“数智赋能 稳基强链”2024中国制冷展技术总结报告连载（三）

本节作者「华南理工大学：刘金平教授、硕士生陈梓宇、硕士生陈勇春、硕士生陈潇」

微通道的通道水力直径在1～100μm，与传统的翅片管换热器相比，微通道换热器（MCHE）具有优异的热性能、紧凑性和更轻的重量，因此备受关注。它们的潜力已经在不同的行业和专业领域得到了研究和开发，如汽车、发电、余热回收、制冷和空调和电子。目前，各厂商所展示的微通道换热器（图2-1）主要由微通道扁管、翅片及集流管组成。

图2-1  微通道换热器结构

全铝微通道换热器是空调铝材应用研究的重要推进方向。与传统的铜管换热器相比，铝制微通道换热器具有换热效率高、体积小、制冷剂充注量低等优势。但在实际应用中，采用微通道扁管技术的换热器腐蚀失效问题严重，包括多孔挤压扁管上的点蚀穿孔失效和翅片脱落换热效率降低等。

聊城万合商贸有限公司展出的铝扁管重量轻、导热性能高，有良好的耐腐蚀性和良好的弯曲加工性能（图2-2）。微通道内可以加工不同尺寸与形状的内肋以增强液体侧流体的扰动，有效地提高换热系数。

图2-2  万合平行流铝扁管结构

对于传统的微通道换热器，其翅片折叠成波浪形，通过钎焊焊接在平行扁管之间。这种结构使得翅片存在很多夹角，在湿工况下析出的水分会滞留在翅片夹角处难以顺利排出。

江苏科菱库精工公司推出了一种竖插翅片式的微通道换热器（图2-3），翅片竖直布置，扁管通过开槽结构水平插在翅片的凹槽中。目前，竖插翅片微通道换热器技术在中国尚处于初步商业应用阶段，对技术开发、制造工艺、耐腐蚀、铝基材配件、扁管/翅片/集管等各环节需要继续进行研究优化。

图2-3  科菱库竖插翅片式微通道换热器结构

杭州三花微通道换热器有限公司展示了采用不同抗腐蚀涂层的微通道换热器（图2-4、图2-5），涂层处理也是影响微通道使用效果的关键，不同的涂层用来应对不同的处理需求。三价铬钝化涂层（自钝化膜）提供防腐蚀保护能力，电泳涂层则可以实现极强的腐蚀环境保护，长期保护芯体。三花研发一系列的微通道换热器，与原翅片管换热器相比，设备可显著降低制冷剂充注量，提升低温制热性能。

浙江新金宸机械有限公司展出了一系列微通道换热器（图2-6），其中包括储能式微通道换热器和微通道过冷器，过冷器是基于复叠式多孔微通道扁管散热的热管理技术，将多个微通道扁管贴合形成不同流道，同时将扁管与电控散热铝板焊接在一起，实现电控散热和系统过冷度提升的多功能整合，使电控盒内的温度相对恒定。

图2-6  浙江新金宸微通道换热器及过冷器

浙江三可热交换公司专注于微通道换热器的研究，本次展会展出了多种微通道换热器（图2-7），可应用在商用空调风冷冷水机组、冷凝机组、机房空调、轨道交通等场景，其微通道换热器采用一体化NOCOLOK钎焊焊接，翅片与铝合金扁管冶金结合，接触热阻小，能显著提高传热性，铝扁管与铝翅片间无电位差腐蚀，抗腐蚀性强。同时，其可以提供电泳、达克罗、表面钝化、环氧树脂、喷粉、喷漆等表面处理以应对不同的应用场景。

图2-7  浙江三可微通道换热器

图2-8  浙江富源高能效微通道换热器

丹佛斯（上海）投资有限公司展示了C12L-EZ-22微板换热器（图2-9），其生产的钎焊板式换热器已被广泛应用于中央空调、热泵、冷水机组、油冷却、采暖热水器等热交换器。其采用了Z形通道板片技术，充分混合气态和液态制冷剂，提升了换热器的性能，在同样蒸发压力下其换热效率比传统鱼骨形板式换热器高出40%。其优势在于主要在于：采用非对称的结构，可减小水侧流道的压降，增加氟侧的传热系数；Z形流动结构优化氟侧制冷剂两相流分配，提高换热系数；Z形产品设计压力更高；Z形产品结构紧凑，可降低冷媒充注量。

