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创新技术趋势下,铜管如何助力HVAC系统提升能源效率?

发布时间:2025年1月10日 | 文章来源:金田铜业 | 浏览次数:89 |

暖通空调领域(Heating, Ventilating and Air Conditioning, HVAC)的进步正在改变人们管理室内环境的方式。StartUs Insights大数据和人工智能驱动平台StartUs Insights Discovery Platform,基于对 680 多家新兴 HVAC 技术公司的分析,推出《HVAC行业十大技术趋势(2025)》,重点关注影响力排名TOP10创新技术对HVAC系统有效性、效率和环保意识的提高(资料及图片来源 startus-insights.com)。

 

  1. Connected HVAC(联网暖通空调)
  2. Predictive Maintenance(预测性维护)
  3. Precision Indoor Climate Control(精密室内气候控制)
  4. Renewable Integration(可再生能源整合)
  5. Ductless HVAC(无管道暖通空调)
  6. Energy Recovery Ventilation(能量回收通风)
  7. Energy Analytics & Management(能源分析与管理)
  8. Noise Reduction Technologies(降噪技术)
  9. Immersive Assistance & Training(沉浸式协助和培训)
  10. Green Refrigeration(绿色制冷)

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能源效率低下、温度控制欠佳和维护能力有限是传统 HVAC 系统的常见挑战。在物联网、智能技术、能量回收、磁冷却等技术创新之外,铜管作为HVAC系统的重要原材料,对提高暖通系统的有效性、效率和环保意识有着更为根本性的作用。铜管因其导热性能优异、耐腐蚀性强、再加工性能优良、安装和维护方便,在HVAC系统中被广泛应用:

 

制冷剂传输:在制冷循环中,铜管用于冷媒的传输,由于铜管优良的导热性能,确保制冷效果的稳定性和持久性,使得制冷效率得以提升。

 

冷凝器和蒸发器:冷凝器主要用于冷凝蒸气,将热气冷凝成液体,而蒸发器则用于将液体制冷剂蒸发成气态,从而吸收空气中的热量。铜管凭借优良的导热性能和耐腐蚀性,在空调系统中的冷凝器和蒸发器中发挥着重要作用。

空调冷凝器(左)、空调蒸发器(右);图片来源于网络

 

节流器:节流器在空调系统中用于控制制冷剂在系统中的流动和压力。铜管制品常被用于制作节流器中的细小管道和零部件,其优良的可塑性和可焊性使得节流器的制造更加简单和可靠。

 

管路连接件:直铜管制品用于空调系统的管路连接件中,如冷媒管、冷却水管等。铜管制品具有良好的耐腐蚀性和可靠性,可以有效避免管路连接处的漏水和气体泄漏问题,确保空调系统的安全和稳定运行。

热水器(左)、汽车空调(右);图片来源于网络

 

 

在提升暖通系统有效性和效率上

不得不提到内螺纹铜管的应用

 

内螺纹铜管是一种在内表面带有螺旋槽的铜管产品,通过外径(D)、底壁厚(TF)、齿高(H)、齿顶角(α)、螺旋角(β)、齿端内径(d)等技术参数来控制精度。

内螺纹管描述

Inner grooved tubes are defined by

外径 Outer Diameter(D)

底壁厚 Bottom Wall Thickness (TF)

齿高 Groove Height(H)

齿顶角 Apex Angle(α)

螺旋角 Helix Angle(β)

齿端内径 Inner Diameter(d)

 

内螺纹铜管及技术参数描述

图片来源金田铜业,垂询方式见文末

 

铜管内侧的螺纹结构设计是为了提高热交换效率、降低能耗、减少材料使用,以及适应不同制冷剂的需求,这些优势使得内螺纹铜管在HVAC系统中得到了广泛应用,如空调冷凝器、空调蒸发器、热水器、汽车空调等空调与制冷系统的热交器行业。具体优势如下:

 

(1)增加热交换面积:螺纹结构增加了制冷剂与空气接触的热交换面积,提高热交换率,减少压降,使制冷效率和热交换效率有了显著提升。

 

