创新品质 低碳健康
2022年第33届“中国制冷展”技术总结报告
二、技术进展
3.工商业用中央空调冷（热）水机组
3.1技术特点
尽管今年工商业用中央空调冷(热)水机组参展规模下降，但仍然有格力、麦克维尔、天加、冰山、冰轮、重通等知名企业参展。在国家“双碳”战略的大背景下，各企业积极响应、主动担当，不断孕育并研发新技术，其具体体现在：磁悬浮技术日趋成熟并进一步普及，技术上注重压缩机的适用范围、多类机头并用机组，采用综合性能指数评价机组性能；从系统角度综合考虑机组运行效率并智能寻优；突破光伏直驱技术并逐渐成熟，实现了机组、光伏与电网的真正融合；蒸发冷技术在具体实现形式上也有新突破；面向行业需求，特色化螺杆机组得到持续发展。
在管材、阀件、保温材料等方面，展出规模保持稳定，整体技术保持稳定，环保、节能、智能、易用依然是行业发展的主流。
3.2特色产品
（1）系统角度智能调控，提高系统运行效率
继2021年多家智能化技术实现系统节能后，格力、天加和鑫磊等企业为进一步综合考虑系统整体运行性能，研发了制冷机房能效管理系统，以实现系统的高效运行。
天加将福加高效制冷节能控制系统融合到SMARDT磁悬浮冷水机组中，打造“全生命期成本更低”的iSolution解决方案(图3-1)，实现了三方(企业、用户及第三方)监控以及主动寻优功能。在满足冷量需求的前提下，利用深度算法，寻找系统对应工况中最佳机组能耗、泵功、冷却塔风机能耗点，提升系统整体能效，将制冷机房的制冷季节能效比由3.5~3.6 kWh/ kWh提升至6.5~7.0 kWh/ kWh。
此外，麦克维尔还展出了开启式单螺杆式盐水机组采用FridgeWatch3000的工业级智能控制系统；鑫磊展出了采用云端远程智能控制的降膜式磁悬浮离心冷水机组和降膜式螺杆冷水机组，实现故障自诊断功能和远程运维及调试功能。
（2）光伏直驱技术突破成熟
可再生能源的利用是实现“双碳”目标的必然选择，光伏直驱、光储直柔是主要技术路线。格力引领行业光伏直驱技术，突破了光伏、市电混合供电技术，并拓展到各类型冷水机组及空调产品中。
格力集成光伏(储)直流直驱、多端多元换流、四象限全控整流和全网通自适应等技术，同时，机组搭配光伏发电系统、储能扩展系统(可选)和G-IEMS能源信息管理系统，实现了纯光伏发电、余电上网、混合供电、常规空调、光伏空调等五种运行模式，集成光伏发电、变频离心机与发用电一体化管理，与传统光伏板发电+光伏逆变器+空调用电模式相比，系统损耗下降6%~8%。展出了光伏直驱变频热氟融霜制冷机组和CVS光伏直驱变频离心机组(图3-2)。
（3）磁悬浮冷水机组日趋成熟并普及
磁悬浮冷水机组在国内发展10余年以来，自主压缩机及集成压缩机机组均日趋成熟，格力、麦克维尔、天加、重庆通用、鑫磊等结合企业技术特点和市场定位展出了不同类型的磁悬浮冷水机组，以满足对工商业冷水机组的高效节能和环保的新需求。
SMARDT展出了采用丹佛斯VTCA磁悬浮压缩机的G-Class Z系列冷水机组和采用丹佛斯TTH375磁悬浮压缩机的H-Class Z系列磁悬浮热泵(图3-3)。G-Class Z系列冷水机组采用多种压缩机混用设计(磁悬浮+螺杆)，螺杆压缩机主要应对极端工况运行、磁悬浮压缩机正常工况运行，机组采用了环保制冷剂R1234ze，可提供0.52kW/RT全负荷效率和0.31kW/RT的IPLV效率，拓宽了机组的高效运行工况范围。与此同时，机组配套福加高效制冷节能控制系统。H-Class Z系列无油磁悬浮热泵，制冷量涵盖210kW-4200kW，制热量涵盖310kW-6200kW。
重庆通用展出了适用于绿色建筑、大数据中心、军工、医院、商场及化工工业等领域的磁悬浮永磁变频离心式冷水机组(图3-4)，机组采用双级压缩结构形式，搭载自主开发的高速磁悬浮压缩机，机组制冷量为1231kW，达到一级能效水平。采用R134a制冷剂，变频调节范围广，可实现20%-100%制冷量调节。
