Na busca por sistemas de refrigeração energeticamente eficientes que atendam a rigorosos padrões ambientais, a folha de alumínio hidrofílica surgiu como um divisor de águas na inovação moderna em HVAC. À medida que a demanda global por condicionadores de ar que equilibram o desempenho térmico de pico com a sustentabilidade aumenta, esta folha projetada — revestida com uma camada hidrofílica microscopicamente porosa — está redefinindo a eficiência das serpentinas de evaporador e condensador.
Os principais fabricantes agora priorizam folha de alumínio hidrofílica para condicionadores de ar, não apenas por suas taxas de transferência de calor 30% maiores em comparação com as folhas convencionais, mas também por suas propriedades anticorrosivas que prolongam a vida útil do equipamento em climas úmidos. Este artigo explora como os revestimentos hidrofílicos avançados combatem a formação de gelo, reduzem o consumo de energia em até 15% e se alinham aos protocolos de transição de refrigerantes da EPA, posicionando este material como a pedra angular do design HVAC de última geração.
O que é Folha Hidrofílica?
Em comparação com a folha de alumínio comum, a folha hidrofílica possui um revestimento hidrofílico e um revestimento anticorrosivo na superfície. A folha de alumínio hidrofílica é usada principalmente para aletas de radiador de condicionadores de ar.
O princípio de uso da folha hidrofílica na indústria de ar condicionado é que a água condensada no ar condicionado se espalhará rapidamente na folha hidrofílica e não se condensará em gotículas de água, aumentando assim a área de troca de calor, acelerando a velocidade de resfriamento e aquecimento e evitando efetivamente o ruído.
A folha de alumínio hidrofílica é um tipo de folha de ar condicionado, mas não pode ser totalmente considerada como folha de ar condicionado. Além da folha hidrofílica, a folha de alumínio não revestida, a folha de alumínio resistente à corrosão, a folha de alumínio hidrofóbica, a folha de alumínio lubrificante, etc. também são folhas de ar condicionado.
Liga de Folha Hidrofílica de Alumínio
A folha de alumínio hidrofílica é um material importante amplamente utilizado em equipamentos de refrigeração, como condicionadores de ar domésticos, refrigeradores, condicionadores de ar automotivos e tanques de água automotivos.
| Série/Liga | Série 1000: 1100, 1200 Série 3000: 3003, 3102, 3015 Série 8000: 8011, 8079 |
| Têmpera | O, H22, H24, H26, etc. |
| Espessura | 0,08-0,2 mm |
| Largura | 1400 mm, personalizado |
| Diâmetro Interno | 76/152/200 mm |
| Principais Propriedades | Série 1xxx: pureza de 99%+, resistência à corrosão superior Série 3xxx: resistência aprimorada com Mn, excelente conformabilidade Série 8xxx: otimização Fe/Si, soldabilidade aprimorada |
| Aplicações HVAC | Série 1000: Ambientes costeiros úmidos Série 3000: Serpentinas de condensador de alta pressão Série 8000: Trocadores de calor brasados multicamadas |
Dimensões Padrão da Indústria:
| Parâmetro | Faixa | Caso de Uso Típico em HVAC |
| Espessura | 0,08–0,2 mm | 0,1 mm para microcanais, 0,15 mm para tubo-aleta |
| Largura | 300–1.300 mm | 950 mm (largura padrão da serpentina para Carrier/Trane) |
| Comprimento da Serpentina | 2.000–8.000 m | Otimizado para estampagem de alta velocidade (≥120 aletas/min) |
A folha hidrofílica para ar condicionado utiliza principalmente ligas de alumínio das séries 3xxx e 8xxx, levando em consideração a resistência, a conformabilidade e a resistência à corrosão.
- Liga 8011: contém Fe 0,5%-1,0%, Si 0,4%-0,8%, estado H18 (resistência à tração ≥160 MPa). A vantagem reside na excelente compatibilidade de brasagem e é adequada para trocadores de calor compostos multicamadas. Seu alto teor de Fe pode refinar os grãos e melhorar a estabilidade dimensional das aletas estampadas (tolerância ±0,02 mm).
- Liga 3102: contém Mn 0,05%-0,20%, Cu≤0,05% e têmpera O (têmpera macia). É conhecida por seu alto alongamento (≥25%) e é adequada para designs de aletas complexos (como o tipo veneziana), mas sua resistência à corrosão é ligeiramente inferior à da 8011 e precisa depender da proteção do revestimento.