(2)优化流体流动状态:螺纹结构使得流体在管内表面上形成凹槽产生湍流,这种扰动大大增加了气液界面的接触,使传热更加均匀,减少温度梯度。

 

(3)适应不同制冷剂的需求:不同结构的内螺纹铜管适用于不同的制冷剂。例如,梯形内螺纹铜管在R410A制冷剂系统中的传热系数比普通内螺纹管高,而M型内螺纹铜管在低质量流量下冷凝时系数上升明显。

 

(4)提高空调能效比:通过优化内螺纹铜管的齿肋参数,可以有效提高空调的能效比,使空调产品性能更加高效。

 

(5)降低材料成本:由于内螺纹铜管的热交换效率提高,可以减少铜管间的连接数量,并简化管道布局。此外,优化内螺纹铜管的设计可以提高材料的单位质量换热效率,从而降低材料成本,提高空调产品的性价比。

 

金田铜业生产的内螺纹铜管(性能参数详见下图),具有高尺寸精度、高散热性能、高清洁度、轻量化的特点,适应薄壁、细径、新型齿新产品趋势。

(图片来源金田铜业,垂询方式见文末)

 

金田铜业在全球建有八大生产基地,其中宁波本部、江苏基地、越南基地都建有生产各种空调制冷用铜管、环保铜水管及紫铜管接件的专业生产线,通过自动化升级和SCADA(数据采集与监视控制系统)、MES(制造执行系统)、WMS(仓储管理系统)等多系统融合应用,建设数字化工厂,推进智能制造。

主要产品包括内螺纹管、水平复绕盘管、空调直管、水道管、蚊香盘管等系列铜管产品及全系列紫铜管接件、各类管配件,为客户提供专业的产品及服务

空调直管(上左)、水平复绕盘管(上中)、蚊香盘管(上右)

全系列紫铜管接件、各类管配件(中、下)

产品图片来源金田铜业,垂询方式见文末

 

铜管在HVAC系统中的应用

符合行业的环保和节能趋势

 

铜管的生产过程中注重环保,采用环保材料和工艺,减少对环境的负面影响。铜管的回收利用率达98%以上,不会对环境造成公害。铜管在HVAC系统中的节能优势主要表现在高效的热传导、降低流阻损失、耐腐蚀性带来的长寿命、减少热能损耗、环保的生产工艺以及降低整体能耗等方面。这些特性使得铜管成为HVAC系统中节能和环保的理想选择。

 

铜管的导热系数通常在300~400W/(m•K)的范围内,远高于其他常见金属材料。同时具有较低的流阻损失,使得铜管作为热交换器的主要材料时,相比其他材质的管道,能更高效地传递热量,减少制冷系统的能量消耗,提高系统效率。

 

暖通系统运行制冷剂时,一方面,铜管内壁薄且光滑,不结水垢,水阻非常小,减少了压力损失,能有效降低能耗,不仅降低了输送成本,还减少对环境的污染。另一方面,铜管能够抵抗制冷剂、湿度和氧化等因素对铜管的腐蚀,延长空调系统的使用寿命。长寿命意味着更换频率低,减少了资源消耗和废弃物产生,符合节能和环保的要求。

金田铜业长期坚持“生态重于生产”的可持续发展理念,经过三十余年的研发投入,已建立4大海外采购基地,与全球100多个国家和地区的供应商形成长期稳定的战略合作,每年实现40万吨再生铜循环利用。已形成全球领先的再生铜材循环优势,实现从原料回收、筛选、提纯到深加工的产业链全闭环,并具备一站式铜材解决方案提供能力。

 

目前,公司的低碳再生产品已涵盖环保铜棒、高精度棒线、高精密铜合金板带、高导精密铜排、高导高韧铜线、高精密铜管及管件、高性能电磁线、精密阀门与配件以及稀土永磁材料。低碳系列产品广泛应用于清洁能源、汽车工业、消费电子、电力电气、通讯连接、智能家电等诸多领域。

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