افزایش راندمان سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی با رنگ‌های نانو ساختار

از آنجایی که سیستم‌های سرمایشی و گرمایش هر چه از قابلیت انتقال حرارت بیشتری برخوردار باشند؛ میزان بازدهی آن‌ها افزایش و هزینه تمام شده کاهش می‌یابد؛ از این رو رنگ‌های نانو پاسخ مناسبی در تولید این سیستم‌ها به شمار می‌روند؛ چرا که این پوشش‌ها با کاهش ۱۰ درصدی انتقال حرارت راندمان آنها را افزایش می‌دهند.

در گزارش صنعتی که با موضوع “مزایای اقتصادی استفاده از فناوری نانو: رنگ‌های نانوساختار هادی حرارت در سیستم‌های تهویه مطبوع” منتشر شده، به بررسی جنبه‌های اقتصادی استفاده از رنگ‌های نانوساختار هادی حرارت در سیستم‌های تهویه مطبوع پرداخته شده است.

انتقال حرارت پدیده‌ای است که بازدهی بسیاری از دستگاه‌های سرمایشی و گرمایشی مورد استفاده در ساختمان‌ها و خودروها از جمله چیلرها، مبدل‌های حرارتی، کولرگازی، فن‌کویل‌ها، برج‌های خنک‌کننده، کندانسورها، اسپیلت‌ها و سیستم‌های تهویه مطبوع را مشخص می‌کند، به گونه‌ای که هر چه میزان انتقال حرارت در این دستگاه‌ها بیشتر باشد، میزان بازدهی بیشتر بوده و هزینه تمام‌شده به حداقل می‌رسد.

عملیات انتقال حرارت در این دستگاه‌ها در قسمت لوله‌ای مارپیچی انجام می‌شود که به آن کویل گفته می‌شود. درون این کویل‌ها مایعاتی نظیر آب، محلول آب/گلایکول، بخار و یا مایعی با خاصیت تغییر فاز دهنده از فاز بخار به مایع و بالعکس (نظیر فلئوروکربن‌ها، آمونیاک، دی‌اکسید سولفور و هیدروکربن‌ها غیرهالوژنی نظیر پروپان) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از آنجایی که سطح پره‌های آلومینیومی و لوله‌های مسی در تماس مستقیم با هوا هستند، در صورتی که محیط مورد استفاده محیطی خورنده نظیر مناطق ساحلی جنوب و یا شمال کشور باشد، خوردگی شدیدی در کویل ایجاد شده و منجر به تخلیه گاز و ازکارافتادگی سیستم تهویه می‌شود. استفاده از پوشش‌های محافظ معمول‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش حفاظت در برابر خوردگی است.

پوشش‌های محافظ همانند یک سد در مقابل عبور جریان الکتریکی و یون‌ها مقاومت می‌کنند. در اثر تغییرات دمایی، تنش‌های مکانیکی و لرزش، احتمال ایجاد ترک‌های ریزی وجود دارد که می‌تواند محافظت از خوردگی را مختل کند. به همین منظور برای جلوگیری از خوردگی کویل از رنگ‌های مقاوم به خوردگی با استحکام بالا استفاده می‌شود.

یکی از رنگ‌های مرسوم مورد استفاده در ایران رنگ‌های وارداتی است که مطابق استاندارد ISO ۱۲۹۴۴-۹ یک پوشش با زمینه اپوکسی-سیلان بوده و عملکرد بسیار خوبی در شرایط خورنده دارد، اما این پوشش‌ها حدود ۱۰ درصد انتقال حرارت که وظیفه اصلی کویل‌ها است را با اختلال مواجه می‌کند.

کاهش انتقال حرارت باعث کاهش راندمان دستگاه افزایش برق و کاهش طول عمر دستگاه می‌شود، ضمن آنکه موجب افزایش هزینه‌ها در دو بخش “مس و آلومینیوم” و “رنگ کردن مسن و آلومینیم”‌خوهد شد.

در فناوری نانو وجود نانوساختارهایی همچون نانو لوله‌های کربنی و گرافن چشم‌انداز جدیدی را برای ساخت رنگ‌هایی که انتقال حرارت را افزایش می‌دهند، ایجاد کرده است.

نانو لوله‌های کربنی، لوله‌هایی با قطر کمتر از ۱۰۰ نانومتر هستند که ساختار بلوری متشکل از شبکه‌های ۶ ضلعی از اتم‌های کربن دارند. این نانو لوله‌ها می‌توانند جریان الکتریکی را تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از فلزاتی مانند مس از خود عبور دهند.

نانو لوله‌های کربنی همچنین در دمای اتاق رسانایی حرارتی بالاتری نسبت به گرافیت و الماس دارند و این رسانایی حرارتی مناسب، تا بیش از mK/W ۳۰۰ اندازه‌گیری شده است.

استفاده از این نانوساختارها به صورت کامپوزیتی در زمینه‌های پلیمری می‌تواند موجب افزایش هدایت الکتریکی و حرارتی زمینه شود.

مزایای کاربرد پوشش‌های نانوساختار

رنگ‌های هادی حرارت نانو ساختار کاهش ۱۰درصدی انتقال حرارت نسبت به رنگ‌های مرسوم را به همراه دارند، ضمن آنکه هزینه صرفه‌جویی شده در استفاده از این نوع پوشش‌های نانو ساختار، قابل ملاحظه است.

این رنگ‌های هادی برای کلیه سطوح قابل رنگ آمیزی که انتقال حرارت از آنها انجام می‌شود، مانند کویل‌های اسپیلت، انواع چیلر و مینی چیلر، هواساز، فن کوئل، سیستم‌های تهویه مطبوع و برج‌های خنک کننده قابل استفاده خواهد بود.

همچنین به دلیل انتقال حرارت بالا رنگ‌های نانوساختار نسبت به رنگ‌های مرسوم به ازای هر اسپیلت ۶۱٫۵۹درصــد معادل مبلغ ۴۵۲۲۰۰۰ تومان صرفه‌جویی شده است.

با فرض قیمت هر اسپیلت ۲۴ هزار وات، ۲۰ میلیون تومان، تقریبا به ازای هر ۴ اسپیلت هزینه یک عدد اســپیلت صرفه‌جویی می‌شود.

پوشش‌های نانوساختار تولید کشور

نانو پوشش‌های تولید شده از سوی شرکت‌های فناور ایرانی از مزایایی چون اقتصادی بودن و مقاوم بودن برخوردارند.

رنگ‌های ضد خوردگی، رنگ‌های ترافیکی نانو کامپوزیتی، نانو افزودنی‌های رنگ، رنگ‌های کوره‌ای، رنگ‌های ضد حریق، رنگ‌های آنتی فولینگ، آب گریز، رنگ‌های محافظ در برابر امواج الکترومغناطیس، رنگرزی منسوجات و ضد خش از دستاوردهای شرکت‌های فناور در حوزه نانو پوشش‌ها است.

No tags for this post.