图2-9  丹佛斯C12L-EZ/-R微板换热器

浙江三花有限公司展示了一系列钎焊板式换热器（图2-10），主要拥有3项技术设计创新：利用红外热成像仪判断分配效果解决高效分配器设计；利用非对称设计提升换热效率的同时将压降控制在合理的范围内；利用阻断水的方式将易结冰的部位和流速较慢的区域分隔开来，从而使得板式换热器具有更高的效率和更好的防冰冻能力。

图2-10  浙江三花钎焊板式换热器

套管式换热器结构简单，传热面积增减方便且工作适应范围较广，因此广泛应用于制冷空调、石油化工等领域。杭州沈氏展出了几款同轴套管式换热器（图2-11）。其中CO换热器抗压性强、抗冻性好，可适用于二氧化碳热泵或二氧化碳制冷（冷冻）主机。螺旋管式换热器采用螺旋槽纹结构，使流体在管内既有沿轴向的流动，也有沿着螺旋旋转流动，产生局部二次流以增强流体湍动，提高传热系数。

图2-11  沈氏套管换热器

壳管式换热器具有使用寿命长、在高温高压下运行稳定等优点，被广泛应用于冷水机组中。杭州沈氏节能科技股份有限公司展示了他们在冷水机组中应用的壳管式换热器（图2-12），在管侧采用内管强化的高效换热管，同时采用螺旋折流板增强换热。此外，组合使用多种分配器，换热效率较高。

图2-12 沈氏壳管式换热器

翅片管式换热器是目前应用最广泛的换热器类型，由换热管与换热翅片构成，主要用于制冷剂与空气的换热。家用空调器的蒸发器和冷凝器基本上都采用翅片管式换热器。

目前，翅片管式换热器的主要研究目标是高效紧凑化，小管径的换热器在具有更高的换热系数的同时还能够节约制造成本，有利于提高空调器的整机性能。

浙江海亮股份有限公司致力于铜管的研究，在本次展会中展示了多款用于不同场景的铜管（图2-13），生产的产品规格包括规格Φ4mm～Φ30mm的盘管、蚊香管，以及不同材质、不同螺纹加工的直铜管。

图2-13  海亮铜管

金龙精密铜管集团采用新工艺提升了模具精度后，将模具尺寸精度误差严格控制在0.01mm以内，模具精度提高使得铜管尺寸精度大幅度提高，进而使得换热器效率得到极大提升（图2-14）。

图2-14  金龙铜管

翅片管式换热器的热阻主要是在空气侧，强化空气侧换热能力主要是加强空气流过换热翅片时的扰流。

无锡海特精密模具有限公司展出其翅片加工模具和翅片加工工艺。针对翅片不同模具规格和片型尺寸，设计出高效率的模具（图2-15）。

图2-15  海特翅片模具及加工工艺

印刷电路板式换热器是利用化学腐蚀在换热版上蚀刻出微细通道，由扩散连接后形成的换热器芯体和封头组成，降低了接触热阻，具有紧凑高效、安全可靠等优点，其传热面积密度远远高于紧凑换热器的标准，并且不易泄漏，安全性高，被多用在液化天然气和超高温气冷核反应堆领域。

杭州沈氏展示了一种集成式微通道换热器（图2-16），其研制的印刷电路板式换热器，利用化学蚀刻技术，能蚀刻出毫米量级的换热单元通道，可以有效冷却功率器件，该换热器具有极高的紧凑性和高效换热能力，紧凑度达到5000m²/m³，可以满足200～300W/cm²的散热需求。

图2-16  印刷电路板式换热器

冷板是通过机械加工在金属板材内形成制冷剂通道后的板块，通常在制冷剂通道内加工出拓展换热表面以提高换热效率，发热的电子元件安装在相变冷板的表面，通过液态金属、导热硅脂、导热垫片等接触，制冷剂从冷板入口进入冷板，在冷板内的制冷剂通道内吸收电子元件散出的热量，在出口处流出，从而达到为电子元件降温的效果。

