على الرغم من السعر المرتفع، فإن خزانات سخان المياه المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تكون عمومًا أكثر فعالية من حيث التكلفة عند مقارنة تكاليف دورة الحياة ويجب تقديمها على هذا النحو.
سخانات المياه المنزلية هي المشاة الحقيقية للعالم الميكانيكي. غالبًا ما تتعرض لبيئات قاسية للغاية ويتم تجاهل عملها الشاق في الغالب. على جانب الماء من السخان، يتم مهاجمة المعادن والأكسجين والمواد الكيميائية والرواسب. عندما يتعلق الأمر بالاحتراق، يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة والإجهاد الحراري ومكثفات غاز المداخن إلى إحداث فوضى في المواد.
عندما يتعلق الأمر بالصيانة، تُهمل سخانات المياه الساخنة المنزلية (DHW) بشكل شبه كامل. معظم أصحاب المنازل لا يهتمون بسخانات المياه الخاصة بهم، ولا يلاحظونها إلا عندما لا تعمل أو تتسرب. هل يجب فحص قضيب الأنود؟ هل يجب شطف الرواسب؟ هل هناك خطة صيانة؟ لا داعي للقلق، فنحن لا نهتم. لا عجب أن معظم معدات DHW قصيرة العمر.
هل يمكن تحسين هذا العمر الافتراضي القصير؟ يُعد استخدام سخانات المياه المنزلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إحدى الطرق لزيادة متوسط ​​العمر المتوقع. يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ مادة قوية ومتينة توفر مقاومة أفضل لهجمات المياه والنار، مما يمنح السخان فرصة توفير عمر خدمة طويل. العيب الحقيقي الوحيد للفولاذ المقاوم للصدأ هو التكلفة العالية للمواد والتصنيع. في سوق سخانات المياه المنزلية شديدة التنافسية، تُشكل هذه التكلفة العالية تحديًا كبيرًا يجب التغلب عليه.
الفولاذ المقاوم للصدأ هو الاسم العام للسبائك الحديدية التي تحتوي على نسبة كروم لا تقل عن 10.5٪. يمكن أيضًا إضافة عناصر أخرى مثل النيكل والموليبدينوم والتيتانيوم والكربون لتوفير مقاومة التآكل والقوة والقدرة على التشكيل. هناك العديد من التركيبات المختلفة لهذه السبائك المعدنية المختلفة التي تنتج "أنواعًا" و "درجات" محددة من الفولاذ المقاوم للصدأ. مجرد القول بأن شيئًا ما مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لا يروي القصة كاملة.
إذا طلب أحدهم منك أن تعطيني بعض الأنابيب البلاستيكية، فماذا ستختار؟ أنابيب PEX، CPVC، بولي إيثيلين؟ جميعها أنابيب بلاستيكية، لكن لكل منها خصائص وقوة استخدامات مختلفة. وينطبق الأمر نفسه على الفولاذ المقاوم للصدأ. يوجد أكثر من 150 نوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكل منها خصائص واستخدامات مختلفة. عادةً ما يُصنع الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في سخانات المياه المنزلية من أنواع قليلة فقط من الفولاذ المقاوم للصدأ، عادةً الأنواع 304، 316L، 316Ti، و444.
الفرق بين هذه الدرجات هو تركيز السبائك فيها. تحتوي جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة "300" على ما يقرب من 18٪ كروم و 10٪ نيكل. تحتوي درجتا 316 أيضًا على 2٪ موليبدينوم، بينما تحتوي درجة 316Ti على 1٪ تيتانيوم مضاف إلى الخليط. بالمقارنة مع 304، يمنح الموليبدينوم مقاومة أفضل للتآكل بشكل عام لدرجات 316، وخاصة مقاومة أعلى للتآكل الحفري والشقوق في بيئات الكلوريد. يمنح التيتانيوم من الدرجة 316Ti قابلية تشكيل وقوة ممتازة. تحتوي الدرجة 444 على الكروم والموليبدينوم، لكنها لا تحتوي على أي نيكل. بشكل عام، كلما زادت نسبة النيكل والموليبدينوم والتيتانيوم في الخليط، كانت مقاومة التآكل والقوة أفضل، ولكن أيضًا ارتفعت التكلفة. عندما يقول شخص ما إنه لديه سخان مياه "من الفولاذ المقاوم للصدأ"، انظر بعناية إلى الدرجات لأنها ليست بنفس الجودة
يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في جميع أنواع سخانات المياه المختلفة. ويستخدم بشكل شائع في سخانات المياه المنزلية غير المباشرة وسخانات المياه بدون خزان مكثف. تحتوي سخانات المياه غير المباشرة على ملف نقل حرارة داخلي متصل بالغلاية أو حلقة المجمع الشمسي. وهي أكثر شيوعًا في أوروبا منها في كندا بسبب هيمنة أنظمة تسخين المياه بالطاقة الكهرومائية والطاقة الشمسية الأوروبية.
