2022年第33屆“中國制冷展”技術(shù)總結(jié)報告　　

　　二、技術(shù)進展　　

　　2. 制冷系統(tǒng)換熱器及輔助設(shè)備　　

　　2.1技術(shù)特點　　

　　實現(xiàn)碳達峰、碳中和對節(jié)能降碳工作提出了更高的要求，提高制冷(熱)系統(tǒng)的能效是其中的重要一環(huán)。作為制冷系統(tǒng)的主要部件，換熱器的性能對制冷系統(tǒng)性能的影響僅次于壓縮機，各廠商也致力于推出結(jié)構(gòu)更加緊湊、冷媒充注量更小、換熱性能更好的換熱器；此外，隨著大功率芯片、5G通訊、電動汽車等行業(yè)的發(fā)展，液冷板也受到越來越多的關(guān)注。

　　

　　各種閥件在制冷系統(tǒng)的控制、流量調(diào)節(jié)等方面起著重要作用，本次展出的控制閥件部分主要體現(xiàn)著兩點趨勢：一是產(chǎn)品趨于精細化、特定化，二是產(chǎn)品更趨于智能化、集成化。各公司根據(jù)各類適用場景推出了不同系列的閥件產(chǎn)品，使產(chǎn)品更契合實際應(yīng)用場景，具有更好的經(jīng)濟性；電控閥件在控制精度上不斷提高，在與其他元器件的關(guān)聯(lián)性及與用戶的交互性上也有很大的突破，控制平臺趨于人性化與多功能化。

　　

　　2.2特色產(chǎn)品　

　　2.2.1 制冷系統(tǒng)換熱器特色產(chǎn)品　　

　　本次展會中各廠商展示了各種不同類型的換熱器，包括可以減小冷媒充注量、強化傳熱的微通道換熱器，應(yīng)用于雙壓縮機系統(tǒng)和經(jīng)濟器等不同場景的板式換熱器，用于大功率電子芯片散熱、5G基站散熱以及電動汽車電池?zé)峁芾淼囊豪浒澹粶p少占地面積，減少制冷劑充注量的殼管式換熱器，提高傳熱性能、防腐蝕的高效罐換熱器，提高防腐蝕性能的翅片管換熱器，提高換熱器性能的微小內(nèi)徑內(nèi)螺紋管、盤管以及螺旋內(nèi)管等。

　　

　　（1）微通道換熱器　　

　　微通道換熱器是指通道當(dāng)量直徑在10-1000μm的換熱器，其內(nèi)部扁平管內(nèi)有數(shù)十條細微流道，在扁平管的兩端與圓形集管相聯(lián)，集管內(nèi)設(shè)置隔板，將換熱器流道分隔成數(shù)個流程。具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、換熱系數(shù)高、表面溫度均勻、電化學(xué)腐蝕小等優(yōu)良特性，在航空航天熱控制系統(tǒng)、微電子器件冷卻、空調(diào)換熱設(shè)備等領(lǐng)域展有廣闊的應(yīng)用前景。

　　

　　杭州三花微通道換熱器有限公司展示了微通道熱水器內(nèi)膽冷凝器換熱器(圖2?1)和外機橢圓管蒸發(fā)器(圖2-2)。微通道內(nèi)膽冷凝器用于家用熱泵熱水器，具有接觸面積大、換熱性能好、冷媒充注量低、無需反復(fù)纏繞加工便利等特點，使用該換熱器后，熱水器平均能效水平可提升6%以上，平均加熱時間縮短4%，平均出水溫度提升4%以上；外機橢圓管蒸發(fā)器可用于家用熱泵、商用熱泵內(nèi)外機、機房冷凝器/蒸發(fā)器、熱泵熱水器外機、駐車熱泵外機等場景，具有傳熱性能好、內(nèi)容積小、冷媒充注量更低、可靠性高、排水速度快等特點，風(fēng)阻衰減特性優(yōu)于翅片管換熱器。

