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独家:多联机进入“转子”周期
2018-10-11    暖通家    来源: 暖通家
  从离心与螺杆之争,到螺杆与涡旋之争,似乎每一个产品永远都不会安于现状,离心机除了越做越大,小冷量离心机也在抢占着一部分螺杆机的市场;与此同时,涡旋机也是越做越大,200kW以上的涡旋机已经并不罕见;而随着家庭中央空调需求的持续升温,依靠成本优势以及性能优势,转子压缩机在近年来也开始蚕食一部分涡旋压缩机市场。尤其是转子压缩机在更大冷量、更高能效水平、更高控制精度,智能化系统等方向的改进,对小冷量段的冲击将会持续增大。因此在多联机市场,尤其是小冷量段的多联机已经逐渐进入“转子”周期。
转子压缩机剖面图
 
       众所周知,多联机系统常用的压缩机类型为涡旋压缩机。5HP以下的系统采用单台涡旋压缩机,5-10HP系统通常采用2台涡旋压缩机的组合,这是很多变频多联机厂家的设计思路。
  
  单转子压缩机目前广泛使用在家用分体机上,由于仅配置一个气缸,在运行中低转速状态下的震动特性较差,但在高转速下比较稳定。在这种特性的影响下也进一步限制了将压缩机容量做大的可能性,通常情况下,使用在3HP以下的空调上。
  
  但随着双转子压缩机的推出,宽广的运行范围使之能够覆盖3HP以下的家用变频多联机和5HP以上商用变频多联空调;而从国内变频空调涡旋压缩机市场情况来看,核心技术其主要集中在7HP及以上机型,主力机型以8HP、10HP、12HP、16HP为主,并且有不断向更大冷量区间发展的趋势。
  
  变频多联机广泛应用在办公、房产等项目中,无论是使用特点还是室内外温度的变化都会使变频多联机处于不同的工况及负荷下,部分负荷是变频多联机运行时间最长的区间,因此,双转子压缩机在节能性方面更适合变频多联机。
  
  目前,主机制造企业如大金、东芝、格力、日立等品牌纷纷采用自有,或者采购的转子压缩机来完善自身的多联机产品结构,差异化角逐多联机市场。从市场层面看,小冷量段的家用多联机使用转子压缩机比例逐年加大,也可以推断出转子压缩机的强劲竞争力。就冷媒的适配性而言,能够更高效的发挥出R410A的效率,以及在节能性上的优势,无疑是转子压缩机在小冷量多联机市场中,与涡旋压缩机角力过程中的最佳助攻。
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  转子压缩机的春天
       要说近几年间,中央空调市场风头最盛的是哪个单品,那一定非多联机产品莫属。而其中以家用多联机为代表的零售市场的快速发展,尤其是以小冷量段机组(3-5HP)的需求增多,给转子压缩机在多联机市场的发展带来了很大的空间,转子压缩机也趁机迎来了另一个春天。
  
  家庭中央空调主要冷量集中在3HP到5HP之间,在该冷量段的多联机市场,转子压缩机相对于涡旋压缩机更加适合,其可靠性好,使用寿命高,结构尺寸小;另外在低转速下,效率更高,满足家用多联机小型化的要求,而依靠成本优势以及性能优势,转子压缩机也将进一步挤压涡旋压缩机市场。
多联机进入“转子”周期
  与此同时,双转子压缩机在技术上的升级和优化也进一步奠定了其在小冷量段多联机市场的优势。其中,在结构上,相互对称的双转子设置,使冷媒在压缩过程中轴向受力更为平衡,运行更加稳定,减少了震动距离,降低了故障产生的同时提高了使用寿命;双转子压缩机由于结构特点,易损点更少,需要的润滑油少,系统含油量少,系统运行效率更高;相较于涡旋式压缩机转速在30-120rps,双转子压缩机的转速范围更广,在15-120rps;双转子在部分负荷运行时运转效率更高;重量容积小,运行噪音低,稳定性高。
 
       在小冷量多联机市场的蓬勃发展下,传统转子压缩机制造企业,如GMCC、海立等品牌虽然核心市场依然在家用分体空调市场,但这并没有影响其在这个市场的“野心”。在此契机下,各大转子压缩机企业纷纷通过自己的传统优势技术介入多联机市场来扩大自己的产销规模。
  
  根据相关数据表明,2018冷年截至6月末,转子式空调压缩机累计销量为1.92亿台,同比增长18.01%。在轻商空调应用领域转子压缩机以近50%的占有率抢占涡旋压缩机半壁江山,未来随着家庭中央空调需求的持续升温,依靠成本优势以及性能优势,转子压缩机将进一步挤压涡旋压缩机市场。从市场份额来看,GMCC市场占比持续扩大,2018冷年行业占比33%,这与GMCC新增5条生产线并全部投产不无关系。为争取市场份额,尽管转子压缩机对于其发展并无决定性作用,但基于市场需求,以GMCC、海立为代表的企业仍将抓住这样的机会积极提升其市场规模。
  
  主机制造企业的狂欢
       传统多联机以涡旋压缩机为主,在产品同质化,利润透明化以及市场竞争白热化的现状下,主机制造企业如大金、东芝、格力、日立等品牌纷纷采用自有,或者采购的转子压缩机来完善自身的多联机产品结构,差异化角逐多联机市场。其中,最为典型的就是东芝的双转子压缩机。
  
