I tubi di calore (heat pipe) sono dispositivi di trasferimento termico passivo ad alta efficienza che consentono una rapida conduzione del calore sfruttando il principio del cambiamento di fase. Negli ultimi anni, hanno dimostrato un notevole potenziale di risparmio energetico nell'applicazione combinata di frigoriferi e scaldabagni. Di seguito viene analizzata l'applicazione e i vantaggi della tecnologia dei tubi di calore nel sistema di riscaldamento dell'acqua dei frigoriferi.
L'applicazione dei tubi di calore nel recupero del calore di scarto dai frigoriferi
Principio di funzionamento: il tubo di calore è riempito con un fluido di lavoro (come il Freon), che assorbe calore e vaporizza attraverso la sezione di evaporazione (la parte a contatto con l'alta temperatura del compressore). Il vapore rilascia calore e si liquefa nella sezione di condensazione (la parte a contatto con il serbatoio dell'acqua), e questo ciclo garantisce un efficiente trasferimento di calore.
Design tipico
Utilizzo del calore di scarto del compressore: la sezione di evaporazione del tubo di calore è fissata all'alloggiamento del compressore, mentre la sezione di condensazione è incorporata nella parete del serbatoio dell'acqua per riscaldare direttamente l'acqua sanitaria (come nel caso del contatto indiretto tra il tubo di dissipazione del calore a media e alta pressione e il serbatoio dell'acqua nel brevetto CN204830665U).
Recupero del calore del condensatore: alcune soluzioni combinano i tubi di calore con il condensatore del frigorifero per sostituire il tradizionale raffreddamento ad aria e riscaldare contemporaneamente il flusso d'acqua (come l'applicazione di tubi di calore separati nel brevetto CN2264885).
2. Vantaggi tecnologici
Trasferimento di calore ad alta efficienza: la conduttività termica dei tubi di calore è centinaia di volte superiore a quella del rame, il che può trasferire rapidamente il calore di scarto dai compressori e aumentare il tasso di recupero del calore (dati sperimentali mostrano che l'efficienza di recupero del calore può superare l'80%).
Isolamento di sicurezza: il tubo di calore isola fisicamente il refrigerante dal condotto dell'acqua, evitando il rischio di perdite e contaminazione associato ai tradizionali scambiatori di calore a serpentina.
Risparmio energetico e riduzione dei consumi: l'utilizzo del calore di scarto può ridurre il carico sul compressore del frigorifero, diminuendo il consumo energetico dal 10% al 20% e, allo stesso tempo, diminuendo la richiesta di energia aggiuntiva dello scaldabagno.
3. Scenari e casi applicativi
Frigorifero e scaldabagno domestici integrati
Come indicato nel brevetto CN201607087U, il tubo di calore è inserito tra lo strato isolante e la parete esterna del frigorifero, preriscaldando l'acqua fredda e riducendo la temperatura superficiale del corpo della scatola, ottenendo così un doppio risparmio energetico.
Sistema di catena del freddo commerciale
Il sistema di tubi di calore del grande magazzino frigorifero può recuperare il calore di scarto di più compressori per fornire acqua calda per l'uso quotidiano dei dipendenti.
Espansione della funzione speciale
In combinazione con la tecnologia dell'acqua magnetizzata (come CN204830665U), l'acqua riscaldata tramite tubi di calore può migliorare l'effetto di lavaggio dopo essere stata trattata con magneti.
4. Sfide e direzioni di miglioramento
Controllo dei costi: i requisiti di precisione di lavorazione per i tubi di calore sono elevati e i materiali (come gli involucri esterni in lega di alluminio) devono essere ottimizzati per ridurre i costi.
Adattamento della temperatura: la temperatura del compressore del frigorifero varia notevolmente, quindi è necessario selezionare un mezzo di lavoro appropriato (ad esempio Freon a basso punto di ebollizione) per adattarsi alle diverse condizioni di lavoro.
Integrazione del sistema: è necessario risolvere il problema della disposizione compatta dei tubi di calore e dei refrigeratori/serbatoi d'acqua (ad esempio con avvolgimento a spirale o disposizione a serpentina).
Data di pubblicazione: 01-08-2025