　　浙江富源制冷設(shè)備股份有限公司展示了一系列微通道換熱器，其中新型全鋁除濕機換熱器(圖2-3)采用前排豎管蒸發(fā)、后排橫管冷凝方式，可用于工業(yè)除濕機等領(lǐng)域，具有流阻低、換熱面積大、噪音小、制冷劑充注量小、重量輕、成本低等特點。

　　浙江盾安人工環(huán)境股份有限公司展示了R290微通道換熱器(圖2-4)，具有重量輕體積小、冷媒充注量少，換熱效率高、低壓降、環(huán)境友好等技術(shù)優(yōu)勢。

　　

　　聊城萬合商貿(mào)有限公司展示了一系列鋁管(圖2?5)和微通道管，有不同尺寸、不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微通道管(圖2?6、表2?1)，可用于微通道蒸發(fā)器、冷凝器、熱泵熱水器內(nèi)膽換熱器。

表2?1  萬和微通道管尺寸（對應(yīng)圖2-6）

　　（2）板式換熱器　　

　　板式換熱器是由一系列相互平行、具有一定波紋形狀的金薄屬片疊裝而成的一種高效換熱器。其按構(gòu)造可分為可拆卸(密封墊式)、全焊式、半焊式三類，后兩者具有更高的耐溫耐壓能力，傳熱板片是其中的關(guān)鍵元件，各種板片之間形成薄矩形通道，冷熱流體在板片兩側(cè)各自的流道內(nèi)流動，通過板片進行熱量交換，傳熱板片的波紋形式對傳熱及流動阻力有著很大影響。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設(shè)備，具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、應(yīng)用廣泛、使用壽命長等特點。

　　

　　浙江三花板換科技有限公司展示了純鋁板式換熱器(圖2?7)，可用于多聯(lián)機過冷器、汽車電池冷卻系統(tǒng)、油冷機、低溫?zé)岜孟到y(tǒng)等情景，同等性能下重量比不銹鋼板換輕40%，材料成本可減少30%，提升整機能效超過30%。

　　浙江峰煌熱交換器有限公司展示了純雙系列釬焊板式換熱器(圖2-8)，可以將具有各自獨立制冷劑回路的兩臺壓縮機組合起來，采用了非對稱流道設(shè)計，減少冷媒流道容積并增加水側(cè)流道容積，降低水側(cè)流阻，提高了換熱性能使板片數(shù)減少了15%-30%，冷媒入口采用分配器使冷媒分配更加均勻，運行可靠穩(wěn)定。

　　

　　丹佛斯(上海)投資有限公司展示了C62-CX板式換熱器(圖2?9)，可用于20kW-110kW的冷水機組，換熱器采用了非對稱式設(shè)計減小了水側(cè)壓降，采用了微板技術(shù)和點陣式板片結(jié)構(gòu)強化了傳熱、減少了材料使用量和冷媒充注量，有助于提高冷水機組的效率。

　　寧波市哈雷換熱設(shè)備有限公司展示了R系列經(jīng)濟器專用補氣增焓板式換熱器(圖2-10)，采用了不等截面通道設(shè)計，精確匹配用戶對冷熱流體的不同壓降和傳熱要求，減小了換熱面積、提高了換熱性能、減小了阻力；采用大通道截面比的設(shè)計，使經(jīng)濟器兩側(cè)流道的質(zhì)量流量比可以高達1:6，滿足經(jīng)濟器的使用特點，便于經(jīng)濟器的流量分配與系統(tǒng)工況調(diào)節(jié)，從而減少壓縮機運行功耗，使熱泵系統(tǒng)始終在最優(yōu)工況下運行。

　　