Comparação de Desempenho:
| Parâmetro | 8011 H18 | 3102 O |
| Resistência à Tração | 160-180 MPa | 80-100 MPa |
| Alongamento | 2%-4% | 25%-30% |
| Processo Aplicável | Brasagem/soldagem de alta frequência | Estampagem/dobramento |
| Custo | Médio | Baixo |
Atualmente, o mercado norte-americano prefere a liga 3102 para ambientes de baixa corrosão, enquanto o mercado asiático usa principalmente a liga 8011 para lidar com desafios de alta umidade.
Tecnologia e Detecção de Revestimento Hidrofílico
As principais tecnologias de revestimentos hidrofílicos incluem pré-tratamento, formulação do revestimento e processos de cura.
1. Pré-tratamento:
- Desengraxe: agente de limpeza alcalino (pH 10-12) para remover óleo de laminação.
- Conversão química: tratamento de zirconização sem cromo (ZrO₂ 50-100 mg/m2), substituindo os cromatos tradicionais (conformidade com RoHS).
2. Fórmula do revestimento:
- Matriz de resina: resina acrílica (resistência à temperatura -30℃~130℃) ou silicone modificado com epóxi (resistência à temperatura >150℃).
- Aditivos funcionais: nano-SiO₂ (resistência ao desgaste aprimorada), sal de amônio quaternário (antibacteriano), fosfato (adesão aprimorada).
3. Processo de cura:
- Cura com ar quente: 3-5 minutos a 180℃-220℃ para formar uma estrutura de rede reticulada.
4. Métodos para Testar o Desempenho do Revestimento:
- Teste do ângulo de contato: De acordo com GB/T 30447-2013, use um medidor de ângulo de contato (como Krüss DSA100).
- Teste de adesão: Método de hachura cruzada (ISO 2409), classificação 0-5 (0 significa sem descascamento).
- Resistência à umidade e calor: 500 horas em ambiente de 85℃ / 85% UR, o revestimento não apresenta bolhas ou descascamento.
O white paper técnico de 2023 da Gree mostra que a folha hidrofílica com revestimento nano-composto pode estender a vida útil da aleta para mais de 15 anos.
Como Escolher a Espessura da Folha Hidrofílica?
A espessura da folha hidrofílica precisa equilibrar a condutividade térmica, a resistência e o custo:
1. Folha de 0,1 mm (tolerância ±0,005 mm):
- Vantagens: leve (redução de peso de 30%), adequado para trocadores de calor de microcanais (redução de 12% na queda de pressão no lado do refrigerante).
- Aplicações: condicionadores de ar domésticos de frequência variável (como Midea), sistemas VRF comerciais.
- Restrições: profundidade de estampagem ≤5 mm, caso contrário, é fácil rachar.
2. Folha de 0,15 mm (tolerância ±0,008 mm):
- Vantagens: alta rigidez (aumento de 40% na capacidade anti-colapso), adequado para design de aletas longas (>15 mm).
- Aplicações: resfriadores industriais, bombas de calor de baixa temperatura (ambiente -25℃).
- Restrições: o custo do material aumenta em 20% e é necessária uma prensa de alta tonelagem (>200 toneladas).
3. Fórmula de cálculo da espessura da folha hidrofílica: t=PxL2 / 8xσxh
- Entre eles: t = espessura, P = pressão do vento, L = vão da aleta, σ = limite de escoamento, h = altura da aleta.
- Por exemplo, um condicionador de ar de 5HP usa folha de 0,12 mm (limite de escoamento ≥ 120MPa) a uma velocidade do vento de 2 m/s, o que pode levar em consideração os requisitos de custo e anti-deformação.
Como Avaliar a Resistência à Corrosão da Folha Hidrofílica?
A resistência à corrosão é o principal indicador da folha hidrofílica. Os métodos de avaliação incluem:
1. Teste de Névoa Salina Neutra (NSS):
- Padrão: ASTM B117, solução de NaCl a 5%, pulverização contínua a 35℃.
- Padrão de qualificação: liga 8011 + folha H18 deve estar livre de ferrugem vermelha por ≥720 horas.
2. Teste de Corrosão Cíclica (CCT):
- Padrão: SAE J2334, calor úmido simulado (50℃/100%UR)-ciclo de secagem-névoa salina.
- Padrão de qualificação: Adesão do revestimento ≥ grau B após 20 ciclos.
3. Simulação da Condição Real de Trabalho:
- Área costeira: concentração de Cl⁻ ≥200mg/m³, o revestimento precisa conter agente de acoplamento de silano (para melhorar a densidade).
- Área industrial: Em ambiente de poluição por SO₂, são preferidos revestimentos contendo inibidores de corrosão de molibdato.
Caso: Os condicionadores de ar da Haier no mercado do Sudeste Asiático usam um revestimento de dupla camada (camada inferior zircônio + camada superficial composto de SiO₂), com uma vida útil de névoa salina de 1.200 horas, 50% maior do que a de um revestimento de camada única.