3. 工商業(yè)用中央空調(diào)冷（熱）水機(jī)組　　

　　（本節(jié)作者：北京建筑大學(xué)徐榮吉教授、胡文舉副教授、王剛博士）

　　

　　3.1 技術(shù)特點(diǎn)　　

　　2023年工商業(yè)用中央空調(diào)冷（熱）水機(jī)組參展規(guī)模空前，格力、海爾、美的、麥克維爾、約克、天加、日立、克萊門(mén)特、重通等知名企業(yè)均參展并有新的產(chǎn)品展出，表明各參展商對(duì)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略下疫情后的中國(guó)廣闊市場(chǎng)的信心。

　　

　　本屆制冷展工商業(yè)用中央空調(diào)冷（熱）水機(jī)組具有以下特點(diǎn)：（1）磁懸浮技術(shù)日趨成熟，成為工商業(yè)冷（熱）水機(jī)組企業(yè)技術(shù)實(shí)力的標(biāo)志，寬范圍負(fù)載率高效、新冷媒是各廠家的重要展示技術(shù)點(diǎn)；（2）氣懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了靜壓氣懸浮技術(shù)的突破，“先浮后轉(zhuǎn)”的技術(shù)特征使機(jī)組真正實(shí)現(xiàn)了全運(yùn)行過(guò)程無(wú)摩擦；（3）在制冷劑替代迫在眉睫、節(jié)能減排呼聲高漲的形勢(shì)下，以R1233zd(E)、R1234ze為代表的新型冷媒被各廠家所推崇，成為工商業(yè)冷（熱）水機(jī)組廠家新的角逐點(diǎn)；（4）為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、居民供暖領(lǐng)域的需求，中高溫?zé)岜脵C(jī)組在本屆制冷展大放異彩；（5）適應(yīng)特殊領(lǐng)域需求的特色高效產(chǎn)品突出，體現(xiàn)了參展商對(duì)市場(chǎng)需求的敏銳洞察力；（6）控制技術(shù)精細(xì)化成為參展商提升機(jī)組能效的重要手段，遠(yuǎn)程控制數(shù)字智能化逐漸成為參展商提升服務(wù)能力與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新途徑。此外，在零配件領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)各廠家已經(jīng)完成了“全鋁”空調(diào)換熱器、管路及輔件的生產(chǎn)制造能力準(zhǔn)備，壓縮機(jī)“銅質(zhì)”吸排氣管是“全鋁”的盲點(diǎn)。

　　

　　3.2 特色產(chǎn)品　　

　　3.2.1 氣懸浮突破，磁懸浮成熟　　

　　靜壓氣懸浮技術(shù)利用壓力產(chǎn)生浮力的簡(jiǎn)單原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子懸浮及自調(diào)節(jié)。不同于動(dòng)壓氣懸浮的“先轉(zhuǎn)后浮”，靜壓氣懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“先浮后轉(zhuǎn)”，消除了機(jī)組啟停過(guò)程中的摩擦問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組運(yùn)行全過(guò)程無(wú)摩擦。

　　

　　本屆展會(huì)海爾首次展出了應(yīng)用靜壓氣懸浮的離心式冷水機(jī)組（圖3-1），并獲得2023年中國(guó)制冷展金獎(jiǎng)產(chǎn)品。海爾靜壓氣懸浮軸承是利用制冷劑通過(guò)碳基復(fù)合材料所形成的微納尺度氣孔節(jié)流所形成氣膜的靜壓作用。采用冷凝器/蒸發(fā)器雙位置制冷劑取液、雙齒輪泵供液及高精度液位控制保障供液，采用電熱穩(wěn)壓及蒸發(fā)器泄壓實(shí)現(xiàn)氣體軸承的穩(wěn)定供氣壓力。此外，機(jī)組還針對(duì)離心機(jī)組的喘振難題，研發(fā)了智能喘振檢測(cè)方法和喘振自學(xué)習(xí)功能，使離心式冷水機(jī)組檢測(cè)喘振更準(zhǔn)確，運(yùn)行可靠性更高。海爾氣懸浮離心式冷水機(jī)組以350RT為主，已形成50-750RT系列化產(chǎn)品，COP、IPLV達(dá)到雙一級(jí)能效。格力也繼往屆LG、美的之后也展出了動(dòng)壓氣懸浮壓縮機(jī)。

