創(chuàng)新品質   低碳健康

2022年第33屆“中國制冷展”技術總結報告

　　二、技術進展　　

　　3.工商業(yè)用中央空調冷（熱）水機組　　

　　3.1技術特點　　

　　盡管今年工商業(yè)用中央空調冷(熱)水機組參展規(guī)模下降，但仍然有格力、麥克維爾、天加、冰山、冰輪、重通等知名企業(yè)參展。在國家“雙碳”戰(zhàn)略的大背景下，各企業(yè)積極響應、主動擔當，不斷孕育并研發(fā)新技術，其具體體現(xiàn)在：磁懸浮技術日趨成熟并進一步普及，技術上注重壓縮機的適用范圍、多類機頭并用機組，采用綜合性能指數(shù)評價機組性能；從系統(tǒng)角度綜合考慮機組運行效率并智能尋優(yōu)；突破光伏直驅技術并逐漸成熟，實現(xiàn)了機組、光伏與電網的真正融合；蒸發(fā)冷技術在具體實現(xiàn)形式上也有新突破；面向行業(yè)需求，特色化螺桿機組得到持續(xù)發(fā)展。

　　

　　在管材、閥件、保溫材料等方面，展出規(guī)模保持穩(wěn)定，整體技術保持穩(wěn)定，環(huán)保、節(jié)能、智能、易用依然是行業(yè)發(fā)展的主流。

　　

　　3.2特色產品　

　?。?）系統(tǒng)角度智能調控，提高系統(tǒng)運行效率　　

　　繼2021年多家智能化技術實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能后，格力、天加和鑫磊等企業(yè)為進一步綜合考慮系統(tǒng)整體運行性能，研發(fā)了制冷機房能效管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)系統(tǒng)的高效運行。

　　

　　天加將福加高效制冷節(jié)能控制系統(tǒng)融合到SMARDT磁懸浮冷水機組中，打造“全生命期成本更低”的iSolution解決方案(圖3-1)，實現(xiàn)了三方(企業(yè)、用戶及第三方)監(jiān)控以及主動尋優(yōu)功能。在滿足冷量需求的前提下，利用深度算法，尋找系統(tǒng)對應工況中最佳機組能耗、泵功、冷卻塔風機能耗點，提升系統(tǒng)整體能效，將制冷機房的制冷季節(jié)能效比由3.5~3.6 kWh/ kWh提升至6.5~7.0 kWh/ kWh。

　　此外，麥克維爾還展出了開啟式單螺桿式鹽水機組采用FridgeWatch3000的工業(yè)級智能控制系統(tǒng)；鑫磊展出了采用云端遠程智能控制的降膜式磁懸浮離心冷水機組和降膜式螺桿冷水機組，實現(xiàn)故障自診斷功能和遠程運維及調試功能。

　　

　　（2）光伏直驅技術突破成熟　　

　　可再生能源的利用是實現(xiàn)“雙碳”目標的必然選擇，光伏直驅、光儲直柔是主要技術路線。格力引領行業(yè)光伏直驅技術，突破了光伏、市電混合供電技術，并拓展到各類型冷水機組及空調產品中。

　　格力集成光伏(儲)直流直驅、多端多元換流、四象限全控整流和全網通自適應等技術，同時，機組搭配光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能擴展系統(tǒng)(可選)和G-IEMS能源信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了純光伏發(fā)電、余電上網、混合供電、常規(guī)空調、光伏空調等五種運行模式，集成光伏發(fā)電、變頻離心機與發(fā)用電一體化管理，與傳統(tǒng)光伏板發(fā)電+光伏逆變器+空調用電模式相比，系統(tǒng)損耗下降6%~8%。展出了光伏直驅變頻熱氟融霜制冷機組和CVS光伏直驅變頻離心機組(圖3-2)。

　　

　?。?）磁懸浮冷水機組日趨成熟并普及　　

　　磁懸浮冷水機組在國內發(fā)展10余年以來，自主壓縮機及集成壓縮機機組均日趨成熟，格力、麥克維爾、天加、重慶通用、鑫磊等結合企業(yè)技術特點和市場定位展出了不同類型的磁懸浮冷水機組，以滿足對工商業(yè)冷水機組的高效節(jié)能和環(huán)保的新需求。

