2023中國制冷展技術(shù)總結(jié)報告連載（三）技術(shù)進展

　　

　　2. 制冷系統(tǒng)換熱器及輔助設(shè)備　　

　　（本節(jié)作者：華南理工大學(xué)劉金平教授、碩士生王宇潔、碩士生劉凱）

　　

　　2.1技術(shù)特點　　

　　換熱器是制冷空調(diào)系統(tǒng)中最重要的部件之一，其性能好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能。各大廠商展示的換熱器也在換熱性能、緊湊性、抗腐蝕性、結(jié)構(gòu)質(zhì)量等方面進行了優(yōu)化提升。同時，各類控制閥件的性能對于制冷系統(tǒng)優(yōu)化與能效提高影響很大，本次展會也展示了一系列控制閥件，主要在智能化、高效節(jié)能、穩(wěn)定性等方面有了提升。

　　

　　2.2制冷系統(tǒng)換熱器特色產(chǎn)品　

　　本次展會中，各廠商展示了多種類型的換熱器，包括近年來由于其高效的換熱性能被各大廠商重視的微通道換熱器、用作經(jīng)濟器和復(fù)雜制冷系統(tǒng)的板式換熱器、可用于采暖系統(tǒng)的套管式換熱器、耐高壓抗腐蝕性好的殼管式換熱器、常用于蒸發(fā)及冷凝等相變換熱場景的翅片管式換熱器等。

　　

　　2.2.1微通道換熱器　　

　　微通道換熱器是指通道水力直徑在0.01~1 mm的換熱器，隨著扁管型材開發(fā)、翅片加工工藝以及釬焊技術(shù)的發(fā)展，微通道換熱器由于其換熱效率高、可控性好、抗腐蝕以及加工成本低等優(yōu)勢被越來越多的廠商使用。目前各廠商所展示的微通道換熱器結(jié)構(gòu)（圖2-1）主要由微通道口琴管、翅片以及集流管組成。

圖2-1 微通道換熱器結(jié)構(gòu)

　　

　　杭州三花微通道換熱器有限公司展示了采用不同抗腐蝕涂層的微通道換熱器（圖2-2）和用于數(shù)據(jù)中心冷卻的微通道空調(diào)蒸發(fā)器（圖2-3）。其根據(jù)換熱器不同的使用環(huán)境（室內(nèi)、沿海、工業(yè)區(qū)、高污染城市）提出了不同的解決方案，分別對換熱器采用了親水涂層、E-coating涂層、TCP涂層等以應(yīng)對不同的腐蝕條件，使蒸發(fā)器壽命延長1000 h以上；同時，在微通道扁管的加工上，采用三花專利高耐蝕扁管合金及高耐蝕芯體設(shè)計，優(yōu)化了微通道芯體的材料及電位匹配，大幅度延長了翅片對扁管的犧牲防護時間；自主開發(fā)的無鋅扁管SWAAT自腐蝕壽命比現(xiàn)有3102鋁合金提高2倍以上，比現(xiàn)有3103鋁合金提高50%以上。

 

　　浙江康盛科工貿(mào)有限公司展示了蛇形管換熱器、空氣源熱泵用微通道板和平行流蒸發(fā)器等一系列微通道換熱器（圖2-4）。其中：蛇形管換熱器與傳統(tǒng)旋翅式冷凝器相比，體積減小60%，質(zhì)量減小50%，充注量減少30%，成本降低20%，有比較大的優(yōu)勢；空氣源熱泵微通道結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)銅管結(jié)構(gòu)相比，抗腐蝕性更強、接觸面更大、換熱效率提升30%、阻力更小、壓縮效率提升6%。

　　圖2-4 康盛微通道換熱器

　　

　　浙江新金宸機械有限公司展示了一系列微通道換熱器，其中一款雙排高能效微通道換熱器（圖2-5），可以超越傳統(tǒng)銅管換熱器的能效要求，采用波浪形翅片設(shè)計增大了換熱面積減小了風(fēng)阻，同時微通道扁管內(nèi)部增加了齒肋結(jié)構(gòu)，進一步提升換熱效率。

