با وجود قیمت بالاتر، مخازن آبگرمکن از جنس استیل ضد زنگ معمولاً در مقایسه با هزینه‌های چرخه عمر، مقرون به صرفه‌تر هستند و باید به همین ترتیب ارائه شوند.
آبگرمکن‌های خانگی، پیاده‌نظام واقعی دنیای مکانیک هستند. آن‌ها اغلب در معرض محیط‌های بسیار خشن قرار دارند و کار سخت آن‌ها عمدتاً نادیده گرفته می‌شود. در سمت آب آبگرمکن، مواد معدنی، اکسیژن، مواد شیمیایی و رسوبات همگی مورد حمله قرار می‌گیرند. وقتی صحبت از احتراق می‌شود، دمای بالا، تنش حرارتی و میعانات گاز دودکش همگی می‌توانند به مواد آسیب برسانند.
وقتی صحبت از تعمیر و نگهداری می‌شود، آبگرمکن‌های خانگی (DHW) تقریباً نادیده گرفته می‌شوند. اکثر صاحبان خانه آبگرمکن‌های خود را بدیهی می‌دانند و فقط زمانی که کار نمی‌کنند یا نشتی دارند متوجه آنها می‌شوند. میله آند را بررسی کنید؟ رسوبات را بشویید؟ آیا برنامه تعمیر و نگهداری وجود دارد؟ فراموشش کنید، ما اهمیتی نمی‌دهیم. جای تعجب نیست که اکثر تجهیزات DHW طول عمر کوتاهی دارند.
آیا می‌توان این طول عمر کوتاه را بهبود بخشید؟ استفاده از بخاری‌های آب گرم ساخته شده از فولاد ضد زنگ یکی از راه‌های افزایش طول عمر است. فولاد ضد زنگ ماده‌ای قوی و بادوام است که مقاومت بهتری در برابر حملات کنار آب و آتش ایجاد می‌کند و به بخاری این فرصت را می‌دهد که عمر طولانی داشته باشد. تنها عیب واقعی فولاد ضد زنگ، هزینه بالای مواد و ساخت آن است. در بازار بسیار رقابتی بخاری‌های آب گرم، چنین هزینه بالایی چالش بزرگی برای غلبه بر آن است.
فولاد ضد زنگ نام عمومی آلیاژهای آهنی با محتوای کروم حداقل 10.5٪ است. عناصر دیگری مانند نیکل، مولیبدن، تیتانیوم و کربن نیز می‌توانند برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی، استحکام و شکل‌پذیری اضافه شوند. ترکیبات مختلف زیادی از این آلیاژهای فلزی مختلف وجود دارد که "انواع" و "درجه‌های" خاصی از فولاد ضد زنگ را تولید می‌کنند. صرفاً گفتن اینکه چیزی از فولاد ضد زنگ ساخته شده است، کل داستان را بیان نمی‌کند.
اگر کسی بگوید «چند لوله پلاستیکی به من بدهید»، چه چیزی می‌آورید؟ PEX، CPVC، پلی‌اتیلن؟ همه اینها لوله‌های «پلاستیکی» هستند، اما همه خواص، استحکام و کاربردهای بسیار متفاوتی دارند. همین امر در مورد فولاد ضد زنگ نیز صدق می‌کند. بیش از ۱۵۰ نوع فولاد ضد زنگ وجود دارد که همگی خواص و کاربردهای بسیار متفاوتی دارند. فولادهای ضد زنگ مورد استفاده در آبگرمکن‌های خانگی معمولاً از چند نوع فولاد ضد زنگ، معمولاً انواع ۳۰۴، ۳۱۶L، ۳۱۶Ti و ۴۴۴ ساخته می‌شوند.