　　

　　SMARDT展出了采用丹佛斯VTCA磁懸浮壓縮機的G-Class Z系列冷水機組和采用丹佛斯TTH375磁懸浮壓縮機的H-Class Z系列磁懸浮熱泵(圖3-3)。G-Class Z系列冷水機組采用多種壓縮機混用設計(磁懸浮+螺桿)，螺桿壓縮機主要應對極端工況運行、磁懸浮壓縮機正常工況運行，機組采用了環(huán)保制冷劑R1234ze，可提供0.52kW/RT全負荷效率和0.31kW/RT的IPLV效率，拓寬了機組的高效運行工況范圍。與此同時，機組配套福加高效制冷節(jié)能控制系統(tǒng)。H-Class Z系列無油磁懸浮熱泵，制冷量涵蓋210kW-4200kW，制熱量涵蓋310kW-6200kW。

　　重慶通用展出了適用于綠色建筑、大數(shù)據(jù)中心、軍工、醫(yī)院、商場及化工工業(yè)等領域的磁懸浮永磁變頻離心式冷水機組(圖3-4)，機組采用雙級壓縮結構形式，搭載自主開發(fā)的高速磁懸浮壓縮機，機組制冷量為1231kW，達到一級能效水平。采用R134a制冷劑，變頻調節(jié)范圍廣，可實現(xiàn)20%-100%制冷量調節(jié)。

　　鑫磊壓縮機展出了制冷量為75~300RT、制熱量為85RT-370RT的降膜式磁懸浮冷水機組(圖3-5)，機組滿載COP超過6.3，采用R134a制冷劑，機組可實現(xiàn)10%~100%負荷連續(xù)智能調節(jié)，出水溫度控制精度±0.1℃。采用自主研發(fā)的轉速達30000rpm、無油磁懸浮離心壓縮機，通過高速永磁同步電機直驅葉輪、雙級補氣技術、變轉速+內置式導葉(IGV)+旁通閥結合等技術實現(xiàn)機組高效率、大冷量調節(jié)范圍和低啟動電流等運行效果。機組的蒸發(fā)器和冷凝器均采用內、外壁強化的高效換熱銅管束的降膜式熱交換器，制冷劑充注量降低30%。且機組采用模塊式結構設計，方便搬運和安裝。

　?。?）螺桿冷水機組應用領域不斷擴展　　

　　螺桿機組技術成熟，適用工況寬，麥克維爾、冰輪、冰山、鑫磊和歐博等均展出各自新型螺桿機組。

　　

　　為適用于化工、制藥、食品等各種工業(yè)對制冷的需求，麥克維爾展出了制冷量為85-807kW的開啟單螺桿式鹽水機組(圖3-6)。機組采用開啟式電機，可應對多種電壓需求；采用無需油泵的高效臥式油分離，分油效率可達5ppm；采用工業(yè)級智能控制系統(tǒng)，制冷劑可采用R717/R507A/R404A等多種環(huán)保制冷劑，載冷劑為鹽水類溶液；采用整體撬塊設計，實現(xiàn)了噪音低、振動小和維護方便等特點。

　　冰輪環(huán)境展出了適用于食品冷凍冷藏及深加工、畜禽屠宰、冷鏈物流、冰雪場館等領域的永磁變頻CO2半封螺桿制冷壓縮機組(圖3-7(a))。機組采用新一代半封閉式CO2螺桿制冷壓縮機，壓縮機設置內油路多點噴油方式，絕熱效率高；采用優(yōu)化的轉子形線提升容積效率，配備的永磁變頻電機使機組運行平穩(wěn)，實現(xiàn)運行全時段節(jié)能降耗；采用集成設計，結構簡單方便運維。同時，還展出了適用于LNG船、集氣站、液化基地等多種場合的船陸兩用低溫BOG螺桿壓縮機組(圖3-7(b))，滿足低溫BOG-160℃壓縮工藝需求。采用不銹鋼無油螺桿壓縮機、永磁變頻電機和全新油氣分離系統(tǒng)，機組無需常規(guī)BOG壓縮機入口輔熱工序，在0~20bar工況下，無油低溫雙級比常規(guī)雙級壓縮機降耗達40%。冰山展出了復疊式氨螺桿熱泵機組，利用余熱制取50℃~75℃熱水(圖3-8)。