圖2-5 新金宸雙排高能效微通道換熱器

　　

　　杭州微控節(jié)能科技有限公司展示了一種集成式微通道換熱器（圖2-6），可以有效冷卻功率器件、印制板組裝件及電子機箱所耗散的熱量。其采用了化學(xué)刻蝕技術(shù)，蝕刻出微米及毫米量級的換熱單元通道，并利用真空擴散焊技術(shù)，降低了接觸熱阻。該換熱器具有極高的緊湊度和換熱性能，緊湊度達5000 m2/m3，并且可滿足200~300 W/cm2的冷卻需求。

　　圖2-6 印刷電路板式換熱器

　　

　　2.2.2 板式換熱器　

　　丹佛斯（上海）投資有限公司展示了C12L-EZ-22微板換熱器（圖2-7），主要用于多聯(lián)機系統(tǒng)、熱泵機組的經(jīng)濟器及制冷量在5.5 kW以下的冷水機組當(dāng)中。其采用了Z型通道板片技術(shù)，充分混合氣態(tài)和液態(tài)制冷劑，提升了換熱器的性能，在同樣蒸發(fā)壓力下其換熱效率比傳統(tǒng)魚骨型板換高出40%。另外，由于其點陣式微板設(shè)計，水側(cè)壓降和材料使用量也得以減小。其外形緊湊，占地空間小，抗腐蝕抗震動能力強。

圖2-7 丹佛斯C12L-EZ-22微板換熱器

　　

　　高力科技（寧波）有限公司展示了一系列硬焊型（硬釬焊）板式換熱器，其中，C系列為CO2超高壓硬焊型板式熱交換器（圖2-8），用于R744（CO2）熱泵、冷凍冷藏系統(tǒng)與超高壓工況，可作為氣體冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、經(jīng)濟器等，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱性能優(yōu)異、低壓降、耐壓高的特點。

圖2-8 高力CO2超高壓硬焊型板式換熱器

　　

　　2.2.3 套管式換熱器　　

　　同軸套管換熱器是內(nèi)管與外管緊密套裝并且同軸的換熱器，由螺旋槽紋內(nèi)管和外套光滑管組成，冷熱流體分別在內(nèi)管和外套管環(huán)隙中流動。套管換熱器由于其換熱效率高、耐壓抗振、耐臟耐垢、安裝方便的特點被廣泛用于熱泵機組當(dāng)中。

　　

　　杭州沈氏節(jié)能科技股份有限公司展示了幾款同軸套管換熱器（圖2-9）。沈氏超臨界二氧化碳換熱器可用于二氧化碳熱泵或二氧化碳制冷（冷凍）主機，具有耐高壓、傳熱系數(shù)極高、抗凍性好、可靠性強的特點。沈氏雙壁內(nèi)管同軸換熱器采用雙層內(nèi)管具有極強的安全性。若內(nèi)管內(nèi)層發(fā)生泄漏，水會從內(nèi)管夾層中流出，起到預(yù)警作用；若內(nèi)管外層發(fā)生泄漏，則制冷劑從夾層泄漏，不會進入水中，更加安全可靠。

 

　　圖2-9 沈氏套管換熱器

　　

　　2.2.4殼管式蒸發(fā)器/冷凝器　　

　　本次展會多家廠商展示了冷水機組中的殼管式換熱器（圖2-10），多采用降膜蒸發(fā)的形式進行蒸發(fā)換熱，底部部分管為滿液式蒸發(fā)冷卻，比滿液式蒸發(fā)器充注量減少50%以上，換熱性能提升15%，同時添加了分配器，提高了換熱效率。

　　圖2-10 殼管式換熱器

　　

　　2.2.5翅片管式換熱器　　

　　翅片管式換熱器由于結(jié)構(gòu)簡單、改造靈活、易于加工的特點被廣泛使用，其中又以銅管鋁翅片換熱器為主。銅管鋁翅片換熱器是制冷空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的換熱器，主要朝著減小管徑、變翅片間距以及鋁管代替銅管的方向發(fā)展。

