価格は高いものの、ステンレス製の給湯器タンクはライフサイクルコストを比較すると一般的に費用対効果が高く、そのように提示されるべきである。
家庭用給湯器は、機械の世界における真の歩兵部隊と言えるでしょう。非常に過酷な環境にさらされることが多く、その働きはほとんど注目されません。給湯器の水側では、ミネラル、酸素、化学物質、沈殿物などが攻撃の的となります。燃焼に関しては、高温、熱応力、排気ガスの凝縮水などが材料に大きなダメージを与える可能性があります。
メンテナンスに関して言えば、家庭用温水器はほとんど無視されています。ほとんどの住宅所有者は温水器を当たり前のものとして扱い、故障したり水漏れしたりしたときに初めてその存在に気づきます。陽極棒をチェックしますか？沈殿物を洗い流しますか？メンテナンスプランはありますか？そんなことは気にしません。ほとんどの温水器の寿命が短いのも不思議ではありません。
この短い寿命を改善することは可能でしょうか？ステンレス鋼製の給湯器を使用することは、寿命を延ばす一つの方法です。ステンレス鋼は丈夫で耐久性のある素材であり、水側や火側からの攻撃に対する耐性が高く、給湯器の長寿命化に貢献します。ステンレス鋼の唯一の欠点は、材料費と製造コストが高いことです。競争の激しい給湯器市場では、このような高コストは克服すべき大きな課題となります。
ステンレス鋼は、クロム含有量が10.5%以上の鉄系合金の総称です。ニッケル、モリブデン、チタン、炭素などの他の元素を添加することで、耐食性、強度、成形性を向上させることができます。これらの異なる金属合金を組み合わせることで、特定の「タイプ」や「グレード」のステンレス鋼が作られます。単に「ステンレス鋼でできている」と言うだけでは、そのすべてを説明することはできません。
誰かが「プラスチックパイプをいくつかください」と言ったら、何を持ってきますか? PEX、CPVC、ポリエチレン? これらはすべて「プラスチック」パイプですが、それぞれ特性、強度、用途が大きく異なります。ステンレス鋼についても同じことが言えます。ステンレス鋼には 150 種類以上あり、それぞれ特性と用途が大きく異なります。家庭用給湯器に使用されるステンレス鋼は、通常、304、316L、316Ti、444 などの数種類のステンレス鋼から作られています。
これらのグレードの違いは、合金の濃度です。「300」グレードのステンレス鋼はすべて、約18%のクロムと10%のニッケルを含んでいます。2つの316グレードにはさらに2%のモリブデンが含まれており、316Tiグレードには1%のチタンが添加されています。304と比較して、モリブデンは316グレードに優れた耐食性、特に塩化物環境における孔食と隙間腐食に対する高い耐性をもたらします。316Tiグレードのチタンは、優れた成形性と強度をもたらします。グレード444にはクロムとモリブデンが含まれていますが、ニッケルは含まれていません。一般的に、混合物中のニッケル、モリブデン、チタンが多いほど、耐食性と強度は向上しますが、コストも高くなります。「ステンレス製」の給湯器を持っていると言われたら、グレードをよく確認してください。品質は同じではありません。
ステンレス鋼は、あらゆる種類の給湯器に使用されています。最も一般的に使用されているのは、間接式給湯器と凝縮式タンクレス給湯器です。間接式給湯器は、ボイラーまたは太陽熱集熱器ループに接続された内部熱伝達コイルを備えています。ヨーロッパでは水力および太陽熱温水システムが主流であるため、カナダよりも間接式給湯器の方が一般的です。
ステンレス鋼構造は、これらのヨーロッパの間接市場の大部分を占めています。カナダでは、ステンレス鋼とガラスライニング鋼の間接タンクが利用可能で、ステンレス鋼タンクは通常、価格が高くなります。非凝縮式タンクレス給湯器では、熱交換器は通常銅で作られています。高効率凝縮ユニットへの推進により、熱交換器はすべてステンレス鋼であるか、一次銅と二次ステンレス鋼の熱交換器の組み合わせになっています。直火式タンク給湯器は、カナダの給湯器市場の王者であり続けています。ガラスライニング付き炭素鋼がこのセグメントを支配しています。ステンレス鋼は、タンクレスまたは直火式タンク凝縮給湯器で一般的に使用されています。
これらの装置の効率を高めるには、燃料の潜熱を放出するために、排気ガスを露点以下に冷却する必要があります。その結果生じる凝縮水は、気体燃焼生成物から蒸留された水蒸気であり、pH値が非常に低く、酸性度が高いです。この酸性の凝縮水は排水管に流して処分する必要がありますが、より大きな問題は、給湯器の熱交換器表面に対する腐食作用です。
通常の鋼鉄や銅で作られた熱交換器は、この排気ガス凝縮液に長期間耐えることが困難です。ステンレス鋼は、耐食性と柔軟性に優れているため、複雑な形状の熱交換器を形成できるため、優れた材料です。ステンレス鋼製の熱交換器を使用している凝縮式タンクレス給湯器のブランドは数多くあります。これにより、熱交換器内で排気ガスの完全な凝縮が促進され、最大0.97の高いEF値が得られます。