宁波哈雷换热设备有限公司展出的冷板（芯片冷却器，图2-17），其板材采用SUS304不锈钢材料，铜管直接连接，冷媒直接冷却，体积小、重量轻、安装方便、冷却效率高、冷却性能稳定，不受外界环境影响，具有高传热系数的通道技术和高强度。

图2-17  哈雷不锈钢冷板

水喷淋在湿帘上形成水膜，热空气在风机作用下强制通过湿帘，在这个过程中，水通过吸收空气中的热量而蒸发，空气实现等焓降温增湿。湿帘由于其吸水性能好、蒸发效率高等优点，被广泛应用于工业厂房和数据机房等场所的冷却。

澳蓝（福建）实业有限公司展示了阻燃型湿帘（图2-18），该湿帘具有B1级阻燃特性，阻燃性能不随淋水衰减，并且随着湿帘厚度的增大，最大蒸发效率可达94%。

图2-18  澳蓝防火湿帘

蒙特空气处理设备（北京）有限公司展示了应用GLASdek GX40加湿介质的FA6蒸发式加湿器（图2-19）。该介质由无机阻燃材料制成，耐火性可达A1级水平，其独特的陶土涂层使其适用于pH在3～10的工质，便于采用化学试剂定位清洗以提高使用寿命与降低成本。FA6蒸发式加湿器加装了DropSTOPTM挡水装置，在保证低压损的同时可使最大迎面风速达5m/s。

图2-19  蒙特蒸发式加湿器与蒸发介质

在制冷空调系统中，冷却塔基本承担了空调冷却水系统的负荷，是冷却循环水的重要设备。本次展会多家展商展示了他们生产的冷却塔。广东新菱空调科技有限公司展示了SCH系列横流冷却塔与CEF系列逆流冷却塔（图2-20），SCH横流塔采用变流量技术，在冷却水量于30~110%范围内均可实现均匀布水，避免了填料出现缺水区域导致的换热效率下降的问题，此外，变流量技术可应用于一台机组对应多台冷却塔的情况，从而有效降低出水温度，提高机组能效。CEF逆流塔将风机下置，有效减小了冷却塔噪音，同时通过散流器使空气更均匀地通过填料，提高了换热效率。

图2-20  新菱冷却塔

广东览讯科技开发有限公司展示了LXWD干湿联合防白烟逆流闭式塔（图2-21），采用干湿联合运行，有效缓解了干式冷却塔夏季冷却不达效与湿式冷却塔耗水量高的问题。冬季可将喷淋泵停泵使用，只采用干式冷却，有效防止冷却塔挂冰风险。

图2-21  览讯LXWD干湿联合逆流塔

作为制冷系统四大件之一的制冷阀件，对制冷系统运行起决定性作用。制冷阀门是流体输送系统中的控制部件。常常担负着截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等重任。本次展出的阀件类型众多，包括球阀、蝶阀、热力膨胀阀、电磁阀、电子膨胀阀及四通阀等。阀件产品趋于特定化、精细化和智能化，对制冷系统性能的提升更为明显。

浙江三花智能控制股份有限公司展示的ZPF电动电子膨胀阀（图2-22），该阀门作为离心式冷水机组的节流装置，最大容量达1800RT；适用于磁悬浮，气悬浮等无油系统；调节部分采用蝶阀设计，通过进步电机驱动阀瓣转动，实现9600步高精度调节。

图2-22 三花ZPF电动电子膨胀阀

丹弗斯（天津）有限公司展示ETS蜂鸟系列电子膨胀阀（图2-23），ETS蜂鸟是一种步进电机电子膨胀阀，应用于制冷空调设备，精确控制喷入蒸发器的制冷剂流量。阀门采用同轴设计，通过电机直接驱动，带动滑块动作，调节平衡式笼罩流口的开度，实现制冷剂双向的流量调节。与此同时，双向电磁阀级别的关断功能，保障了系统的可靠运行。阀门所采用的高效双极电机，精确地控制制冷剂流量。

