Mặc dù giá thành cao hơn, nhưng nhìn chung, bình nước nóng bằng thép không gỉ tiết kiệm chi phí hơn khi so sánh chi phí vòng đời và nên được trình bày như vậy.
Bình nước nóng gia đình là những "binh lính" thực thụ trong thế giới cơ khí. Chúng thường xuyên phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và công sức của chúng thường bị bỏ qua. Ở phía nước của bình, khoáng chất, oxy, hóa chất và cặn bẩn đều bị tác động. Khi nói đến quá trình đốt cháy, nhiệt độ cao, ứng suất nhiệt và hơi nước ngưng tụ từ khí thải đều có thể gây ra những hư hại nghiêm trọng cho vật liệu.
Khi nói đến bảo trì, bình nước nóng sinh hoạt (DHW) hầu như bị bỏ quên. Hầu hết chủ nhà coi bình nước nóng của mình là điều hiển nhiên và chỉ để ý đến chúng khi chúng không hoạt động hoặc bị rò rỉ. Kiểm tra thanh anode? Rửa sạch cặn bẩn? Có kế hoạch bảo trì không? Thôi bỏ qua đi, chúng ta không quan tâm. Chẳng trách hầu hết các thiết bị nước nóng sinh hoạt đều có tuổi thọ ngắn.
Liệu tuổi thọ ngắn ngủi này có thể được cải thiện? Sử dụng bình nước nóng sinh hoạt làm bằng thép không gỉ là một cách để tăng tuổi thọ. Thép không gỉ là vật liệu chắc chắn và bền bỉ, có khả năng chống chịu tốt hơn với các tác động từ phía nước và phía lửa, giúp bình nước nóng có tuổi thọ sử dụng lâu dài. Nhược điểm duy nhất của thép không gỉ là chi phí vật liệu và gia công cao. Trong thị trường bình nước nóng sinh hoạt cạnh tranh khốc liệt, chi phí cao như vậy là một thách thức lớn cần vượt qua.
Thép không gỉ là tên gọi chung cho các hợp kim sắt có hàm lượng crom ít nhất 10,5%. Các nguyên tố khác như niken, molypden, titan và carbon cũng có thể được thêm vào để tăng khả năng chống ăn mòn, độ bền và khả năng định hình. Có rất nhiều sự kết hợp khác nhau của các hợp kim kim loại này để tạo ra các "loại" và "mác" thép không gỉ cụ thể. Chỉ nói rằng một vật được làm bằng thép không gỉ thì chưa đủ.
Nếu ai đó nói "cho tôi vài cái ống nhựa", bạn sẽ mang loại nào? PEX, CPVC, polyethylene? Tất cả đều là ống "nhựa", nhưng chúng có các đặc tính, độ bền và ứng dụng rất khác nhau. Điều tương tự cũng đúng với thép không gỉ. Có hơn 150 loại thép không gỉ, tất cả đều có các đặc tính và ứng dụng rất khác nhau. Thép không gỉ được sử dụng trong bình nước nóng gia đình thường chỉ được làm từ một vài loại thép không gỉ, thường là các loại 304, 316L, 316Ti và 444.
Sự khác biệt giữa các mác thép này nằm ở nồng độ hợp kim trong chúng. Tất cả các loại thép không gỉ mác “300” đều chứa khoảng 18% crom và 10% niken. Hai mác thép 316 cũng chứa 2% molypden, trong khi mác thép 316Ti có thêm 1% titan vào hỗn hợp. So với 304, molypden mang lại khả năng chống ăn mòn tổng thể tốt hơn cho thép 316, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn rỗ và ăn mòn khe hở cao hơn trong môi trường clorua. Titan trong thép 316Ti mang lại khả năng tạo hình và độ bền tuyệt vời. Mác thép 444 có chứa crom và molypden, nhưng không có niken. Nói chung, càng nhiều niken, molypden và titan trong hỗn hợp thì khả năng chống ăn mòn và độ bền càng tốt, nhưng giá thành cũng càng cao. Khi ai đó nói họ có bình nước nóng “thép không gỉ”, hãy xem xét kỹ mác thép vì chúng không có chất lượng giống nhau.
Thép không gỉ được sử dụng trong tất cả các loại bình nước nóng khác nhau. Nó được sử dụng phổ biến nhất trong các bình nước nóng gián tiếp và bình nước nóng ngưng tụ không có bình chứa. Bình nước nóng gián tiếp có một cuộn dây truyền nhiệt bên trong được kết nối với nồi hơi hoặc vòng tuần hoàn của bộ thu năng lượng mặt trời. Chúng phổ biến hơn ở châu Âu so với Canada do sự chiếm ưu thế của các hệ thống làm nóng nước bằng thủy điện và năng lượng mặt trời ở châu Âu.
