Dalam upaya mencari sistem pendingin hemat energi yang memenuhi standar lingkungan yang ketat, foil aluminium hidrofilik telah muncul sebagai pengubah permainan dalam inovasi HVAC modern. Seiring dengan meningkatnya permintaan global akan penyejuk udara yang menyeimbangkan kinerja termal puncak dengan keberlanjutan, foil rekayasa ini—dilapisi dengan lapisan hidrofilik berpori mikroskopis—mendefinisikan ulang efisiensi koil evaporator dan kondensor.
Produsen terkemuka sekarang memprioritaskan foil aluminium hidrofilik untuk penyejuk udara tidak hanya karena laju perpindahan panasnya 30% lebih tinggi dibandingkan dengan foil konvensional tetapi juga karena sifat anti-korosinya yang memperpanjang umur peralatan di iklim lembap. Artikel ini mengeksplorasi bagaimana lapisan hidrofilik canggih mengatasi pembentukan embun beku, mengurangi konsumsi energi hingga 15%, dan selaras dengan protokol transisi refrigeran EPA, memposisikan material ini sebagai landasan desain HVAC generasi berikutnya.
Apa Itu Foil Hidrofilik?
Dibandingkan dengan foil aluminium biasa, foil hidrofilik memiliki lapisan hidrofilik dan lapisan anti-korosi di permukaannya. Foil aluminium hidrofilik terutama digunakan untuk sirip radiator penyejuk udara.
Prinsip penggunaan foil hidrofilik dalam industri penyejuk udara adalah bahwa air yang terkondensasi di penyejuk udara akan menyebar dengan cepat pada foil hidrofilik dan tidak akan mengembun menjadi tetesan air, sehingga meningkatkan area pertukaran panas, mempercepat kecepatan pendinginan dan pemanasan, dan secara efektif menghindari kebisingan.
Foil aluminium hidrofilik adalah jenis foil penyejuk udara, tetapi tidak dapat sepenuhnya dianggap sebagai foil penyejuk udara. Selain foil hidrofilik, foil aluminium tanpa lapisan, foil aluminium tahan korosi, foil aluminium hidrofobik, foil aluminium pelumas, dll. juga merupakan foil penyejuk udara.
Paduan Foil Hidrofilik Aluminium
Foil aluminium hidrofilik adalah material penting yang banyak digunakan dalam peralatan pendingin seperti penyejuk udara rumah tangga, lemari es, penyejuk udara mobil, dan tangki air mobil.
| Seri/Paduan | Seri 1000: 1100, 1200 Seri 3000: 3003, 3102, 3015 Seri 8000: 8011, 8079 |
| Temper | O, H22, H24, H26, dll. |
| Ketebalan | 0.08-0.2mm |
| Lebar | 1400mm, disesuaikan |
| Diameter Dalam | 76/152/200mm |
| Properti Utama | Seri 1xxx: Kemurnian 99%+, ketahanan korosi superior Seri 3xxx: Kekuatan yang ditingkatkan Mn, deep-drawing yang sangat baik Seri 8xxx: Optimasi Fe/Si, kemampuan braze yang ditingkatkan |
| Aplikasi HVAC | Seri 1000: Lingkungan pesisir yang lembap Seri 3000: Koil kondensor bertekanan tinggi Seri 8000: Penukar panas brazed multi-lapis |
Dimensi Standar Industri:
| Parameter | Rentang | Kasus Penggunaan HVAC Khas |
| Ketebalan | 0.08–0.2 mm | 0.1 mm untuk mikrokanal, 0.15 mm untuk tube-fin |
| Lebar | 300–1,300 mm | 950 mm (lebar koil standar untuk Carrier/Trane) |
| Panjang Koil | 2,000–8,000 m | Dioptimalkan untuk stamping berkecepatan tinggi (≥120 sirip/menit) |
Foil hidrofilik penyejuk udara terutama menggunakan paduan aluminium seri 3xxx dan 8xxx, dengan mempertimbangkan kekuatan, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi.
- Paduan 8011: mengandung Fe 0.5%-1.0%, Si 0.4%-0.8%, keadaan H18 (kekuatan tarik ≥160 MPa). Keuntungannya terletak pada kompatibilitas brazing yang sangat baik dan cocok untuk penukar panas komposit multi-lapis. Kandungan Fe yang tinggi dapat memurnikan butiran dan meningkatkan stabilitas dimensi sirip yang dicap (toleransi ±0.02 mm).
- Paduan 3102: mengandung Mn 0.05%-0.20%, Cu≤0.05%, dan temper O (temper lunak). Dikenal karena perpanjangannya yang tinggi (≥25%) dan cocok untuk desain sirip yang kompleks (seperti tipe louvre), tetapi ketahanan korosinya sedikit lebih rendah dari 8011 dan perlu mengandalkan perlindungan lapisan.
