2023中国制冷展技术总结报告连载（四）

　　3. 工商业用中央空调冷（热）水机组　　

　　（本节作者：北京建筑大学徐荣吉教授、胡文举副教授、王刚博士）

　　

　　3.1 技术特点　　

　　2023年工商业用中央空调冷（热）水机组参展规模空前，格力、海尔、美的、麦克维尔、约克、天加、日立、克莱门特、重通等知名企业均参展并有新的产品展出，表明各参展商对国家“双碳”战略下疫情后的中国广阔市场的信心。

　　

　　本届制冷展工商业用中央空调冷（热）水机组具有以下特点：（1）磁悬浮技术日趋成熟，成为工商业冷（热）水机组企业技术实力的标志，宽范围负载率高效、新冷媒是各厂家的重要展示技术点；（2）气悬浮技术实现了静压气悬浮技术的突破，“先浮后转”的技术特征使机组真正实现了全运行过程无摩擦；（3）在制冷剂替代迫在眉睫、节能减排呼声高涨的形势下，以R1233zd(E)、R1234ze为代表的新型冷媒被各厂家所推崇，成为工商业冷（热）水机组厂家新的角逐点；（4）为适应工业生产领域、居民供暖领域的需求，中高温热泵机组在本届制冷展大放异彩；（5）适应特殊领域需求的特色高效产品突出，体现了参展商对市场需求的敏锐洞察力；（6）控制技术精细化成为参展商提升机组能效的重要手段，远程控制数字智能化逐渐成为参展商提升服务能力与市场竞争力的新途径。此外，在零配件领域，国内各厂家已经完成了“全铝”空调换热器、管路及辅件的生产制造能力准备，压缩机“铜质”吸排气管是“全铝”的盲点。

　　

　　3.2 特色产品　　

　　3.2.1 气悬浮突破，磁悬浮成熟　　

　　静压气悬浮技术利用压力产生浮力的简单原理实现转子悬浮及自调节。不同于动压气悬浮的“先转后浮”，静压气悬浮技术实现了“先浮后转”，消除了机组启停过程中的摩擦问题，实现了机组运行全过程无摩擦。

　　

　　本届展会海尔首次展出了应用静压气悬浮的离心式冷水机组（图3-1），并获得2023年中国制冷展金奖产品。海尔静压气悬浮轴承是利用制冷剂通过碳基复合材料所形成的微纳尺度气孔节流所形成气膜的静压作用。采用冷凝器/蒸发器双位置制冷剂取液、双齿轮泵供液及高精度液位控制保障供液，采用电热稳压及蒸发器泄压实现气体轴承的稳定供气压力。此外，机组还针对离心机组的喘振难题，研发了智能喘振检测方法和喘振自学习功能，使离心式冷水机组检测喘振更准确，运行可靠性更高。海尔气悬浮离心式冷水机组以350RT为主，已形成50-750RT系列化产品，COP、IPLV达到双一级能效。格力也继往届LG、美的之后也展出了动压气悬浮压缩机。

图3-1 海尔静压气悬浮离心式冷水机组

　　

　　磁悬浮冷水机组在国内历经10余年发展，凭借其节能、高效及无油等优势，越来越成为各厂家技术实力的代表，技术日益成熟的同时，也有不同的新技术进展。在2023年制冷展，美的、天加、约克、麦克维尔、海尔、格力、鑫磊等均展出了磁悬浮冷水机组，占据冷（热）水机组主要位置。与往年相比，部分负荷高性能、新冷媒、宽负载率范围及高COP是各厂家的重要技术展示点。美的展出了磁悬浮离心式冰蓄冷双工况机组（图3-2 (a)），该机组采用了喘振点虚拟感知技术、自学习、多工况气动优化技术及磁悬浮控制技术，蓄冰工况能效达4.65、常规空调工况达7.03，实现制冷、蓄冰双工况高效运行，拓展了磁悬浮机组的应用方式、领域和范围。天加展出了SMARDT无油磁悬浮水冷式冷水机组（图3-2 (b)），该机组采用8台先进的VTX压缩机，单机最大冷量可达3600RT，COP高达6.5以上，IPLV达到10.8以上。麦克维尔WMTC磁悬浮冷水机组（图3-2 (c)）采用自主研发磁悬浮压缩机，配置双级IGV+VFD实现100%~10%超强减载技术，可以获得超越国标一级能效的COP和IPLV。日立推出自主研发的配有经济器的双叶轮磁悬浮压缩机冷水机组（图3-2 (d)），机组冷量介于200~1000RT，COP/IPLV均达到一级能效，较传统普通离心机满负荷COP和IPLV分别提升了14%和67%。鑫磊股份推出的XLMC500RT磁悬浮冷水机组（图3-2 (e)），制冷COP为6.85，实现10%-100%无级调节。克莱门特展出了采用R1234ze的模块式磁悬浮热泵机组（图3-2 (f)），综合能效系数达到ACOP6.45。中广欧斯特也展出了磁悬浮热泵机组（图3-2 (g)）及其采暖系统解决方案，机组最高出水温度达到60℃。