تفاوت بین این گریدها در غلظت آلیاژ در آنهاست. تمام فولادهای ضد زنگ گرید "300" تقریباً حاوی 18٪ کروم و 10٪ نیکل هستند. دو گرید 316 همچنین حاوی 2٪ مولیبدن هستند، در حالی که گرید 316Ti دارای 1٪ تیتانیوم اضافه شده به مخلوط است. در مقایسه با 304، مولیبدن مقاومت کلی بهتری در برابر خوردگی نسبت به گریدهای 316 دارد، به خصوص مقاومت بالاتر در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی در محیط‌های کلریدی. تیتانیوم گرید 316Ti به آن شکل‌پذیری و استحکام عالی می‌دهد. گرید 444 کروم و مولیبدن دارد، اما هیچ نیکلی ندارد. به طور کلی، هر چه نیکل، مولیبدن و تیتانیوم در مخلوط بیشتر باشد، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بهتر است، اما هزینه نیز بالاتر می‌رود. وقتی کسی می‌گوید آبگرمکن "فولاد ضد زنگ" دارد، به گریدها دقت کنید زیرا کیفیت آنها یکسان نیست.
فولاد ضد زنگ در انواع مختلف آبگرمکن‌ها استفاده می‌شود. این فولاد بیشتر در آبگرمکن‌های غیرمستقیم آب گرم و آبگرمکن‌های بدون مخزن چگالشی استفاده می‌شود. آبگرمکن‌های غیرمستقیم حاوی یک کویل انتقال حرارت داخلی متصل به دیگ بخار یا حلقه کلکتور خورشیدی هستند. به دلیل تسلط سیستم‌های گرمایش آب آبی و خورشیدی اروپایی، این نوع آبگرمکن‌ها در اروپا بیشتر از کانادا رایج هستند.
ساختار فولاد ضد زنگ بخش بزرگی از این بازارهای غیرمستقیم اروپایی را تشکیل می‌دهد. در کانادا، مخازن غیرمستقیم فولاد ضد زنگ و فولاد با پوشش شیشه‌ای موجود است، مخازن فولاد ضد زنگ معمولاً قیمت بالاتری دارند. در آبگرمکن‌های بدون مخزن غیر چگالشی، مبدل حرارتی معمولاً از مس ساخته می‌شود. با توجه به تلاش برای واحدهای چگالشی با راندمان بالاتر، مبدل‌های حرارتی یا تماماً از جنس فولاد ضد زنگ هستند یا ترکیبی از مبدل‌های حرارتی اولیه مس و ثانویه فولاد ضد زنگ. آبگرمکن‌های مخزن‌دار با شعله مستقیم همچنان پادشاه بازار آبگرمکن‌های کانادا هستند. فولاد کربنی با پوشش شیشه‌ای در این بخش غالب است. فولاد ضد زنگ معمولاً در آبگرمکن‌های چگالشی مخزن‌دار بدون مخزن یا با شعله مستقیم استفاده می‌شود.
برای افزایش راندمان این دستگاه‌ها، گاز دودکش باید تا زیر نقطه شبنم خنک شود تا گرمای نهان سوخت آزاد شود. میعانات حاصل اساساً بخار آب مقطر حاصل از محصولات احتراق گازی است که pH بسیار پایینی و اسیدیته بالایی دارد. این میعانات اسیدی باید برای دفع به داخل لوله فاضلاب هدایت شود، اما مشکل بزرگتر اثر خورندگی آن بر روی سطوح مبدل حرارتی آبگرمکن است.
مبدل‌های حرارتی ساخته شده از فولاد یا مس معمولی به سختی می‌توانند در برابر این میعانات گاز دودکش برای مدت طولانی مقاومت کنند. فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و انعطاف‌پذیری، انتخاب مناسبی برای مواد است و به آن اجازه می‌دهد تا اشکال پیچیده مبدل حرارتی را تشکیل دهد. بسیاری از برندهای آبگرمکن‌های بدون مخزن چگالشی وجود دارند که از مبدل‌های حرارتی فولاد ضد زنگ استفاده می‌کنند. این امر به آنها اجازه می‌دهد تا چگالش کامل گاز دودکش را در مبدل حرارتی تشویق کنند و منجر به رتبه‌بندی EF بالا تا 0.97 شود.
