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從2019中國制冷展看工商業用中央空調冷(熱)水機組發展趨勢

工商業用中央空調冷(熱)水機組是歷屆制冷展的重要組成部分,也是相關企業技術水平的代表,備受行業重視。在參展規模方面,今年工商業用中央空調冷(熱)水機組參展規模與往年基本持平,麥克維爾、格力、海爾、美的、天加、格瑞德、頓漢布什、LG等30多家工商業用中央空調冷(熱)水機組知名品牌參加了本次制冷展且有高性能產品推出,少部分企業則呈現“奇偶”年參展特征(根據近年參展規律)。在參展技術水平和企業發展方向方面,工商用冷(熱)水機組作為技術集成度最高的制冷設備,今年各企業的參展機組代表了各個廠家技術的最高水平,展示著各廠家的發展方向和發展理念,也體現了制冷技術需求和應用的發展趨勢。

本屆展會工商業用中央空調冷(熱)水機組主要呈現出如下特點:5G和環保工質逐漸成為新一輪技術迭代的推動力;磁懸浮機組爆炸式增長,產品線繼續豐富,冷量范圍和適用場景進一步擴大;螺桿機組應用溫區進一步擴大,應用場景不斷拓展;吸收式熱泵成為“大溫差”供暖的主流技術解決方案,吸收式制冷仍有新技術突破。

一、特色技術產品

1、磁懸浮離心式機組

隨著磁懸浮壓縮機的普及以及環保工質替代的推動,磁懸浮離心式機組展出規模不斷擴大,呈現出快速增長的趨勢,今年更是呈現爆炸式增長。今年,以麥克維爾、格力、海爾等為代表的十幾家行業核心廠家均有相關產品展出,是本屆制冷展上的亮點。所展出的磁懸浮離心機組呈現出了各廠家在技術儲備、路線和發展方向上的特色,部分廠家更是完成了多個產品線的布局。

(1)磁懸浮機組容量雙向擴展、大冷量逐漸成為主流

磁懸浮機組在制冷展展出已經超過10年,其單機頭冷量不斷擴大。2018年參展最大冷量機組為格力自主開發的磁懸浮機組,冷量達到600RT。今年,格力公司展出單機頭冷量達到1300RT的磁懸浮機組。該機組采用R134a制冷劑,軸承懸浮精度達到2-5μm。此外,LG和麥克維爾也推出了單機大容量離心冷水機組,其單機冷量分別達到1100RT和800RT。與上述公司單機大容量技術不同,丹佛斯則以多機頭并聯技術為技術路線,其冷機容量范圍不斷擴大。本屆制冷展,丹佛斯采用多機頭并聯技術策略,在單機頭冷量達到450RT的技術支撐下,冷機通過多機頭并聯可實現2000RT制冷量。麥克維爾作為擁有自主磁懸浮壓縮機的代表廠家,繼去年展出了R1233ze新冷媒磁懸浮機組,今年展出了雙機頭1500RT大制冷量機組。該機組采用R134a為制冷劑,COP達到6.9,IPLV達到11.4。

除了大冷量這一特點外,磁懸浮離心壓縮機冷水機組冷量范圍雙向擴展也是本次制冷展展出產品的一大特點。本次制冷展,離心壓縮機的冷量實現了50~2000RT這一寬區域范圍冷量的覆蓋,LG推出的磁懸浮機組冷量可實現300~1100RT工作區間安全、穩定、可靠、高效運行。

圖1 格力單機頭大冷量磁懸浮變頻離心式冷水機組

麥克維爾所展出的雙機頭1500RT大制冷量機組,采用了供電IPS技術,可實現壓縮機緊急斷電保護,具有自己獨特的技術優勢。電力系統突然斷電時,磁懸浮壓縮機由于慣性繼續高速旋轉,電機進入制動發電狀態,把機械動能轉換為電能回饋到變頻器,變頻器供給IPS,IPS將直流電繼續供電給磁軸承。電機減速至正常范圍,輔助滾珠軸承保證電機繼續安全轉動并提供支撐,直至機組順利停機,避免主軸與電磁軸承之間出現碰撞導致電磁軸承的損壞。

圖2 麥克維爾磁懸浮離心壓縮機冷水機組及斷電IPS保護原理

(2)磁懸浮冷機產品線逐漸豐富,各企業深謀產品布局

本屆制冷展上,各廠家除了展出冷水機組外,一系列的新產品例如磁懸浮熱泵機組、蒸發冷機組、直接冷空調箱等均在展會上展出,進一步說明了磁懸浮技術的成熟,各大企業均完成了不同產品線的布局。