圖3-1 海爾靜壓氣懸浮離心式冷水機(jī)組

　　

　　磁懸浮冷水機(jī)組在國(guó)內(nèi)歷經(jīng)10余年發(fā)展，憑借其節(jié)能、高效及無(wú)油等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越成為各廠家技術(shù)實(shí)力的代表，技術(shù)日益成熟的同時(shí)，也有不同的新技術(shù)進(jìn)展。在2023年制冷展，美的、天加、約克、麥克維爾、海爾、格力、鑫磊等均展出了磁懸浮冷水機(jī)組，占據(jù)冷（熱）水機(jī)組主要位置。與往年相比，部分負(fù)荷高性能、新冷媒、寬負(fù)載率范圍及高COP是各廠家的重要技術(shù)展示點(diǎn)。美的展出了磁懸浮離心式冰蓄冷雙工況機(jī)組（圖3-2 (a)），該機(jī)組采用了喘振點(diǎn)虛擬感知技術(shù)、自學(xué)習(xí)、多工況氣動(dòng)優(yōu)化技術(shù)及磁懸浮控制技術(shù)，蓄冰工況能效達(dá)4.65、常規(guī)空調(diào)工況達(dá)7.03，實(shí)現(xiàn)制冷、蓄冰雙工況高效運(yùn)行，拓展了磁懸浮機(jī)組的應(yīng)用方式、領(lǐng)域和范圍。天加展出了SMARDT無(wú)油磁懸浮水冷式冷水機(jī)組（圖3-2 (b)），該機(jī)組采用8臺(tái)先進(jìn)的VTX壓縮機(jī)，單機(jī)最大冷量可達(dá)3600RT，COP高達(dá)6.5以上，IPLV達(dá)到10.8以上。麥克維爾WMTC磁懸浮冷水機(jī)組（圖3-2 (c)）采用自主研發(fā)磁懸浮壓縮機(jī)，配置雙級(jí)IGV+VFD實(shí)現(xiàn)100%~10%超強(qiáng)減載技術(shù)，可以獲得超越國(guó)標(biāo)一級(jí)能效的COP和IPLV。日立推出自主研發(fā)的配有經(jīng)濟(jì)器的雙葉輪磁懸浮壓縮機(jī)冷水機(jī)組（圖3-2 (d)），機(jī)組冷量介于200~1000RT，COP/IPLV均達(dá)到一級(jí)能效，較傳統(tǒng)普通離心機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷COP和IPLV分別提升了14%和67%。鑫磊股份推出的XLMC500RT磁懸浮冷水機(jī)組（圖3-2 (e)），制冷COP為6.85，實(shí)現(xiàn)10%-100%無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。克萊門(mén)特展出了采用R1234ze的模塊式磁懸浮熱泵機(jī)組（圖3-2 (f)），綜合能效系數(shù)達(dá)到ACOP6.45。中廣歐斯特也展出了磁懸浮熱泵機(jī)組（圖3-2 (g)）及其采暖系統(tǒng)解決方案，機(jī)組最高出水溫度達(dá)到60℃。

圖3-2 磁懸浮離心式冷水機(jī)組

　　

　　3.2.2 新型環(huán)保冷媒成為各廠商重要展點(diǎn)　　

