Heatpipes zijn zeer efficiënte passieve warmteoverdrachtssystemen die snelle warmtegeleiding bereiken via het principe van faseovergang. De afgelopen jaren hebben ze een aanzienlijk energiebesparingspotentieel aangetoond bij gecombineerde toepassing in koelkasten en boilers. Hieronder volgt een analyse van de toepassingsmethoden en voordelen van heatpipe-technologie in het warmwatersysteem van koelkasten.
De toepassing van heatpipes bij het terugwinnen van restwarmte van koelkasten
Werkingsprincipe: De heatpipe is gevuld met een werkmedium (zoals freon), dat warmte absorbeert en verdampt via het verdampingsgedeelte (het deel dat in contact komt met de hoge temperatuur van de compressor). De stoom geeft warmte af en wordt vloeibaar in het condensatiegedeelte (het deel dat in contact komt met de watertank), en deze cyclus zorgt voor een efficiënte warmteoverdracht.
Typisch ontwerp
Gebruik van restwarmte van de compressor: het verdampingsgedeelte van de heatpipe is bevestigd aan de compressorbehuizing en het condensatiegedeelte is in de wand van de watertank ingebed om het huishoudelijke water rechtstreeks te verwarmen (zoals het indirecte contactontwerp tussen de warmteafvoerbuis met gemiddelde en hoge druk en de watertank in patent CN204830665U).
Warmteterugwinning uit condensor: Sommige oplossingen combineren heatpipes met de condensor van de koelkast om traditionele luchtkoeling te vervangen en tegelijkertijd de waterstroom te verwarmen (zoals de toepassing van gescheiden heatpipes in het CN2264885-patent).
2. Technologische voordelen
Hoge efficiëntie warmteoverdracht: De thermische geleidbaarheid van heatpipes is honderden malen groter dan die van koper. Hierdoor kan de restwarmte van compressoren snel worden overgedragen en het warmteterugwinningsrendement worden verhoogd (experimentele gegevens tonen aan dat het warmteterugwinningsrendement meer dan 80% kan bedragen).
Veiligheidsisolatie: De heatpipe isoleert het koelmiddel fysiek van de waterweg, waardoor het risico op lekkage en verontreiniging dat gepaard gaat met traditionele spiraalwarmtewisselaars wordt vermeden.
Energiebesparing en -verbruiksvermindering: Door restwarmte te benutten, kan de belasting van de koelkastcompressor worden verlaagd. Hierdoor daalt het energieverbruik met 10% tot 20% en neemt tegelijkertijd het extra energieverbruik van de boiler af.
3. Toepassingsscenario's en cases
Geïntegreerde koelkast en boiler voor huishoudelijk gebruik
Zoals vermeld in patent CN201607087U is de heatpipe ingebed tussen de isolatielaag en de buitenwand van de koelkast. Hierdoor wordt het koude water voorverwarmd en de oppervlaktetemperatuur van de koelkast verlaagd. Zo wordt een dubbele energiebesparing bereikt.
Commercieel koelketensysteem
Het heatpipe-systeem van de grote koelopslag kan de restwarmte van meerdere compressoren terugwinnen om dagelijks warm water te leveren voor het gebruik door werknemers.
Speciale Functie-uitbreiding
In combinatie met gemagnetiseerde watertechnologie (zoals CN204830665U) kan water dat door heatpipes wordt verwarmd, het waseffect verbeteren nadat het door magneten is behandeld.
4. Uitdagingen en verbeteringsrichtingen
Kostenbeheersing: De vereisten voor de verwerkingsnauwkeurigheid van heatpipes zijn hoog en de materialen (zoals buitenmantels van aluminiumlegering) moeten worden geoptimaliseerd om de kosten te verlagen.
Temperatuuraanpassing: De temperatuur van de koelcompressor schommelt sterk. Daarom is het noodzakelijk om een geschikt werkmedium te selecteren (zoals freon met een laag kookpunt) om aan de verschillende werkomstandigheden te voldoen.
Systeemintegratie: Het is noodzakelijk om het probleem van de compacte lay-out van heatpipes en koelkasten/watertanks (zoals spiraalvormige of serpentine-opstelling) op te lossen.
Plaatsingstijd: 1 augustus 2025