'applicazione, della natura del fluido che viene trasmesso attraverso i tubi e della qualità dei materiali, questi tipi di tubi differiscono.Esistono due diverse dimensioni per i tubi a spirale come il diametro del tubo e il diametro della bobina, la lunghezza, lo spessore della parete e gli orari.I tubi a spirale SS sono utilizzati in diverse dimensioni e qualità a seconda dei requisiti dell'applicazione.Sono disponibili materiali ad alta lega e altri materiali in acciaio al carbonio disponibili anche per i tubi della bobina.
Compatibilità chimica del tubo a spirale in acciaio inossidabile
Grado | C | Mn | Si | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Ti | Fe | |
304 | min. | 18.0 | 8.0 | |||||||||
massimo | 0,08 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 10.5 | 0,10 | ||||
304L | min. | 18.0 | 8.0 | |||||||||
massimo | 0,030 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 12.0 | 0,10 | ||||
304H | min. | 0,04 | 18.0 | 8.0 | ||||||||
massimo | 0,010 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 10.5 | |||||
SS310 | 0,015 massimo | 2 massimo | 0,015 massimo | 0,020 massimo | 0,015 massimo | 24.00 26.00 | 0,10 massimo | 19.00 21.00 | 54,7 minuti | |||
SS310S | 0,08 massimo | 2 massimo | 1,00 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 24.00 26.00 | 0,75 massimo | 19.00 21.00 | 53.095 minuti | |||
SS310H | 0,04 0,10 | 2 massimo | 1,00 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 24.00 26.00 | 19.00 21.00 | 53.885 minuti | ||||
316 | min. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
massimo | 0,035 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316L | min. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
massimo | 0,035 | 2.0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316TI | 0,08 massimo | 10.00 14.00 | 2,0 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 16.00 18.00 | 0,75 massimo | 2,00 3,00 | ||||
317 | 0,08 massimo | 2 massimo | 1 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 18.00 20.00 | 3.00 4.00 | 57,845 minuti | ||||
SS317L | 0,035 massimo | 2,0 massimo | 1,0 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 18.00 20.00 | 3.00 4.00 | 11.00 15.00 | 57,89 minuti | |||
SS321 | 0,08 massimo | 2,0 massimo | 1,0 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 massimo | 5(C+N) 0,70 massimo | |||
SS321H | 0,04 0,10 | 2,0 massimo | 1,0 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 massimo | 4(C+N) 0,70 massimo | |||
347/347H | 0,08 massimo | 2,0 massimo | 1,0 massimo | 0,045 massimo | 0,030 massimo | 17.00 20.00 | 9.0013.00 | |||||
410 | min. | 11.5 | ||||||||||
massimo | 0,15 | 1.0 | 1.00 | 0,040 | 0,030 | 13.5 | 0,75 | |||||
446 | min. | 23.0 | 0,10 | |||||||||
massimo | 0,2 | 1.5 | 0,75 | 0,040 | 0,030 | 30.0 | 0,50 | 0,25 | ||||
904L | min. | 19.0 | 4.00 | 23.00 | 0,10 | |||||||
massimo | 0,20 | 2.00 | 1.00 | 0,045 | 0,035 | 23.0 | 5.00 | 28.00 | 0,25 |
Grafico delle proprietà meccaniche della bobina di tubi in acciaio inossidabile
Grado | Densità | Punto di fusione | Resistenza alla trazione | Limite di snervamento (compensazione dello 0,2%) | Allungamento |
304/304L | 8,0 g/cm3 | 1400 °C (2550 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
304H | 8,0 g/cm3 | 1400 °C (2550 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 40% |
310/310S/310H | 7,9 g/cm3 | 1402 °C (2555 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 40% |
306/316H | 8,0 g/cm3 | 1400 °C (2550 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
316L | 8,0 g/cm3 | 1399 °C (2550 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
317 | 7,9 g/cm3 | 1400 °C (2550 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
321 | 8,0 g/cm3 | 1457 °C (2650 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
347 | 8,0 g/cm3 | 1454 °C (2650 °F) | Psi 75000, MPa 515 | Psi 30000, MPa 205 | 35% |
904L | 7,95 g/cm3 | 1350 °C (2460 °F) | Psi 71000, MPa 490 | Psi 32000, MPa 220 | 35% |
Tubi a spirale per scambiatori di calore SS Gradi equivalenti
STANDARD | LAVORO N. NR. | UNS | JIS | BS | GOST | AFNOR | EN |
SS304 | 1.4301 | S30400 | SUS 304 | 304S31 | 08Х18Н10 | Z7CN18‐09 | X5CrNi18-10 |
SS304L | 1.4306 / 1.4307 | S30403 | SUS 304L | 3304S11 | 03Х18Н11 | Z3CN18‐10 | X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11 |
SS304H | 1.4301 | S30409 | – | – | – | – | – |
SS310 | 1.4841 | S31000 | SUS 310 | 310S24 | 20C25N20S2 | – | X15CrNi25-20 |
SS310S | 1.4845 | S31008 | SUS310S | 310S16 | 20Cap23N18 | – | X8CrNi25-21 |
SS310H | – | S31009 | – | – | – | – | – |
