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翅片式換熱器發(fā)展概況及趨勢(shì)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 同星科技    2023-10-31

換熱器最早起源于歐洲，早期產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱面積小、體積大而笨重。我國換熱器行業(yè)的發(fā)展是隨著冰箱和空調(diào)的發(fā)展而發(fā)展的。20 世紀(jì) 70 年代末以來，隨著我國開始自行生產(chǎn)冰箱和空調(diào)，換熱器行業(yè)也隨之發(fā)展，生產(chǎn)工藝漸趨成熟與完善，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式與功能呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)。

換熱器的更新?lián)Q代一直是制冷設(shè)備領(lǐng)域非常重要的研究發(fā)展方向之一。在制冷系統(tǒng)中，除壓縮機(jī)、節(jié)流部件外，其余部件主要是換熱器。換熱器的金屬消耗量比較大，重量、體積在制冷設(shè)備中的占比均較高。

因此，為了減輕整個(gè)制冷系統(tǒng)的重量和體積，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、換熱性能良好的換熱器是當(dāng)前換熱器發(fā)展的主要方向。在各種類型的換熱器中，絲管式換熱器、吹脹式換熱器的體積相對(duì)更大、換熱性能卻相對(duì)較差；套管式換熱器則主要應(yīng)用在制冰機(jī)等功能型制冷產(chǎn)品中，應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)受限。

和其他類型的換熱器相比，翅片式換熱器和微通道換熱器的換熱性能相對(duì)更好，在滿足相同制冷量的前提下體積可以相對(duì)更小。但微通道換熱器有易積灰、結(jié)霜的缺點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景易受限。整體而言，翅片式換熱器具有傳熱性能好、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景適應(yīng)性相對(duì)更廣，能較好適應(yīng)換熱器的整體發(fā)展方向。

①小管徑

翅片式換熱器的生產(chǎn)廠商眾多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為充分。早期翅片式換熱器的換熱管管徑較大，以 15.88mm、12.7mm、9.52mm 為主。翅片式換熱器中制冷劑在換熱管中循環(huán)流動(dòng)，并通過與翅片的接觸進(jìn)行換熱。隨著熱容量更好的制冷劑的逐漸應(yīng)用，以及制冷設(shè)備廠商對(duì)換熱器耗材、重量、體積的要求逐步提升，換熱管管徑有小型化的趨勢(shì)。

目前較為主流的翅片式換熱器的換熱管管徑為 7.94mm。若換熱器管徑進(jìn)一步縮小到 6mm、5mm，即使在管壁厚度不變的情況下，銅管、鋁管的用量均可大幅減少。實(shí)際上，由于管徑變小后耐壓強(qiáng)度的增加，換熱管的壁厚可以相應(yīng)變薄，進(jìn)一步減少銅鋁等耗材在換熱器上的使用。將小管徑的換熱管應(yīng)用于換熱器，可以有效減少材料消耗和制冷劑充注，降低制冷設(shè)備廠商的生產(chǎn)成本。

②新型制冷劑

隨著各國進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)于環(huán)保事業(yè)的重視，在制冷設(shè)備中使用環(huán)保制冷劑逐漸成為市場(chǎng)關(guān)注的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。目前較廣泛使用的制冷劑如 R134a、R404A等，雖然具有良好的綜合制冷性能，但由于其有很高的 GWP 值，對(duì)大氣溫室效應(yīng)的影響較大，因此未來會(huì)逐漸減少使用并逐步被替代，需要尋找更為環(huán)保、能耗性能更為突出的制冷劑。

R290 主要化學(xué)成分為丙烷，屬于天然有機(jī)物，熱力性能和環(huán)境性能都較為突出，是制冷劑長期的發(fā)展方向。但 R290 制冷劑易燃易爆，各國法規(guī)在 R290 系統(tǒng)的充注量控制方面都有著嚴(yán)格規(guī)定，因此對(duì)換熱器的尺寸、防泄漏的性能都有更高的要求。

一方面，應(yīng)用 R290 制冷劑的換熱器管徑需要較小，減少 R290 的充注量，降低燃爆的可能；另一方面，換熱器需要具有更好的密封性，能更好地防止制冷劑的泄漏，減少制冷劑泄漏導(dǎo)致燃爆的風(fēng)險(xiǎn)。在結(jié)構(gòu)輕量化、小型化、制冷劑環(huán)保化的前提下，目前市場(chǎng)上的小管徑翅片式換熱器可利用小管徑滿足耐壓性、耐久性要求，且小管徑能加快制冷劑流速，提升換熱性能，有著較為廣闊的發(fā)展空間。

③模塊化

模塊化是換熱器領(lǐng)域另一較為重要的發(fā)展方向。當(dāng)前，制冷設(shè)備廠商一般在向上游制冷部件廠商采購壓縮機(jī)、換熱器、節(jié)流部件、制冷管件等重要部件后，獨(dú)立將這些部件安裝進(jìn)制冷設(shè)備。這樣的做法盡管可以保證制冷設(shè)備廠商對(duì)供應(yīng)鏈更強(qiáng)的控制，但將限制其生產(chǎn)的集約化水平。

在制冷系統(tǒng)中，換熱器屬于非標(biāo)準(zhǔn)定制件，無論是蒸發(fā)器還是冷凝器都需要根據(jù)客戶的安裝結(jié)構(gòu)和相應(yīng)運(yùn)行工況下的換熱量，合理設(shè)計(jì)換熱器尺寸以滿足客戶使用需求。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)逐漸開始出現(xiàn)將壓縮機(jī)、換熱器、節(jié)流部件、電機(jī)等重要部件通過合理布局和安裝組成具有制冷功能的模塊產(chǎn)品，整機(jī)廠商購買并安裝在機(jī)箱內(nèi)合適位置，通電即可實(shí)現(xiàn)制冷功能。制冷單元模塊將制冷所需的部件集成在模塊中，能夠有效提高制冷設(shè)備生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)效率。

和其他類型的換熱器相比，由于翅片式換熱器的制冷效果更好、結(jié)構(gòu)形式多變、場(chǎng)景適應(yīng)性更強(qiáng)，因此在相同制冷量的前提下體積可以相對(duì)更小，結(jié)構(gòu)布局更合理，更適應(yīng)模塊化的發(fā)展方向。翅片式換熱器企業(yè)結(jié)合自己在換熱器領(lǐng)域的設(shè)計(jì)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，針對(duì)客戶的需求，為其定制制冷單元模塊，形成翅片式換熱器企業(yè)具有優(yōu)勢(shì)的一個(gè)發(fā)展方向。

此外，隨著越來越多的領(lǐng)域?qū)Τ崞綋Q熱器產(chǎn)生需求，翅片式換熱器已被廣泛地應(yīng)用于更多不同的領(lǐng)域，如汽車制冷設(shè)施、冷鏈物流、干衣機(jī)等。隨著未來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能集成、材料替代及生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步發(fā)展，可以預(yù)期翅片式換熱器將具有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。