  其实现在人们所熟知的双转子压缩机,莫属东芝空调率先开发的直流变频双转子压缩机技术。东芝直流变速双转子压缩机能降低传统压缩机运转时震动及摩擦所带来的能量损耗,在提高压缩机运行稳定性的同时,带来更高的效率和更长的寿命。作为双转子压缩机的开发者及专利持有者,东芝空调所使用的直流变速双转子压缩机均来自东芝位于日本及泰国的独资工厂。
  
  对于家用多联机而言,核心部件压缩机差异化是最值得用户关注的地方,而与之相关的节能性、高效性和稳定性都是最具吸引力的产品特性。用户通过差异化产品可以非常直观地感受到其与同类产品之间的差异,这个差异恰好是用户非常需要而普通中央空调产品所不能提供的。因此,在多联机制造企业差异化竞争策略中,双转子压缩机就是其差异化之中最突出的“一极”。
  
  作为国产品牌代表企业的格力电器同样也有其自用的转子压缩机产品。格力的多联机产品系列丰富,冷量从单机8kW到90kW以及模块化可达到246kW,涡旋压缩机和转子压缩机均有使用,占比大约各一半。格力中央空调认为,涡旋压缩机相比于转子压缩机,其排气量范围广,运行平稳,振动小,噪音低,主要应用在大冷量上出风形式的多联机组上。目前多联机越来越多的走进普通家庭中,而家庭使用主要冷量集中在几千瓦到十几千瓦之间,在该冷量段多联机,转子压缩机相对于涡旋压缩机更加适合,其可靠性好,使用寿命高,结构尺寸小,另外在低转速下,效率更高,满足家用多联机小型化的要求。
  
  针对这种发展趋势,格力在多联机产品上不断予以改良。“未来格力将根据实际产品使用场合和特点,有针对性的进行开发,例如对于家用多联机,普遍用户的第一印象就是耗电,我们通过大数据分析发现60%用户通常只开一台内机,而目前行业内多联机在低负荷下能效普遍比较低,从而导致使用耗电,由此我们开发的变频变容压缩机及搭载该压缩机的系列化多联机则有效的解决了这一问题,未来我们也将继续寻找用户的痛点问题,做到精准研发,带给消费者更加优质创新的产品。”格力中央空调相关负责人说道。
 
       适配冷媒的高效节能
       出于保护臭氧层及减少地球温室效应的要求,根据蒙特利尔协议和京都议定书的要求,从2004年开始,国内市场中主流厂家的变频多联机已普遍使用新冷媒R410A,凭借较高的能效比和较低的ODP值,获得终端市场的广泛认可。由于能够更高效的发挥出R410A的效率,以及在节能性上的优势,双转子压缩机的技术被进一步推广。
 
       双转子压缩机和涡旋式压缩机是相对的,双转子压缩机在非满负荷运行的时候比涡旋式压缩机省电,在满负荷运行的时候,涡旋式压缩机更有优势,所以,双转子压缩机更适合家装中央空调。和原先的单转子不同,相互对称的双转子设置,使冷媒在压缩过程中轴向受力更为平衡,减少了震动距离,降低了故障产生的同时提高了使用寿命。针对高效率环保型冷媒R410A而专门开发的,在高压下,其完全可以发挥涡旋式压缩机所不能发挥的高效率,能够和R410A冷媒进行完美的配合。
  
  以5HP为例,R410A型的双转子压缩机的高度约为380mm,重量约为23kg,而同匹数的涡旋压缩机的高度约为440mm,重量为35kg。涡旋压缩机为适应新冷媒(R410A运行压力是R22的1.67倍),必然要增加压缩机腔体壁厚和容积来适应其运行状态,同时也要加大叶片厚度,进而增加输入功率,能效比下降,稳定性下降。而双转子轻型及运动部件小型化的压缩机在有效降低输入功率的同时可提高运动部件的可靠性,延长压缩机的整体寿命。尽管双转子压缩机并不能够覆盖所有采用R410A这种制冷剂的空调,原因在于各种不同型式的空调使用特点完全不同,双转子压缩机的效率特征是最为重要的参数。
  
  变频多联机节能国家标准中,满负荷COP在实际运行中占的比例仅为10%,变频多联机的大部分时间均处于部分负荷下运行。在行业内,高部分负荷COP的变频多联机才是真正节能的理论也得到广泛认可。当双转子应用到变频多联空调机上时,空调实际运行费用大幅下降,比同类采用直流变频驱动、压缩机不同的机型至少节能20%以上。
 
       多联机由于其自身特点,冷量跨度非常大,从几千瓦的小冷量机组到几十千瓦的大冷量机组均可以实现。涡旋压缩机相比于转子压缩机,其排气量范围广,运行平稳,振动小,噪音低,主要应用在大冷量上出风形式的多联机组上。与此同时,对于大冷量模块化多联机,由于需要的冷量大,还是需要使用涡旋压缩机才能满足要求,转子压缩机由于其结构特点限制,无法应用于大冷量及模块化多联机上。
  
       综上所述,转子压缩机的快速发展在一定程度上改变了多联机市场普遍采用涡旋压缩机的格局,但就目前而言,对大冷量段的多联机(7/8HP以上)仍难构成威胁,转子压缩机的特性也决定了其在容量上仍然具有很大的局限性,在更大冷量、能效水平、高控制精度、智能化系统等方向仍有改进空间,但是对小冷量段的冲击将会持续增大。 
关键词: 多联机