Τα τελευταία χρόνια, παρατηρούμε σημαντικές αλλαγές στον τρόπο κατασκευής των ψυκτικών μονάδων (ψύκτες, αντλίες θερμότητας κλπ) με στόχο την μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Η προσπάθεια αυτή ξεκίνησε 1987 όπου με το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ τέθηκαν οι πρώτοι περιορισμοί αναφορικά με την χρήση CFC’s (χλωροφθορανθράκων). Το έναυσμα δόθηκε όταν οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι το στρώμα του όζοντος στην ατμόσφαιρα είχε αρχίσει να καταστρέφεται, γεγονός που οδηγούσε σταδιακά στην υπερθέρμανση του πλανήτη.
Γράφει ο Δερεδίνης Αντώνης, Μηχ/γος Μηχ/κος
Τμήμα Τεχνικής Υποστήριξης CALDA ENERGY
Έκτοτε γίνονται συνεχώς αλλαγές στον τρόπο κατασκευής, ενώ οι διάφοροι οργανισμοί (παγκόσμιοι και ευρωπαϊκοί) θέτουν διαρκώς νέους κανόνες. Η συντονισμένη αυτή προσπάθεια για την μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος, εκφράζεται με δύο τρόπους:
- Χρήση ψυκτικών ρευστών φιλικότερων προς το περιβάλλον
- Βελτιστοποίηση του σχεδιασμού και της απόδοσης των μηχανημάτων με στόχο την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας
Ορόσημο στην προσπάθεια αυτή, αποτέλεσαν οι εναλλάκτες θερμότητας αέρος/ψυκτικού ρευστού τύπου microchannel, κατασκευασμένοι εξολοκλήρου από αλουμίνιο. Οι εναλλάκτες θερμότητας τύπου Microchannel, αποτελούνται από λεπτές, πλατιές διόδους ροής του ψυκτικού μέσου, πάχους περίπου 1mm. Ανάμεσά τους παρεμβάλλονται πτερύγια που επιτρέπουν την ομαλή διέλευση του αέρα. Χάριν σ’ αυτή την κατασκευαστική δομή τους, επιτυγχάνεται:
- Αύξηση 40% της μετάδοσης θερμότητας σε σχέση με έναν συμβατικό εναλλάκτη αέρα / ψυκτικού
ρευστού - Χαμηλότερη πτώση πίεσης που οδηγεί σε ανάγκη για μικρότερους ανε-
μιστήρες και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας - Μείωση στα απαιτούμενα υλικά (περίπου 20% μικρότερη επιφάνεια
στοιχείου) - Μείωση στην απαιτούμενη ποσότητα ψυκτικού ρευστού (40-60%).
- Μείωση του βάρους καθώς είναι κατασκευασμένοι εξολοκλήρου από αλουμίνιο
- Ευκολία στον καθαρισμό και μείωση του κόστους, καθώς δεν απαιτείται η χρήση χημικών ουσιών παρά μόνο νερού δικτύου.
Όπως αναφέρεται παραπάνω, το κύριο υλικό στους εναλλάκτες τύπου microchannel είναι το αλουμίνιο. Το αλουμίνιο είναι ένα εξαιρετικά αντιδραστικό μέταλλο, στην επιφάνεια του οποίου δημιουργείτε εύκολα οξείδωση, προστατεύοντας το υλικό στην βάση. Όσο αυτό το σκληρό στρώμα του οξειδίου του αλουμινίου παραμένει ανέπαφο, οι εναλλάκτες αλουμινίου παρουσιάζουν πολύ μεγάλη αντοχή στην διάβρωση.
Χάρη σε αυτή τους την ιδιότητα, αλλά και στα παραπάνω πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών, οι εναλλάκτες αλουμινίου microchannel κυριάρχησαν στην αγορά. Σύντομα ωστόσο αποτέλεσαν σημείο αντιπαράθεσης μεταξύ των επαγγελματιών του χώρου καθώς παρατηρήθηκαν υψηλά ποσοστά αστοχίας και εμφάνισης διαρροών ψυκτικού ρευστού. Η επιστημονική έρευνα έδειξε ότι παρόλο που οι εναλλάκτες microchannel είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί σε συνήθη περιβάλλοντα (ph 4,5 έως 8,5), σε ένα επιθετικό περιβάλλον το στρώμα του οξειδίου μπορεί εύκολα να καταστραφεί. Παράλληλα παρατηρήθηκε, ότι όταν σε ένα επιθετικό περιβάλλον υπήρχαν στην ατμόσφαιρα και άλλες επιθετικές ουσίες, η καταστροφή συντελούνταν ακόμα και σε διάστημα μικρότερο του ενός έτους.
Σήμερα οι κατασκευαστές ψυκτικών μηχανημάτων, για την αποφυγή της καταστροφής των εναλλακτών, δίνουν σαφής και ιδιαίτερα αυστηρές οδηγίες στα τεχνικά εγχειρίδια για την ορθή επιλογή του κατάλληλου τύπου εναλλάκτη. Δεν είναι λίγες οι φορές μάλιστα, που ο εκάστοτε κατασκευαστής προτείνει την χρήση εναλλάκτη που φέρει αντιδιαβρωτική προστασία ή εναλλάκτη χαλκού, σε περιβάλλοντα όπου δεν διασφαλίζεται η ασφαλής και απρόσκοπτη λειτουργία των μηχανημάτων.
