高鹽高濕度氣候條件下的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備防鹽霧技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化研究

胡曉明

（中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司，北京 100089）

1 引言

熱帶海洋性氣候，位于熱帶地區(qū)，受海洋影響很大，如大西洋海域的加勒比海、南美洲蘇里南北濱大西洋南臨巴西、非洲馬達(dá)加斯加島的東岸、太平洋中的庫(kù)克群島等。這些區(qū)域常年被熱帶海洋的信風(fēng)氣候所影響，形成嚴(yán)重的熱帶海洋氣團(tuán)，年降水量一般在2 000 mm 以上，因常年海洋氣團(tuán)的影響，海洋性氣候中的高濃度鹽霧是造成空調(diào)設(shè)備腐蝕、空調(diào)系統(tǒng)制冷性能下降的重要因素。海鹽很容易吸收水分，并較快地在金屬表面形成薄膜[1]，在長(zhǎng)時(shí)間的鹽分附著后，鹽霧顆粒溶解成氯化物的水溶液，形成氯離子[2]，在潮濕環(huán)境中，滲透至金屬表面，使金屬表面生銹、穿孔、破裂等，造成嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

VRV 空調(diào)系統(tǒng)，是一種直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng)，它是隨著室內(nèi)負(fù)荷不同而改變制冷劑流量來(lái)滿足各房間要求，它主要由室外主機(jī)、制冷劑管路、室內(nèi)機(jī)和相關(guān)控制裝置組成。所以，VRV 空調(diào)系統(tǒng)室外機(jī)常年暴露在外界環(huán)境中，在使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生銹蝕，室內(nèi)機(jī)制冷量也會(huì)逐漸下降，從而影響了空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能和壽命縮短。因此，高鹽高濕度氣候條件下對(duì)VRV 空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化就變得尤為迫切和重要。

2 高鹽高濕度氣候條件下空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用情況

2.1 國(guó)內(nèi)外高鹽高濕度氣候條件對(duì)比(夏季）

國(guó)內(nèi)外高鹽高濕度氣候條件對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)外極端氣候條件對(duì)比表

國(guó)際上規(guī)定，當(dāng)某地的天氣、氣候出現(xiàn)不容易發(fā)生的“異?！爆F(xiàn)象，或者說(shuō)當(dāng)某地的天氣、氣候嚴(yán)重偏離其平均狀態(tài)時(shí)，即意味著發(fā)生“極端氣候”。極端氣候分布在南、北緯10°～25°信風(fēng)帶大陸東岸和瀕臨熱帶海洋的島嶼上，那么位于這些地區(qū)的沿海國(guó)家其氣候最常見(jiàn)的特點(diǎn)就是高鹽、高濕度。在高鹽高濕度氣候條件下，暴露在外的各種設(shè)備將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕。同時(shí)研究表明，在夏季工況下，室外溫度的上升將嚴(yán)重降低空調(diào)的能效，當(dāng)室外溫度為50 ℃時(shí)，產(chǎn)生相同冷量所需要的電量將是室外溫度30 ℃時(shí)的210%[3]。因此，無(wú)論是高溫度，還是高濕度情況下，都將直接影響空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.2 高鹽高濕度氣候條件下空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用弊端

1）空調(diào)設(shè)備連續(xù)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至低于20℃，室內(nèi)濕度過(guò)大。

2）空調(diào)在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下勢(shì)必會(huì)造成用電量的大量耗費(fèi)。

3）空調(diào)設(shè)備的鹽霧腐蝕嚴(yán)重，影響運(yùn)行性能和壽命縮短。

3 高鹽高濕度氣候條件空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1 空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題

引起鹽霧的主要因素是：溫度、相對(duì)濕度、鹽溶液的濃度和pH 及鹽霧顆粒沉降量等，而直接影響鹽霧對(duì)金屬腐蝕的主要因素是溫度、相對(duì)濕度和濃度。金屬產(chǎn)生腐蝕的臨界相對(duì)濕度約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到或超過(guò)70%時(shí)，金屬腐蝕速度就會(huì)逐漸加速。熱帶海洋區(qū)域年平均相對(duì)濕度都很高，所以腐蝕速度也會(huì)相對(duì)較快[4]。再加上鹽霧容易隨風(fēng)等外界因素四處遷移，環(huán)境中鹽霧含量是多變的，且分布范圍較廣，即便同一地區(qū)，大氣中鹽霧含量也存在較大差異[5]。這些外在因素是造成VRV 空調(diào)系統(tǒng)鹽霧腐蝕的最主要的因素之一。所以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)室外機(jī)設(shè)備的防鹽霧處理將是行之有效的解決途徑。