Perbandingan Kinerja:
| Parameter | 8011 H18 | 3102 O |
| Kekuatan Tarik | 160-180 MPa | 80-100 MPa |
| Perpanjangan | 2%-4% | 25%-30% |
| Proses yang Berlaku | Brazing/pengelasan frekuensi tinggi | Stamping/pembengkokan |
| Biaya | Menengah | Rendah |
Saat ini, pasar Amerika Utara lebih menyukai paduan 3102 untuk lingkungan korosi rendah, sementara pasar Asia sebagian besar menggunakan paduan 8011 untuk mengatasi tantangan kelembapan tinggi.
Teknologi dan Deteksi Lapisan Hidrofilik
Teknologi inti dari lapisan hidrofilik meliputi pretreatment, formulasi lapisan, dan proses pengeringan.
1. Pretreatment:
- Degreasing: agen pembersih alkali (pH 10-12) untuk menghilangkan oli rolling.
- Konversi kimia: perlakuan zirkonisasi bebas kromium (ZrO₂ 50-100 mg/m2), menggantikan kromat tradisional (kepatuhan RoHS).
2. Formulasi lapisan:
- Matriks resin: resin akrilik (ketahanan suhu -30℃~130℃) atau silikon yang dimodifikasi epoksi (ketahanan suhu>150℃).
- Aditif fungsional: nano-SiO₂ (ketahanan aus yang ditingkatkan), garam amonium kuaterner (antibakteri), fosfat (adhesi yang ditingkatkan).
3. Proses pengeringan:
- Pengeringan udara panas: 3-5 menit pada 180℃-220℃ untuk membentuk struktur jaringan silang.
4. Metode untuk Menguji Kinerja Lapisan:
- Uji sudut kontak: Menurut GB/T 30447-2013, gunakan meter sudut kontak (seperti Krüss DSA100).
- Uji adhesi: Metode cross-hatch (ISO 2409), peringkat 0-5 (0 berarti tidak ada pengelupasan).
- Ketahanan terhadap kelembapan dan panas: 500 jam dalam lingkungan 85℃ / 85% RH, lapisan tidak memiliki gelembung atau pengelupasan.
Kertas putih teknis Gree tahun 2023 menunjukkan bahwa foil hidrofilik dengan lapisan nano-komposit dapat memperpanjang umur sirip hingga lebih dari 15 tahun.
Bagaimana Cara Memilih Ketebalan Foil Hidrofilik?
Ketebalan foil hidrofilik perlu menyeimbangkan konduktivitas termal, kekuatan, dan biaya:
1. Foil 0.1mm (toleransi ±0.005mm):
- Keuntungan: ringan (pengurangan berat 30%), cocok untuk penukar panas mikrokanal (pengurangan tekanan 12% pada sisi refrigeran).
- Aplikasi: penyejuk udara frekuensi variabel rumah tangga (seperti Midea), sistem VRF komersial.
- Batasan: kedalaman stamping ≤5mm, jika tidak mudah retak.
2. Foil 0.15mm (toleransi ±0.008mm):
- Keuntungan: kekakuan tinggi (peningkatan kemampuan anti-runtuh 40%), cocok untuk desain sirip panjang (>15mm).
- Aplikasi: pendingin industri, pompa panas suhu rendah (-25℃ lingkungan).
- Batasan: biaya material meningkat sebesar 20%, dan diperlukan mesin punch press tonase tinggi (>200 ton).
3. Rumus perhitungan ketebalan foil hidrofilik: t=PxL2 / 8xσxh
- Di antaranya: t = ketebalan, P = tekanan angin, L = rentang sirip, σ = kekuatan luluh, h = tinggi sirip.
- Misalnya, penyejuk udara 5HP menggunakan foil 0.12mm (kekuatan luluh ≥ 120MPa) pada kecepatan angin 2m/s, yang dapat mempertimbangkan persyaratan biaya dan anti-deformasi.
Bagaimana Cara Mengevaluasi Ketahanan Korosi Foil Hidrofilik?
Ketahanan korosi adalah indikator inti dari foil hidrofilik. Metode evaluasi meliputi:
1. Uji Semprotan Garam Netral (NSS):
- Standar: ASTM B117, larutan NaCl 5%, semprotan terus-menerus pada 35℃.
- Standar kualifikasi: paduan 8011 + foil H18 harus bebas dari karat merah selama ≥720 jam.
2. Uji Korosi Siklik (CCT):
- Standar: SAE J2334, simulasi siklus panas basah (50℃/100%RH)-pengeringan-semprotan garam.
- Standar kualifikasi: Adhesi lapisan ≥nilai B setelah 20 siklus.
3. Simulasi Kondisi Kerja Sebenarnya:
- Area pesisir: Konsentrasi Cl⁻ ≥200mg/m³, lapisan perlu mengandung agen penggandeng silana (untuk meningkatkan kepadatan).
- Area industri: Dalam lingkungan polusi SO₂, lapisan yang mengandung inhibitor korosi molibdat lebih disukai.
Kasus: Penyejuk udara Haier di pasar Asia Tenggara menggunakan lapisan ganda (lapisan bawah zirkonium + lapisan permukaan komposit SiO₂), dengan umur semprotan garam 1.200 jam, 50% lebih tinggi daripada lapisan tunggal.