凝縮技術を備えたタンク式給湯器も、特に給湯器の効率向上を求める建築基準法の変更に伴い、より頻繁に使用されるようになってきています。この市場には、2 つの一般的な建物タイプがあります。ガラスライニングタンクは、完全に水没した二次凝縮熱交換器を構築します。熱交換器コイルの外側 (水側) と内側 (燃焼側) はガラスライニングされており、ガラスライニングされた内側は排気ガスの凝縮を防ぎます。タンクとコイルがすべてステンレス鋼で構成されているタンクモデルは一般的ではありませんが、そのようなすべてステンレス鋼の構造のものがいくつか入手可能です。
ガラスライニングタンクの初期費用は確かに低く、過酷な凝縮環境で熱交換器がどれだけ耐性があるかは時間が経ってみないとわかりません。これらの新しい凝縮タンク式給湯器は、従来の直火式給湯器よりも高い効率を実現でき、熱効率は90%から96%に及びます。政府が給湯器の効率規制をますます厳しくするにつれて、より革新的な高効率タンク式給湯器が市場に参入することは確実です。
タンク式給湯器をよく見てみると、直火式、間接式内部コイル式、ストレート型貯湯タンクのほとんどのタイプは、ガラスライニングとステンレス鋼で構成されていることがわかります。
では、ガラスライニングに比べてステンレス鋼の利点は何でしょうか？顧客にステンレス鋼タンクへの投資を増やすよう説得するにはどうすればよいでしょうか？ステンレス鋼の最大の利点は、淡水腐食に対する自然な耐性があり、耐用年数が長くなることです。耐腐食性金属合金で構成されているため、ステンレス鋼タンクはガラスライニングタンクよりも強度が高く、耐久性があります。ステンレス鋼タンクは、水側に保護酸化バリアがあり、腐食を自然に防ぎます。
一方、ガラスライニングタンクは、炭素鋼と水の間にバリアを設けるためにガラスライニングに依存しています。水中の酸素や化学物質は、機会があれば鋼を攻撃し、急速に腐食させます。保護コーティングを完全に（保護層に微細な亀裂やピンホール欠陥がない状態で）塗布することはほぼ不可能であるため、ガラスライニングタンクには、タンク内部に犠牲陽極棒が取り付けられています。
犠牲陽極棒は時間の経過とともに摩耗し、プロセスが完了すると、タンク内部の露出した鋼鉄部分が電気分解によって侵食され始めます。陽極の消耗速度は、水質と使用水量によって異なります。犠牲陽極の寿命は通常3～5年で、さらなる損傷を防ぐために陽極を交換することができます。
実際、陽極の定期的な点検と交換はしばしば見落とされ、タンクから水漏れが発生し、ユニット全体を交換しなければならなくなることがあります。ガラスライニングタンクとは異なり、ステンレス鋼タンクは表面の腐食を防ぐための「犠牲陽極」を必要としません。つまり、陽極の点検や交換は不要であり、給湯器の寿命を通してメンテナンスの時間とコストを節約できます。
耐久性と耐腐食性が向上しているため、ステンレス鋼製のタンクは保証期間が長く、メーカーによってはタンクに永久保証を提供している場合もあります。
ステンレス鋼製のタンクは、ガラスライニングのタンクに比べて軽量であるという利点もあり、輸送、取り扱い、設置が容易です。タンクに使用されるステンレス鋼の壁の厚さは、ガラスライニングの同様の鋼製タンクに比べて通常はるかに薄くなっています。ガラスライニング自体の重量と相まって、ガラスライニングの容器は通常はるかに重くなります。
ガラスライニングの瓶とは異なり、ステンレス製の瓶は輸送時の注意が少なくて済み、輸送中にガラスライニングが損傷する可能性があります。輸送中または設置中の乱暴な取り扱いによりタンクのガラスライニングが損傷またはひび割れた場合、タンクが早期に故障するまでそのことがわからないことがあります。
ステンレス鋼製のタンクは一般的にガラスライニングのタンクよりも高い水温に耐えることができ、180°Fを超える温度でも問題ありません。一部のガラスライニングのタンクは高温で応力がかかりやすく、ガラスライニングが損傷するリスクが高くなります。160°Fを超える温度は、一部のガラスライニングにとって問題となる場合があります。太陽熱温水器や一部の商業・産業用途などでは、高温の水を貯蔵する必要がある場合があります。
ガラスライニングタンクの推奨最高使用温度については、製造元に問い合わせることをお勧めします。高温用途には、通常、ステンレス鋼製タンクの方が適しています。
ステンレス鋼製タンクの初期費用がガラスライニングタンクよりも高いことは間違いありません。しかし、ここで述べた理由から、ガラスライニングタンクのライフサイクルコストは高くなる可能性があります。これらのライフサイクルコストを比較すると、ステンレス鋼製タンクは一般的に長期的に見て費用対効果が高く、顧客に提示すべきです。
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.
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