　　

　　浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司展示了一款φ5 mm銅管翅片換熱器（圖2-11），相比于φ7mm、φ9.52 mm銅管，減小了銅的消耗量、提高了銅管耐壓強度減小了制冷劑的充注量。同時翅片可以選用親水鋁箔、銅箔并添加納米涂層、噴漆等表面處理工藝，翅片結(jié)構(gòu)也可以選擇平片、百葉窗片、橋片等應(yīng)對不同換熱場景。

圖2-11 盾安翅片式換熱器

　　

　　浙江海亮股份有限公司展示了多款用于不同場景的銅管（圖2-12），包括產(chǎn)品規(guī)格覆蓋φ4~φ30 mm的盤管、蚊香管和不同材質(zhì)的直銅管。海亮在實現(xiàn)較高成材率和較高生產(chǎn)效率的情況下，保證了工藝的先進性，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。

　　圖2-12 海亮銅管

　　

　　常州常發(fā)制冷科技有限公司展示了一系列用于不同場景的鋁箔（圖2-13），包括適用于沿海及化工區(qū)的黑色高防腐鋁箔、防止細(xì)菌滋生的無機親水鋁箔、降低摩擦系數(shù)并降低揮發(fā)油的使用延長模具維護期的金色自潤滑親水鋁箔以及超高耐腐蝕、疏水的油性環(huán)氧鋁箔。

　　圖2-13 常發(fā)多類型鋁箔

　　

　　2.2.6冷卻塔　

　　廣東新菱空調(diào)科技有限公司展示了CEF系列鼓風(fēng)式逆流冷卻塔（圖2-14），其將動力部件和風(fēng)筒下置，有效地降低了動力部件的噪音，而且便于冷卻塔的日常檢修和維護。同時，調(diào)整鼓風(fēng)設(shè)計將進風(fēng)口設(shè)置在冷卻塔底部，利用分風(fēng)散流器和靜壓空間使新鮮空氣均勻的向上運行，有效地避免了空氣在填料內(nèi)形成無效區(qū)，也降低了出風(fēng)口的風(fēng)速，使出風(fēng)口噪音降至最低。另外，下進風(fēng)和統(tǒng)一的塔體高度的設(shè)計，可使冷卻塔根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境需要進行任意的拼裝，將進風(fēng)口與出風(fēng)口距離延長，避免了熱回流的形成，保證了換熱效果。

　　圖2-14 新菱鼓風(fēng)式逆流冷卻塔

　　

　　2.2.7、防火濕簾　

　　水噴淋在濕簾上，在波紋狀纖維材料表面形成水膜，當(dāng)流過的空氣經(jīng)過濕簾時，水膜中的水會吸收空氣中的熱量而蒸發(fā)，使經(jīng)過濕簾的空氣實現(xiàn)降溫制冷和加濕的目的，被廣泛用于商場、數(shù)據(jù)中心、機房的冷卻當(dāng)中。

　　

　　澳藍（福建）實業(yè)有限公司展示了阻燃型濕簾（圖2-15），采用高分子有機無機復(fù)合材料，具有B1級的阻燃特性，蒸發(fā)效率最高可達94%。

　　圖2-15 澳藍防火濕簾

　　

　　蒙特空氣處理設(shè)備（北京）有限公司展示了FA6蒸發(fā)式加濕器與冷卻器（圖2-16），其采用了GLASdekTMGX40無機材料和獨特的模塊設(shè)計。其介質(zhì)材料在制造過程中固化和烘烤，并增加陶瓷涂層，最高防火等級可達A1級，極端使用壽命可達8~10年。安裝DropSTOPTM擋水板，可以以非常低的壓損處理更高的風(fēng)速。

　　圖2-16 蒙特FA6蒸發(fā)式加濕器與冷卻器

　　

