Mikrokanalspulen wurden lange Zeit in der Automobilindustrie eingesetzt, bevor sie Mitte der 2000er Jahre in HVAC-Geräten auftauchten.Seitdem erfreuen sie sich immer größerer Beliebtheit, insbesondere in Klimaanlagen für Privathaushalte, da sie leicht sind, eine bessere Wärmeübertragung bieten und weniger Kältemittel verbrauchen als herkömmliche Rippenrohrwärmetauscher.
Der geringere Kältemittelverbrauch bedeutet jedoch auch, dass bei der Befüllung des Systems mit Mikrokanal-Wärmetauschern mehr Vorsicht geboten ist.Denn schon wenige Gramm können die Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit eines Kühlsystems beeinträchtigen.
Lieferant von Kapillarspulenrohren aus Edelstahl 304 und 316 in China
Es gibt verschiedene Materialqualitäten, die für die Rohrschlangen für Wärmetauscher, Kessel, Überhitzer und andere Hochtemperaturanwendungen verwendet werden, bei denen es um Heizen oder Kühlen geht.Zu den verschiedenen Typen gehört auch das 3/8-Spiralrohr aus Edelstahl.Abhängig von der Art der Anwendung, der Art der Flüssigkeit, die durch die Rohre übertragen wird, und der Materialqualität unterscheiden sich diese Rohrtypen.Es gibt zwei verschiedene Abmessungen für die Rohrschlangen: den Durchmesser des Rohrs und den Durchmesser der Wendel, die Länge, die Wandstärke und die Längen.Die SS-Spulenrohre werden je nach Anwendungsanforderungen in unterschiedlichen Abmessungen und Qualitäten eingesetzt.Für die Spulenrohre stehen auch hochlegierte Materialien und andere Kohlenstoffstahlmaterialien zur Verfügung.
Chemische Kompatibilität von Edelstahl-Spulenrohren
Grad | C | Mn | Si | P | S | Cr | Mo | Ni | N | Ti | Fe | |
304 | Mindest. | 18.0 | 8,0 | |||||||||
max. | 0,08 | 2,0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 10.5 | 0,10 | ||||
304L | Mindest. | 18.0 | 8,0 | |||||||||
max. | 0,030 | 2,0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 12.0 | 0,10 | ||||
304H | Mindest. | 0,04 | 18.0 | 8,0 | ||||||||
max. | 0,010 | 2,0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 20.0 | 10.5 | |||||
SS 310 | 0,015 max | 2 max | 0,015 max | 0,020 max | 0,015 max | 24.00 26.00 | 0,10 max | 19.00 21.00 | 54,7 Min | |||
SS 310S | 0,08 max | 2 max | 1,00 max | 0,045 max | 0,030 max | 24.00 26.00 | 0,75 max | 19.00 21.00 | 53,095 Min | |||
SS 310H | 0,04 0,10 | 2 max | 1,00 max | 0,045 max | 0,030 max | 24.00 26.00 | 19.00 21.00 | 53,885 Min | ||||
316 | Mindest. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
max. | 0,035 | 2,0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316L | Mindest. | 16.0 | 2.03.0 | 10.0 | ||||||||
max. | 0,035 | 2,0 | 0,75 | 0,045 | 0,030 | 18.0 | 14.0 | |||||
316TI | 0,08 max | 10.00 14.00 | 2,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 16.00 18.00 | 0,75 max | 2,00 3,00 | ||||
317 | 0,08 max | 2 max | 1 max | 0,045 max | 0,030 max | 18.00 20.00 | 3,00 4,00 | 57,845 Min | ||||
SS 317L | 0,035 max | 2,0 max | 1,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 18.00 20.00 | 3,00 4,00 | 11.00 15.00 | 57,89 Min | |||
SS 321 | 0,08 max | 2,0 max | 1,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 max | 5(C+N) 0,70 max | |||