Các sản phẩm làm từ thép không gỉ chiếm phần lớn trong thị trường máy nước nóng gián tiếp ở châu Âu. Tại Canada, có sẵn các loại bình nước nóng gián tiếp bằng thép không gỉ và thép tráng men, nhưng bình thép không gỉ thường có giá cao hơn. Trong các máy nước nóng không bình chứa không ngưng tụ, bộ trao đổi nhiệt thường được làm bằng đồng. Với xu hướng hướng tới các thiết bị ngưng tụ hiệu suất cao hơn, bộ trao đổi nhiệt hoặc hoàn toàn bằng thép không gỉ hoặc là sự kết hợp giữa bộ trao đổi nhiệt chính bằng đồng và bộ trao đổi nhiệt phụ bằng thép không gỉ. Máy nước nóng có bình chứa đốt trực tiếp vẫn là sản phẩm chủ lực trên thị trường máy nước nóng Canada. Thép carbon tráng men chiếm ưu thế trong phân khúc này. Thép không gỉ thường được sử dụng trong máy nước nóng không bình chứa hoặc máy nước nóng có bình chứa đốt trực tiếp ngưng tụ.
Để tăng hiệu quả hoạt động của các thiết bị này, khí thải phải được làm lạnh xuống dưới điểm ngưng tụ để giải phóng nhiệt ẩn của nhiên liệu. Nước ngưng tụ thu được về cơ bản là hơi nước cất từ ​​các sản phẩm cháy dạng khí, có độ pH rất thấp và độ axit cao. Nước ngưng tụ có tính axit này phải được dẫn vào cống để xử lý, nhưng vấn đề lớn hơn là tác động ăn mòn của nó lên bề mặt bộ trao đổi nhiệt của bình nước nóng.
Bộ trao đổi nhiệt làm bằng thép hoặc đồng thông thường khó chịu được hơi nước ngưng tụ từ khí thải trong thời gian dài. Thép không gỉ là một lựa chọn vật liệu tốt vì khả năng chống ăn mòn cao và tính linh hoạt, cho phép nó tạo thành các hình dạng bộ trao đổi nhiệt phức tạp. Có nhiều thương hiệu máy nước nóng tức thì ngưng tụ sử dụng bộ trao đổi nhiệt bằng thép không gỉ. Điều này cho phép chúng thúc đẩy quá trình ngưng tụ hoàn toàn khí thải trong bộ trao đổi nhiệt và mang lại hiệu suất năng lượng cao, lên đến 0,97.
Bình nước nóng có công nghệ ngưng tụ hiện đang được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt là khi một số quy định xây dựng thay đổi yêu cầu hiệu suất bình nước nóng cao hơn. Có hai loại cấu tạo phổ biến trên thị trường này. Bình tráng men thủy tinh là loại bình có bộ trao đổi nhiệt ngưng tụ thứ cấp ngâm hoàn toàn trong nước. Mặt ngoài (phía nước) và mặt trong (phía lửa) của các ống trao đổi nhiệt đều được tráng men thủy tinh, và lớp tráng men thủy tinh bên trong ngăn ngừa sự ngưng tụ của khí thải. Các mẫu bình có cấu tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ cho cả bình và ống không phổ biến, nhưng vẫn có một số loại cấu tạo hoàn toàn bằng thép không gỉ như vậy trên thị trường.
Chi phí ban đầu của bình nước nóng tráng men thực sự thấp hơn, và chỉ có thời gian mới cho biết bộ trao đổi nhiệt sẽ hoạt động tốt như thế nào trong môi trường ngưng tụ khắc nghiệt. Những bình nước nóng ngưng tụ kiểu mới này có thể đạt hiệu suất cao hơn so với bình nước nóng đốt trực tiếp truyền thống, với hiệu suất nhiệt dao động từ 90% đến 96%. Khi các chính phủ ngày càng thắt chặt các quy định về hiệu suất bình nước nóng, chắc chắn chúng ta sẽ thấy nhiều bình nước nóng hiệu suất cao, tiên tiến hơn xuất hiện trên thị trường.
Nếu quan sát kỹ hơn các loại bình nước nóng, bạn sẽ thấy hầu hết các loại bình đốt trực tiếp, bình cuộn dây bên trong gián tiếp và bình chứa thẳng đều có cấu tạo bằng thép không gỉ và tráng men.
Vậy, ưu điểm của thép không gỉ so với bể tráng men là gì? Làm thế nào để thuyết phục khách hàng đầu tư nhiều hơn vào bể thép không gỉ? Ưu điểm lớn nhất của thép không gỉ là khả năng chống ăn mòn tự nhiên với nước ngọt, giúp tăng tuổi thọ. Nhờ thành phần hợp kim kim loại chống ăn mòn, bể thép không gỉ chắc chắn và bền hơn bể tráng men. Bể thép không gỉ có lớp oxit bảo vệ ở phía tiếp xúc với nước để ngăn ngừa ăn mòn một cách tự nhiên.