鑫磊压缩机展出了制冷量为75~300RT、制热量为85RT-370RT的降膜式磁悬浮冷水机组(图3-5)，机组满载COP超过6.3，采用R134a制冷剂，机组可实现10%~100%负荷连续智能调节，出水温度控制精度±0.1℃。采用自主研发的转速达30000rpm、无油磁悬浮离心压缩机，通过高速永磁同步电机直驱叶轮、双级补气技术、变转速+内置式导叶(IGV)+旁通阀结合等技术实现机组高效率、大冷量调节范围和低启动电流等运行效果。机组的蒸发器和冷凝器均采用内、外壁强化的高效换热铜管束的降膜式热交换器，制冷剂充注量降低30%。且机组采用模块式结构设计，方便搬运和安装。
（4）螺杆冷水机组应用领域不断扩展
螺杆机组技术成熟，适用工况宽，麦克维尔、冰轮、冰山、鑫磊和欧博等均展出各自新型螺杆机组。
为适用于化工、制药、食品等各种工业对制冷的需求，麦克维尔展出了制冷量为85-807kW的开启单螺杆式盐水机组(图3-6)。机组采用开启式电机，可应对多种电压需求；采用无需油泵的高效卧式油分离，分油效率可达5ppm；采用工业级智能控制系统，制冷剂可采用R717/R507A/R404A等多种环保制冷剂，载冷剂为盐水类溶液；采用整体撬块设计，实现了噪音低、振动小和维护方便等特点。
冰轮环境展出了适用于食品冷冻冷藏及深加工、畜禽屠宰、冷链物流、冰雪场馆等领域的永磁变频CO2半封螺杆制冷压缩机组(图3-7(a))。机组采用新一代半封闭式CO2螺杆制冷压缩机，压缩机设置内油路多点喷油方式，绝热效率高；采用优化的转子形线提升容积效率，配备的永磁变频电机使机组运行平稳，实现运行全时段节能降耗；采用集成设计，结构简单方便运维。同时，还展出了适用于LNG船、集气站、液化基地等多种场合的船陆两用低温BOG螺杆压缩机组(图3-7(b))，满足低温BOG-160℃压缩工艺需求。采用不锈钢无油螺杆压缩机、永磁变频电机和全新油气分离系统，机组无需常规BOG压缩机入口辅热工序，在0~20bar工况下，无油低温双级比常规双级压缩机降耗达40%。冰山展出了复叠式氨螺杆热泵机组，利用余热制取50℃~75℃热水(图3-8)。
鑫磊展出了制冷量为62~171RT、制热量为74~200RT的降膜式螺杆冷水机组(图3-9)，采用高效半封闭栓螺杆压缩机，实现制冷量调节25%~100%的无级调节，采用R134a制冷剂，压缩机采用半封闭结构，电机主轴与螺杆阳转子轴直连无需联轴器，5齿对6齿螺旋转子相互啮合的型线压缩气体实现无余隙容积与泄漏。蒸发器和冷凝器采用内外壁强化的高效换热铜管束的降膜式热交换器，制冷剂充注量降低30%。欧博展出了变频式水冷螺杆冷水机组(图3-10)，机组在20~60Hz高效可靠运行，兼顾大范围负荷变化和高效节能的解决方案，尤其适合工业制冷/冷却以及中央空调过渡季节高能效的市场需求。
（5）环保制冷剂引领行业发展
环保制冷剂的替代会引领行业技术迭代发展，离心机组以R1233zd(e)为主要发展趋势，螺杆机组以CO2和NH3为主。天加展出的SMARDT G-Class Z系列和H-Class Z系列的磁悬浮冷水机组均采用低GWP的R1234ze制冷剂；麦克维尔展出的磁悬浮变频离心式压缩机采用了新型环保制冷剂R1233zd；麦克维尔展出的开启单螺杆式盐水机组中可采用NH3为制冷剂；冰轮环境展出的永磁变频半封螺杆制冷压缩机组采用了CO2作为制冷剂；冰山展出的复叠式氨螺杆热泵机组采用了NH3作为制冷剂(图3-8)。
（6）蒸发冷系统的融合创新
星浪空调展出了直膨式蒸发冷冷水机组及风冷+直膨式蒸发冷混合式热泵机组(图3-11)，室外换热器盘管与冷却塔填料采用分段式混合设计，多段盘管并联并直接与冷却塔冷却水换热；热泵机组除采用直膨式蒸发冷外，经过冷却塔换热的空气与风冷换热器换热。冰山集团也展出了冷却塔与风冷冷凝器组合的蒸发冷气冷器，其适用于CO2机组，换热量150kW，风量48671m³/h(图3-12)。
