3. 工商業用中央空調冷（熱）水機組　　

　　（本節作者：北京建筑大學徐榮吉教授、胡文舉副教授、王剛博士）

　　

　　3.1 技術特點　　

　　2023年工商業用中央空調冷（熱）水機組參展規模空前，格力、海爾、美的、麥克維爾、約克、天加、日立、克萊門特、重通等知名企業均參展并有新的產品展出，表明各參展商對國家“雙碳”戰略下疫情后的中國廣闊市場的信心。

　　

　　本屆制冷展工商業用中央空調冷（熱）水機組具有以下特點：（1）磁懸浮技術日趨成熟，成為工商業冷（熱）水機組企業技術實力的標志，寬范圍負載率高效、新冷媒是各廠家的重要展示技術點；（2）氣懸浮技術實現了靜壓氣懸浮技術的突破，“先浮后轉”的技術特征使機組真正實現了全運行過程無摩擦；（3）在制冷劑替代迫在眉睫、節能減排呼聲高漲的形勢下，以R1233zd(E)、R1234ze為代表的新型冷媒被各廠家所推崇，成為工商業冷（熱）水機組廠家新的角逐點；（4）為適應工業生產領域、居民供暖領域的需求，中高溫熱泵機組在本屆制冷展大放異彩；（5）適應特殊領域需求的特色高效產品突出，體現了參展商對市場需求的敏銳洞察力；（6）控制技術精細化成為參展商提升機組能效的重要手段，遠程控制數字智能化逐漸成為參展商提升服務能力與市場競爭力的新途徑。此外，在零配件領域，國內各廠家已經完成了“全鋁”空調換熱器、管路及輔件的生產制造能力準備，壓縮機“銅質”吸排氣管是“全鋁”的盲點。

　　

　　3.2 特色產品　　

　　3.2.1 氣懸浮突破，磁懸浮成熟　　

　　靜壓氣懸浮技術利用壓力產生浮力的簡單原理實現轉子懸浮及自調節。不同于動壓氣懸浮的“先轉后浮”，靜壓氣懸浮技術實現了“先浮后轉”，消除了機組啟停過程中的摩擦問題，實現了機組運行全過程無摩擦。

　　

　　本屆展會海爾首次展出了應用靜壓氣懸浮的離心式冷水機組（圖3-1），并獲得2023年中國制冷展金獎產品。海爾靜壓氣懸浮軸承是利用制冷劑通過碳基復合材料所形成的微納尺度氣孔節流所形成氣膜的靜壓作用。采用冷凝器/蒸發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，采用電熱穩壓及蒸發器泄壓實現氣體軸承的穩定供氣壓力。此外，機組還針對離心機組的喘振難題，研發了智能喘振檢測方法和喘振自學習功能，使離心式冷水機組檢測喘振更準確，運行可靠性更高。海爾氣懸浮離心式冷水機組以350RT為主，已形成50-750RT系列化產品，COP、IPLV達到雙一級能效。格力也繼往屆LG、美的之后也展出了動壓氣懸浮壓縮機。

圖3-1 海爾靜壓氣懸浮離心式冷水機組

　　

　　磁懸浮冷水機組在國內歷經10余年發展，憑借其節能、高效及無油等優勢，越來越成為各廠家技術實力的代表，技術日益成熟的同時，也有不同的新技術進展。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組，占據冷（熱）水機組主要位置。與往年相比，部分負荷高性能、新冷媒、寬負載率范圍及高COP是各廠家的重要技術展示點。美的展出了磁懸浮離心式冰蓄冷雙工況機組（圖3-2 (a)），該機組采用了喘振點虛擬感知技術、自學習、多工況氣動優化技術及磁懸浮控制技術，蓄冰工況能效達4.65、常規空調工況達7.03，實現制冷、蓄冰雙工況高效運行，拓展了磁懸浮機組的應用方式、領域和范圍。天加展出了SMARDT無油磁懸浮水冷式冷水機組（圖3-2 (b)），該機組采用8臺先進的VTX壓縮機，單機最大冷量可達3600RT，COP高達6.5以上，IPLV達到10.8以上。麥克維爾WMTC磁懸浮冷水機組（圖3-2 (c)）采用自主研發磁懸浮壓縮機，配置雙級IGV+VFD實現100%~10%超強減載技術，可以獲得超越國標一級能效的COP和IPLV。日立推出自主研發的配有經濟器的雙葉輪磁懸浮壓縮機冷水機組（圖3-2 (d)），機組冷量介于200~1000RT，COP/IPLV均達到一級能效，較傳統普通離心機滿負荷COP和IPLV分別提升了14%和67%。鑫磊股份推出的XLMC500RT磁懸浮冷水機組（圖3-2 (e)），制冷COP為6.85，實現10%-100%無級調節。克萊門特展出了采用R1234ze的模塊式磁懸浮熱泵機組（圖3-2 (f)），綜合能效系數達到ACOP6.45。中廣歐斯特也展出了磁懸浮熱泵機組（圖3-2 (g)）及其采暖系統解決方案，機組最高出水溫度達到60℃。