　　（3）冷板　　

　　近年來，電力電子技術(shù)快速發(fā)展，出現(xiàn)了很多大功耗電子器件，熱流密度可高達500-1000W/cm2，對散熱和溫控提出了更高要求，傳統(tǒng)的風(fēng)冷已經(jīng)無法滿足高熱流密度電子設(shè)備的散熱。液冷技術(shù)是通過冷卻板與熱源接觸進行熱交換，再由流經(jīng)冷板冷卻液體通過顯熱或者潛熱的形式將熱量傳遞出去，冷板內(nèi)設(shè)置經(jīng)過設(shè)計的流通截面和流道以強化換熱，具有高換熱系數(shù)、良好的流動性及穩(wěn)定的工作能力，根據(jù)冷卻液是否發(fā)生相變可分為相變液冷板和非相變液冷板。液冷板在IGBT模塊散熱、5G 基站散熱、電動汽車動力電池?zé)峁芾淼念I(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　

　　寧波市哈雷換熱設(shè)備有限公司展示了采用冷媒傳熱的芯片冷卻器(圖2?11)，采用SUS304不銹鋼材料進行釬焊，銅管直接連接，利用低溫冷媒直接冷卻芯片控制器，具有體積小、重量輕、安裝方便、冷卻效率高、冷卻性能穩(wěn)定等特點，具有高傳熱系數(shù)的通道技術(shù)和高強度、高承壓能力。

　　浙江英特科技股份有限公司展示了鋁制直冷式液冷散熱器(圖2-12)，采用了換熱面強化、直冷、扁平流道、紊流等技術(shù)，減少熱阻，提升了變頻器電子功率器件的冷卻效果，具有體積小、重量輕、散熱效果好、可靠性高的優(yōu)點，可以用于數(shù)據(jù)中心、基站、光伏發(fā)電、中央空調(diào)等場景。

　　

　　江蘇豐潤電器集團有限公司展示了鋁制電動車電池冷板(a)、芯片冷板(b)、5G基站冷板(c)等產(chǎn)品(圖2?13)。

　　蘇州瑞泰克散熱科技有限公司展示了一系列不同規(guī)格的鋁制液冷板，包括可用于新能源汽車動力電池液冷板(a)、儲能電池液冷板(b)、通訊基站均溫板(c)、服務(wù)器熱管(d)等(圖2-14)，采用沖壓釬焊式或吹脹式工藝，具有不同的耐壓等級(2MPa、0.4 MPa)。

　　

　　（4）殼管式換熱器　　

　　殼管式換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、選材范圍廣、處理能力大、適應(yīng)高溫高壓等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于中大型冷水機組。本次展會有多個廠家對中大型冷水機組進行了展示。

　　

　　珠海格力電器股份有限公司展出的永磁同步變頻螺桿式冷水機組(圖2?15)，采用模塊化機組設(shè)計，每個機組可以獨立運行，互為備用，精確匹配負荷變化。其采用多系統(tǒng)水路串聯(lián)控制技術(shù)，設(shè)計冷水機組單機尺寸小，同冷量機組占地面積減少50%，國標(biāo)工況下機組EER突破7.0。該冷水機組冷凝器采用嵌入式油分離器，運用多級分離技術(shù)，油氣分離效率提高3%-5%。同時采用超低壓降設(shè)計，壓降可降低20%-30%。

　　南京天加環(huán)境科技有限公司展示了其生產(chǎn)的G-Class Z系列冷水機組(圖2?16)，其使用丹佛斯VTCA壓縮機，采用了SMARDT最新降膜蒸發(fā)器的設(shè)計，使冷水機組占地面積和重量相對減少50%。相比于滿液式蒸發(fā)器，降膜蒸發(fā)器具有傳熱性能好、制冷劑充注量少、制冷劑泄漏風(fēng)險小等優(yōu)點。該冷水機組采用R1233zd制冷劑，機組COP可達7.0。

　　

　　重慶通用工業(yè)(集團)有限責(zé)任公司展示了其生產(chǎn)的磁懸浮離心式冷水機組(圖2?17)。其機組整機無油，換熱和循環(huán)效率更高，采用變頻調(diào)節(jié)實現(xiàn)20%-100%冷量調(diào)節(jié)。該冷水機組具有高度一體化、控制單元全部機載、易于安裝維護等優(yōu)點。

