高鹽高濕度氣候條件下的空調系統設備防鹽霧技術應用優化研究

胡曉明

（中國中元國際工程有限公司，北京 100089）

1 引言

熱帶海洋性氣候，位于熱帶地區，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、非洲馬達加斯加島的東岸、太平洋中的庫克群島等。這些區域常年被熱帶海洋的信風氣候所影響，形成嚴重的熱帶海洋氣團，年降水量一般在2 000 mm 以上，因常年海洋氣團的影響，海洋性氣候中的高濃度鹽霧是造成空調設備腐蝕、空調系統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]，在長時間的鹽分附著后，鹽霧顆粒溶解成氯化物的水溶液，形成氯離子[2]，在潮濕環境中，滲透至金屬表面，使金屬表面生銹、穿孔、破裂等，造成嚴重的腐蝕現象。

VRV 空調系統，是一種直接膨脹式空調系統，它是隨著室內負荷不同而改變制冷劑流量來滿足各房間要求，它主要由室外主機、制冷劑管路、室內機和相關控制裝置組成。所以，VRV 空調系統室外機常年暴露在外界環境中，在使用一段時間后會產生銹蝕，室內機制冷量也會逐漸下降，從而影響了空調系統的制冷性能和壽命縮短。因此，高鹽高濕度氣候條件下對VRV 空調系統的應用優化就變得尤為迫切和重要。

2 高鹽高濕度氣候條件下空調系統應用情況

2.1 國內外高鹽高濕度氣候條件對比(夏季）

國內外高鹽高濕度氣候條件對比，見表1。

表1 國內外極端氣候條件對比表

國際上規定，當某地的天氣、氣候出現不容易發生的“異?！爆F象，或者說當某地的天氣、氣候嚴重偏離其平均狀態時，即意味著發生“極端氣候”。極端氣候分布在南、北緯10°～25°信風帶大陸東岸和瀕臨熱帶海洋的島嶼上，那么位于這些地區的沿海國家其氣候最常見的特點就是高鹽、高濕度。在高鹽高濕度氣候條件下，暴露在外的各種設備將會產生嚴重銹蝕。同時研究表明，在夏季工況下，室外溫度的上升將嚴重降低空調的能效，當室外溫度為50 ℃時，產生相同冷量所需要的電量將是室外溫度30 ℃時的210%[3]。因此，無論是高溫度，還是高濕度情況下，都將直接影響空調系統的應用。

2.2 高鹽高濕度氣候條件下空調系統應用弊端

1）空調設備連續低溫運轉，甚至低于20℃，室內濕度過大。

2）空調在長期運轉下勢必會造成用電量的大量耗費。

3）空調設備的鹽霧腐蝕嚴重，影響運行性能和壽命縮短。

3 高鹽高濕度氣候條件空調系統優化措施

3.1 空調系統應用的技術問題

引起鹽霧的主要因素是：溫度、相對濕度、鹽溶液的濃度和pH 及鹽霧顆粒沉降量等，而直接影響鹽霧對金屬腐蝕的主要因素是溫度、相對濕度和濃度。金屬產生腐蝕的臨界相對濕度約為70%。當相對濕度達到或超過70%時，金屬腐蝕速度就會逐漸加速。熱帶海洋區域年平均相對濕度都很高，所以腐蝕速度也會相對較快[4]。再加上鹽霧容易隨風等外界因素四處遷移，環境中鹽霧含量是多變的，且分布范圍較廣，即便同一地區，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 空調系統鹽霧腐蝕的最主要的因素之一。所以對空調系統室外機設備的防鹽霧處理將是行之有效的解決途徑。

另外，對VRV 空調系統而言，制冷劑蒸發溫度和冷凝溫度也是空調性能影響的主要因素，空調在實際運行過程中室內外溫度變化又對制冷劑蒸發溫度、冷凝溫度產生極大的影響。夏季制冷時，室外溫度的上升伴隨冷凝溫度上升，會嚴重降低空調的使用能效。因此針對高鹽高濕度氣候條件，做好建筑物的遮陽及空調設備的遮陽是非常重要的。與此同時，提高夏季的室內溫度伴隨而來的蒸發溫度上升，空調的使用能效COP 隨之升高也是空調節能的有效手段。

3.2 空調系統防鹽霧測試方法

3.2.1 鹽霧防護方法

金屬設備的防護方法主要采用密封結構，減少鹽溶液與設備接觸的機會，并保持通風干燥。過濾裝置使用過濾棉、硅膠干燥劑等降低濕度。外露殼體需要采用涂層進行保護[6]。保護性涂層的主要作用是將鋼鐵構件與大氣環境腐蝕介質分離開，從而對鋼鐵材料的強度和完整性進行保護[7]。因此，涂料的使用和熱浸鍍鋅層的設置對于高鹽高濕度氣候下的空調系統設備起到極大的保護作用。

涂料在材料底層表面干燥固化后形成的涂層，即保護膜。防腐蝕涂料，最主要的作用就是保護材料，延緩材料的腐蝕，延長材料的使用壽命。在鋼材設備和構件加工中，合理的涂層材料對于空調外露設備來說尤為重要。