　　2.3制冷系統(tǒng)閥件及其他特色產(chǎn)品　　

　　閥件是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，與壓縮機協(xié)同控制制冷劑的流量。本次展會上展出的閥件種類眾多，包括電子膨脹閥、熱力膨脹閥、球閥、蝶閥、四通換向閥等。其中，電子膨脹閥、電磁閥、四通換向閥及電動切換閥都有較大的創(chuàng)新與提升。

　　

　　2.3.1 電子膨脹閥　

　　浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司展示了LPV系列低內(nèi)漏電子膨脹閥（圖2-17），該閥采用內(nèi)平衡設(shè)計，與同類產(chǎn)品相比質(zhì)量減小70%，安裝空間減小60%，另外雙向精密調(diào)節(jié)使其流量精度較高。另外，該閥具有較高MOPD，反向MOPD>3.5 MPa，在熱泵型空調(diào)中可以實現(xiàn)小開度穩(wěn)定控制，特別適用于低環(huán)溫?zé)岜茫岣呦到y(tǒng)可靠性。廣泛應(yīng)用于多聯(lián)機外機、模塊機、單元機、熱泵熱水機、商用制冷等，實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，使制冷系統(tǒng)在最佳工況下運行，并達到快速制冷或制熱、精確控溫和節(jié)能運行等目的。

圖2-17 盾安LPV系列電子膨脹閥

　　

　　丹弗斯（天津）有限公司展示了ETS 8M電子膨脹閥（圖2-18）。該閥采用小線圈、平衡式設(shè)計，將平壓孔放在了閥芯上，能夠承受較大的壓力范圍，并且在不同開度和壓差下都能維持基本平衡，可以提供穩(wěn)定的低開度流量控制和高壓差的雙向流工作能力，并可以需求定制不同流量曲線的解決方案。同時該閥和常規(guī)產(chǎn)品相比減輕了50%的質(zhì)量并進行了尺寸優(yōu)化，也定制了可靠的無油系統(tǒng)解決方案，在具體應(yīng)用當(dāng)中能在低環(huán)溫?zé)岜弥羞M行穩(wěn)定控制同時提高能效約5%。

圖2-18 丹弗斯ETS 8M電子膨脹閥

　　

　　浙江三花智能控制股份有限公司展示了DBF系列電子膨脹閥（圖2-19）。采用平衡流口設(shè)計，反向開閥壓差高達3.5 MPa，覆蓋30~100 kW冷量范圍，雙向流通，更低內(nèi)漏，從而實現(xiàn)制冷劑流量的雙向精確調(diào)節(jié)，動作快速，節(jié)能高效。閥體和線圈采用緊湊型設(shè)計，所需安裝空間大大減小。該閥適用于商用空調(diào)、熱泵等可逆系統(tǒng)，使系統(tǒng)在最佳工況下運行，達到快速制冷制熱、精確控溫和節(jié)能等目的。

圖2-19 三花DBF系列電子膨脹閥

　　

　　2.3.2 四通換向閥　　

　　浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司展示了大容量交叉式電磁四通換向閥（圖2-20），該閥通過對外置導(dǎo)閥電磁線圈的通斷電控制，引導(dǎo)外部高壓氣體在閥體內(nèi)部的流向切換，改變活塞兩端壓力差，使活塞在閥體內(nèi)部移動，改變活塞流道與閥體外部四根接管的位置配合，從而改變制冷劑在系統(tǒng)中的流向，實現(xiàn)制冷模式與制熱模式的切換。其采用了交叉十字低流阻結(jié)構(gòu)且全鋼管制造，內(nèi)部設(shè)置自潤滑襯套結(jié)構(gòu)及精密的間隙控制，優(yōu)化設(shè)計了殼體壁厚與接管壁厚、避免了使用過程中應(yīng)力集中而導(dǎo)致的殼體變形，使產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)能夠可靠運轉(zhuǎn)、換向壽命達10萬次以上且市占率達到了50%。解決了大容量制冷系統(tǒng)同時具有熱泵供熱功能所需要的四通換向閥的需求，廣泛應(yīng)用于大型熱泵制冷系統(tǒng)、大型制冰機等產(chǎn)品中。