另外，對(duì)VRV 空調(diào)系統(tǒng)而言，制冷劑蒸發(fā)溫度和冷凝溫度也是空調(diào)性能影響的主要因素，空調(diào)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中室內(nèi)外溫度變化又對(duì)制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度產(chǎn)生極大的影響。夏季制冷時(shí)，室外溫度的上升伴隨冷凝溫度上升，會(huì)嚴(yán)重降低空調(diào)的使用能效。因此針對(duì)高鹽高濕度氣候條件，做好建筑物的遮陽(yáng)及空調(diào)設(shè)備的遮陽(yáng)是非常重要的。與此同時(shí)，提高夏季的室內(nèi)溫度伴隨而來(lái)的蒸發(fā)溫度上升，空調(diào)的使用能效COP 隨之升高也是空調(diào)節(jié)能的有效手段。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)防鹽霧測(cè)試方法

3.2.1 鹽霧防護(hù)方法

金屬設(shè)備的防護(hù)方法主要采用密封結(jié)構(gòu)，減少鹽溶液與設(shè)備接觸的機(jī)會(huì)，并保持通風(fēng)干燥。過(guò)濾裝置使用過(guò)濾棉、硅膠干燥劑等降低濕度。外露殼體需要采用涂層進(jìn)行保護(hù)[6]。保護(hù)性涂層的主要作用是將鋼鐵構(gòu)件與大氣環(huán)境腐蝕介質(zhì)分離開(kāi)，從而對(duì)鋼鐵材料的強(qiáng)度和完整性進(jìn)行保護(hù)[7]。因此，涂料的使用和熱浸鍍鋅層的設(shè)置對(duì)于高鹽高濕度氣候下的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備起到極大的保護(hù)作用。

涂料在材料底層表面干燥固化后形成的涂層，即保護(hù)膜。防腐蝕涂料，最主要的作用就是保護(hù)材料，延緩材料的腐蝕，延長(zhǎng)材料的使用壽命。在鋼材設(shè)備和構(gòu)件加工中，合理的涂層材料對(duì)于空調(diào)外露設(shè)備來(lái)說(shuō)尤為重要。

抵抗大氣腐蝕的有色金屬材料最常用的是鋅，其主要功能是對(duì)鋼制材料起到陰極保護(hù)作用。當(dāng)需要長(zhǎng)期抗腐蝕時(shí)，最常用的是熱浸鍍鋅，即將預(yù)處理后的鋼、鑄鐵構(gòu)件浸入液態(tài)金屬鋅中，從而在金屬表面形成鋅和（或）鋅-鐵合金鍍層的一種工藝方法。其除了在海洋性環(huán)境中抗腐蝕外，鋅層還能抑制金屬構(gòu)件在表面涂層損壞時(shí)阻止腐蝕蔓延擴(kuò)散。對(duì)于鍍鋅層的厚度，不加密封的鋅涂層厚度要大于0.23 mm，在有密封的鋅涂層厚度要保持在0.08～0.15 mm 就能夠保護(hù)金屬在10 余年內(nèi)都不受到腐蝕。

涂料的合理應(yīng)用及合適的噴涂工藝，再結(jié)合熱鍍鋅等配合使用，將對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的外露構(gòu)件起到雙重保護(hù)作用，有效抑制腐蝕并延長(zhǎng)空調(diào)的使用時(shí)間。

3.2.2 鹽霧測(cè)試

樣本：裸露的鋁箔、普通親水鋁箔翅片、高效防腐蝕親水鋁箔翅片、熱交換器翅片。

測(cè)試項(xiàng)目：中性鹽霧試驗(yàn)。

測(cè)試結(jié)果a：試驗(yàn)6 d 后，裸露的鋁箔腐蝕嚴(yán)重；試驗(yàn)10 d后，普通親水性涂層鋁箔的涂層表面也被銹覆蓋，但高效防腐翅片是干凈的，甚至保持達(dá)到20 d。如圖1 和圖2 所示。

圖1 裸露的鋁箔

圖2 高效防腐翅片

測(cè)試結(jié)果b：測(cè)試結(jié)果在樣本表面很難區(qū)分。但是在測(cè)試后搖晃換熱器，將會(huì)有碎片從普通鋁箔翅片內(nèi)脫落下來(lái)，而高效防腐蝕翅片不會(huì)脫落碎片。如圖3 和圖4 所示。

圖3 冷凝器

圖4 蒸發(fā)器

說(shuō)明：空調(diào)換熱片最常用的原材料是親水鋁箔，它對(duì)空調(diào)器的運(yùn)行制冷效率影響很大，通常能使制冷效率提高約5%。同時(shí)還防腐蝕、防霉菌，無(wú)異味，不會(huì)積聚水珠造成堵塞，從而影響換熱效果。