Η επιλογή εναλλακτών που φέρουν αντιδιαβρωτική προστασία καθώς και ο συχνός καθαρισμός, επιβάλλεται σε περιβάλλοντα όπως:
Παραθαλάσσια περιβάλλοντα
Τα παραθαλάσσια περιβάλλοντα χαρακτηρίζονται από αφθονία στην ατμόσφαιρα σε χλωριούχο νάτριο (άλας) το οποίο μεταφέρεται μέσω της ομίχλης και των αέριων ρευμάτων.
Βιομηχανικά περιβάλλοντα
Οι βιομηχανικές εφαρμογές σχετίζονται με διάφορες διεργασίες που εκλύουν πληθώρα ατμοσφαιρικών ρύπων. Η καύση λιθάνθρακα και ορυκτών καυσίμων απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα οξείδια του θείου και του αζώτου, αέρια τα οποία συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα και επιστρέφουν στο έδαφος μέσω όξινης βροχής. Παράλληλα, σε βιομηχανικά περιβάλλοντα συναντώνται με την μορφή σωματιδίων σκόνης διάφορα επιβλαβή συστατικά όπως οξείδια μετάλλων, χλωρίδια, θειικά άλατα και οξέα, άνθρακας και ενώσεις άνθρακα.
Αγροτικά περιβάλλοντα
Η ατμόσφαιρα σε ένα αγροτικό περιβάλλον πολλές φορές χαρακτηρίζεται από υψηλή ρύπανση, κυρίως από προϊόντα αμμωνίας και αζώτου που προέρχονται από περιττώματα ζώων, λιπάσματα και εξατμίσεις κινητήρων diesel.
Αστικά περιβάλλοντα
Σε πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές παρατηρούνται υψηλά επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης από οξείδια του θείου και του αζώτου, κυρίως από ρύπους αυτοκινήτων/μοτοσυκλετών και από την καύση ορυκτών καυσίμων για τις ανάγκες θέρμανσης των κατοικιών.
Οι ιδιαίτερες συνθήκες που επικρατούν στις περιπτώσεις που αναφέρονται παραπάνω, δημιουργούν ιδανικό περιβάλλον για τις διάφορες χημικές αντιδράσεις που συντελούνται. Τα παράγωγα των αντιδράσεων αυτών, σε συνδυασμό με διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η υγρασία και η θερμοκρασία, μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον χρόνο ζωής των εναλλακτών αλουμινίου.
Η Υγρασία θεωρείται ο πιο καθοριστικός παράγοντας για την γαλβανική διάβρωση. Μία γαλβανική κυψέλη διάβρωσης απαιτεί έναν ηλεκτρολύτη ή ένα αγώγιμο μέσο μετάδοσης. Το νερό που περιέχεται στον αέρα με την μορφή υγρασίας μπορεί να παίξει τον ρόλο του ηλεκτρολύτη. Σε περίπτωση μάλιστα που εμπεριέχονται στον αέρα επιθετικά στοιχεία, η διάβρωση επιταχύνεται. Οι χημικές διεργασίες εξαρτώνται όμως άμεσα και από την θερμοκρασία, καθώς η χημική διεργασία της διάβρωσης του αλουμινίου επιταχύνεται σε ένα περιβάλλον με υψηλές θερμοκρασίες.
Έγινε σαφές στις παραπάνω παραγράφους ότι οι επικαθίσεις επιθετικών ουσιών και αλάτων στην επιφάνεια των εναλλακτών αλουμινίου μπορεί να έχουν καταστροφικές συνέπειες. Είναι λοιπόν επιτακτική η ανάγκη να αφαιρούνται περιοδικά όλα τα ξένα σώματα. Διατηρώντας καθαρή την επιφάνεια του εναλλάκτη Microchannel εξασφαλίζουμε την ορθή λειτουργία της μονάδας και αποφεύγεται κάθε πιθανότητα ζημιάς (τρυπήματος) του εναλλάκτη, που θα οδηγούσε στην απώλεια του ψυκτικού μέσου και ενδεχομένως αντικατάσταση ολόκληρου του εναλλάκτη στην περίπτωση που δεν είναι εφικτή η επισκευή του.
Για τον καθαρισμό του εναλλάκτη Microchannel, οι περισσότεροι κατασκευαστές προτείνουν την χρήση καθαρού νερού και απαγορεύουν την χρήση χημικών διαλυμάτων, καθώς σε περίπτωση όπου δεν γίνει καλός καθαρισμός υπάρχει σοβαρός κίνδυνος φθοράς. Σε κάθε περίπτωση ο συντηρητής, θα πρέπει να ακολουθεί πιστά τις οδηγίες του εκάστοτε κατασκευαστή.