　　隨著節(jié)能、環(huán)保、低碳理念日益深入人心，同時(shí)為了適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行工況的需要，環(huán)保型冷媒繼續(xù)受到重視并逐漸推廣應(yīng)用。本屆制冷展參展的工商業(yè)冷（熱）水機(jī)組所用新型冷媒主要有R1233zd(E)、R1234ze。格力工業(yè)大容量高溫離心熱水機(jī)組（圖3-3 (a)）、江森自控約克YZ新冷媒機(jī)組（圖3-3 (b)）、麥克維爾WMTC磁懸浮冷水機(jī)組（圖3-2 (c)）均采用ODP=0，GWP=1的R1233zd(E)；天加展出的SMARDT無(wú)油磁懸浮水冷式冷水機(jī)組（圖3-2 (b)）、克萊門(mén)特模塊式磁懸浮水源熱泵機(jī)組（圖3-2 (f)）、格瑞德10 kV復(fù)疊式變頻離心高溫?zé)岜脵C(jī)組（圖3-3 (c)）均采用ODP=0，GWP<1的R1234ze冷媒；克萊門(mén)特超高溫水源熱泵機(jī)組（圖3-3 (d)）采用ODP=0，GWP=1030的HFOR-245fa冷媒；芬尼克茲展出采用CO2為冷媒可制取90℃高溫水的熱泵熱水機(jī)組；江森自控約克展出采用NH3的螺桿式HPS熱泵機(jī)組，出水溫度可至90℃。

圖3-3 環(huán)保制冷劑冷（熱）水機(jī)組

　　

　　3.2.3 適應(yīng)市場(chǎng)需求，特色產(chǎn)品涌現(xiàn)　

　　適應(yīng)特殊需求領(lǐng)域的高效、特色產(chǎn)品涌現(xiàn)，代表性的機(jī)組設(shè)備有高效的適應(yīng)冰蓄冷的雙工況機(jī)組、基于能量梯級(jí)充分利用理念的四管制、六管制冷水機(jī)組、利用余熱驅(qū)動(dòng)的模塊型吸收式小型熱泵機(jī)組、燃?xì)怛?qū)動(dòng)的空氣源熱泵機(jī)組、適應(yīng)嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的低溫空氣源熱泵機(jī)組。美的冰蓄冷雙工況機(jī)組實(shí)現(xiàn)了制冷蓄冰雙工況高效。歐博參展的四管制模塊機(jī)組（圖3-4 (a)）不僅可以單獨(dú)供冷、單獨(dú)供熱，還能同時(shí)提供冷熱聯(lián)供的功能，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型建筑不同功能分區(qū)同時(shí)供冷和供熱。克萊門(mén)特在原四管制機(jī)組的基礎(chǔ)上增加一套熱水系統(tǒng)，推出六管制多功能風(fēng)冷熱泵（圖3-4 (b)），實(shí)現(xiàn)空調(diào)全年同時(shí)制冷和制熱，同時(shí)提供衛(wèi)生熱水。該機(jī)組可實(shí)現(xiàn)冷凍進(jìn)出水溫12/7℃，空調(diào)用熱水進(jìn)出水溫40/45℃，衛(wèi)生熱水進(jìn)出水溫70/78℃工況運(yùn)行，制冷量為297~1303 kW，制熱量309~1338kW，高溫?zé)崴茻崃?0~279 kW。

圖3-4 特色熱泵機(jī)組

　　

　　冰輪華源泰盟參展的模塊型吸收式熱泵（制冷）機(jī)組（圖3-4 (c)）實(shí)現(xiàn)吸收式熱泵機(jī)組小型化，可以跟小型的燃煤鍋爐結(jié)合或者工業(yè)廢熱場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)大溫差換熱機(jī)組、余熱供暖機(jī)組及制冷3種工作模式（圖3-5）。松下制冷推出GHP U型燃?xì)怛?qū)動(dòng)熱泵見(jiàn)圖3-4 (d)），該產(chǎn)品通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)升級(jí)、離合系統(tǒng)升級(jí)、壓縮機(jī)提效、送風(fēng)吸氣優(yōu)化、點(diǎn)火及控制系統(tǒng)優(yōu)化，較上一代相比產(chǎn)品全年能源消耗APF提高42%（代表機(jī)型數(shù)據(jù)）。芬尼克茲超級(jí)北極星空氣源熱泵機(jī)組采用三閥復(fù)合節(jié)流技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)-38℃制熱。此外，芬尼克茲展出的CO2熱泵機(jī)組能效比可達(dá)5.18，制熱出水溫度可達(dá)90℃（圖3-4(e)）。此外，日立、美的、盾安等企業(yè)均有適應(yīng)低溫環(huán)境的空氣源熱泵冷熱水機(jī)組展出。