　　（5）高效罐換熱器　

　　廣東芬尼克茲節(jié)能設(shè)備有限公司展示了其低溫型空氣源熱泵熱水機組中高效罐換熱器的結(jié)構(gòu)(圖2?18)。其采用水和制冷劑逆流換熱的方法，提高高效罐傳熱性能。相比于殼管式換熱器，高效罐換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可對多股流體同時進行換熱等優(yōu)點。該高效罐換熱器采用1.5mm超厚紫銅管，大幅提高抗壓、耐磨損能力以及抗凍性能。

　　浙江英特科技股份有限公司展示了其高效罐換熱器(圖2-19)。該換熱器采用鈦螺旋管制作，外殼采用PP+玻纖材料注塑成型，具有焊接點少、可靠性好、性價比高、易拆裝、易清洗、便于生產(chǎn)等優(yōu)點，廣泛用于風(fēng)冷熱泵泳池?zé)崴畽C。其由于采用鈦螺旋管結(jié)構(gòu)，沒有內(nèi)部焊點，故不容易腐蝕，且采用逆流流動，具有換熱性能好，性價比高等優(yōu)點。

　　

　　（6）翅片管換熱器　　

　　廣東芬尼克茲節(jié)能設(shè)備有限公司展示了低溫型空氣源熱泵熱水機組中防腐蝕爍金翅片換熱器(圖2?20)。其采用開窗式翅片設(shè)計，強化空氣側(cè)擾動，空氣側(cè)傳熱系數(shù)是閉窗翅片的1.2倍。其采用爍金翅片，與傳統(tǒng)藍色翅片相比，具有較高的防腐蝕性能。同時該爍金翅片采用親水涂層，有利于盡快排走表面液滴，縮短除霜時間。

　　（7）強化換熱管及翅片設(shè)計　　

　　在本次展覽中，金龍精密銅管集團股份有限公司展示出一系列內(nèi)螺紋銅管(圖0?21)，包括光面銅盤管、光面直銅管、蚊香盤管、內(nèi)螺紋盤管以及無縫翅片管。

　　

　　其內(nèi)螺紋銅管具有普通齒、交叉齒、瘦高齒和M型齒等強化齒形(圖2?22)。該產(chǎn)品具有組織均勻致密、尺寸精度高、齒型規(guī)范完整、內(nèi)腔殘留物低等特點，內(nèi)表面積比同規(guī)格光面銅管增大65-100%，傳熱系數(shù)高于同規(guī)格光管1.8-2.0倍，廣泛用于空調(diào)與制冷行業(yè)。該內(nèi)螺紋銅管直徑可達4mm，齒高最低可達0.1mm，能減少換熱器的體積，降低換熱器的成本。采用內(nèi)螺紋管強化管內(nèi)制冷劑側(cè)湍流流動，強化管內(nèi)換熱。

　　浙江海亮股份有限公司展示了一系列強化管，包括光面盤管(圖2?23)、蚊香管、保溫管、紫銅制冷管、銅水管以及覆塑管。其盤管采用行業(yè)領(lǐng)先的連鑄連軋生產(chǎn)能力，生產(chǎn)規(guī)模覆蓋Φ4-Φ219mm的全系列生產(chǎn)能力的制造。在實現(xiàn)產(chǎn)品較高成材率和較高生產(chǎn)效率的情況下，又確保了制造工藝的先進性，提升了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。其紫銅管中銅含量99%以上，由于紫銅產(chǎn)品具有優(yōu)異的延展性，容易加工成型各種形狀，所以其在制冷、水暖、機電等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。其紫銅水暖管，對飲用水有非常好的殺菌作用，使用壽命能夠長達百年，并且可以幾乎100%回收非常優(yōu)異的導(dǎo)電性能，在電力、電爐、核電等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

　　

　　無錫海特精密模具有限公司展示出其翅片加工模具(圖2?24)，可針對翅片模具規(guī)格繁多、片型多變的特征設(shè)計出高效率的模塊。該公司研制出26排3步進熱泵式全鋁微通道平行流翅片模具及集料裝置，滿足量產(chǎn)需求，為翅片管換熱器的生產(chǎn)和發(fā)展提供了技術(shù)支持。