يشكل البناء المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ جزءًا كبيرًا من هذه الأسواق الأوروبية غير المباشرة. في كندا، تتوفر خزانات غير مباشرة من الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المبطن بالزجاج، وعادةً ما تحمل خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ سعرًا أعلى. في سخانات المياه بدون خزان غير المكثفة، عادة ما يكون المبادل الحراري مصنوعًا من النحاس. مع الدفع نحو وحدات التكثيف ذات الكفاءة الأعلى، تكون المبادلات الحرارية إما من الفولاذ المقاوم للصدأ بالكامل أو مزيج من النحاس الأساسي والمبادلات الحرارية الثانوية من الفولاذ المقاوم للصدأ. تظل سخانات المياه ذات الخزانات ذات الاحتراق المباشر هي ملك سوق سخانات المياه الكندية. يهيمن الفولاذ الكربوني المبطن بالزجاج على هذا القطاع. يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل شائع في سخانات المياه ذات الخزانات ذات الاحتراق المباشر أو بدون خزان.
ولزيادة كفاءة هذه الأجهزة، يجب تبريد غاز المداخن إلى ما دون نقطة الندى لإطلاق الحرارة الكامنة للوقود. والمكثف الناتج هو في الأساس بخار الماء المقطر من منتجات الاحتراق الغازية، والذي يتمتع بدرجة حموضة منخفضة للغاية وحموضة عالية. ويجب ضخ هذا المكثف الحمضي في أنبوب للتخلص منه، ولكن المشكلة الأكبر هي تأثيره التآكلي على أسطح المبادل الحراري لسخان الماء.
من الصعب أن تتحمل المبادلات الحرارية المصنوعة من الفولاذ العادي أو النحاس مكثفات غاز المداخن هذه لفترات طويلة من الزمن. يعد الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا جيدًا للمواد نظرًا لمقاومته العالية للتآكل ومرونته، مما يسمح له بتكوين أشكال معقدة للمبادلات الحرارية. هناك العديد من العلامات التجارية لسخانات المياه بدون خزان مكثف تستخدم مبادلات حرارية من الفولاذ المقاوم للصدأ. يسمح لهم هذا بتشجيع التكثيف الكامل لغاز المداخن في المبادل الحراري ويؤدي إلى تصنيفات EF عالية تصل إلى 0.97.
بدأت سخانات المياه الخزانية ذات تقنية التكثيف في الاستخدام بشكل متكرر الآن، خاصة مع بعض تغييرات قانون البناء التي تتطلب كفاءة أعلى لسخان المياه. هناك نوعان شائعان من المباني في هذا السوق. الخزانات المبطنة بالزجاج هي بناء مبادلات حرارية ثانوية مكثفة مغمورة بالكامل. الجزء الخارجي (جانب الماء) والداخل (جانب النار) من ملفات المبادل الحراري مبطنة بالزجاج، والجزء الداخلي المبطن بالزجاج يمنع تكثف غاز المداخن. نماذج الخزانات ذات الخزان والملف المصنوعين بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ ليست شائعة، ولكن هناك العديد من هذه الهياكل المصنوعة بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ.
إن التكلفة الأولية للخزان المبطن بالزجاج أقل بالفعل، والوقت وحده هو الذي سيخبرنا بمدى مقاومة المبادل الحراري للبيئات المكثفة القاسية. تتمكن سخانات المياه الجديدة ذات الخزان المكثف من تحقيق كفاءات أعلى من سخانات المياه التقليدية ذات الاحتراق المباشر، مع كفاءات حرارية تتراوح من 90٪ إلى 96٪. ومع دفع الحكومات للوائح كفاءة سخان المياه إلى أعلى وأعلى، فمن المؤكد أننا سنرى المزيد من سخانات المياه المبتكرة ذات الكفاءة العالية تدخل السوق.
قم بإلقاء نظرة فاحصة على سخانات المياه الخزانية وستجد أن معظم أنواع الخزانات ذات الاحتراق المباشر والملف الداخلي غير المباشر وخزانات التخزين المستقيمة لها هيكل مبطن بالزجاج والفولاذ المقاوم للصدأ.
إذًا، ما هي مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ مقارنةً بالخزانات المبطنة بالزجاج؟ كيف تقنع العملاء باستثمار المزيد في خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ؟ تتمثل أكبر ميزة للفولاذ المقاوم للصدأ في مقاومته الطبيعية للتآكل في المياه العذبة، مما يزيد من عمر الخدمة. ونظرًا لتكوينه من سبائك معدنية مقاومة للتآكل، فإن خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ أقوى وأكثر متانة من الخزانات المبطنة بالزجاج. تحتوي خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ على حاجز أكسيد واقي على جانب الماء لمنع التآكل بشكل طبيعي.