图2-23  丹弗斯ETS蜂鸟电子膨胀阀

浙江鸿森机械有限公司展示的DSV系列电动三通调节阀（图2-24）用于冷冻、冷藏和空气调节装置的液体、吸气和热气管路，以及热氟化霜管路，专为工业应用场合设计，阀门口径大、设计紧凑、重量轻。可根据应用场合选择一进二出和二进一出2种连接方式。该阀门适用于系统低压差或零压差状态，不会出现不开阀或卡死现象。

图2-24  鸿森DSV系列电动三通调节阀

浙江三花智能控制股份有限公司展示的SHF（GF）系列方形四通阀（图2-25）采用大间隙和柔性密封避免了阀门卡死的问题；而方形滑块采用柔性密封，在高压枪与控制阀之间设置密封活塞，有效地降低控制阀内漏，内漏水平较圆柱阀体低50%；该阀的柔性流道设计使得活塞不会因为积液而影响换向，整个换向过程流量平缓、换向丝滑。

图2-25  三花SHF（GF）系列方形四通阀

丹弗斯（天津）有限公司展示的OFC单向及截止组合阀（图2-26）设计用于提供排放解决方案，通过采用阻尼止回阀，提高带磁浮轴承的无油离心式压缩机的性能和可靠性，作为组合式分割弯头、截止阀和带有集成分级端口和压力端口的止回阀。该设备包含：集成停止功能和阻尼止回阀功能。该阀的气体阻尼器和特殊的开启特性可防止湍流条件下的剧烈运动；阻尼喷嘴止回阀可降低颤振噪音。

图2-26 丹弗斯OFC单向及截止组合阀

西门子有限公司展示的EVF4U20E智慧阀（图2-27）具有极大灵活性。例如：可将流量计安装在供水管路，将阀门安装在回水管路，以节省安装空间；控制器可平行或垂直安装在流量计上，为简化保温，控制器在管道上略微抬高，以便轻松连接或移除。该阀借助彩色编码的插入式接线子端，可快速、轻松连接设备。控制器易于连接，可自动检测流量计和执行器，根据设置进行调整。充分利用数字化技术：将所有数据实时上传到云端，从而随时检查和验证数值，并且实现了设置的直观可视化。

图2-27  西门子EVF4U20E智慧阀

北京海林自控科技股份有限公司展示的SRV系列智慧（图2-28）调节阀应用于温度、压力变化频率相对较高或者有明显峰值或谷值的环境中。该阀门通过收集到的实际温度、温差、压力、压差流量或能量变化，实时调整阀门的开度，确保参数在设定范围内起到节能环保的作用。

图2-28  海林SRV系列智慧

搏力谋自控设备（上海）有限公司展示的新一代能量阀（图2-29）集能量计量（MID）和压力无关型控制及ΔT管理于一体。集成于搏力谋能量阀的ΔT管理器持续地测量温度分布，并将其与用户定义的固定限值进行比较。如果温度低于限值，搏力谋能量阀会自动调整流速，以消除溢流。当供暖或制冷系统的水流量过量，无法将这些过量的水转化为更高的供暖或制冷能力，往往会导致机组设备出现小温差综合症。测量和控制每一个热交换器的进、回水之间的温度分布，是确保低泵送成本的关键。集成逻辑是在保持舒适性的同时，可防止热交换器处出现小温差。

图2-29  搏力谋新一代能量阀

综合上述展品信息，可以看出制冷系统换热器等辅助设备具有如下特点：

趋势一

从本次展会展出的各类换热器可以发现，随着环保节能理念的全球推行和双碳目标的推进，各行各业都在进行实践和改进，换热器未来应紧随环保理念而实现自身的高效节能化；

趋势二

从展出的冷却塔及湿帘可以看出，企业注重材料使用寿命的提升，从材料涂层等方面增强阻燃性及抗腐蚀能力，此外减少系统总能耗也是重要的研发方向，企业更注重于提高冷却塔布水均匀性以强化冷却塔的换热性能，减少各项能源损失；

趋势三

阀件部分的更新与改进对制冷系统实现效率最大化有着至关重要的意义，但除了提高效率，在实际运用中对于系统的安全性、可靠性的需求也在不断增长。本次展会展出的阀件向着精准、稳定、智能和关联化发展，增强了阀件与其他元器件的关联性，以及与使用者的交互性，通过联动系统部件及高精度传感器，实现对阀件的高效精准控制。