Zaštita HVAC izmenjivača

Mnogi proizvođaćči, distributeri i instalateri HVAC opreme ne shvataju da stotine hiljada malih rupica nastalih u poslednjoj dekadi kroz koje curi freon potiču od rđe. Uzrok su najtipičniji zagađivači od slanog vazduha, kućnih sredstava za pranje i čišćenje, pesticida, formaldehida, građevinskih materijala čak i od gasova koji potiču od hrane. Svaki od ovih zagađivača može da inicira koroziju u izmenjivačima cev-saće za godinu dana, čak i ranije ako su uslovi podesni.

Na primer, freonski izmenjivači non-stop otkazuju u južnoameričkoj fabrici za obradu banana koja koristi u radu generatore sa etilenom za zrenje proizvoda. Gasni nusproizvodi iz katalitičkih generatora u kombinaciji sa vlagom u zoni zrenja formiraju slabu kiselinu koja buši cevi posle 12 meseci ili kraće.

Pored fabrika za obradu voća, veći deo HVAC opreme uz more, bez obzira na namenu, bombarduje se korozijom od okeanske soli.

 Dve česte vrste korozije izmenjivača toplote

Dve najčešće vrste rđe na izmenjivačima su rupičanje (pitting) i mravlje rđanje (formicary corrosion). Ova dva procesa rđanja mogu se desiti u roku od nekoliko nedelja posle instalisanja opreme. Ipak obično se rđa pojavljuje u periodu od jedne do tri godine. Da bi se razlikovali rupičanje od mravlje rđe treba odrediti i eliminisati uzrok.

Rupičanje obično nastaje zbog prisustva hlorida ili fluorida. Hlkoridi se nalaze u brojnim materijalima poput kristala topljenja snega, sredstvima za pranje toaleta, omekšivačima za rublje, deterdžentiuma za pranje posuđa, vinil vlaknima, tepisima, razređivačima, itd. Floridi se koriste u mnogim fabrikama za preradu vode.  Za razliku od mravlje rđe, rupičasta rđa se obično vidi na spoljnoj površini bakarne cevi i to golim okom. Rupe nastaju zbog agresivnog napada negativnih jona florida/hlorida na matalnu površinu putem kondenzata. Negativni joni napadaju oksidni film kojim metal obično štiti sam sebe, i u osnovi stvara pogon kojim bakar počne da nestaje. Pošto se formiraju prodori u bakru, oni napreduju dalje u dubinu bakarne cevi sve dok je ne probuše, čime se otvara curenje freona.

Mravlja rđa nastaje zbog organskih kiselina kakve su sirćetna i mravlja kiselina. Sirćetne kiseline ima mnogo u domaćinstvu u raznim proizvodima kakvi su sirće, silikon, razređivači za pranje i čišćenje, izolaciona pena, zidne obloge i mnogi drugi. Mravlje kiseline ima u kozmetici, dezinfekcionim sredstvima, duvanu i imu od drveta, lateks bojama, šperploči i mnogim drugim materijalima. Ova rđa se obično ne vidi golim okom, mada se ponekad na površini vide plavo-sive naslage. Mravlja rđa može da stvori pod-površinsku mrežu microskopskih tunela rđe u zidovima cevi koja liči na mrežaste strukture koje su znatno veće od površinskih otvora iznad njih. Na kraju jedan ili više tunela dospeva do površine bakra čime nastaje otvor kroz koji ističe freon.

Izbor prave zaštitne presvlake

Prvi korak koji instalater mora učiniti kad se sretne sa rđom je da odredi da li će se to ponoviti kada se cev-izmenjivač zameni. Nije lako odrediti da li je rđa na nekoj lokaciji jednokratna pojava ili stalan problem. U slučaju fabrike banana ili oblasti uz more, rđanje će biti stalno i zamenski delovi treba da imaju zaštitnu presvlaku. U manje korodivnom okruženju, vlasnici treba da pokušaju da eliminišu kućne izvore korozije kao što su sredstva za pranje sa razređivanjem iz zona gde struji povratni vazduh tako što će te elemente skladištiti u zonama van povratnih kanala. Na taj način može se eliminisati trošak i potreba za zamenom dela koji bi imao zaštitnu presvlaku.

Izbor odgovarajuće zaštitne presvlake u datoj aplikaciji može da uštedi mnogo novca i eliminiše dodatni rad. Izbor pogrešne zaštitne presvlake može da smanji prenos toplote i poveća račune za struju.

Prenos toplote je glavno pitanje koje treba razmotriti kada se radi prsvlaka na izmenjivaču toplote, posebno u retrofit aplikacijama jer izmenjivač možda neće moći da postigne projektovane performanse. Što je sloj presvlake tanji, prenos toplote je bolji, pošto seblje naslage znatno umanjuju prenos toplote. Drugo pitanje je hidrofobičnost presvlake, ili koliko dobro ona odvodi-drenira kondenzaciju na delovima izmenjivača toplote, da se stvori optimum sposobnosti za prenos toplote. Idealno bi bilo kada bi se voda brzo povukla sa izmenjivača i na taj način izbeglo smanjivanje efikasnosti.