SS 321H | 0,04 0,10 | 2,0 max | 1,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 17.00 19.00 | 9.00 12.00 | 0,10 max | 4(C+N) 0,70 max | |||
347/ 347H | 0,08 max | 2,0 max | 1,0 max | 0,045 max | 0,030 max | 17.00 20.00 | 9.0013.00 | |||||
410 | Mindest. | 11.5 | ||||||||||
max. | 0,15 | 1,0 | 1,00 | 0,040 | 0,030 | 13.5 | 0,75 | |||||
446 | Mindest. | 23.0 | 0,10 | |||||||||
max. | 0,2 | 1.5 | 0,75 | 0,040 | 0,030 | 30.0 | 0,50 | 0,25 | ||||
904L | Mindest. | 19.0 | 4.00 | 23.00 | 0,10 | |||||||
max. | 0,20 | 2,00 | 1,00 | 0,045 | 0,035 | 23.0 | 5.00 | 28.00 | 0,25 |
Diagramm der mechanischen Eigenschaften einer Edelstahlrohrschlange
Grad | Dichte | Schmelzpunkt | Zugfestigkeit | Streckgrenze (0,2 % Offset) | Verlängerung |
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 % |
SS-Wärmetauscher-Spiralrohre Gleichwertige Qualitäten
STANDARD | WERKSTOFF NR. | UNS | JIS | BS | GOST | AFNOR | EN |
SS 304 | 1.4301 | S30400 | SUS 304 | 304S31 | 08Х18Н10 | Z7CN18‐09 | X5CrNi18-10 |
SS 304L | 1.4306 / 1.4307 | S30403 | SUS 304L | 3304S11 | 03Х18Н11 | Z3CN18‐10 | X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11 |
SS 304H | 1.4301 | S30409 | – | – | – | – | – |
SS 310 | 1.4841 | S31000 | SUS 310 | 310S24 | 20Ch25N20S2 | – | X15CrNi25-20 |
SS 310S | 1.4845 | S31008 | SUS 310S | 310S16 | 20Ch23N18 | – | X8CrNi25-21 |
SS 310H | – | S31009 | – | – | – | – | – |
SS 316 | 1.4401 / 1.4436 | S31600 | SUS 316 | 316S31 / 316S33 | – | Z7CND17‐11‐02 | X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3 |
SS 316L | 1.4404 / 1.4435 | S31603 | SUS 316L | 316S11 / 316S13 | 03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2 | Z3CND17‐11‐02 / Z3CND18‐14‐03 | X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3 |
SS 316H | 1.4401 | S31609 | – | – | – | – | – |
SS 316Ti | 1.4571 | S31635 | SUS 316Ti | 320S31 | 08Ch17N13M2T | Z6CNDT17‐123 | X6CrNiMoTi17-12-2 |
SS 317 | 1.4449 | S31700 | SUS 317 | – | – | – | – |
SS 317L | 1.4438 | S31703 | SUS 317L | – | – | – | X2CrNiMo18-15-4 |
SS 321 | 1.4541 | S32100 | SUS 321 | – | – | – | X6CrNiTi18-10 |
SS 321H | 1.4878 | S32109 | SUS 321H | – | – | – | X12CrNiTi18-9 |
SS 347 | 1.4550 | S34700 | SUS 347 | – | 08Ch18N12B | – | X6CrNiNb18-10 |
SS 347H | 1.4961 | S34709 | SUS 347H | – | – | – | X6CrNiNb18-12 |
SS 904L | 1.4539 | N08904 | SUS 904L | 904S13 | STS 317J5L | Z2 NCDU 25-20 | X1NiCrMoCu25-20-5 |
Das traditionelle Design von Rippenrohrschlangen ist seit vielen Jahren der Standard in der HVAC-Branche.Die Rohrschlangen verwendeten ursprünglich runde Kupferrohre mit Aluminiumrippen, aber die Kupferrohre verursachten elektrolytische Korrosion und Ameisenhaufenkorrosion, was zu erhöhten Rohrschlangenlecks führte, sagt Mark Lampe, Produktmanager für Ofenschlangen bei Carrier HVAC.Um dieses Problem zu lösen, hat sich die Industrie runden Aluminiumrohren mit Aluminiumrippen zugewandt, um die Systemleistung zu verbessern und Korrosion zu minimieren.Mittlerweile gibt es die Mikrokanaltechnologie, die sowohl in Verdampfern als auch in Kondensatoren eingesetzt werden kann.