圖3-5 冰輪模塊型吸收式熱泵（制冷）機(jī)組工作模式

　　

　　3.2.4 控制技術(shù)精細(xì)化，遠(yuǎn)程控制數(shù)智化　

　　工商用冷（熱）水機(jī)組的控制日益向精細(xì)化發(fā)展，主要圍繞離心機(jī)組的防喘振、部分負(fù)荷高效運(yùn)行、變頻控制而展開(kāi)，成為廠家提高產(chǎn)品性能的重要手段。格力公司的變頻變?nèi)萋輻U式熱泵機(jī)組（圖3-4 (b)）采用變頻變壓比智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)壓比-流量的解耦自適應(yīng)精準(zhǔn)適配，使機(jī)組能夠在制冷和制熱工況下持續(xù)保持高能效狀態(tài)運(yùn)行，全年綜合性能系數(shù)ACOP達(dá)到7.03，相對(duì)一級(jí)能效提高了30%。該機(jī)組有助解決水地源熱泵機(jī)組全年運(yùn)行能耗高的痛點(diǎn)問(wèn)題，也為充分利用自然界與生產(chǎn)生活排放存在的大量低位熱源提供了解決方案。約克公司的YSPA-V全變頻風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組（圖3-6）采用Stepless Vi無(wú)極可變內(nèi)容積比技術(shù)，運(yùn)行范圍寬廣，制冷COP最高可達(dá)3.63，IPLV最高可達(dá)4.79，實(shí)現(xiàn)制冷制熱全年自由切換。

圖3-6 約克全變頻風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組

　　

　　除此之外，隨著近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)技術(shù)在工商業(yè)冷（熱）水機(jī)組設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控、故障快速處理方面已經(jīng)成熟普遍，海爾、格力、格瑞德、芬尼克茲、日立、江森自控等廠家產(chǎn)品均可實(shí)現(xiàn)機(jī)組數(shù)據(jù)監(jiān)控分析、故障隱患及時(shí)報(bào)警、故障快速診斷等遠(yuǎn)程智能服務(wù)，以此提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，部分遠(yuǎn)程智能機(jī)組如圖3-7和圖3-8所示。

　　3.2.5 配件與輔材　　

　　（1）“物聯(lián)智能”水泵顯露頭角　　

　　從系統(tǒng)角度考慮節(jié)能越來(lái)越受重視，“物聯(lián)”水泵給系統(tǒng)節(jié)能提供了可能。威樂(lè)展出了Wilo-Yonos MAXO循環(huán)泵（圖3-9(a)），該水泵配備高效永磁屏蔽電機(jī)，根據(jù)內(nèi)置的200種運(yùn)行工況，自適應(yīng)變頻運(yùn)行：當(dāng)系統(tǒng)阻力大時(shí)，意味著末端能量需求少，會(huì)降頻運(yùn)行，反之，會(huì)升頻運(yùn)行。Wilo-Yonos MAXO循環(huán)泵通過(guò)與系統(tǒng)需求匹配，實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)行能耗。此外，Wilo?Yonos MAXO循環(huán)泵還可以自動(dòng)檢測(cè)是否堵轉(zhuǎn)，并會(huì)用高功率運(yùn)行自動(dòng)解除堵轉(zhuǎn)；此外，該水泵可選配Connect Module模塊，實(shí)現(xiàn)外部通訊功能與水力系統(tǒng)配合。格蘭富展出了具有智能通訊模式的端吸泵（圖3-9(b)），其控制模式有“比例壓力”“恒定流量”“恒定壓力”“恒定壓差”與“恒定溫度”5種，還可以通過(guò)2個(gè)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫差控制或通過(guò)2個(gè)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)壓差控制。泵的運(yùn)行可受系統(tǒng)控制，從系統(tǒng)角度節(jié)能運(yùn)行。

圖3-9 “物聯(lián)”水泵

　　