必信、海爾在本屆制冷展推出了磁懸浮熱泵機組是磁懸浮技術在空調制冷領域的一次新的突破和應用。天加(SMARDT)則展出了磁懸浮風冷機組。該機組采用可翻蓋式熱交換器設計,便于對換熱器進行清洗維護;其蒸發冷機組集成太陽能光伏發電,輔助風機動力;還展出了全直流磁懸浮機組,可采用光伏電池供電,布局全直流建筑。此外,格力、海爾展出了直接制冷空調機組,也是對離心制冷技術的一次新的嘗試。

圖3 必信熱泵機組

圖4 海爾物聯網風冷熱泵機組

圖5 格力直接制冷空調機組

圖6 海爾蒸發冷機組

圖7 天加風冷磁懸浮機組和柯茂磁懸浮機組

(3)5G物聯網云平臺服務成為各冷機企業競爭陣地

隨著物聯網5G 技術的發展,其前景愈加廣闊。5G網絡具備高帶寬、低時延等特性,能夠將機組能耗數據與維護提醒等信息迅速傳輸到E+云服務平臺進行高速云計算,快速輸出設備運行報告與維護方案等,從而更精準快速地實現設備自主控制?;?G的物聯網,數據傳輸速度和傳輸量大大提高,企業以冷(熱)水機組為載體,為用戶提供的服務有更多可能。各冷機廠家除了在機組本身性能方面的競技外,充分利用5G物聯網技術強化各自在服務方面的優勢愈加成為各個廠家的發展目標。海爾、格力、美的等公司分別搭建了其云服務平臺,服務于冷水機組及多聯機系統。特別是海爾,在磁懸浮冷水機組系統上不斷深耕,今年展出了應用環保冷媒的R1233ze的物聯網磁懸浮冷水機組(圖2.2-4)。該機組除了采用環保冷媒的R1233ze亮點外,更是強調其物聯網“云控系統”。海爾是較早布局5G物聯網“云控系統”的企業典型代表。

圖8 海爾展出的物聯網新冷媒磁懸浮離心式冷水機組

2、氣體軸承離心式機組

氣體軸承離心式壓縮機是“無油”潤滑軸承的另一種技術方向。與磁懸浮技術相比,其不需要復雜的傳感器及控制系統,成本更低,維護更簡單,適用于小冷量機組。往屆展會主要有美的和LG展出過氣體軸承離心式冷水機組,而今年氣體軸承離心式冷水機組展出規模增加,多家企業均推出了產品,如頓漢布什、LG、納森等(圖2.2-5)。其中,頓漢布什展出了制冷量為300RT,以R134a為制冷劑,COP達到6.3,IPLV達到12.2的氣體軸承離心式冷水機組。LG展出了制冷量為150RT的氣體軸承壓縮機。其氣體軸承利用離心擴壓原理支撐軸旋轉。納森展出了制冷量為175kW的氣體軸承離心壓縮機機組,其氣體軸承壓縮機冷量范圍涵蓋50-250RT。

圖9 頓漢布什氣體軸承離心機組和納森氣體軸承離心機組

圖10 LG氣體軸承原理示意圖

3、螺桿式冷熱水機組

螺桿機組展出規模跟去年相差不大,其單機高壓比的技術優勢進一步凸顯,應用的溫度區間、應用場景也不斷拓展。

(1)單機雙級超低溫空氣源熱泵滿足北方采暖市場

隨著北方清潔供熱的不斷推進,適應于北方寒冷、嚴寒地區供熱的熱泵技術不斷取得進步。在這一領域,螺桿壓縮機的技術特點和優勢得以充分體現,相應的螺桿空氣源熱泵機組特別是超低溫空氣源熱泵機組成為一個重要技術發展方向。頓漢布什展出了單機雙級螺桿空氣源熱泵機組,可實現-35℃超低溫運行,最高80℃高溫出水,尤其適用于北方嚴寒地區或傳統空氣源熱泵機組受環境溫度限制的地方。在除霜工況,其四臺室外風冷換熱器輪流切換為冷凝器融霜,實現了“非逆向融霜”。格瑞德展出了-35℃單機雙級風冷螺桿機組,最高出水溫度可達到85℃。機組采用新的融霜機制,分區分段設定融霜參數,通過壓力判斷進入除霜和退出除霜工況的條件,做到“有霜除霜,無霜不除”。