圖2-20 盾安大容量交叉式電磁四通換向閥

　　

　　2.3.4 雙向電磁閥　　

　　浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司展示了創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計的RSV電磁閥（圖2-21），該閥可雙向流通、雙向截止，且具有低流阻、大流量的特性，在相同接管管徑下，RSV雙向電磁閥相對于普通電磁閥Kv值增加3～5倍，可廣泛用于需要流體通斷控制的制冷空調(diào)系統(tǒng)中，助力系統(tǒng)能效和可靠性提升。

圖2-21 盾安RSV電磁閥

　　

　　2.3.5智能閥　　

　　浙江三花智能控制股份有限公司展示了QSF電動切換水閥（圖2-22），該閥由步進電機驅(qū)動，精度高；具備良好的密封性能和耐腐蝕性能，上下止動，可靠性高；采用卡扣式連接，安裝方便。適用于GHP燃?xì)鉄岜孟到y(tǒng)，AWHP系統(tǒng)和新型混合能源熱泵系統(tǒng)等類似用途系統(tǒng)。

圖2-22 三花QSF電動切換水閥

　　

　　北京海林自控科技股份有限公司展示了SRV系列智慧調(diào)節(jié)閥（圖2-23），該閥主要用于中央空調(diào)、采暖、水處理等系統(tǒng)，是集傳感技術(shù)、智能執(zhí)行器與調(diào)節(jié)閥于一體的智能閥控產(chǎn)品，在溫度、壓力變化頻率相對較高的場合，或者能量消耗有明顯峰值或谷值的環(huán)境中，有較好的性能表現(xiàn)。智慧調(diào)節(jié)閥可通過收集到的實際溫度、溫差、壓力、壓差、流量或能量變化，實時調(diào)整閥門開度，確保被控溫度、溫差、壓力、壓差、流量或能量保持在設(shè)定范圍內(nèi)，起到節(jié)能環(huán)保作用。

圖2-23 海林SRV系列智慧調(diào)節(jié)閥

　　

　　搏力謀自控設(shè)備（上海）有限公司展示了其研發(fā)的具有極高的集成度的能量調(diào)節(jié)閥（圖2-24），將能源計量、能源控制和物聯(lián)網(wǎng)計費集成在一個設(shè)備中。在一個設(shè)備中，設(shè)置了能量計量、不依賴壓力的流量監(jiān)控、能效以及功率控制和Delta T管理，利用集成的流量計、供/回水溫度傳感器測量盤管的各項數(shù)據(jù)后通過內(nèi)置的能量控制邏輯，實時監(jiān)測盤管運行數(shù)據(jù)，提供動態(tài)實時的能耗數(shù)據(jù)和積累量，管理盤管實時熱交換量，通過即時優(yōu)化能源消耗，以實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。

圖2-24 搏力謀能量閥

　　

　　2.4評價與展望　　

　　本次展會展出的換熱器產(chǎn)品依舊朝著強化傳熱、提高換熱器緊湊性方向發(fā)展。各廠商不斷提升和優(yōu)化加工工藝，在提升換熱器換熱效果同時，進一步提高換熱器的緊湊性，降低了材料成本，減少了制冷劑的充注量。各廠商也尤為注重材料方面的進步，從材料和涂層兩方面出發(fā)，提升換熱器的抗腐蝕能力，進一步提高換熱器的可靠性和使用壽命。

　　

　　控制閥件部分主要體現(xiàn)兩點趨勢：一是產(chǎn)品趨向于高可靠性、高緊湊性。各廠商推出的產(chǎn)品更加注重在不同使用場景下有更高的使用壽命同時提高閥件的緊湊性，減小安裝空間；二是產(chǎn)品趨于高效、智能。通過高精度的傳感器與系統(tǒng)聯(lián)動對閥件精準(zhǔn)控制，提升閥件的使用效率。