2022年第33届“中国制冷展”技术总结报告（五）

　　2022年第33届“中国制冷展”技术总结报告

　　

　　二、技术进展　　

　　中小型空调热泵设备与系统　　

　　4.1技术特点　　

　　受疫情及展会延期等因素的影响，本次制冷展上展出的中小型空调设备与系统的展品较少。参展商主要包括格力、麦克维尔、天加、松下等，展品主要包括空调器、多联机和家用热泵两/三联供机组等。中小型空调设备与系统产品发展的特征包括：家庭一体化冷热解决方案进一步发展，室内机(末端)功能进一步丰富和制冷剂替代影响深远等。

　　

　　4.2特色产品　　

　　（1）家庭一体化冷热解决方案进一步发展　　

　　此前，由于我国北方地区有较为完整的集中供热系统，而南方地区冬季供热需求不强烈，因此，我国的家用空调或多联机虽然都具有制冷和制热两种功能，但制冷功能是其主导功能，而制热功能的应用时间要相对少得多。近年来，随着国民经济的发展和我国人民生活水平的提高，南方(尤其是长江流域)的采暖需求迅速增加，南方地区建设供暖系统的呼声也此起彼伏。实际上，考虑到南方地区冬季平均室外温度较高，实际采暖时间较短等特征，采用分散式热泵采暖具有良好的经济性和适用性。从理论上看，热泵型房间空调器和多联机能够直接提供冬季采暖功能，但冬季使用传统空气对流末端，因其存在显著的温度分层、吹风感明显、皮肤干燥、冷辐射明显等问题，导致用户不满意度高。因此，发展具有高舒适供暖能力的热泵型房间空调器和多联机则成为企业的重要研发方向。

　　

　　此外，家庭热水需求也随着我国社会发展逐年增加，包括洗浴、厨房用水、洗衣等均有热水需求。传统家庭热水通过燃气热水器、电热水器、太阳能集热器和热泵热水器等方式提供。前两者占据主导地位，热泵热水器使用量最低。实际上，家用空调或多联机在制冷时将向环境排放大量的热量，因此，回收利用冷凝热制取家用热水具有“一举两得”的优势。此外，随着我国“双碳”战略下建筑的全面电气化进程的推进，占据市场容量最大的燃气热水器将逐渐退出。发展融合家庭供冷、供热和供热水的一体化家庭冷热解决方案势在必行。

　　

　　为解决空气对流末端的供热不舒适问题，发展辐射或者对流、辐射混合末端是一个重要方向。本次展会上，采用“天氟地水”、“天水地水”、“天氟地氟”、直膨式暖气片等系统和末端形式的两联/三联供系统有多家企业展出。

　　

　　“天氟地水”两联供系统，通过高处设置的直膨式对流末端供冷，采用换热后的热水实现地板采暖。该系统保证了夏季供冷和冬季制热(通过降低供水温度方式以降低热泵系统的冷凝温度)的高效性，同时也很好地解决了冬季采暖的热舒适问题。该系统是较早发展成熟的两联供系统方式，目前在市场上已经有较多的应用。本次展会上，格力、中广欧特斯等厂家均展出了此类产品，如图4-1所示。

　　“天水地水”两联供系统，是通过空气源热泵制取冷水或热水，再送入房间的风机盘管(夏季)或地板辐射换热器(冬季)。夏季供冷时，冷水供给到高处设置的风机盘管内，通过对流换热实现供冷；冬季制热时，将热水供给到地板辐射供暖系统。相对于“天氟地水”两联供系统，该系统相对简单，避免了“直膨式风末端”+“制冷-水换热器”双室内侧换热器设计及其调控系统，也减少了制冷剂充注量，但增加了的制冷剂与水的换热器，将导致夏季制冷性能有所降低。本次展会上，格力、芬尼克兹、世创电能、澳克莱、恩特科麦等厂家均展示了此类产品(图4-2)。

　　“天氟地氟”是按照多联机思想构建的两联供系统。它在供冷时使用直膨式风冷末端，在供热时使用直膨式地板辐射采暖末端。直观理解，该系统由于不采用制冷剂-水的中间换热器，因此系统效率要较前两种系统更高。但是，“天氟地氟”系统中辐射地板的制冷剂长管路不仅大幅增加制冷剂泄漏风险，更为重要的是将大幅增加系统的制冷剂充注量，这与未来为控制制冷剂排放而发展小充注量系统的设计理念相悖。本次制冷展上，格力、中广空调展示了“天氟地氟”相关产品，如图4-3所示。

　　此外，也有厂家展出了采用直膨式暖气片的两联供系统。其优点在于能满足冬季供热舒适性的要求且不需要铺设地板采暖系统，这对既有建筑的安装更为方便，但因其冷凝温度温度较高也将导致系统效率较低，故需适当地增大直膨式暖气片的传热面积(图4-4)。