　　無錫佳科科技有限公司展示出其空調(diào)翅片模具(圖2?25)，該模具適用于家用空調(diào)、中央空調(diào)以及除濕機等。該公司能夠生產(chǎn)不同尺寸的空調(diào)翅片模具、冰箱翅片模具、高翻邊翅片模具以及特殊用具翅片模具。其模具維修使用方便，零件互換性好，且沖壓速度可達250-400次/分，可滿足生產(chǎn)翅片管企業(yè)的需求。

　　東洋桑工業(yè)科技有限公司展示出其高分子低溫再生轉(zhuǎn)輪以及高分子轉(zhuǎn)輪工業(yè)除濕機(圖0?26)。該公司生產(chǎn)的高分子低溫再生轉(zhuǎn)輪外徑可為770mm-2500mm，高分子低溫再生轉(zhuǎn)輪可通過風(fēng)量為1200m3/h-22000 m3/h，滿足工業(yè)需求。該轉(zhuǎn)輪在較寬的相對適度范圍內(nèi)，對低濕度和高濕度都有很高的吸濕能力，吸濕能力是硅膠的2-3倍。其高分子轉(zhuǎn)輪工業(yè)除濕機無需電加熱，利用冷凝熱再生，節(jié)能效果達到70%以上。

　　

　　2.2.2 制冷系統(tǒng)閥件特色產(chǎn)品　　

　　閥件是控制系統(tǒng)流量的部件。本次展出的閥件類型眾多，包括球閥、蝶閥、熱力膨脹閥、電磁閥、電子膨脹閥及四通閥等。球閥、蝶閥、熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)及工藝較為簡單，相關(guān)展品較為傳統(tǒng)。本次創(chuàng)新產(chǎn)品主要集中在電子膨脹閥和四通換向閥兩類。閥件產(chǎn)品趨于精細化、特定化、智能化。

　　

　　（1）自平衡閥　　

　　浙江溫嶺市恒發(fā)空調(diào)部件有限公司展示的自平衡膨脹閥加化霜閥部件(圖2?27)是由冷媒輸入壓力推動，打開滑動閥芯的自適應(yīng)式變頻系統(tǒng)管路中冷媒輸出節(jié)流膨脹的一種全新節(jié)流方式。尺寸精度為µ m級，可適應(yīng)制冷/制熱低到高全域流動調(diào)節(jié)，低溫化霜時間7-10分鐘。內(nèi)部設(shè)有阻尼結(jié)構(gòu)，抑制由工況微調(diào)引起的閥芯頻繁動作。設(shè)計限位結(jié)構(gòu)，確定最大開啟通徑。可具有單向或雙向流動。結(jié)構(gòu)簡單，焊點少，泄露風(fēng)險小，防爆性能優(yōu)越，簡化變頻空調(diào)匹配控制，可適應(yīng)高溫、高濕和高鹽等惡劣工作環(huán)境，可修正制造和運行誤差，防止過載。

　　（2）電子膨脹閥　　

　　浙江三花智能控制股份有限公司展示的DPF-TS/S系列電子膨脹閥(圖2-28)在制冷、空調(diào)和熱泵系統(tǒng)中可實現(xiàn)制冷劑流量的自動調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)運行于最佳工況，達到快速制冷或制熱，精確控溫和節(jié)能等目的。最大工作壓差可達3.5MPa，最大工作壓力可達4.9MPa。可雙向流通，適用于可逆系統(tǒng)。

　　

　　浙江三花智能控制股份有限公司展示的LPF系列電子膨脹閥(圖2-28)主要用于冷凍冷藏系統(tǒng)中。當(dāng)LPF系列電子膨脹閥完全關(guān)閉時，系統(tǒng)內(nèi)漏量低于1mL/min，效果等同于電磁閥。當(dāng)LPF系列電子膨脹閥用于冷凍冷藏時，可完全替代電磁閥，節(jié)約安裝空間和成本。LPF-T系列可承受9MPa工作壓力，適用于CO2系統(tǒng)。