　　鑫磊展出了制冷量為62~171RT、制熱量為74~200RT的降膜式螺桿冷水機組(圖3-9)，采用高效半封閉栓螺桿壓縮機，實現(xiàn)制冷量調節(jié)25%~100%的無級調節(jié)，采用R134a制冷劑，壓縮機采用半封閉結構，電機主軸與螺桿陽轉子軸直連無需聯(lián)軸器，5齒對6齒螺旋轉子相互嚙合的型線壓縮氣體實現(xiàn)無余隙容積與泄漏。蒸發(fā)器和冷凝器采用內外壁強化的高效換熱銅管束的降膜式熱交換器，制冷劑充注量降低30%。歐博展出了變頻式水冷螺桿冷水機組(圖3-10)，機組在20~60Hz高效可靠運行，兼顧大范圍負荷變化和高效節(jié)能的解決方案，尤其適合工業(yè)制冷/冷卻以及中央空調過渡季節(jié)高能效的市場需求。

　?。?）環(huán)保制冷劑引領行業(yè)發(fā)展　　

　　環(huán)保制冷劑的替代會引領行業(yè)技術迭代發(fā)展，離心機組以R1233zd(e)為主要發(fā)展趨勢，螺桿機組以CO2和NH3為主。天加展出的SMARDT G-Class Z系列和H-Class Z系列的磁懸浮冷水機組均采用低GWP的R1234ze制冷劑；麥克維爾展出的磁懸浮變頻離心式壓縮機采用了新型環(huán)保制冷劑R1233zd；麥克維爾展出的開啟單螺桿式鹽水機組中可采用NH3為制冷劑；冰輪環(huán)境展出的永磁變頻半封螺桿制冷壓縮機組采用了CO2作為制冷劑；冰山展出的復疊式氨螺桿熱泵機組采用了NH3作為制冷劑(圖3-8)。

 

　?。?）蒸發(fā)冷系統(tǒng)的融合創(chuàng)新　　

　　星浪空調展出了直膨式蒸發(fā)冷冷水機組及風冷+直膨式蒸發(fā)冷混合式熱泵機組(圖3-11)，室外換熱器盤管與冷卻塔填料采用分段式混合設計，多段盤管并聯(lián)并直接與冷卻塔冷卻水換熱；熱泵機組除采用直膨式蒸發(fā)冷外，經過冷卻塔換熱的空氣與風冷換熱器換熱。冰山集團也展出了冷卻塔與風冷冷凝器組合的蒸發(fā)冷氣冷器，其適用于CO2機組，換熱量150kW，風量48671m³/h(圖3-12)。

　?。?）配件與輔材　　

　　1）威樂高效水泵　　

　　威樂展出了Wilo-Atmos TERA-SCH中開雙吸泵和Para MAXO高效屏蔽泵兩項創(chuàng)新產品(圖3-13)。Wilo-Atmos TERA-SCH中開雙吸泵采用獨特機械密封裝配設計、配置震動和溫度等監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了水力部件運行平穩(wěn)和智能互聯(lián)等特點，中開結構方便維護；Para MAXO高效屏蔽泵采用高效直流電機、大流量高揚程水力模型、個性化控制模塊等配置。

　

　　2）搏力謀能量閥　　

　　搏力謀能量閥為一體式設計，由具有熱能計量功能的邏輯模塊、超聲波流量計、執(zhí)行器以及控制球閥組成(圖3-14)。通過超聲波流量計監(jiān)測實時流量以及進、回水的實際溫度，對比在邏輯模塊中設定的額定流量、溫差以及設定的控制模式(閥位控制模式、流量控制模式、能量控制模式)進行閥門開度的智能調節(jié)，從而根據(jù)實際動態(tài)需求進行流量的控制調節(jié)。邏輯模塊中集成了智能熱能計量功能。同時設計有智能通訊以及Cloud應用，可提供物聯(lián)網IoT解決方案及智慧建筑的數(shù)字化發(fā)展需求。