抵抗大氣腐蝕的有色金屬材料最常用的是鋅，其主要功能是對鋼制材料起到陰極保護作用。當需要長期抗腐蝕時，最常用的是熱浸鍍鋅，即將預處理后的鋼、鑄鐵構件浸入液態金屬鋅中，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。其除了在海洋性環境中抗腐蝕外，鋅層還能抑制金屬構件在表面涂層損壞時阻止腐蝕蔓延擴散。對于鍍鋅層的厚度，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 就能夠保護金屬在10 余年內都不受到腐蝕。

涂料的合理應用及合適的噴涂工藝，再結合熱鍍鋅等配合使用，將對空調系統的外露構件起到雙重保護作用，有效抑制腐蝕并延長空調的使用時間。

3.2.2 鹽霧測試

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。

測試項目：中性鹽霧試驗。

測試結果a：試驗6 d 后，裸露的鋁箔腐蝕嚴重；試驗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

測試結果b：測試結果在樣本表面很難區分。但是在測試后搖晃換熱器，將會有碎片從普通鋁箔翅片內脫落下來，而高效防腐蝕翅片不會脫落碎片。如圖3 和圖4 所示。

圖3 冷凝器

圖4 蒸發器

說明：空調換熱片最常用的原材料是親水鋁箔，它對空調器的運行制冷效率影響很大，通常能使制冷效率提高約5%。同時還防腐蝕、防霉菌，無異味，不會積聚水珠造成堵塞，從而影響換熱效果。

經過以上試驗表明，經過親水處理而形成的普通親水涂層鋁箔，再通過特別工藝處理后，其表面被一層親水層所覆蓋，附在親水鋁箔上的冷凝水會立刻散開，不會形成水珠，但因其翅片缺少一層可靠的防腐層，再加上外界環境因素影響，使用一段時間后，其表面親水性能受到嚴重干擾，造成空調換熱片腐蝕，嚴重影響空調制冷效果。

高效防腐蝕親水鋁箔，從里到外依次為防腐層、潤滑層、親水層。其最大的功能就是抗腐蝕，正因為此特點，應用到空調換熱片中，在高鹽高濕度氣候條件下使用，可以顯著延長空調使用壽命。

3.2.3 測試結論

耐腐蝕性能需要從3 個方面進行考慮：（1）耐堿性方面，換熱片表面的潤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，一般是在試驗條件為35 ℃、3%的鹽水噴霧環境中要求500 h 不能產生腐蝕斑點[8]。熱帶海洋氣候地區，空氣中含鹽量較高，所以空調換熱片必須具有耐鹽霧腐蝕性能。（3）耐濕熱性能方面，在高溫高濕極端環境下，空調換熱片在長時間使用時，必須具備耐腐蝕性。

綜上所述，空調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家，而且能夠大大延長空調使用壽命，以保證空調制冷效果。

4 項目驗證

4.1 防鹽霧腐蝕技術處理

首先，從設備本身考慮，設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題；對熱鍍鋅板選用超級耐候粉末進行浸塑處理；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縫內螺紋銅管，均為不腐蝕材料；邊板采用優質耐熱防腐處理熱鍍鋅板；室外機出風框經電泳防銹處理后，表面再噴涂一層牢固的浸塑涂層。

其次，從設備安裝考慮，VRV 系統室外機及支架多采用混凝土平臺基礎或條形基礎。若需要鋼制支架，多采用槽鋼，并進行刷防海水腐蝕漆處理，固定螺栓材質采用不銹鋼。

4.2 防鹽霧指標要求及方法

空調設備防鹽霧指標要求及主要方法，見表2。

表2 空調設備防鹽霧指標要求及主要方法

5 防鹽霧空調系統經濟效益

經過防鹽霧腐蝕處理的空調系統設備，由于生產過程中對外露構件進行了多道工序處理，所以，從造價方面會高于國內普通的空調設備。但從項目本身和長遠使用角度考慮，判斷是否高效、節能，又需要結合初投資、日常運行管理費用、系統保養維護費用等方面。通常來說大型中央空調系統其COP 值比VRV 系統高，理論上節能，但其涉及的各環路復雜，設備較多，占位空間較大，實際運行費用（包括維護費、維修費和管理人工費）等通常高于VRV 系統（節省了維護維修費用和管理人工費）。因此，從全生命周期內考慮，VRV 空調系統較節能和經濟，適合在高鹽高濕度氣候條件的國家使用，符合當地國情及經濟效益最大化。

6 結語

經過防鹽霧腐蝕處理的空調系統應用優化能夠滿足高鹽高濕度氣候條件國家空調市場對于節能、環保、經濟、舒適性的要求，并得到用戶的廣泛認可。隨著VRV 空調系統生產技術和優化措施的不斷進步，系統容量的不斷提高，使用方便，工程造價的不斷下降，運行維護便捷，在高鹽高濕度氣候條件國家必將成為應用首選。