　　同时，实现冷-热-热水供给的三联供系统是未来家庭冷热供给系统较好的解决方案。本次展会上，多家企业也展出了三联供系统。由于制取热水的取热位置不同，故各家的技术方案也略有差别。根据向各家企业了解，提升三联供系统的可靠性仍是未来产品市场化的关键。图4-5示出了芬尼克兹的冷-热-热水三联供系统，可实现“制冷”、“制冷兼热水”、“热水”、“制热”、“制热兼热水”五种模式，满足不同情况下的使用需求(图4-5)。

　　此外，相比于传统的分体空调器而言，以两联供、三联供为代表的家庭一体化中央空调安装施工难度更大，且与家装高度融合，因此，市场上出现了一批专业的家用中央空调安装施工公司，如格力精工、绿扳手等(图4-6)。

　　（2）室内机(末端)功能进一步丰富　

　　提升能效一直以来是中小型空调设备与系统发展的重要目标。随着我国能效标准的不断提升，我国很多制冷空调产品的能效已经达到国际领先水平。目前，各个企业对于通过投入换热器面积等硬件成本进一步提升设备能效的积极性不高。相反，通过人工智能等技术提升设备在实际工程中的变工况性能则成为企业的主要研究方向(图4-7)。如格力展出了基于物联网的智慧楼宇系统，通过利用当地系统进行监测，云平台负责优化，再将优化结果传给本地的控制器实现节能运行；麦克维尔、天加等公司也展示了基于模型预测控制的智慧平台。

　　另一方面，中小型空调设备与系统为应对用户更高要求而发展出了更精细化、更多功能的室内机(末端)形式。目前，针对不同空间(如厨房、卧室、婴儿房、衣帽间等)的室内末端的功能特征逐渐明确(图4-9)。厨房空调的室内机充分考虑了油烟等对换热器性能的影响；考虑吹风感及睡眠曲线则成为卧室空调的必备功能；在婴儿房空调中，甚至能对婴儿踢被动作等做出响应。另外，除温度控制外，准确控制湿度(加湿+除湿)、颗粒物高效过滤、VOC处理也成为众多室内机(末端)的重要特征。图4-8给出了部分带各种净化功能的室内末端。例如：天加的健康型风机盘管配备了高中效无隔板低压损过滤器，同时还可以选配抑菌涂层的高、中效过滤器，使用低风阻PP材料，采用滤纸折叠结构，上附银离子，不仅过滤气溶胶、灰尘，还可以起到杀菌的作用。除此之外，天加还展出了配备IFD微静电过滤模块的健康型风机盘管，具有高效滤尘和杀菌功能，且单台微静电模块的功率不超过5W。

　　此外，随着人们对舒适度要求的不断提高，独立的、高精度的湿度控制逐渐成为室内空调发展的方向之一，本次展会上松下、百奥、松井、普林艾尔、百朗、开乐、净松、芬尼克兹、亚克、霍尼韦尔等多家企业展示了较多的家用热泵型除湿机、新风除湿机、独立加湿器等产品，如图4-10所示。

　　（3）制冷剂替代影响深远　　

　　毋庸置疑，《基加利修正案》履约和碳中和对于我国制冷空调产品的发展影响深远。目前，我国尚未明确细分产品品类的制冷剂替代路线图，故研发采用可能新替代工质制冷空调设备则成为了各个企业先导研究的重要内容。对于中小型空调设备与系统，被考虑的制冷剂包括：HFC32、HC290、CO2、HFOs及其混合物等(图4-11)。

　　需要说明的是，目前并没有能同时满足热工、环境、安全等要素的理想制冷剂。因此，对于有缺陷制冷剂的缺陷管理就成为制冷剂应用中的关键问题。可燃制冷剂的泄漏监测就是其中的一个关键点。本次展会上，四方光电推出了冷媒泄露监测传感器，其相应速度快<10s，满足及时报警要求，并且在全温度和压力范围内确保精度，同时防冷凝结霜、防尘防水，可以监测R32、R290、R454A、R454B、R1234ze、R1234yf等多种制冷剂。目前冷媒泄露监测传感的价格还比较高，研发低成本、低价格传感器是解决其广泛应用的关键问题。

　　4.3评价与展望　

　　受疫情及地缘政治等诸多因素的影响，中国制冷空调行业总体呈现增长乏力形态。这在本次展会规模及展品数量上也有所反映。即使在较为困难的时期，在中国制冷空调产业各方力量的共同努力下，中小型空调设备与系统方向的技术发展也取得了长足的进步。家庭一体化冷热解决方案得以进一步发展和完善，二联供和三联供设备得到更为广泛的市场认可，应用量逐年提升。基于现场数据和AI的设备优化调控技术快速普及，中小型空调设备与系统的现场季节性能提升明显，室内机(末端)功能进一步丰富。制冷剂替代影响深远，我国企业积极开展了新型制冷剂应用技术研发。展望未来，中国制冷空调行业面向《基加利修正案》履约和碳中和的技术路线设计还需进一步加强。　　

　　（本节作者：清华大学 王宝龙长聘副教授、博士生赵子豪，南京航空航天大学 张朋磊副教授）