圖3-2 磁懸浮離心式冷水機組

　　

　　3.2.2 新型環保冷媒成為各廠商重要展點　　

　　隨著節能、環保、低碳理念日益深入人心，同時為了適應機組運行工況的需要，環保型冷媒繼續受到重視并逐漸推廣應用。本屆制冷展參展的工商業冷（熱）水機組所用新型冷媒主要有R1233zd(E)、R1234ze。格力工業大容量高溫離心熱水機組（圖3-3 (a)）、江森自控約克YZ新冷媒機組（圖3-3 (b)）、麥克維爾WMTC磁懸浮冷水機組（圖3-2 (c)）均采用ODP=0，GWP=1的R1233zd(E)；天加展出的SMARDT無油磁懸浮水冷式冷水機組（圖3-2 (b)）、克萊門特模塊式磁懸浮水源熱泵機組（圖3-2 (f)）、格瑞德10 kV復疊式變頻離心高溫熱泵機組（圖3-3 (c)）均采用ODP=0，GWP<1的R1234ze冷媒；克萊門特超高溫水源熱泵機組（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組；江森自控約克展出采用NH3的螺桿式HPS熱泵機組，出水溫度可至90℃。

圖3-3 環保制冷劑冷（熱）水機組

　　

　　3.2.3 適應市場需求，特色產品涌現　

　　適應特殊需求領域的高效、特色產品涌現，代表性的機組設備有高效的適應冰蓄冷的雙工況機組、基于能量梯級充分利用理念的四管制、六管制冷水機組、利用余熱驅動的模塊型吸收式小型熱泵機組、燃氣驅動的空氣源熱泵機組、適應嚴寒寒冷地區的低溫空氣源熱泵機組。美的冰蓄冷雙工況機組實現了制冷蓄冰雙工況高效。歐博參展的四管制模塊機組（圖3-4 (a)）不僅可以單獨供冷、單獨供熱，還能同時提供冷熱聯供的功能，進而可以實現對大型建筑不同功能分區同時供冷和供熱。克萊門特在原四管制機組的基礎上增加一套熱水系統，推出六管制多功能風冷熱泵（圖3-4 (b)），實現空調全年同時制冷和制熱，同時提供衛生熱水。該機組可實現冷凍進出水溫12/7℃，空調用熱水進出水溫40/45℃，衛生熱水進出水溫70/78℃工況運行，制冷量為297~1303 kW，制熱量309~1338kW，高溫熱水制熱量70~279 kW。

圖3-4 特色熱泵機組

　　

　　冰輪華源泰盟參展的模塊型吸收式熱泵（制冷）機組（圖3-4 (c)）實現吸收式熱泵機組小型化，可以跟小型的燃煤鍋爐結合或者工業廢熱場合，實現大溫差換熱機組、余熱供暖機組及制冷3種工作模式（圖3-5）。松下制冷推出GHP U型燃氣驅動熱泵見圖3-4 (d)），該產品通過發動機系統升級、離合系統升級、壓縮機提效、送風吸氣優化、點火及控制系統優化，較上一代相比產品全年能源消耗APF提高42%（代表機型數據）。芬尼克茲超級北極星空氣源熱泵機組采用三閥復合節流技術，可實現-38℃制熱。此外，芬尼克茲展出的CO2熱泵機組能效比可達5.18，制熱出水溫度可達90℃（圖3-4(e)）。此外，日立、美的、盾安等企業均有適應低溫環境的空氣源熱泵冷熱水機組展出。

圖3-5 冰輪模塊型吸收式熱泵（制冷）機組工作模式

　　