Akumuliranje vode je štetno i iz razloga stvaranja buđi i plesni. Većina presvlaka ne opire se aktivno razvoju buđi i plesni, ali se tome opire pasivno svojom hidrofobijom.

U HVAC industriji se koriste 4 osnovna tipa zaštitnih prevlaka:

  • Poliuretani
  • Epoksidi
  • Fluoropolimeri
  • Silani

Sve četiri vrste prevlake nude različite stepene prednosti po pitanju otpornosti na rđu i grebanje, fleksibilnost, težinu, debljinu, hidrofobičnost i prenos toplote.

Polyurethane (PU), izum iz 1940s koji se koristi u brojnim primenama. Može se proizvesti u obliku tvrdom kao fiberglas, lepljivom kao lepak i mekanom kao pena. Postoji mnogo prevlaka na bazi PU koje se mogu koristiti u HVAC industriji. PU formule su prilično jeftinije, manje viskozne, fleksibilnije i tanje (obično 25‐50 mikrona) od većine prevlaka. Mana im je što nisu tako otporne niti dugotrajne kao druge prevlake.

Epoksidi, ili fenolske prevlake su obično najjeftijnije i najčešće prevlake na tržištu. Epoksidi su razvijeni krajem 1920s, i poznati su po svojoj odličnoj hemijskoj i toplotnoj otpornosti, posebno kod prekrivanja podova i drugih površina. Visoka viskoznost epoksida znači deblje prevlake (oko 50-100 mikrona) uz loše karakteristike fleksibilnosti i prianjanja.  Teško se primenjuje na terenu. Zbog toga izmenjivač se odvoji i šalje odvojen u fabriku na profesionalni tretman. Pošto su premazi deblji smanjuju prenos toplote iz vazduha na freon, pa na taj naćin slabe efikasnost i kapacitet sistema. Epoksidne prevlake stoga najbolje idu uz primene gde su gubici prenosa toplote uračunati u projektovane performanse.

Fluoropolimeri, razvijeni 1938 u DuPontu pod imenom Teflon®, i danas se mogu naći u različitim oblicima i imenima. Fluoropolimeri su poznati po svojoj visokoj otpornosti na kiseline, hemikalije i baze. Na metal se najbolje nanose u obliku elektrostatičkog praha ili kroz termički proces sinterovanja, što se radi u izradi kuhinjskog posuđa i drugih proizvoda koji se ne lepe. Pored toga, postoji i dosta sprejeva koji se mogu koristiti na terenu, ali oni imaju vrlo lošu moć prianjanja i efikasnost im brzo znatno oslabi. Cena ovih prevlaka je obično niža od epoksidnih i PU prevlaka, kratko traju i imaju lošu efikasnost. Fluoropolimerne prevlake koje se pravilno nanose, sinterovanjem ili elektrostatički, ne koriste se u HVAC industriji zbog cene takvih postupaka i nemogućnosti njihove upotrebe na terenu.

Silani su poznati spajanja zbog mogućnosti da spajaju različite materijale kao što je boja (organski) i staklo (neorganski materijal). Može se naći u mnogim oblicima od kojih su mnogi skrojeni da imaju posebne karakteristike kao što su fleksibilnost, hidrofobičnost i otpor na grebanje. Dobra formula silanske prevlake daje fleksibilnu, otpornu površinu sličnu staklu sa dobrom otpornošću ka rđi i dobrim sposobnostima dreniranja vode, koja se ekstremno dobro spaja sa aluminijumom i bakrom (neorganiski materijali). Silani formiraju jako tanku prevlaku (tanju od 10 mikrona), koja ima malo ili nimalo negativnih efekata na prenos toplote. Silani su jako otporni na pucanje i koroziju, hidrofobični su i smanjuju otpore trenja kod strujanja vazduha. Teško e nanose na terenu osim ako to ne radi obučen majstor. Površine izmenjivača moraju se temeljno očistiti i pravilno pripremiti da bi primena bila uspešna i zbog toga je najbolje to ne raditi na terenu. Iako su silani nešto skuplji od drugih vrsta prevlaka, oni pokazuju najbolji prenos toplote i obično traju mnogo duže.

Zaključak je da silani pružaju najbolju zaštitu od okolnih opasnosti i najmanje štete prenosu toplote, što uz dug vek otpora koroziji (5 godina i više) još više naglašava njihove prednosti.

Svaka tehnologija prevlačenja ima i svoj nivo toksičnosti, pa se rad sa njima mora izvesti sa maskom i propisnom OSHA opremom.

 BIO: Sole and Brothers led an R&D team in developing a ductwork coating for the U.S. Navy that reduces duct airstream friction and improves corrosion resistance, resulting in improved duct lifetime and HVAC system efficiency. Mainstream (www.mainstreamengr.com) is a Rockledge, Fla.based research and development company with more than 70 patents and 30 current R&D projects with the U.S. Military and NASA. Mainstream’s HVAC division markets a variety of service products under the Qwik Products brand (www.qwik.com) which are available through traditional HVAC distributors.