Die vorteilhaften Eigenschaften von Kupferrohren mit kleinem Durchmesser für Wärmetauscher

Jul 16, 2023

Die Dekarbonisierung der HVACR-Branche ist im Jahr 2023 voll sichtbar. Dies liegt vor allem daran, dass Gesetzgeber weltweit Netto-Null-Ziele für das in die Atmosphäre ausgestoßene Kohlendioxid (CO2) festgelegt haben.

Zwar gibt es mehrere Strategien, um CO2-arme bis gar keine CO2-Emissionen zu erreichen, wie zum Beispiel sicherere Kältemittelmanagementpraktiken, doch effiziente Kühl- und HVAC-Systeme sind für das Energiemanagement und die Betriebskosten von Wohn-, Gewerbe- oder Industriegebäuden von entscheidender Bedeutung.

Die Energieeffizienz von Heiz- und Kühlgeräten und -geräten ist in den letzten Jahren stetig gestiegen, unter anderem dank der Verwendung von Kupferrohren mit kleinerem Durchmesser in Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlsystemen.

In diesem Jahr dominieren Wärmepumpen mit verschiedenen Leistungsmerkmalen und Kapazitäten für niedrige Umgebungstemperaturen die Szene. Unser Team stellte fest, dass viele Wärmepumpen Kupferrohre in ihren Wärmetauschern haben: etwa ⅜ Zoll (9,5 mm), meist jedoch 7 mm im Durchmesser, abhängig von der Gerätekapazität.

Darüber hinaus entwickeln Hersteller eine neue Generation von Wärmetauschern mit mehr Vorteilen gegenüber aktuellen Designs. Diese neuen Wärmetauscher verfügen über Kupferrohre mit einem noch kleineren Durchmesser (5-mm-Kupferrohr) als konkurrierende Wärmetauscherkonstruktionen, was ein leistungsfähigeres Produkt mit höheren internen und externen Wärmeübertragungskoeffizienten ermöglicht.

Allerdings ist es wichtiger denn je, die vorteilhaften Eigenschaften von Kupferrohren mit kleinem Durchmesser zu verstehen, insbesondere angesichts der neuen HVAC- und Geräteausrüstung, die für umweltfreundliche Gebäude und eine bessere Effizienz konzipiert sind.

Im Folgenden teilen wir fünf vorteilhafte Eigenschaften und Eigenschaften von Kupferrohren mit kleinem Durchmesser für Wärmetauscher:

Für einen umfassenden Überblick sehen Sie sich das folgende Webinar von Optimized Thermal Solutions (OTS) an, das Grundlagen zu Rohren mit kleinem Durchmesser, Herausforderungen und Überlegungen bei der Konstruktion von Wärmetauschern, zugängliche und kostengünstige Design-Tools, Beispielfälle und mehr behandelt.

1. Hohe Wärmeleitfähigkeit – Kupfer ist für seine hervorragende Wärmeleitfähigkeit bekannt, die etwa 400 W/mK beträgt. Diese hohe Wärmeleitfähigkeit sorgt für einen geringen Wärmewiderstand in der Rohrwand, was die Wärmeübertragung zwischen der Innen- und Außenfläche erleichtert. Wenn eine Flüssigkeit durch das Rohr strömt, wird aufgrund der Temperaturdifferenz die Wärme von der Flüssigkeit auf die Rohrwand übertragen.

Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ermöglicht eine effiziente und schnelle Wärmeübertragung und stellt sicher, dass die Temperatur der Flüssigkeit auf einem konstanten Niveau gehalten wird. Dies ist besonders wichtig bei Wärmetauscheranwendungen, bei denen die effiziente Wärmeübertragung für die effektive Funktion des Systems von entscheidender Bedeutung ist.

Insgesamt sind Kupferrohre aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit eine ausgezeichnete Wahl für Wärmetauscher und bieten effiziente und effektive Wärmeübertragungseigenschaften.

2. Hervorragende Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit – Kupfer ist ein äußerst langlebiges Material mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und daher eine ideale Wahl für Wärmetauscherrohre. Diese Beständigkeit beruht auf seiner Fähigkeit, auf seiner Oberfläche eine schützende Oxidschicht zu bilden, die dazu beiträgt, weitere Korrosion zu verhindern.

Neben der Korrosionsbeständigkeit bietet Kupfer auch eine Biofouling-Beständigkeit, was bedeutet, dass es weniger anfällig für die Ansammlung von organischem Material auf seiner Oberfläche ist. Dies liegt daran, dass Kupfer über antimikrobielle Eigenschaften verfügt, die dazu beitragen, das Wachstum von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen zu hemmen, die Biofouling verursachen können.