Ngược lại, các bể tráng men dựa vào lớp men thủy tinh để tạo ra một lớp chắn giữa thép carbon và nước. Nếu có cơ hội, oxy và các hóa chất trong nước sẽ tấn công thép và ăn mòn nó một cách nhanh chóng. Vì gần như không thể phủ một lớp bảo vệ hoàn hảo (không có vết nứt nhỏ hoặc lỗ kim trên lớp bảo vệ), nên các bể tráng men bao gồm các thanh anode hy sinh được gắn bên trong bể.
Các thanh cực dương hy sinh sẽ bị mòn theo thời gian, và khi quá trình hoàn tất, quá trình điện phân sẽ bắt đầu ăn mòn các khu vực thép lộ ra bên trong bể. Tốc độ mòn của cực dương phụ thuộc vào chất lượng nước và lượng nước sử dụng. Các cực dương hy sinh thường có tuổi thọ từ ba đến năm năm, và có thể thay thế chúng để ngăn ngừa hư hỏng thêm.
Trên thực tế, việc kiểm tra và thay thế các cực dương định kỳ thường bị bỏ qua, dẫn đến bình bị rò rỉ, khiến toàn bộ thiết bị phải được thay thế. Không giống như các bình tráng men, bình thép không gỉ không cần "cực dương hy sinh" để ngăn ngừa ăn mòn trên bề mặt. Điều này có nghĩa là không cần phải kiểm tra hoặc thay thế cực dương, tiết kiệm thời gian và chi phí bảo trì trong suốt vòng đời của bình nước nóng.
Nhờ độ bền và khả năng chống ăn mòn cao hơn, bạn thường thấy các bồn chứa bằng thép không gỉ có thời gian bảo hành dài hơn, thậm chí một số nhà sản xuất còn cung cấp bảo hành trọn đời cho bồn chứa.
Các bể chứa bằng thép không gỉ cũng có ưu điểm là nhẹ hơn so với các bể chứa tráng men, giúp việc vận chuyển, xử lý và lắp đặt dễ dàng hơn. Độ dày thành của thép không gỉ được sử dụng trong các bể chứa thường mỏng hơn nhiều so với các bể thép tương tự có lớp tráng men. Kết hợp với trọng lượng của chính lớp tráng men, các bể chứa tráng men thường nặng hơn nhiều.
Khác với các bình tráng men thủy tinh, bình thép không gỉ cần ít sự chú ý hơn khi vận chuyển, và lớp tráng men thủy tinh có thể bị hư hại trong quá trình vận chuyển. Nếu lớp tráng men thủy tinh của bình bị hư hại hoặc nứt do vận chuyển hoặc lắp đặt không cẩn thận, thì sẽ không phát hiện ra cho đến khi bình bị hỏng sớm.
Bể chứa bằng thép không gỉ thường chịu được nhiệt độ nước cao hơn so với bể tráng men, và nhiệt độ trên 180°F (khoảng 82°C) sẽ không gây ra vấn đề gì. Một số bể tráng men dễ bị ứng suất ở nhiệt độ cao, dẫn đến nguy cơ hư hỏng lớp tráng men cao hơn. Nhiệt độ trên 160°F (khoảng 71°C) có thể gây vấn đề cho một số loại lớp tráng men. Các ứng dụng như máy nước nóng năng lượng mặt trời và một số ứng dụng công nghiệp thương mại có thể yêu cầu lưu trữ nước ở nhiệt độ cao.
Nên tham khảo ý kiến ​​nhà sản xuất bồn tráng men để biết nhiệt độ vận hành tối đa được khuyến nghị. Bồn thép không gỉ thường là lựa chọn tốt hơn cho các ứng dụng ở nhiệt độ cao.
Không thể phủ nhận rằng chi phí ban đầu của một bể chứa bằng thép không gỉ cao hơn so với bể chứa tráng men. Nhưng vì những lý do đã nêu ở trên, chi phí vòng đời của bể chứa tráng men có thể cao hơn. Khi so sánh các chi phí vòng đời này, bể chứa bằng thép không gỉ nhìn chung tiết kiệm chi phí hơn về lâu dài và nên được giới thiệu cho khách hàng.
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.
Sinh viên nhận được học bổng HRAI.https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
AD Canada tổ chức sự kiện kết nối ngành công nghiệp dành cho phụ nữ lần đầu tiên.https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
Nhu cầu xin giấy phép xây dựng nhà ở tiếp tục tăng.https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace 收购 Direct Energy Alberta。https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
HRAI vinh danh các thành viên với Giải thưởng Thành tựu năm 2021. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/