來源：蓋世直播
完全浸沒式和主體浸沒式等傳熱技術(shù)近期成為關(guān)注熱點(diǎn)。這些技術(shù)通過增大傳熱面積、實(shí)現(xiàn)變沸點(diǎn)相變傳熱，有效提升了熱管理系統(tǒng)的傳熱效率和均溫性。浸沒式熱管換熱器在新能源汽車、AI大模型、數(shù)據(jù)中心等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副總工程師陸國棟對(duì)常用冷媒進(jìn)行了深入分析，包括其基本物性對(duì)比、環(huán)保與安全性能以及介電能力。通過對(duì)比不同冷媒的臨界溫度、臨界壓力、飽和蒸氣壓等參數(shù)，揭示了不同冷媒在熱管理系統(tǒng)中的適用性。陸國棟強(qiáng)調(diào)，冷媒選擇需綜合考慮環(huán)保性、安全性和介電性能，以確保熱管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
陸國棟｜浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副總工程師
以下為演講內(nèi)容整理：新能源汽車?yán)涿竭x型核心指標(biāo)解析
冷媒選擇需綜合評(píng)估熱力學(xué)性能、環(huán)保性與安全性三大指標(biāo)。當(dāng)前主流冷媒R134a因GWP值（全球變暖潛能值）高達(dá)1430，正逐步退出移動(dòng)制冷領(lǐng)域；替代方案中R1234yf飽和蒸氣壓與R134a接近（80℃時(shí)2.94MPa）且GWP＜1，但制冷效率略低；
圖源：演講嘉賓素材
R290雖具339kJ/kg的高汽化潛熱，卻因A3類可燃性及30%高于R134a的工作壓力，在車載功率元件冷卻中風(fēng)險(xiǎn)顯著；R744（二氧化碳）環(huán)保優(yōu)勢(shì)突出，但其7.38MPa臨界壓力導(dǎo)致系統(tǒng)密封成本激增。
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相比之下，低壓冷媒R1233zd在80℃飽和蒸氣壓僅1.38MPa，臨界溫度104.2℃完美適配功率元件100℃±10℃工作溫區(qū)，且A1安全等級(jí)（低毒不可燃）更符合車載要求。介電性能測(cè)試進(jìn)一步揭示：R744超臨界狀態(tài)介電強(qiáng)度達(dá)20-30kV/mm，R290液態(tài)介電強(qiáng)度顯著高于氣態(tài)，而水分雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致冷媒介電強(qiáng)度驟降50%以上（如含水0.01%的R134a擊穿電壓下降60%），這對(duì)密封工藝提出嚴(yán)苛要求。
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傳熱鏈熱阻實(shí)驗(yàn)與浸沒技術(shù)驗(yàn)證
傳統(tǒng)熱管理方案存在多重?zé)嶙璇B加缺陷：接觸式液冷需經(jīng)功率元件→導(dǎo)熱硅脂→液冷板（一次換熱）→管路→chiller（二次換熱）→冷凝器（三次換熱）→大氣，單相浸沒液冷雖減少環(huán)節(jié)但仍需二次換熱。
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為驗(yàn)證熱端熱阻核心癥結(jié)，實(shí)驗(yàn)采用20kW熱管換熱器在5/7/15m/s三檔風(fēng)速下對(duì)比三種方案：接觸式（0面浸沒）最大傳熱量僅5.59kW，響應(yīng)時(shí)間＞4分30秒，壁溫差高達(dá)59℃，熱阻分析顯示功率元件壁溫比冷媒液溫高50-75℃；局部浸沒（4面）傳熱能力提升至14.8kW，響應(yīng)時(shí)間縮短至60秒內(nèi)，壁溫差降至18℃，接觸熱阻占比下降80%；主體浸沒（5面）更實(shí)現(xiàn)20kW傳熱量、20秒內(nèi)響應(yīng)及＜6℃壁溫差，壁溫均勻度偏差＜2%。
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關(guān)鍵數(shù)據(jù)表明：接觸式換熱中加熱塊t2點(diǎn)溫度達(dá)液溫+275℃，而五面浸沒時(shí)冷媒11秒內(nèi)啟動(dòng)相變沸騰（接觸式需260秒）；顯熱/潛熱對(duì)比進(jìn)一步揭示防凍液顯熱僅16.8-21kJ/kg（5-6℃溫升），R134a相變潛熱216kJ/kg則相當(dāng)于防凍液溫升66.7℃，二者相差66倍。
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四級(jí)浸沒技術(shù)產(chǎn)業(yè)化路徑與實(shí)踐
基于浸沒面積差異形成四級(jí)解決方案：局部浸沒（1面）針對(duì)帶封裝碳化硅模塊，消除接觸熱阻同時(shí)兼容現(xiàn)有封裝結(jié)構(gòu)；部分浸沒（4面）適配方形功率元件，傳熱能力較接觸式提升2.6倍；主體浸沒（5面）滿足高均溫芯片需求，實(shí)現(xiàn)＜6℃壁溫差及40%減重；完全浸沒（6面）專用于無封裝裸芯，同步消除封裝熱阻。
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技術(shù)突破：將功率元件直接置入熱管內(nèi)部，打破熱管熱源外接傳熱的傳統(tǒng)限制；完全消除接觸熱阻；從熱端到冷端只有一個(gè)換熱器，中間過程為重力熱管原理，零能耗，效率遠(yuǎn)高于已知所有材料的傳熱能力。
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技術(shù)挑戰(zhàn)與行業(yè)展望
當(dāng)前面臨三大瓶頸：R290在熱泵系統(tǒng)普及需攻克A3類可燃性風(fēng)險(xiǎn)；真空度維持＜10?2Pa要求氦檢漏率＜5×10?12Pa·m3/s；主體浸沒方案較傳統(tǒng)液冷板成本高35%。未來研發(fā)聚焦沸點(diǎn)動(dòng)態(tài)可調(diào)冷媒、人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)用＜50mm3緊湊型換熱器、以及光儲(chǔ)充一體化設(shè)備浸沒式熱管理系統(tǒng)。隨著低空經(jīng)濟(jì)與AI算力需求爆發(fā)，該技術(shù)將在高功率密度散熱領(lǐng)域持續(xù)釋放變革潛力。
（以上內(nèi)容來自于浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副總工程師陸國棟于2025年6月18日在2025第三屆新能源汽車熱管理論壇上發(fā)表的《新能源汽車熱管理中傳熱鏈熱端熱阻分析及解決方案》主題演講。）
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