图3-2 磁悬浮离心式冷水机组

　　

　　3.2.2 新型环保冷媒成为各厂商重要展点　　

　　随着节能、环保、低碳理念日益深入人心，同时为了适应机组运行工况的需要，环保型冷媒继续受到重视并逐渐推广应用。本届制冷展参展的工商业冷（热）水机组所用新型冷媒主要有R1233zd(E)、R1234ze。格力工业大容量高温离心热水机组（图3-3 (a)）、江森自控约克YZ新冷媒机组（图3-3 (b)）、麦克维尔WMTC磁悬浮冷水机组（图3-2 (c)）均采用ODP=0，GWP=1的R1233zd(E)；天加展出的SMARDT无油磁悬浮水冷式冷水机组（图3-2 (b)）、克莱门特模块式磁悬浮水源热泵机组（图3-2 (f)）、格瑞德10 kV复叠式变频离心高温热泵机组（图3-3 (c)）均采用ODP=0，GWP<1的R1234ze冷媒；克莱门特超高温水源热泵机组（图3-3 (d)）采用ODP=0，GWP=1030的HFOR-245fa冷媒；芬尼克兹展出采用CO2为冷媒可制取90℃高温水的热泵热水机组；江森自控约克展出采用NH3的螺杆式HPS热泵机组，出水温度可至90℃。

图3-3 环保制冷剂冷（热）水机组

　　

　　3.2.3 适应市场需求，特色产品涌现　

　　适应特殊需求领域的高效、特色产品涌现，代表性的机组设备有高效的适应冰蓄冷的双工况机组、基于能量梯级充分利用理念的四管制、六管制冷水机组、利用余热驱动的模块型吸收式小型热泵机组、燃气驱动的空气源热泵机组、适应严寒寒冷地区的低温空气源热泵机组。美的冰蓄冷双工况机组实现了制冷蓄冰双工况高效。欧博参展的四管制模块机组（图3-4 (a)）不仅可以单独供冷、单独供热，还能同时提供冷热联供的功能，进而可以实现对大型建筑不同功能分区同时供冷和供热。克莱门特在原四管制机组的基础上增加一套热水系统，推出六管制多功能风冷热泵（图3-4 (b)），实现空调全年同时制冷和制热，同时提供卫生热水。该机组可实现冷冻进出水温12/7℃，空调用热水进出水温40/45℃，卫生热水进出水温70/78℃工况运行，制冷量为297~1303 kW，制热量309~1338kW，高温热水制热量70~279 kW。

图3-4 特色热泵机组

　　

　　冰轮华源泰盟参展的模块型吸收式热泵（制冷）机组（图3-4 (c)）实现吸收式热泵机组小型化，可以跟小型的燃煤锅炉结合或者工业废热场合，实现大温差换热机组、余热供暖机组及制冷3种工作模式（图3-5）。松下制冷推出GHP U型燃气驱动热泵见图3-4 (d)），该产品通过发动机系统升级、离合系统升级、压缩机提效、送风吸气优化、点火及控制系统优化，较上一代相比产品全年能源消耗APF提高42%（代表机型数据）。芬尼克兹超级北极星空气源热泵机组采用三阀复合节流技术，可实现-38℃制热。此外，芬尼克兹展出的CO2热泵机组能效比可达5.18，制热出水温度可达90℃（图3-4(e)）。此外，日立、美的、盾安等企业均有适应低温环境的空气源热泵冷热水机组展出。

图3-5 冰轮模块型吸收式热泵（制冷）机组工作模式

　　

　　3.2.4 控制技术精细化，远程控制数智化　

　　工商用冷（热）水机组的控制日益向精细化发展，主要围绕离心机组的防喘振、部分负荷高效运行、变频控制而展开，成为厂家提高产品性能的重要手段。格力公司的变频变容螺杆式热泵机组（图3-4 (b)）采用变频变压比智能控制技术，实现压比-流量的解耦自适应精准适配，使机组能够在制冷和制热工况下持续保持高能效状态运行，全年综合性能系数ACOP达到7.03，相对一级能效提高了30%。该机组有助解决水地源热泵机组全年运行能耗高的痛点问题，也为充分利用自然界与生产生活排放存在的大量低位热源提供了解决方案。约克公司的YSPA-V全变频风冷螺杆式热泵机组（图3-6）采用Stepless Vi无极可变内容积比技术，运行范围宽广，制冷COP最高可达3.63，IPLV最高可达4.79，实现制冷制热全年自由切换。

