2020年4月，金潮新材公司榮獲2020年度煙臺市科技型中小企業創新競技行動——新能源與節能組領域一等獎，成為招遠市4個入圍“2020年度煙臺市創新驅動發展專項計劃”中的企業之一。
為了推動煙臺科技創新發展，促進企業關鍵技術突破和科技成果轉化產業化，提高企業科技創新能力和水平，煙臺市科技局加大了對科技型企業科技創新工作的引導和支持力度，并設計了本次“科技型中小企業創新競技行動”競賽。
在本次競賽中，金潮新材公司申報了地源熱泵空調系統用U型地下換熱器。技術質量部經理白福倉代表金潮新材公司，對高效節能新能源產品的競爭優勢及商業模式進行了詳細闡述，并對本次技術研發項目的發展預期進行了深入分析。
一、地源熱泵研發闡述
地源熱泵空調系統是利用了地球表面小于400米深的淺層地熱資源作為冷熱源，進行能量轉換的空調系統。地下換熱器在整個地源熱泵系統中發揮著冷熱交換的作用，它利用了地下淺層地熱資源的低品位能源，通過熱泵技術獲取可供空調使用的冷熱水。地下換熱器的管道埋于地下淺層土壤中，循環水經水管壁直接與土壤進行熱交換。夏季循環水將制冷機組吸收的熱量向土壤放熱，冬季從土壤中吸熱并將熱量經熱泵機組傳遞至室內。
在美國，采用地下換熱器的空調系統占整個空調系統的2/5，美國能源部頒布法規，要求在全國聯邦政府機構的建筑中推廣應用地埋管土壤換熱器地源熱泵空調系統。在中北歐的瑞士、瑞典、奧地利、丹麥等國家，地下換熱器技術處于領先地位，地埋管土壤換熱器得到廣泛的應用。而我國在90年代末開始研究地下換熱器，到近些年才開始迅猛發展，僅用十年時間，中國在世界的排名已躍居第二。
但是由于地下換熱器是由室外埋地管材、HDPE雙U型或單U型高效換熱器、PE電熔管套三部分組成，所以地下換熱器的性能是否優異與這三部分緊密相關。但目前，國內生產的U型高效換熱器存在結構不緊湊、流體易短路、傳熱效率低的問題，而且，PE管材因為材料的拉伸取向、原料受熱分解等因素會直接導致管材耐壓承受能力下降，因此不能夠滿足地下換熱器用管的需求。
針對此類問題，我們就必須對地下換熱器結構進行創新設計，開發升級PE管材的加工工藝，讓管材的傳熱效率以及使用壽命都能夠有大幅度提升。這不僅僅是技術研發領域中的問題，也是我國地下換熱器行業發展過程中亟待解決的一大難題。
為解決這一項目難題，金潮新材技術研發小組多年前就已開始對地源熱泵U型地下換熱器開啟研發。整個小組成員從結構緊湊性、換熱效果、承壓能力、低溫充分塑化四個方面進行了技術公關與研究：
1、結構緊湊性研究
針對地下換熱器對U型高效換熱器結構的要求，金潮新材技術研發團隊開始進行技術攻關。通過設計特殊模具機構來對U型高效換熱器內部結構進行改造，以此來解決U型髙效換熱器的流體易短路以及傳熱效率低和緊湊性的問題，同時，還需要保證不影響管道系統的整體流量，避免增加管道系統的壓力損失。
2、換熱效果研究
產品在冬季使用過程中，因地面溫度較低，地埋管中的水與地溫換熱效率相對較低。針對此問題，研發小組將普通型管進行了改進，采用翅片管的結構，由于翅片的特殊結構和翅片管的合理布置，使流體形成強烈的湍流，并使熱邊界層不斷破壞，從而使其換熱效率比傳統的光管得到很大提高，并且具有自清潔作用，翅片污垢不易積存。
3、承壓能力研究
緊密跟蹤國際上塑料管道加工的最新動向，經自主研發，成功開發出雙向拉伸PE管材生產技術。該技術采用加熱條件下埋地管材環向和軸向同時拉伸的方法，大大提高了埋地管材的承壓能力，增多了地下換熱器的使用年限。
4、低溫充分塑化研究
采用先進的分離式螺桿和籃式模頭來實現管材低溫塑化擠出，生產中不造成原材料分子結構破壞，保證原料充分熔融、塑化，以保證原料性能完全轉移到管材上，從而確保減少熔融破碎和魚眼晶點，同時確保管材具有優良的抗慢速裂紋增長（SCG）和抗快速裂紋擴展（RCP）的性能。
二、技術研發創新點
1、國內首次實踐PE管材雙向拉伸技術
金潮新材在國內首次采用了PE管材雙向拉伸技術，改變了高分子原料分子拉伸取向，實現了管材承壓能力強的目的，延長了地下換熱器的使用年限，此項技術也是同行業第一次實踐。
2、國內首個采用新技術實現低溫塑化擠出
金潮新材也是在國內同行業首次采用分離式螺桿和籃式模頭，實現了管材的低溫塑化擠出，降低了原料高溫塑化分解，在生產方法上實現了突破。
3、行業首次解決常規結構U型高效換熱器結構
解決了常規結構U型高效換熱器結構不緊湊，不易連接的問題。通過對產品結構進行動態模擬、模具的模流分析，重新設計產品結構、設計模具，形成了具有自主知識產權的產品構型，此結構在同行業尚屬首次。
4、對普通地下換熱器進行了改造，提高了機組的性能
在冬季，因大地溫度較低，地埋管中的水與地溫換熱效率相對較低，采用翅片管的結構，換熱面積比傳統的光管大510倍，在不改變打井深度的情況下，增加了換熱面積，提高了換熱效果，此舉在國內首次提出。
5、節能降耗效果顯著
采用設計良好的地下換熱器，使熱泵機組的電力消耗，與空氣源熱泵相比減少了30%以上，與電供暖相比減少了70%以上，可以節約用戶30%-50%的供熱制冷空調的運行費用。
三、金潮新材技術實力
金潮新材現已成為山東省企業技術中心，研發設計能力處于國內行業前列，已獲得發明專利1項，實用新型專利14項，計算機軟件著作權2項。公司先后獲批“高新技術企業”、“國家級科技型中小企業”，先后通過IS09001、IS014001管理體系認證，金潮PP-R管材、管件工藝獲得“山東省中小企業科學進步一等獎”，獲得中國質量檢驗協會“全國質量檢驗穩定合格產品”的核定證明，參與制定2項行業協會標準。公司產品先后獲得“國家免檢產品”、“中國馳名商標”等榮譽稱號，被A.O.史密斯熱水器、蘇寧電器、阿里斯頓等多家國際著名企業選定為“管材配套供應商”。公司于2007年開始與世界500強企業——韓國SK集團合資生產地暖管材，并獲得“2015年度全國十大地暖管品牌”的殊榮。
公司設有專門的技術中心，配有經驗豐富的高分子化學、熱能工程、模具設計等專業的十余名技術人員進行新產品開發，研究成果已經獲得四項國家專利。同時具備強大的質量檢測和保證能力，公司擁有包括英國testometric檢測設備在內的全套檢測設備，能夠滿足相關國家標準要求的所有實驗，同時可以進行原材料和管材管件的性能研究。公司建立了完善的質量保證體系，確保了生產質量的穩定合格。