آبگرمکن‌های مخزن‌دار با فناوری چگالشی نیز اکنون بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، به خصوص با توجه به برخی تغییرات در قوانین ساختمانی که نیاز به راندمان بالاتر آبگرمکن دارند. دو نوع ساختمان رایج در این بازار وجود دارد. مخازن با پوشش شیشه‌ای، مبدل‌های حرارتی چگالشی ثانویه کاملاً غوطه‌ور را می‌سازند. قسمت بیرونی (سمت آب) و داخل (سمت آتش) کویل‌های مبدل حرارتی دارای پوشش شیشه‌ای هستند و پوشش شیشه‌ای داخلی از تراکم گاز دودکش جلوگیری می‌کند. مدل‌های مخزن با ساختار مخزن و کویل تماماً از جنس فولاد ضد زنگ رایج نیستند، اما چندین ساختار تماماً از جنس فولاد ضد زنگ از این نوع موجود است.
هزینه اولیه یک مخزن با پوشش شیشه‌ای در واقع کمتر است و تنها زمان مشخص خواهد کرد که مبدل حرارتی در محیط‌های چگالش سخت چقدر مقاوم خواهد بود. این آبگرمکن‌های مخزنی جدید میعانات گازی قادر به دستیابی به راندمان بالاتری نسبت به آبگرمکن‌های سنتی با شعله مستقیم هستند و راندمان حرارتی آنها از 90٪ تا 96٪ متغیر است. با افزایش روزافزون مقررات مربوط به راندمان آبگرمکن‌ها توسط دولت‌ها، مطمئناً شاهد ورود آبگرمکن‌های مخزنی نوآورانه‌تر و با راندمان بالا به بازار خواهیم بود.
با نگاهی دقیق‌تر به آبگرمکن‌های مخزن‌دار، متوجه خواهید شد که اکثر انواع آبگرمکن‌های شعله مستقیم، کویل داخلی غیرمستقیم و مخازن ذخیره‌سازی مستقیم، دارای ساختار شیشه‌ای و استیل ضد زنگ هستند.
بنابراین، مزایای فولاد ضد زنگ نسبت به مخازن شیشه‌ای چیست؟ چگونه مشتریان را متقاعد می‌کنید که بیشتر روی مخازن فولاد ضد زنگ سرمایه‌گذاری کنند؟ بزرگترین مزیت فولاد ضد زنگ، مقاومت طبیعی آن در برابر خوردگی آب شیرین است که باعث افزایش طول عمر مفید می‌شود. به دلیل ترکیب آلیاژهای فلزی مقاوم در برابر خوردگی، مخازن فولاد ضد زنگ قوی‌تر و بادوام‌تر از مخازن شیشه‌ای هستند. مخازن فولاد ضد زنگ دارای یک لایه محافظ اکسید در سمت آب هستند تا به طور طبیعی از خوردگی جلوگیری کنند.
از سوی دیگر، مخازن با پوشش شیشه‌ای، برای ایجاد مانعی بین فولاد کربنی و آب، به پوشش شیشه‌ای متکی هستند. در صورت وجود احتمال، اکسیژن و مواد شیمیایی موجود در آب به فولاد حمله کرده و به سرعت آن را دچار خوردگی می‌کنند. از آنجایی که اعمال هرگونه پوشش محافظ به طور کامل (بدون ترک‌های میکروسکوپی یا نقص‌های سوراخ سوزنی در لایه محافظ) تقریباً غیرممکن است، مخازن با پوشش شیشه‌ای شامل میله‌های آند فداشونده هستند که در داخل مخزن نصب می‌شوند.
میله‌های آند فداشونده به مرور زمان فرسوده می‌شوند و پس از اتمام فرآیند، الکترولیز شروع به فرسایش نواحی فولادی در معرض دید داخل مخزن می‌کند. سرعت تخلیه آند به کیفیت آب و میزان آب مصرفی بستگی دارد. آندهای فداشونده معمولاً سه تا پنج سال عمر می‌کنند و می‌توان آندها را برای جلوگیری از آسیب بیشتر تعویض کرد.