Im Zusammenhang mit Wärmetauschern reduziert Kupfer Materialablagerungen und potenzielle Verschmutzungen, die die ordnungsgemäße Wärmeübertragung innerhalb der Einheit verhindern und mit der Zeit ihre Leistung verschlechtern können.

3. Kupfer ist ein vorhersehbares Metall – Der gewünschte Härtegrad für die Duktilität von Kupferrohren bietet mehrere Herstellungsvorteile für Wärmetauscheranwendungen. Einer der wichtigsten Vorteile ist die Fähigkeit, die genaue Härte des Kupfers zu erreichen, was eine Maximierung der Innenrillung ermöglicht, was die Wärmeübertragungseigenschaften des Rohrs verbessern kann.

Die Innenrillung verbessert die Wärmeübertragungseigenschaften des Rohrs, indem sie Turbulenzen im Flüssigkeitsstrom erzeugt.

Dies wiederum verbessert die Wärmeübertragung, indem die Oberfläche des Rohrs, die mit der Flüssigkeit in Kontakt steht, vergrößert wird. Dies bedeutet, dass mehr Wärme von der Flüssigkeit auf das Rohr übertragen werden kann, was den Gesamtwirkungsgrad des Wärmetauschers verbessert.

Die vorhersehbare Härte und die Materialeigenschaften von Kupfer erleichtern außerdem das Biegen und Formen der Rohre, was bei Anwendungen nützlich sein kann, bei denen der Platz begrenzt ist oder komplexe Formen erforderlich sind.

Insgesamt sind Kupferrohre aufgrund ihrer Berechenbarkeit und Biegsamkeit eine ausgezeichnete Wahl für Wärmetauscher, da sie hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften und eine einfache Handhabung bei der Herstellung bieten.

4. Kupferrohre mit kleinem Durchmesser haben eine überlegene Festigkeit und ermöglichen dünnere Wände – Kupferrohre mit kleinem Durchmesser haben eine höhere Festigkeit und ermöglichen dünnere Wände. Dies bedeutet, dass die Rohre einen kleineren Durchmesser haben können und gleichzeitig die gleiche Festigkeit wie größere Rohre mit dickeren Wänden beibehalten.

Kupferrohre mit kleinem Durchmesser haben eine höhere Festigkeit und ermöglichen dünnere Wände. Dünnere Wände bedeuten auch, dass weniger Material zur Herstellung der Rohre benötigt wird, was die Kosten senkt und die Rohre zu einer wirtschaftlichen Wahl macht.

Darüber hinaus können Rohre mit kleinerem Durchmesser verwendet werden, um Wärmetauscher mit einem kompakteren Design zu schaffen, was bei Anwendungen mit begrenztem Platz nützlich sein kann.

Kupferrohre mit kleinem Durchmesser bieten die Möglichkeit, hohen Drücken standzuhalten. Dies ist besonders wichtig für Hochdrucksysteme, beispielsweise solche, die CO2 verwenden, wo die Rohre einem erheblichen Druck standhalten müssen, ohne dass die Leistung oder Sicherheit beeinträchtigt wird.

Rohre mit kleinem Durchmesser und dünneren Wänden können diesen hohen Drücken standhalten und verbrauchen weniger Material als Rohrwärmetauscher mit herkömmlichem Durchmesser.

5. Gesamtkostensenkung – Bei Wärmetauscherschlangen sind die Herstellungs- und Reparaturkosten wichtige Überlegungen. Glücklicherweise kann die Verwendung von Kupferrohren in Wärmetauscherschlangen in beiden Bereichen erhebliche Vorteile bieten.

Rundrohr- und Lamellenregister aus Kupferrohren profitieren von etablierten Fertigungsmethoden, die sowohl effizient als auch kostengünstig sind.

Darüber hinaus bedeutet der kleinere Durchmesser von Kupferrohren einen geringeren Materialverbrauch, was die Herstellungskosten weiter senkt.

Spulen mit kleinerem Durchmesser aus Kupferrohren können mit bekannten Rohrhandhabungs- und Spulenmontagegeräten hergestellt werden, wodurch die Herstellungskosten niedrig bleiben. Im Hinblick auf Langlebigkeit und Haltbarkeit ist Kupfer ein überlegenes Material, das Produkte mit nachgewiesener Langlebigkeit hervorbringt.

Die Haltbarkeit von Kupfer erleichtert außerdem die Inspektion, Prüfung und Reparatur von Spulen, wodurch ihre Lebensdauer verlängert und die Reparaturkosten im Laufe der Zeit gesenkt werden. Insgesamt kann die Verwendung von Kupferrohren in Wärmetauscherschlangen zu erheblichen Kosteneinsparungen führen und gleichzeitig eine überlegene Leistung und Haltbarkeit bieten.