　　

　　（3）四通換向閥　　

　　浙江三花智能控制股份有限公司展示的旋轉(zhuǎn)四通閥(圖2?29)廣泛應(yīng)用于大型熱泵型制冷系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)為“等徑流道設(shè)計”，壓損較同類型旋轉(zhuǎn)閥降低40%。具有防卡死設(shè)計，剛性主體采用大間隙，結(jié)合軟密封設(shè)計，有效解決閥芯動作卡死問題。該閥直接由電機驅(qū)動，無需建立壓差，系統(tǒng)控制可實現(xiàn)多樣化。

　　（4）智能閥　　

　　搏力謀自控設(shè)備(上海)有限公司展示的能量閥(圖2?30)由一個等百分比控制球閥、一個流量計、一對溫度傳感器及一臺智能執(zhí)行器組成，是一種多功能的壓力無關(guān)型控制閥。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Delta T管理優(yōu)化盤管性能，降低運行成本，消除小溫差現(xiàn)象。能量控制模式下，用戶可將功率輸出設(shè)置為一個線性相應(yīng)的特定值使得盤管和閥門特性不在與此相關(guān)。盤管控制不受壓力和溫度影響。能量閥可通過連接搏力謀云監(jiān)測優(yōu)化冷、熱量的供應(yīng)，使系統(tǒng)達到性能能耗比最優(yōu)，并提供全面的能耗數(shù)據(jù)分析報告。具有實時性、可視化、云連接、高效能等特點。

　　

　　（5）變頻器　　

　　深圳市匯川技術(shù)股份有限公司展示的CA200系列變頻器(圖2?31)專用于驅(qū)動渦旋和轉(zhuǎn)子壓縮機，散熱方式有風(fēng)冷和冷媒。采用板式結(jié)構(gòu)設(shè)計，體積小，節(jié)省空間，安裝、操作、維護方便。運用薄膜電容方案匹配成熟的壓縮機庫，縮短客戶調(diào)試時間。全系列標(biāo)配輸入濾波器，提高抗干擾能力。采用宏參數(shù)，將典型應(yīng)用一鍵實現(xiàn)。還展示了MD100風(fēng)機水泵專用板式變頻器(圖2?32)，運用超低噪聲設(shè)計、同步機效率IE5設(shè)計，接口功能齊全，集成度高，支持PLC編程和LCD顯示，適合水泵各專用功能。EMC標(biāo)配過C2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。

　　2.3評價與展望　　

　　在本次展會中，各大廠商在強化傳熱和提升換熱器緊湊型方面不斷創(chuàng)新，展出了許多新型強化換熱設(shè)計與新型加工工藝。結(jié)構(gòu)緊湊、強化換熱、減少制冷劑充注量仍是研究換熱器的熱點。企業(yè)也更加關(guān)注小內(nèi)徑銅管、內(nèi)螺紋銅管以及微通道換熱器。強化換熱器換熱能力、降低流動阻力、提高換熱器防腐蝕和防結(jié)垢能力也是企業(yè)研發(fā)的重點。

　　

　　控制閥件部分主要體現(xiàn)著兩點趨勢。一是產(chǎn)品趨于精細化、特定化。各公司根據(jù)各類適用場景推出了不同系列的閥件產(chǎn)品，使產(chǎn)品更契合實際應(yīng)用場景，具有更好的經(jīng)濟性。二是產(chǎn)品更趨于智能化、集成化。各公司推出的電控閥件在控制精度上不斷提高，在與其他的元器件的關(guān)聯(lián)性及與用戶的交互性上有很大的突破，控制平臺趨于人性化與多功能化。　　

　　（本節(jié)作者：華南理工大學(xué) 劉金平教授、碩士生王澤嵩、譚慶澎、鄭曉騰）