SS316 | 1.4401 / 1.4436 | S31600 | SUS 316 | 316S31 / 316S33 | – | Z7CND17‐11‐02 | X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3 |
SS316L | 1.4404 / 1.4435 | S31603 | SUS 316L | 316S11 / 316S13 | 03Cap17N14M3 / 03Cap17N14M2 | Z3CND17‐11‐02 / Z3CND18‐14‐03 | X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3 |
SS316H | 1.4401 | S31609 | – | – | – | – | – |
SS316Ti | 1.4571 | S31635 | SUS 316Ti | 320S31 | 08C17N13M2T | Z6CNDT17-123 | X6CrNiMoTi17-12-2 |
SS317 | 1.4449 | S31700 | SUS 317 | – | – | – | – |
SS317L | 1.4438 | S31703 | SUS 317L | – | – | – | X2CrNiMo18-15-4 |
SS321 | 1.4541 | S32100 | SUS 321 | – | – | – | X6CrNiTi18-10 |
SS321H | 1.4878 | S32109 | SUS 321H | – | – | – | X12CrNiTi18-9 |
SS347 | 1.4550 | S34700 | SUS 347 | – | 08Cap18N12B | – | X6CrNiNb18-10 |
SS347H | 1.4961 | S34709 | SUS 347H | – | – | – | X6CrNiNb18-12 |
SS904L | 1.4539 | N08904 | SUS904L | 904S13 | STS317J5L | Z2NCDU25-20 | X1NiCrMoCu25-20-5 |
Il design tradizionale della batteria a tubi alettati è stato per molti anni lo standard utilizzato nel settore HVAC.Originariamente le bobine utilizzavano tubi rotondi di rame con alette in alluminio, ma i tubi di rame causavano corrosione elettrolitica e del formicaio, con conseguente aumento delle perdite della bobina, afferma Mark Lampe, product manager per le bobine del forno presso Carrier HVAC.Per risolvere questo problema, l’industria si è rivolta ai tubi rotondi in alluminio con alette in alluminio per migliorare le prestazioni del sistema e ridurre al minimo la corrosione.Ora esiste la tecnologia a microcanali che può essere utilizzata sia negli evaporatori che nei condensatori.
“La tecnologia a microcanali, chiamata tecnologia VERTEX presso Carrier, è diversa in quanto i tubi rotondi di alluminio vengono sostituiti con tubi piatti paralleli saldati ad alette di alluminio”, ha affermato Lampe.“Ciò distribuisce il refrigerante in modo più uniforme su un’area più ampia, migliorando il trasferimento di calore in modo che la bobina possa funzionare in modo più efficiente.Mentre la tecnologia a microcanali è stata utilizzata nei condensatori residenziali per esterni, la tecnologia VERTEX è attualmente utilizzata solo nelle batterie residenziali”.
Secondo Jeff Preston, direttore dei servizi tecnici di Johnson Controls, il design a microcanali crea un flusso di refrigerante “in entrata e in uscita” a canale singolo semplificato, costituito da un tubo surriscaldato nella parte superiore e un tubo sottoraffreddato nella parte inferiore.Al contrario, il refrigerante in una batteria a tubo alettato convenzionale scorre attraverso più canali dall'alto verso il basso secondo uno schema a serpentina, richiedendo una maggiore area superficiale.
"L'esclusivo design della bobina a microcanali fornisce un eccellente coefficiente di trasferimento del calore, che aumenta l'efficienza e riduce la quantità di refrigerante richiesta", ha affermato Preston.“Di conseguenza, i dispositivi progettati con bobine a microcanali sono spesso molto più piccoli dei dispositivi ad alta efficienza con design tradizionali a tubi alettati.Questo è l’ideale per applicazioni con vincoli di spazio come le case senza linee”.
Infatti, grazie all'introduzione della tecnologia a microcanali, afferma Lampe, Carrier è stata in grado di mantenere le stesse dimensioni della maggior parte delle bobine dei forni interni e dei condensatori dell'aria condizionata esterna, lavorando con un design ad alette e tubi rotondi.
"Se non avessimo implementato questa tecnologia, avremmo dovuto aumentare le dimensioni della bobina interna del forno a 11 pollici di altezza e avremmo dovuto utilizzare un telaio più grande per il condensatore esterno", ha affermato.
Sebbene la tecnologia della bobina a microcanali sia utilizzata principalmente nella refrigerazione domestica, il concetto sta iniziando a prendere piede nelle installazioni commerciali poiché la domanda di apparecchiature più leggere e compatte continua a crescere, ha affermato Preston.
Poiché le bobine a microcanali contengono quantità relativamente piccole di refrigerante, anche poche once di variazione di carica possono influire sulla durata, sulle prestazioni e sull'efficienza energetica del sistema, afferma Preston.Questo è il motivo per cui gli appaltatori dovrebbero sempre verificare con il produttore il processo di ricarica, ma di solito comporta i seguenti passaggi:
Secondo Lampe, la tecnologia Carrier VERTEX supporta la stessa procedura di configurazione, carica e avvio della tecnologia a tubi tondi e non richiede passaggi aggiuntivi o diversi dalla procedura di carica a freddo attualmente consigliata.