图3-6 约克全变频风冷螺杆式热泵机组

　　

　　除此之外，随着近年来物联网技术、5G技术的发展，相应技术在工商业冷（热）水机组设备的远程数据监控、故障快速处理方面已经成熟普遍，海尔、格力、格瑞德、芬尼克兹、日立、江森自控等厂家产品均可实现机组数据监控分析、故障隐患及时报警、故障快速诊断等远程智能服务，以此提高产品的市场竞争力，部分远程智能机组如图3-7和图3-8所示。

　　3.2.5 配件与辅材　　

　　（1）“物联智能”水泵显露头角　　

　　从系统角度考虑节能越来越受重视，“物联”水泵给系统节能提供了可能。威乐展出了Wilo-Yonos MAXO循环泵（图3-9(a)），该水泵配备高效永磁屏蔽电机，根据内置的200种运行工况，自适应变频运行：当系统阻力大时，意味着末端能量需求少，会降频运行，反之，会升频运行。Wilo-Yonos MAXO循环泵通过与系统需求匹配，实现降低运行能耗。此外，Wilo￾Yonos MAXO循环泵还可以自动检测是否堵转，并会用高功率运行自动解除堵转；此外，该水泵可选配Connect Module模块，实现外部通讯功能与水力系统配合。格兰富展出了具有智能通讯模式的端吸泵（图3-9(b)），其控制模式有“比例压力”“恒定流量”“恒定压力”“恒定压差”与“恒定温度”5种，还可以通过2个温度传感器实现温差控制或通过2个压力传感器实现压差控制。泵的运行可受系统控制，从系统角度节能运行。

图3-9 “物联”水泵

　　

　　（2）传感控制一体式阀门发展迅速　　

　　山东耀诚展出了一款集成了温度、流量测试功能的电动控制阀门（图3-10(a)），24 V直流供电，具有外界通讯模块。西门子也展出了一款具有超声波流量测试功能的调节阀及一款具有无线通讯功能的调节阀（图3-10(b)、图3-10(c)）。阀门均可与系统进行通讯，通过接受系统控制指令进行调控。

 

　　新菱展出了动态流量平衡调节球阀（图3-11），该平衡调节阀由流量传感器和带等百分比特性的SBV法兰式控制球阀组合而成。在流量范围内，可以根据系统需要自行设定阀门的输出流量值，执行器按设定流量值调节控制球阀的开度。当系统流体压力发生变化而使流量改变时，执行器能够动态自动调节阀门开度，使流量始终恒定在设定流量值。

图3-11 新菱动态平衡电动调节阀

　　

　　（3）铜管及代铜管材/件　　

　　由于海外市场的旺盛需求，国内生产厂家基本具备了“全铝”空调的技术及加工生产能力。江苏万源、广州奥藤展出了完整的铝代铜方案，包括铝管铝翅片换热器（图3-12 (a)）、全铝分液器及集液管、全铝歧管（图3-12 (b)）。佛山佳锐展出了专门适用于铝管的加工设备（图3-13），支撑全铝空调的发展。传统铜管加工企业也开始展出不同规格型号的铝盘管。但是，考虑到压缩机吸排气管仍然为铜管，部分管路仍然要铝变通。压缩机铜质吸排气管成为全铝空调的盲点。

 

图3-13 铝管智能弯管器

　　

　　3.3 评价与展望　　

　　工商用中央空调冷（热）水机组参展规模空前，适应市场需求的新技术不断涌现，气悬浮、磁悬浮等各参展机组展台争艳，“节能、环保、智能”是各个厂家角逐的主要目标。总结主要发展趋势如下：　　

　　（1）气悬浮技术实现突破，静压气悬浮技术特色优势明显，预示了新的发展方向。　　

　　（2）磁悬浮技术日趋成熟普及的同时，适应市场需求的蓄冷双工况机组、高温热泵机组及模块化机组等不断涌现。　

　　（3）应用环保制冷剂的机组成为新的角逐点，国内厂家逐渐赶上。　　

　　（4）以适应工艺、供暖及卫生医疗领域的需求的中高温热泵机组大放异彩。　　

　　（5）远程控制数字智能化逐渐成为展商提升服务能力与市场竞争力的新途径。　　

　　（6）全铝管翅式换热器、管件及加工装备已初步形成，逐渐进入“全铝”空调时代。