„Die Mikrokanaltechnologie, bei Carrier VERTEX-Technologie genannt, unterscheidet sich darin, dass runde Aluminiumrohre durch flache parallele Rohre ersetzt werden, die an Aluminiumrippen angelötet sind“, sagte Lampe.„Dadurch wird das Kältemittel gleichmäßiger über eine größere Fläche verteilt und die Wärmeübertragung verbessert, sodass die Spule effizienter arbeiten kann.Während die Mikrokanaltechnologie in Außenkondensatoren für Wohngebäude verwendet wurde, wird die VERTEX-Technologie derzeit nur in Heizregistern für Wohngebäude eingesetzt.“
Laut Jeff Preston, Leiter des technischen Dienstes bei Johnson Controls, erzeugt das Mikrokanaldesign einen vereinfachten Einkanal-Kältemittelfluss „ein- und ausströmen“, der aus einem überhitzten Rohr oben und einem unterkühlten Rohr unten besteht.Im Gegensatz dazu fließt das Kältemittel in einer herkömmlichen Rippenrohrschlange durch mehrere Kanäle von oben nach unten in einem Serpentinenmuster, was eine größere Oberfläche erfordert.
„Das einzigartige Mikrokanal-Spulendesign bietet einen hervorragenden Wärmeübertragungskoeffizienten, der die Effizienz erhöht und die erforderliche Kältemittelmenge reduziert“, sagte Preston.„Daher sind Geräte mit Mikrokanalspulen oft viel kleiner als hocheffiziente Geräte mit herkömmlichen Rippenrohrkonstruktionen.Dies ist ideal für platzbeschränkte Anwendungen wie Häuser ohne Leitungen.“
Tatsächlich sei es Carrier dank der Einführung der Mikrokanaltechnologie gelungen, die meisten Innenofenschlangen und Außenklimakondensatoren durch die Verwendung eines runden Lamellen- und Rohrdesigns gleich groß zu halten, sagt Lampe.
„Wenn wir diese Technologie nicht implementiert hätten, hätten wir die Größe der internen Ofenschlange auf 11 Zoll Höhe erhöhen und ein größeres Chassis für den externen Kondensator verwenden müssen“, sagte er.
Während die Mikrokanal-Wärmetauschertechnologie hauptsächlich in der häuslichen Kühlung eingesetzt wird, beginnt sich das Konzept auch bei gewerblichen Anlagen durchzusetzen, da die Nachfrage nach leichteren, kompakteren Geräten weiter wächst, sagte Preston.
Da Mikrokanalspulen relativ kleine Mengen an Kältemittel enthalten, können bereits wenige Unzen Ladungswechsel die Lebensdauer, Leistung und Energieeffizienz des Systems beeinträchtigen, sagt Preston.Aus diesem Grund sollten sich Auftragnehmer immer beim Hersteller über den Ladevorgang informieren, der jedoch in der Regel die folgenden Schritte umfasst:
Laut Lampe unterstützt die Carrier VERTEX-Technologie das gleiche Einrichtungs-, Lade- und Startverfahren wie die Rundrohrtechnologie und erfordert keine Schritte, die zusätzlich zum derzeit empfohlenen Kühlladeverfahren sind oder sich von diesem unterscheiden.
„Etwa 80 bis 85 Prozent der Ladung befinden sich im flüssigen Zustand, sodass sich dieses Volumen im Kühlmodus in der Außenkondensatorspule und dem Leitungspaket befindet“, sagte Lampe.„Bei der Umstellung auf Mikrokanalspulen mit reduziertem Innenvolumen (im Vergleich zu runden Rohrrippendesigns) wirkt sich der Ladungsunterschied nur auf 15–20 % der Gesamtladung aus, was einen kleinen, schwer zu messenden Differenzbereich bedeutet.Aus diesem Grund empfehlen wir die Aufladung des Systems durch Unterkühlung, wie in unserer Installationsanleitung beschrieben.“
Allerdings könne die geringe Kältemittelmenge in den Mikrokanalschlangen zum Problem werden, wenn das Wärmepumpen-Außengerät in den Heizmodus wechselt, sagte Lampe.In diesem Modus wird die Systemspule umgeschaltet und der Kondensator, der den größten Teil der Flüssigkeitsladung speichert, ist nun die interne Spule.