من ناحية أخرى، تعتمد الخزانات المبطنة بالزجاج على الزجاج لتوفير حاجز بين الفولاذ الكربوني والماء. وإذا أتيحت الفرصة، فإن الأكسجين والمواد الكيميائية الموجودة في الماء سوف تهاجم الفولاذ وتتسبب في تآكله بسرعة. ونظرًا لأنه يكاد يكون من المستحيل تطبيق أي طلاء واقٍ بشكل مثالي (لا توجد شقوق مجهرية أو عيوب صغيرة في الطبقة الواقية)، فإن الخزانات المبطنة بالزجاج تتضمن قضبان أنود تضحية مثبتة داخل الخزان.
ستتآكل قضبان الأنود القربانية بمرور الوقت، وعندما تكتمل العملية، سيبدأ التحليل الكهربائي في تآكل المناطق الفولاذية المكشوفة داخل الخزان. يعتمد معدل استنزاف الأنود على جودة المياه وكمية المياه المستخدمة. تدوم الأنودات القربانية عادة من ثلاث إلى خمس سنوات، ويمكن استبدال الأنودات لمنع المزيد من الضرر.
في الواقع، غالبًا ما يتم تجاهل الفحص المنتظم واستبدال الأنودات، ويتسرب الخزان، مما يؤدي إلى استبدال الوحدة بأكملها. وعلى عكس الخزانات المبطنة بالزجاج، لا تتطلب خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ "أنودات تضحية" لمنع التآكل على أسطحها. وهذا يعني أنه لا توجد حاجة لفحص أو استبدال الأنود، مما يوفر وقت الصيانة والتكاليف طوال عمر سخان المياه.
بسبب هذه المتانة المتزايدة ومقاومة التآكل، ستجد غالبًا أن خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ تتمتع بضمانات أطول، مع تقديم بعض الشركات المصنعة ضمانات مدى الحياة للخزانات.
تتمتع خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا بميزة كونها أخف وزنًا مقارنة بالخزانات المبطنة بالزجاج، مما يجعلها أسهل في النقل والتعامل والتركيب. عادةً ما يكون سمك جدار الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في الخزانات أرق بكثير من خزانات الفولاذ المماثلة ذات البطانة الزجاجية. بالإضافة إلى وزن الزجاج المبطن نفسه، تكون الجرار المبطنة بالزجاج عادةً أثقل بكثير.
على عكس الجرار المبطنة بالزجاج، تتطلب الجرار المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ اهتمامًا أقل عند الشحن، ويمكن أن تتلف بطانة الزجاج أثناء الشحن. إذا تعرضت بطانة الزجاج للخزان للتلف أو التشقق بسبب التعامل القاسي أثناء الشحن أو التركيب، فلن يكون ذلك معروفًا حتى يفشل الخزان قبل الأوان.
تتمتع خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ عمومًا بالقدرة على تحمل درجات حرارة مياه أعلى من الخزانات المبطنة بالزجاج، ولن تشكل درجات الحرارة التي تزيد عن 180 درجة فهرنهايت أي مشاكل. بعض الخزانات المبطنة بالزجاج معرضة للإجهاد عند درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى زيادة خطر تلف الخزانات المبطنة بالزجاج. يمكن أن تشكل درجات الحرارة التي تزيد عن 160 درجة فهرنهايت مشكلة لبعض الخزانات الزجاجية. يمكن أن تشهد التطبيقات مثل سخانات المياه بالطاقة الشمسية وبعض التطبيقات الصناعية التجارية متطلبات تخزين المياه بدرجة حرارة عالية.
من المستحسن استشارة الشركة المصنعة للخزان المبطن بالزجاج للحصول على أقصى درجة حرارة تشغيلية موصى بها. عادةً ما تكون الخزانات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا أفضل للتطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة.
ليس هناك شك في أن التكلفة الأولية لخزان الفولاذ المقاوم للصدأ أعلى من تكلفة الخزان المبطن بالزجاج. ولكن للأسباب المذكورة هنا، قد تصبح تكلفة دورة حياة الخزان المبطن بالزجاج أعلى. عند مقارنة تكاليف دورة الحياة هذه، تكون خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل ويجب عرضها للعملاء.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
يحصل الطلاب على منح HRAI.https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
تستضيف AD Canada الحدث الافتتاحي للتواصل بين النساء في مجال الصناعة.https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
يستمر الطلب على تصاريح البناء السكني في النمو.https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
أكشن فورنس، شركة الطاقة المباشرة في ألبرتا. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
تُكرّم جمعية HRAI أعضائها بجوائز الإنجاز لعام 2021.https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/