　　（2）傳感控制一體式閥門(mén)發(fā)展迅速　　

　　山東耀誠(chéng)展出了一款集成了溫度、流量測(cè)試功能的電動(dòng)控制閥門(mén)（圖3-10(a)），24 V直流供電，具有外界通訊模塊。西門(mén)子也展出了一款具有超聲波流量測(cè)試功能的調(diào)節(jié)閥及一款具有無(wú)線(xiàn)通訊功能的調(diào)節(jié)閥（圖3-10(b)、圖3-10(c)）。閥門(mén)均可與系統(tǒng)進(jìn)行通訊，通過(guò)接受系統(tǒng)控制指令進(jìn)行調(diào)控。

 

　　新菱展出了動(dòng)態(tài)流量平衡調(diào)節(jié)球閥（圖3-11），該平衡調(diào)節(jié)閥由流量傳感器和帶等百分比特性的SBV法蘭式控制球閥組合而成。在流量范圍內(nèi)，可以根據(jù)系統(tǒng)需要自行設(shè)定閥門(mén)的輸出流量值，執(zhí)行器按設(shè)定流量值調(diào)節(jié)控制球閥的開(kāi)度。當(dāng)系統(tǒng)流體壓力發(fā)生變化而使流量改變時(shí)，執(zhí)行器能夠動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，使流量始終恒定在設(shè)定流量值。

圖3-11 新菱動(dòng)態(tài)平衡電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

　　

　　（3）銅管及代銅管材/件　　

　　由于海外市場(chǎng)的旺盛需求，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家基本具備了“全鋁”空調(diào)的技術(shù)及加工生產(chǎn)能力。江蘇萬(wàn)源、廣州奧藤展出了完整的鋁代銅方案，包括鋁管鋁翅片換熱器（圖3-12 (a)）、全鋁分液器及集液管、全鋁歧管（圖3-12 (b)）。佛山佳銳展出了專(zhuān)門(mén)適用于鋁管的加工設(shè)備（圖3-13），支撐全鋁空調(diào)的發(fā)展。傳統(tǒng)銅管加工企業(yè)也開(kāi)始展出不同規(guī)格型號(hào)的鋁盤(pán)管。但是，考慮到壓縮機(jī)吸排氣管仍然為銅管，部分管路仍然要鋁變通。壓縮機(jī)銅質(zhì)吸排氣管成為全鋁空調(diào)的盲點(diǎn)。

 

圖3-13 鋁管智能彎管器

　　

　　3.3 評(píng)價(jià)與展望　　

　　工商用中央空調(diào)冷（熱）水機(jī)組參展規(guī)模空前，適應(yīng)市場(chǎng)需求的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，氣懸浮、磁懸浮等各參展機(jī)組展臺(tái)爭(zhēng)艷，“節(jié)能、環(huán)保、智能”是各個(gè)廠家角逐的主要目標(biāo)。總結(jié)主要發(fā)展趨勢(shì)如下：　　

　　（1）氣懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，靜壓氣懸浮技術(shù)特色優(yōu)勢(shì)明顯，預(yù)示了新的發(fā)展方向。　　

　　（2）磁懸浮技術(shù)日趨成熟普及的同時(shí)，適應(yīng)市場(chǎng)需求的蓄冷雙工況機(jī)組、高溫?zé)岜脵C(jī)組及模塊化機(jī)組等不斷涌現(xiàn)。　

　　（3）應(yīng)用環(huán)保制冷劑的機(jī)組成為新的角逐點(diǎn)，國(guó)內(nèi)廠家逐漸趕上。　　

　　（4）以適應(yīng)工藝、供暖及衛(wèi)生醫(yī)療領(lǐng)域的需求的中高溫?zé)岜脵C(jī)組大放異彩。　　

　　（5）遠(yuǎn)程控制數(shù)字智能化逐漸成為展商提升服務(wù)能力與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新途徑。　　

　　（6）全鋁管翅式換熱器、管件及加工裝備已初步形成，逐漸進(jìn)入“全鋁”空調(diào)時(shí)代。