　　3）銅管及代銅管材/件　　

　　金龍管業(yè)展出了工商業(yè)冷水機組用的系類高效銅管管材(圖3-15)。高效冷凝管GDHT-C系類銅管，管徑f15.88~25.4mm，外翅19~40個/英寸，通過優(yōu)化管外翅和管內齒實現(xiàn)冷凝液膜變薄、熱阻減小、制冷劑排出流暢和水擾動增強；滿液式高效蒸發(fā)管GDHT-B系列銅管，管徑f15.88~25.4mm，外翅19~60個/英寸，通過優(yōu)化管外翅和管內齒實現(xiàn)汽化核心數(shù)增多、氣泡脫離頻率提高和水擾動增強。

　　

　　銅管免焊快接國產化實現(xiàn)突破，銳克科技展出的銳克復合環(huán)，可替代德國洛克復合環(huán)，連接快捷程度及耐壓程度均達到同等水平，該公司還展出了自主設計研發(fā)用于連接銳克復合環(huán)的可更換鉗口的自動化接管工具(圖3-16)。

　　在代銅管材/件方面有了新進展，恒發(fā)空調部件公司展出了全套鋁材制作的分液器、集液管、彎頭、異型管等(圖3-17)；神通機電也展出了針對CO2機組需求的不銹鋼分液器、避震管、工藝閥等部件，這些工作為全鋁制冷空調產品提供了基礎條件。

　　4）保溫材料　　

　　保溫材料展出規(guī)模與往年持平，技術發(fā)展平穩(wěn)，發(fā)展方向依然是環(huán)保、易用，且持續(xù)拓展應用領域。華美展出了建筑、冷庫、石化和太陽能等保溫解決方案(圖3-18)。擠塑聚苯乙烯(XPS)是一款超薄、密度高、導熱系數(shù)低、防水和隔熱的地面保溫材料，具有柔性與水泥熱脹冷縮同頻，保證水泥不開裂；高密度玻璃棉板用于建筑外墻保溫，通過玄武棉線六面整體縫制，增強拉巴強度，最大耐溫100℃。

　　此外，本屆展會還展出了一款摻混石墨的導熱系數(shù)低、保溫性能好，適用于冷庫的保溫材料。二烯烴與丁腈橡膠復合深冷絕熱保溫材料，適用于-196℃的石化、液化天然氣等低溫領域。三元美樂斯橡塑采用三元乙丙橡膠為原料發(fā)泡而成的軟質絕熱保溫材料(規(guī)格為10×1.2m)，其使用溫度范圍為-50℃-150℃，間隔性使用時可達175℃，適用于太陽能光熱等高溫領域。

　　

　　3.3評價與展望　　

　　受疫情影響，工商用中央空調冷(熱)水機組的參展規(guī)模下降，然而，在新技術方面，參展機組依然各具特色，新技術漸露頭角。同時，在“雙碳”目標下，工商用冷水機組將更加注重系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保和智能化，其主要發(fā)展趨勢如下：　　

　　1）光伏直驅變頻離心機組將開啟工商業(yè)冷水機組向“零碳源”方向發(fā)展新路徑；　　

　　2）磁懸浮離心機單機頭1300RT和2000RT持續(xù)追求大冷量、大壓比，而單機60-370RT的多機頭并聯(lián)形式可實現(xiàn)冷量的靈活匹配，且拓展了其適用范圍；　　

　　3）螺桿式冷水機組更加注重機組的油路設計、環(huán)保制冷劑壓縮機開發(fā)，面向市場需求，其特色化機組將不斷涌現(xiàn)；　　

　　4）環(huán)保制冷劑和機組智能控制系統(tǒng)，將推動工商業(yè)冷水機組逐步接近“雙碳”目標；　　

　　5）銅管管材適應小管徑、降膜及雙效強化換熱需求；鋁代銅、不銹鋼代銅持續(xù)發(fā)酵；保溫材料將繼續(xù)向更加環(huán)保、品質提升方向發(fā)展。　　

　?。ū竟?jié)作者：北京建筑大學 徐榮吉教授、王剛博士、胡文舉副教授）