（7）配件与辅材
1）威乐高效水泵
威乐展出了Wilo-Atmos TERA-SCH中开双吸泵和Para MAXO高效屏蔽泵两项创新产品(图3-13)。Wilo-Atmos TERA-SCH中开双吸泵采用独特机械密封装配设计、配置震动和温度等监测装置，实现了水力部件运行平稳和智能互联等特点，中开结构方便维护；Para MAXO高效屏蔽泵采用高效直流电机、大流量高扬程水力模型、个性化控制模块等配置。
2）搏力谋能量阀
搏力谋能量阀为一体式设计，由具有热能计量功能的逻辑模块、超声波流量计、执行器以及控制球阀组成(图3-14)。通过超声波流量计监测实时流量以及进、回水的实际温度，对比在逻辑模块中设定的额定流量、温差以及设定的控制模式(阀位控制模式、流量控制模式、能量控制模式)进行阀门开度的智能调节，从而根据实际动态需求进行流量的控制调节。逻辑模块中集成了智能热能计量功能。同时设计有智能通讯以及Cloud应用，可提供物联网IoT解决方案及智慧建筑的数字化发展需求。
3）铜管及代铜管材/件
金龙管业展出了工商业冷水机组用的系类高效铜管管材(图3-15)。高效冷凝管GDHT-C系类铜管，管径f15.88~25.4mm，外翅19~40个/英寸，通过优化管外翅和管内齿实现冷凝液膜变薄、热阻减小、制冷剂排出流畅和水扰动增强；满液式高效蒸发管GDHT-B系列铜管，管径f15.88~25.4mm，外翅19~60个/英寸，通过优化管外翅和管内齿实现汽化核心数增多、气泡脱离频率提高和水扰动增强。
铜管免焊快接国产化实现突破，锐克科技展出的锐克复合环，可替代德国洛克复合环，连接快捷程度及耐压程度均达到同等水平，该公司还展出了自主设计研发用于连接锐克复合环的可更换钳口的自动化接管工具(图3-16)。
在代铜管材/件方面有了新进展，恒发空调部件公司展出了全套铝材制作的分液器、集液管、弯头、异型管等(图3-17)；神通机电也展出了针对CO2机组需求的不锈钢分液器、避震管、工艺阀等部件，这些工作为全铝制冷空调产品提供了基础条件。
4）保温材料
保温材料展出规模与往年持平，技术发展平稳，发展方向依然是环保、易用，且持续拓展应用领域。华美展出了建筑、冷库、石化和太阳能等保温解决方案(图3-18)。挤塑聚苯乙烯(XPS)是一款超薄、密度高、导热系数低、防水和隔热的地面保温材料，具有柔性与水泥热胀冷缩同频，保证水泥不开裂；高密度玻璃棉板用于建筑外墙保温，通过玄武棉线六面整体缝制，增强拉巴强度，最大耐温100℃。
此外，本届展会还展出了一款掺混石墨的导热系数低、保温性能好，适用于冷库的保温材料。二烯烃与丁腈橡胶复合深冷绝热保温材料，适用于-196℃的石化、液化天然气等低温领域。三元美乐斯橡塑采用三元乙丙橡胶为原料发泡而成的软质绝热保温材料(规格为10×1.2m)，其使用温度范围为-50℃-150℃，间隔性使用时可达175℃，适用于太阳能光热等高温领域。
3.3评价与展望
受疫情影响，工商用中央空调冷(热)水机组的参展规模下降，然而，在新技术方面，参展机组依然各具特色，新技术渐露头角。同时，在“双碳”目标下，工商用冷水机组将更加注重系统节能、环保和智能化，其主要发展趋势如下：
1）光伏直驱变频离心机组将开启工商业冷水机组向“零碳源”方向发展新路径；
2）磁悬浮离心机单机头1300RT和2000RT持续追求大冷量、大压比，而单机60-370RT的多机头并联形式可实现冷量的灵活匹配，且拓展了其适用范围；
3）螺杆式冷水机组更加注重机组的油路设计、环保制冷剂压缩机开发，面向市场需求，其特色化机组将不断涌现；
4）环保制冷剂和机组智能控制系统，将推动工商业冷水机组逐步接近“双碳”目标；
5）铜管管材适应小管径、降膜及双效强化换热需求；铝代铜、不锈钢代铜持续发酵；保温材料将继续向更加环保、品质提升方向发展。
（本节作者：北京建筑大学 徐荣吉教授、王刚博士、胡文举副教授）