　　3.2.4 控制技術精細化，遠程控制數智化　

　　工商用冷（熱）水機組的控制日益向精細化發展，主要圍繞離心機組的防喘振、部分負荷高效運行、變頻控制而展開，成為廠家提高產品性能的重要手段。格力公司的變頻變容螺桿式熱泵機組（圖3-4 (b)）采用變頻變壓比智能控制技術，實現壓比-流量的解耦自適應精準適配，使機組能夠在制冷和制熱工況下持續保持高能效狀態運行，全年綜合性能系數ACOP達到7.03，相對一級能效提高了30%。該機組有助解決水地源熱泵機組全年運行能耗高的痛點問題，也為充分利用自然界與生產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全變頻風冷螺桿式熱泵機組（圖3-6）采用Stepless Vi無極可變內容積比技術，運行范圍寬廣，制冷COP最高可達3.63，IPLV最高可達4.79，實現制冷制熱全年自由切換。

圖3-6 約克全變頻風冷螺桿式熱泵機組

　　

　　除此之外，隨著近年來物聯網技術、5G技術的發展，相應技術在工商業冷（熱）水機組設備的遠程數據監控、故障快速處理方面已經成熟普遍，海爾、格力、格瑞德、芬尼克茲、日立、江森自控等廠家產品均可實現機組數據監控分析、故障隱患及時報警、故障快速診斷等遠程智能服務，以此提高產品的市場競爭力，部分遠程智能機組如圖3-7和圖3-8所示。

　　3.2.5 配件與輔材　　

　　（1）“物聯智能”水泵顯露頭角　　

　　從系統角度考慮節能越來越受重視，“物聯”水泵給系統節能提供了可能。威樂展出了Wilo-Yonos MAXO循環泵（圖3-9(a)），該水泵配備高效永磁屏蔽電機，根據內置的200種運行工況，自適應變頻運行：當系統阻力大時，意味著末端能量需求少，會降頻運行，反之，會升頻運行。Wilo-Yonos MAXO循環泵通過與系統需求匹配，實現降低運行能耗。此外，Wilo?Yonos MAXO循環泵還可以自動檢測是否堵轉，并會用高功率運行自動解除堵轉；此外，該水泵可選配Connect Module模塊，實現外部通訊功能與水力系統配合。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2個溫度傳感器實現溫差控制或通過2個壓力傳感器實現壓差控制。泵的運行可受系統控制，從系統角度節能運行。

圖3-9 “物聯”水泵

　　

　　（2）傳感控制一體式閥門發展迅速　　

　　山東耀誠展出了一款集成了溫度、流量測試功能的電動控制閥門（圖3-10(a)），24 V直流供電，具有外界通訊模塊。西門子也展出了一款具有超聲波流量測試功能的調節閥及一款具有無線通訊功能的調節閥（圖3-10(b)、圖3-10(c)）。閥門均可與系統進行通訊，通過接受系統控制指令進行調控。

 

　　新菱展出了動態流量平衡調節球閥（圖3-11），該平衡調節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，可以根據系統需要自行設定閥門的輸出流量值，執行器按設定流量值調節控制球閥的開度。當系統流體壓力發生變化而使流量改變時，執行器能夠動態自動調節閥門開度，使流量始終恒定在設定流量值。

圖3-11 新菱動態平衡電動調節閥

　　

　　（3）銅管及代銅管材/件　　

　　由于海外市場的旺盛需求，國內生產廠家基本具備了“全鋁”空調的技術及加工生產能力。江蘇萬源、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)）。佛山佳銳展出了專門適用于鋁管的加工設備（圖3-13），支撐全鋁空調的發展。傳統銅管加工企業也開始展出不同規格型號的鋁盤管。但是，考慮到壓縮機吸排氣管仍然為銅管，部分管路仍然要鋁變通。壓縮機銅質吸排氣管成為全鋁空調的盲點。

 

圖3-13 鋁管智能彎管器

　　

　　3.3 評價與展望　　

　　工商用中央空調冷（熱）水機組參展規模空前，適應市場需求的新技術不斷涌現，氣懸浮、磁懸浮等各參展機組展臺爭艷，“節能、環保、智能”是各個廠家角逐的主要目標。總結主要發展趨勢如下：　　

　　（1）氣懸浮技術實現突破，靜壓氣懸浮技術特色優勢明顯，預示了新的發展方向。　　

　　（2）磁懸浮技術日趨成熟普及的同時，適應市場需求的蓄冷雙工況機組、高溫熱泵機組及模塊化機組等不斷涌現。　

　　（3）應用環保制冷劑的機組成為新的角逐點，國內廠家逐漸趕上。　　

　　（4）以適應工藝、供暖及衛生醫療領域的需求的中高溫熱泵機組大放異彩。　　

　　（5）遠程控制數字智能化逐漸成為展商提升服務能力與市場競爭力的新途徑。　　

　　（6）全鋁管翅式換熱器、管件及加工裝備已初步形成，逐漸進入“全鋁”空調時代。