„Wenn das Innenvolumen der Innenspule deutlich kleiner ist als das der Außenspule, kann es zu einem Ladungsungleichgewicht im System kommen“, sagte Lampe.„Um einige dieser Probleme zu lösen, verwendet Carrier eine eingebaute Batterie im Außengerät, um überschüssige Ladung im Heizmodus abzuleiten und zu speichern.Dadurch kann das System den richtigen Druck aufrechterhalten und verhindert, dass der Kompressor überflutet wird, was zu einer schlechten Leistung führen kann, da sich in der internen Spule Öl ansammeln kann.“
Während das Laden eines Systems mit Mikrokanalspulen besondere Liebe zum Detail erfordern kann, erfordert das Laden jedes HVAC-Systems die genaue Verwendung der richtigen Kältemittelmenge, sagt Lampe.
„Wenn das System überlastet ist, kann es zu hohem Stromverbrauch, ineffizienter Kühlung, Undichtigkeiten und vorzeitigem Kompressorausfall führen“, sagte er.„Ähnlich kann es bei Unterladung des Systems zum Einfrieren der Spule, zu Vibrationen des Expansionsventils, zu Problemen beim Starten des Kompressors und zu Fehlabschaltungen kommen.Probleme mit Mikrokanalspulen sind keine Ausnahme.“
Laut Jeff Preston, Leiter des technischen Dienstes bei Johnson Controls, kann die Reparatur von Mikrokanalspulen aufgrund ihres einzigartigen Designs eine Herausforderung sein.
„Für das Oberflächenlöten sind Legierungs- und MAPP-Gasbrenner erforderlich, die in anderen Arten von Geräten normalerweise nicht verwendet werden.Daher entscheiden sich viele Auftragnehmer dafür, Spulen auszutauschen, anstatt Reparaturen durchzuführen.“
Wenn es um die Reinigung von Mikrokanalschlangen geht, ist es tatsächlich einfacher, sagt Mark Lampe, Produktmanager für Ofenschlangen bei Carrier HVAC, weil sich die Aluminiumlamellen der Rippenrohrschlangen leicht verbiegen.Zu viele gebogene Lamellen verringern die Luftmenge, die durch die Spule strömt, und verringern so die Effizienz.
„Die Carrier-VERTEX-Technologie ist ein robusteres Design, da die Aluminiumrippen etwas unterhalb der flachen Aluminium-Kältemittelrohre sitzen und mit den Rohren verlötet sind, was bedeutet, dass das Bürsten die Rippen nicht wesentlich verändert“, sagte Lampe.
Einfache Reinigung: Verwenden Sie zum Reinigen von Mikrokanalspulen nur milde, säurefreie Spulenreiniger oder in vielen Fällen nur Wasser.(wird vom Spediteur bereitgestellt)
Vermeiden Sie beim Reinigen von Mikrokanalspulen laut Preston scharfe Chemikalien und Hochdruckreiniger und verwenden Sie stattdessen nur milde, nicht säurehaltige Spulenreiniger oder in vielen Fällen nur Wasser.
„Allerdings erfordert eine kleine Kältemittelmenge einige Anpassungen im Wartungsprozess“, sagte er.„Aufgrund der geringen Größe kann das Kältemittel beispielsweise nicht abgepumpt werden, wenn andere Komponenten des Systems gewartet werden müssen.Darüber hinaus sollte die Instrumententafel nur bei Bedarf angeschlossen werden, um Störungen des Kältemittelvolumens so gering wie möglich zu halten.“
Preston fügte hinzu, dass Johnson Controls auf seinem Testgelände in Florida extreme Bedingungen anwendet, was die Entwicklung von Mikrokanälen vorangetrieben habe.
„Die Ergebnisse dieser Tests ermöglichen es uns, unsere Produktentwicklung zu verbessern, indem wir mehrere Legierungen, Rohrdicken und verbesserte Chemikalien im Lötprozess unter kontrollierter Atmosphäre verbessern, um Spulenkorrosion zu begrenzen und sicherzustellen, dass optimale Leistungs- und Zuverlässigkeitsniveaus erreicht werden“, sagte er.„Die Einführung dieser Maßnahmen wird nicht nur die Zufriedenheit der Hausbesitzer erhöhen, sondern auch dazu beitragen, den Wartungsbedarf zu minimieren.“
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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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. April 2023