圖11 頓漢布什低溫螺桿機組和柯茂低溫螺桿機組

(2)應用領域不斷拓廣

除了滿足傳統空調制冷需求外,螺桿機組產品開始多樣化發展,以適用不同領域的技術需求。本屆制冷展上,煙臺冰輪展出了GHWS-HFO高溫水汽機,回收冷凝廢熱,產生高達128℃的高溫蒸汽,應用新型環保工質R1336mzz(Z)(ODP=0、GWP=9);武漢新世界在去年ORC機組的基礎上,本次展會展出了水蒸氣螺桿膨脹機組,直接利用水蒸氣乏汽推動螺桿膨脹機發電,該機組要求乏汽溫度215℃,壓力2.03MPa,機組壓差1.2MPa,發電量160kW;大連冷凍機股份有限公司展出了石化專用螺桿乙二醇機組,主要應用于石油、化工領域,其轉子采用N型線,高效油分離器,采用R134a制冷劑,蒸發溫度-20~-5℃,冷凝溫度小于43℃;天加展出了一體式蒸發冷螺桿冷水機組,主機、冷卻塔、水處理裝置一體化集成,蒸發冷凝器連續降膜,換熱效率高,以R134a為制冷劑,采用滿液式蒸發器。

圖12 冰輪高溫水汽機組和武漢新世界直接水蒸氣膨脹機組

4、吸收式機組

本屆展會上吸收式制冷機組參展產品數量較少。松下展出了吸收式冷水機組(圖2.2-8),機組采用雙段蒸發、雙段吸收技術,熱水側供回水溫度可實現40℃溫差(95-55℃),回收熱量是傳統機組的2倍,溫水流量降低38%,輸送功耗降低,單效機組COP達到0.6-0.7之間,制冷量為33RT。雙良展出了其吸收式機組節能的系統解決方案。

圖13 松下“大溫差”單效吸收式冷水機組

5、中央空調冷熱水系統配件

近幾年,中央空調冷熱水系統配件參展規模在不斷擴大,技術也在不斷積累進步。在閥件方面,三花展出了FMF風機盤管用電動水閥,采用超聲波焊接技術,用工程塑料殼體將驅動電機、齒輪、回復彈簧、扭矩傳動部件等安裝在執行器內,解決了防水問題和內部元器件易腐蝕的問題。閥體閉閥密封結構采用自定心球面結構,提高了產品一致性。

 

圖14 三花電動水閥

在管件方面,非焊接連接部件發展迅速。國內必達、寧波世鑫近幾年展出了卡接式軟管及接頭,主要用于代替壓力測量管道的銅管,連接更靈活方便。接頭根據需要,有不銹鋼、銅、鋁等材質。洛克環管路連接技術也在不斷發展,其利用冷擠壓塑性變形,達到鋁與鋁、鋁與銅、銅與銅、銅與鋼、銅與鈦之間的緊密鏈接,專門用于連接小直徑的有色金屬管材,設計最大名義壓力達到7MPa,以德國VULKAN LOKRING為代表,適用于不同場合,完全可以代替焊接,但是需要專用的連接設備,連接部件價格昂貴。此外,韓國的ESSEN展出了快插式銅管接頭,插接更方便,但是其產品并未在國內銷售。

 

圖15 高壓軟管及接頭

圖16 洛克環管路連接和直插式管路連接

二、評價展望

磁懸浮離心式冷水機組作為行業技術先進水平的代表,在本屆制冷展上依然是各個廠家作為先進產品的重點推介對象,其產品呈現出容量雙向擴展,大冷量逐漸成為主流,產品呈現多樣化發展的態勢,規模較大的公司已領先初步完成了相關產品的升級和布局,借助5G物聯網技術快車,各企業由過去強調技術COP及IPLV開始向突出服務、遠程控制實現提高安全、可靠、高效等轉變。

螺桿機組展出規?;境制?,但為了滿足北方清潔供熱等新應用場景,產品逐漸強調技術特色和差異化,意味著其相關制冷技術正在向深層次和精細化方向發展;吸收式制冷機組參展產品數量較少,但強調熱量回收與系統節能;在管配件方面,非焊接快速安裝連接部件發展迅速,產品呈現了多樣化發展趨勢。(文/北京建筑大學副教授徐榮吉、胡文舉)

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