در واقع، بازرسی و تعویض منظم آندها اغلب نادیده گرفته می‌شود و مخزن نشت می‌کند و باعث تعویض کل واحد می‌شود. برخلاف مخازن با پوشش شیشه‌ای، مخازن استیل ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی روی سطوح خود نیازی به "آندهای فداشونده" ندارند. این بدان معناست که نیازی به بازرسی یا تعویض آند نیست و در طول عمر آبگرمکن در زمان و هزینه‌های نگهداری صرفه‌جویی می‌شود.
به دلیل این افزایش دوام و مقاومت در برابر خوردگی، اغلب متوجه می‌شوید که مخازن استیل ضد زنگ ضمانت‌نامه‌های طولانی‌تری دارند، به طوری که برخی از تولیدکنندگان ضمانت‌نامه‌های مادام‌العمر برای مخازن ارائه می‌دهند.
مخازن استیل ضد زنگ همچنین این مزیت را دارند که در مقایسه با مخازن شیشه‌ای سبک‌تر هستند و این امر حمل و نقل، جابجایی و نصب آنها را آسان‌تر می‌کند. ضخامت دیواره فولاد ضد زنگ مورد استفاده در مخازن معمولاً بسیار نازک‌تر از مخازن فولادی مشابه با پوشش شیشه‌ای است. در کنار وزن خود پوشش شیشه‌ای، شیشه‌های با پوشش شیشه‌ای معمولاً بسیار سنگین‌تر هستند.
برخلاف شیشه‌های با پوشش شیشه‌ای، شیشه‌های استیل ضد زنگ هنگام حمل و نقل به توجه کمتری نیاز دارند و پوشش شیشه‌ای می‌تواند در حین حمل و نقل آسیب ببیند. اگر پوشش شیشه‌ای مخزن به دلیل حمل و نقل یا نصب نامناسب آسیب دیده یا ترک خورده باشد، تا زمانی که مخزن به طور زودرس از کار بیفتد، مشخص نخواهد شد.
مخازن استیل ضد زنگ عموماً قادر به تحمل دمای آب بالاتری نسبت به مخازن شیشه‌ای هستند و دمای بیش از ۱۸۰ درجه فارنهایت مشکلی ایجاد نمی‌کند. برخی از مخازن شیشه‌ای در دماهای بالا مستعد تنش هستند و در نتیجه خطر آسیب به مخازن شیشه‌ای بیشتر است. دمای بالای ۱۶۰ درجه فارنهایت می‌تواند برای برخی از مخازن شیشه‌ای مشکل‌ساز باشد. کاربردهایی مانند آبگرمکن‌های خورشیدی و برخی از کاربردهای صنعتی تجاری می‌توانند نیاز به ذخیره‌سازی آب در دمای بالا را مشاهده کنند.
توصیه می‌شود برای اطلاع از حداکثر دمای کارکرد توصیه‌شده، با سازنده مخزن با پوشش شیشه‌ای مشورت کنید. مخازن استیل ضد زنگ معمولاً انتخاب بهتری برای کاربردهای دمای بالا هستند.
شکی نیست که هزینه اولیه یک مخزن استیل ضد زنگ بیشتر از مخزن شیشه‌ای است. اما به دلایلی که در اینجا ذکر شد، هزینه چرخه عمر یک مخزن شیشه‌ای ممکن است بیشتر شود. هنگام مقایسه این هزینه‌های چرخه عمر، مخازن استیل ضد زنگ معمولاً در درازمدت مقرون به صرفه‌تر هستند و باید به مشتریان نشان داده شوند.
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.
دانشجویان بورسیه‌های HRAI دریافت می‌کنند. https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
AD Canada میزبان اولین رویداد شبکه‌سازی زنان در صنعت است. https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
تقاضا برای مجوزهای ساختمانی مسکونی همچنان رو به افزایش است. https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
اکشن فرنس، شرکت دایرکت انرژی آلبرتا، https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
انجمن حقوق بشر ایران (HRAI) با اهدای جوایز دستاورد ۲۰۲۱ از اعضای خود تقدیر می‌کند. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/