套管换热器发展与现状

套管换热器发展与现状空气源热泵与水源热泵特点目前空调的热源有两种模式：一种是以空气为热源，包括集中式空气源，而另一大类则是以各种水源（如地下水、江水、湖水、河水、海水等地表水及废水等）为热源。和空气热源相比，水源热源相对比较稳定，比如，北京地区的地下水常年稳定在14－16℃之间，不论是夏季还是冬季，而空气的温度夏季昀高在38℃以上，冬季可低至零下15℃；再如青岛、烟台一带的海水温度（水下5米处）在夏季7、8月份一般在22—26℃之间，冬季12、1月份一般在10－5℃之间，而且水越深，温度越恒定，而夏季该地区的气温昀高可达35℃以上，冬季昀低可到零下10℃左右。空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别，在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区，冬季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。利用水作冷热源的热泵，称之为水源热泵。水是一种优良的热源，其热容量大，传热性能好。很多水源的温度不受环境的限制，因此得到越来越多的广泛应用。这导致水源热泵空调的能效比（COP值）高于常规空气源空调，由于水源热泵自身的环保、高效、节能、应用范围广，得到了国家大力推广和扶助，市场前景广阔。当前欧美应用地源/水源热泵的现状及趋势在国外，关于水源热泵的研究分属于两种热泵系统：一种为地源热泵，一种为海水热泵。其中地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史，但发展相当迅速。如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中新建筑中占30％。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源环境研究中心（Energy&EnvironmentalResearchCenter）、美国地下水资源联合会（NationalGroundWaterAssociation）、爱迪生电力研究所（EdisonElectricInstitute）及众多地源热泵制造设计销售公司以及政府机构和建筑商等146家成员组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标，其中，水源热泵占15%，届时将降低温室气体排放1百万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有AddisonProductsCompany、AdvancedGeothermalTechnology、CarrierCorporation、ClimateMasterInc.、EconarEnergySystemsCorporation、FHPManufacturing、MammothInc.、TheTraneCompany、WaterFurnaceInternational等公司。美国的水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统（20RT以下），多采用水-空气系统，如大家熟知的TRANE等推出的产品。在大型建筑方面，美国推行WLHP系统，即水环热泵系统。与美国的地源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管。美国地源热泵空调已成为空调行业内发展昀为迅猛的系统，目前在商业建筑空调设备的保有量中，其市场份额已超过20%，而在新建筑中的选用比例已超过35%，美国能源部USDepartmentofEnergy(DOE)的目标是每年地源热泵系统应用达到40万套；瑞士与挪威地源热泵空调及供应生活热水已超过市场份额的96%；瑞典除地源热泵应用系统外，采用其他制冷、供暖以及热水供应系统，必须获得政府部门的特别审批。未来几年，由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所联合设立的美国地源热泵协会（GHPC）将投资一亿美元，专门用于地源热泵的研究、开发及推广工作。我国应用地源/水源热泵系统的行业动态我国对地源热泵技术的应用起步较晚，近几年在国家有关部门和科研究院所的积极倡导和推动下，已有一批企业做了大量开拓性的工作，但就全国总体而言，地源热泵系统的宣传、普及、推广还远未形成气候，对大多数人来说地源热泵还是个陌生的概念。可喜的是，我国近几年来越来越重视节约能源和开发利用可再生能源，明显加强了推进地源热泵技术应用的力度。2006年1月1日，建设部正式批准发布国家标准《地源热泵系统工程技术规范》，2006年2月28日-3月1日，由中国制冷空调工业协会和天津市制冷学会联合举办的“首届中国制冷空调工程节能应用新技术研讨会”在天津召开，这次会议的主要内容就是推广地源热泵系统技术，多位知名专家、学者和行业主管部门的领导讲话，近千人参加了这次行业盛会。可以预见，在不久的将来，地源热泵系统在我国空调行业的市场份额一定会大幅度提升。套管换热器在地源/水源热泵系统中作用套管换热器作为地源/水热泵系统重要部件，其作用是使水与制冷剂换热，替代空气源热泵系统中与外界换热的铝翅片式换热器，套管换热器结构具有其独特的优势：1、水质要求低，水侧流道具有较大的截面尺寸，能容许水中夹带较大直径的纤维、泥沙等杂质通过，造成堵塞的可能性很小。同样，因水质较硬管壁结垢造成堵塞的可能性也很小。所以对水质的适应能力较不锈钢板式换热器强；2、内管特殊的构造和高延伸率及较后的壁厚使其较不锈钢板式换热器耐水冰冻的能力；3、良好的回油特性，制冷剂流程中，没有竖直上升通道，所以即使在小流量情况下，润滑油也能安全地返回压缩机。不必担心蒸发器滞油导致换热面积减少、流道堵塞、运行失稳、毁坏压机等各种危险；4、内管采用导热系数为401W/m*K纯铜制造优于导热系数为50W/m*K的不锈钢；5、价格上要比不锈钢板式换热器低。因此在0.5T——12T小冷量上，钎焊不锈钢板式换热器是无法与套管换热器抗衡。前面曾经说到美国的水源热泵的研究和应用更偏重用于住宅和商业小型系统（20RT以下），多采用水-空气系统，如大家熟知的TRANE等推出的产品。美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有AddisonProductsCompany、AdvancedGeothermalTechnology、CarrierCorporation、ClimateMasterInc.、EconarEnergySystemsCorporation、FHPManufacturing、MammothInc.、TheTraneCompany、WaterFurnaceInternational等公司。目前在美国套管换热器做得比较好的有Turbotec和Packless，其tubeintubeheatexchanger的设计基于内管的多头螺旋槽，使制冷剂能均匀地分配到各个螺旋槽中，在制冷剂流动过程中会绕内管轴芯[中间是水]运动。从而获得高效的换热效果。这种内管设计不同于国内普通的套管换热器，普通套管换热器的换热管为内螺纹铜管束或高效低翅换热管而非多头螺旋管，所以既能作冷凝器，又能作蒸发器使用。同时内、外管的材质可以有紫铜、镍白铜、不锈钢、钛等，其可广泛应用于冷水机组、风冷/水冷热泵机组、水源/地源热泵机组、热回收机组等制冷空调行业、空气源热泵热水器、游艇、船舶、海洋空调、制药行业、食品行业、化工行业等领域。这两年国内水源热泵的高速发展，使得原来被外资企业所控制的水源热泵市场，发生了改变。国内的海尔、美的、格力的空调巨头开始涉足这一领域，今后的套管换热器的用量将是一个非常大的市场。