"Circa l'80-85% della carica è allo stato liquido, quindi in modalità di raffreddamento quel volume si trova nella bobina del condensatore esterno e nel pacco di linea", ha affermato Lampe.“Quando si passa a bobine a microcanali con volume interno ridotto (rispetto ai design ad alette tubolari rotonde), la differenza di carica influisce solo sul 15-20% della carica totale, il che significa un campo di differenza piccolo e difficile da misurare.Ecco perché il metodo consigliato per caricare il sistema è tramite sottoraffreddamento, descritto dettagliatamente nelle nostre istruzioni di installazione."
Tuttavia, la piccola quantità di refrigerante nelle serpentine a microcanali può diventare un problema quando l’unità esterna della pompa di calore passa alla modalità di riscaldamento, ha spiegato Lampe.In questa modalità, la bobina del sistema viene commutata e il condensatore che immagazzina la maggior parte della carica liquida è ora la bobina interna.
“Quando il volume interno della batteria interna è significativamente inferiore a quello della batteria esterna, nel sistema può verificarsi uno squilibrio di carica”, ha affermato Lampe.“Per risolvere alcuni di questi problemi, Carrier utilizza una batteria integrata situata nell’unità esterna per scaricare e immagazzinare la carica in eccesso in modalità riscaldamento.Ciò consente al sistema di mantenere la pressione adeguata e previene l’allagamento del compressore, che può portare a scarse prestazioni poiché l’olio può accumularsi nella bobina interna.
Mentre caricare un sistema con serpentine a microcanali può richiedere un'attenzione particolare ai dettagli, caricare qualsiasi sistema HVAC richiede l'utilizzo accurato della quantità corretta di refrigerante, afferma Lampe.
"Se il sistema è sovraccarico, ciò può portare a un elevato consumo energetico, un raffreddamento inefficiente, perdite e un guasto prematuro del compressore", ha affermato.“Allo stesso modo, se il sistema è sottocaricato, possono verificarsi il congelamento della batteria, la vibrazione della valvola di espansione, problemi di avviamento del compressore e falsi arresti.I problemi con le bobine a microcanali non fanno eccezione”.
Secondo Jeff Preston, direttore dei servizi tecnici di Johnson Controls, la riparazione delle bobine a microcanali può essere impegnativa a causa del loro design unico.
“La saldatura superficiale richiede torce in lega e gas MAPP che non sono comunemente utilizzate in altri tipi di apparecchiature.Pertanto, molti appaltatori sceglieranno di sostituire le bobine piuttosto che tentare le riparazioni”.
Quando si tratta di pulire le batterie a microcanali, in realtà è più semplice, afferma Mark Lampe, product manager per le batterie dei forni presso Carrier HVAC, perché le alette in alluminio delle batterie a tubi alettati si piegano facilmente.Troppe alette curve ridurranno la quantità di aria che passa attraverso la batteria, riducendone l'efficienza.
"La tecnologia Carrier VERTEX ha un design più robusto perché le alette in alluminio si trovano leggermente sotto i tubi piatti del refrigerante in alluminio e sono brasate ai tubi, il che significa che la spazzolatura non modifica le alette in modo significativo", ha affermato Lampe.
Pulizia semplice: quando si puliscono le bobine a microcanali, utilizzare solo detergenti delicati e non acidi o, in molti casi, solo acqua.(fornito dal corriere)
Quando si puliscono le bobine a microcanali, Preston afferma di evitare prodotti chimici aggressivi e lavaggi a pressione e di utilizzare invece solo detergenti delicati e non acidi o, in molti casi, solo acqua.
"Tuttavia, una piccola quantità di refrigerante richiede alcuni aggiustamenti nel processo di manutenzione", ha affermato.“Ad esempio, a causa delle dimensioni ridotte, il refrigerante non può essere pompato quando altri componenti del sistema necessitano di manutenzione.Inoltre, il pannello degli strumenti deve essere collegato solo quando necessario per ridurre al minimo l’interruzione del volume del refrigerante.”
Preston ha aggiunto che Johnson Controls sta applicando condizioni estreme nel suo banco di prova in Florida, il che ha stimolato lo sviluppo dei microcanali.
"I risultati di questi test ci consentono di migliorare lo sviluppo dei nostri prodotti migliorando diverse leghe, spessori di tubi e prodotti chimici migliorati nel processo di brasatura in atmosfera controllata per limitare la corrosione della bobina e garantire il raggiungimento di livelli ottimali di prestazioni e affidabilità", ha affermato.“L’adozione di queste misure non solo aumenterà la soddisfazione dei proprietari di casa, ma aiuterà anche a ridurre al minimo le esigenze di manutenzione”.
Joanna Turpin is a senior editor. She can be contacted at 248-786-1707 or email joannaturpin@achrnews.com. Joanna has been with BNP Media since 1991, initially heading the company’s technical books department. She holds a bachelor’s degree in English from the University of Washington and a master’s degree in technical communications from Eastern Michigan University.
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Orario di pubblicazione: 24 aprile 2023