經(jīng)過(guò)以上試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)親水處理而形成的普通親水涂層鋁箔，再通過(guò)特別工藝處理后，其表面被一層親水層所覆蓋，附在親水鋁箔上的冷凝水會(huì)立刻散開(kāi)，不會(huì)形成水珠，但因其翅片缺少一層可靠的防腐層，再加上外界環(huán)境因素影響，使用一段時(shí)間后，其表面親水性能受到嚴(yán)重干擾，造成空調(diào)換熱片腐蝕，嚴(yán)重影響空調(diào)制冷效果。

高效防腐蝕親水鋁箔，從里到外依次為防腐層、潤(rùn)滑層、親水層。其最大的功能就是抗腐蝕，正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，應(yīng)用到空調(diào)換熱片中，在高鹽高濕度氣候條件下使用，可以顯著延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命。

3.2.3 測(cè)試結(jié)論

耐腐蝕性能需要從3 個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）耐堿性方面，換熱片表面的潤(rùn)滑油需要用堿性清洗劑處理掉，一般要求在20%的NaOH 溶液中浸泡3 min 不起泡。所以鋁箔表面的涂層必須具有耐堿性。（2）耐鹽霧腐蝕性方面，一般是在試驗(yàn)條件為35 ℃、3%的鹽水噴霧環(huán)境中要求500 h 不能產(chǎn)生腐蝕斑點(diǎn)[8]。熱帶海洋氣候地區(qū)，空氣中含鹽量較高，所以空調(diào)換熱片必須具有耐鹽霧腐蝕性能。（3）耐濕熱性能方面，在高溫高濕極端環(huán)境下，空調(diào)換熱片在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，必須具備耐腐蝕性。

綜上所述，空調(diào)換熱片采用高效防腐蝕親水鋁箔，適用于高鹽高濕度氣候國(guó)家，而且能夠大大延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命，以保證空調(diào)制冷效果。

4 項(xiàng)目驗(yàn)證

4.1 防鹽霧腐蝕技術(shù)處理

首先，從設(shè)備本身考慮，設(shè)備鈑金件材料采用鎳鉻合金熱鍍鋅板，從基材上解決防銹問(wèn)題；對(duì)熱鍍鋅板選用超級(jí)耐候粉末進(jìn)行浸塑處理；熱交換器主要是翅片和銅管，翅片采用加防腐層的親水鋁箔，銅管采用去氫磷的無(wú)縫內(nèi)螺紋銅管，均為不腐蝕材料；邊板采用優(yōu)質(zhì)耐熱防腐處理熱鍍鋅板；室外機(jī)出風(fēng)框經(jīng)電泳防銹處理后，表面再噴涂一層牢固的浸塑涂層。

其次，從設(shè)備安裝考慮，VRV 系統(tǒng)室外機(jī)及支架多采用混凝土平臺(tái)基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。若需要鋼制支架，多采用槽鋼，并進(jìn)行刷防海水腐蝕漆處理，固定螺栓材質(zhì)采用不銹鋼。

4.2 防鹽霧指標(biāo)要求及方法

空調(diào)設(shè)備防鹽霧指標(biāo)要求及主要方法，見(jiàn)表2。

表2 空調(diào)設(shè)備防鹽霧指標(biāo)要求及主要方法

5 防鹽霧空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過(guò)防鹽霧腐蝕處理的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，由于生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)外露構(gòu)件進(jìn)行了多道工序處理，所以，從造價(jià)方面會(huì)高于國(guó)內(nèi)普通的空調(diào)設(shè)備。但從項(xiàng)目本身和長(zhǎng)遠(yuǎn)使用角度考慮，判斷是否高效、節(jié)能，又需要結(jié)合初投資、日常運(yùn)行管理費(fèi)用、系統(tǒng)保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用等方面。通常來(lái)說(shuō)大型中央空調(diào)系統(tǒng)其COP 值比VRV 系統(tǒng)高，理論上節(jié)能，但其涉及的各環(huán)路復(fù)雜，設(shè)備較多，占位空間較大，實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用（包括維護(hù)費(fèi)、維修費(fèi)和管理人工費(fèi)）等通常高于VRV 系統(tǒng)（節(jié)省了維護(hù)維修費(fèi)用和管理人工費(fèi)）。因此，從全生命周期內(nèi)考慮，VRV 空調(diào)系統(tǒng)較節(jié)能和經(jīng)濟(jì)，適合在高鹽高濕度氣候條件的國(guó)家使用，符合當(dāng)?shù)貒?guó)情及經(jīng)濟(jì)效益最大化。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)防鹽霧腐蝕處理的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化能夠滿足高鹽高濕度氣候條件國(guó)家空調(diào)市場(chǎng)對(duì)于節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、舒適性的要求，并得到用戶的廣泛認(rèn)可。隨著VRV 空調(diào)系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)和優(yōu)化措施的不斷進(jìn)步，系統(tǒng)容量的不斷提高，使用方便，工程造價(jià)的不斷下降，運(yùn)行維護(hù)便捷，在高鹽高濕度氣候條件國(guó)家必將成為應(yīng)用首選。