“数智赋能 稳基强链”2024中国制冷展技术总结报告连载（四）

本节作者「北京建筑大学：徐荣吉教授、胡文举副教授、王刚讲师、硕士生白海龙」

本届展会冷（热）水机组展出规模稳中有升，天加、麦克维尔、美的、格力、海尔等国内外企业最新产品亮相展会。整体上看，从以往以机组大冷量、高性能系数彰显技术先进性，逐渐演变为以技术特色、系统解决方案和用户价值为核心亮点，显示出各企业更务实、更深入和更专注。

磁悬浮规模继续扩大，静动气悬浮各有进展，液悬浮初现展会；

螺杆机组技术积累支撑性能新突破；

小型商用多联供机组涌现；

环保冷媒应用不多；

非铜材配件持续完善，泵阀向功能集成化智能化发展。

“磁-气-液”悬浮技术

成为离心式冷/热水机组发展趋势

磁悬浮机组历经10余年发展，技术日益成熟，展出规模继续扩大，向变频器集成化、适用场景多样化发展。继格力自研后，自主知识产权机组持续发展突破。美的展出自研的200RT磁悬浮模块化离心式冷水机组（图3-1（a））。机组集成了机电控一体设计、综合热管理、磁悬浮轴承和智能防喘振算法。采用变频器和压缩机一体化设计，防护等级达到IP67，适用更恶劣环境；悬浮轴承和轴间间隙0.5μm，具有自发电模式和长寿命备降轴承，保障机组在极端工况下稳定运行。机组依托系统数字化设计解决方案M-DSP，自动生成系统全年能耗数据及投资估算、方案经济性分析，方便客户管理运维。机组COP高达7.41，IPLV达10.2，采用R134a冷媒。

磁谷自研了高压比磁悬浮冷水机组（图3-1（b）），完成了叶轮、电机转速、轴承及流体不同转速压比下的匹配，压比可达5.0，变频容量调节范围为10%～100%，采用双叶轮单端布置双级压缩的形式，可在低温-10℃（蒸发温度-12℃），热泵55℃等工况下稳定运行。天加、鑫磊等也都展出了磁悬浮冷水机组。天加继续展出了SMARDT磁悬浮冷水机组（图3-1（c）），该机组搭载3台大小机头搭配的VTX压缩机，单机最大冷量可达1 000 RT，不同冷量调节更灵活。鑫磊展出了75RT磁悬浮变频离心式冷（热）水机组（图3-1（d）），采用高速永磁同步变频电机直驱，采用R134a冷媒，达到双一级能效。

图3-1  磁悬浮离心式冷水机组

静压气悬浮单机头冷量获得突破，技术日趋成熟。海尔展出了500RT变频静压气悬浮离心式冷水机组（图3-2）。继2023年350RT静压气悬浮机组后，单机头冷量增大，静压气悬浮技术也逐渐提升：轴承流体分布结构重新设计，轴的气动结构也进行了改进优化，轴心自调节，提高了静压悬浮轴承承载力，结合超轻量化电机转子结构，将机头冷量增大至500RT及750RT。供气系统双电加热棒设计，运行过程悬浮压差控制更稳定，开机时间缩短至2min。静压气悬浮轴承利用制冷剂在石墨多孔介质中的液气相变，产生气体悬浮轴承，相变吸热冷却轴承。压缩机运转前转轴悬浮，避免起停及低负荷运转过程中轴与轴承的摩擦，停机及断电后30s内，压缩机转速降为0，悬浮状态的轴缓慢降落至轴承，保障轴无跌落风险，并且无断电次数限制。机组采用R134a冷媒，COP高达7.0。

图3-2  海尔750RT全变频静压气悬浮冷水机组

与静压气悬浮相比，动压气悬浮无需额外的供气系统，但需要“先转后浮”，因此对轴承材料的稳定性和耐磨性要求比较高。格力展出了集成式高效动压气悬浮变频离心机组（图3-3（a）），运用高精度气悬浮轴承，将变频器和气悬浮压缩机集成在一起，采用模块化设计，冷量为130～850 RT，达一级能效。维克也展出了动压气悬浮变频离心冷水机组，名义工况实测COP达6.83，IPLV达10.01。欧博也展出了200 RT动压气悬浮变频离心冷水机组（图3-3（b））。

图3-3  动压气悬浮离心式冷水机组

“正压液浮”首次亮相展会。海信展出了1 200 RT正压液浮无油变频离心式冷水机组（图3-4）。压缩机采用正压液浮无油润滑轴承，即采用了航天级陶瓷轴承和制冷剂润滑冷却轴承技术。机组高速运行时陶瓷轴承由一层厚度几十纳米的制冷剂润滑膜润滑。不同于负压制冷剂润滑的离心压缩机（2016年开利公司首发），“正压液浮”采用供液系统和气动系统保证系统正压制冷剂润滑。为保证系统供液可靠，采用一用一备两个制冷剂泵，泵仅在开机时运行2～3 min，后由冷凝器供液（制冷剂），供液量具有自适应调节特点，并采用多点供液保证轴承总处于液体中，轴承润滑和冷却产生的制冷剂气体进一步冷却电机后回到蒸发器。其陶瓷轴承具有高精度、高强度和高耐磨性，设计寿命为20万h，其润滑消耗功率低小于1 kW。机组COP达7.23，IPLV10.26，可1在0 ℃低冷却水温运行，采用R134a冷媒，也适用于低GWP的R513A和R1234ze新冷媒。

图3-4  海信正压液浮变频离心式冷水机组

螺杆冷/热水机组

技术积累获新突破

“悬浮”无油轴承离心式冷水机组向小冷量发展不断挤压螺杆冷水机组空间，螺杆机组除向高压比、高低温度区间及工艺需求发展外，以格力为代表的厂家也在积极进行技术创新并实现了性能的突破。格力展出了单机双级永磁变频螺杆式冷水机组（图3-5），在螺杆压缩机转子啮合压缩热力过程与转子型线设计理论突破的基础上，研发了“同齿异构等容”转子型线，实现了阴阳转子容积同步变化，有效降低压力脉动及湍流损失，提升了压缩机等熵效率；采用单机双级同轴直驱压缩机，中间闪发补气，减少单级压比，降低泄漏压差，减少泄漏损失，提升机组性能；采用双级压比无位置辨识适配调控方法，以排气指示压差作为控制单元实现全工况压比精确调节（采用智能算法），提升了部分负荷性能；双机头机组两器水路逆流串联设计（图3-6），减少温差，进一步提高机组性能。180 RT机型国标工况COP达7.22，IPLV达10.1，ARI工况下IPLV达12.01，实现了中小冷量冷水机组能效新突破。格力高效螺杆式冷水机组已形成系列化产品，冷量覆盖100～800 RT，制冷剂可用R134a/R513A/ R515B/R1234ze。其中，54台200 RT机组已成功应用于深圳地铁12号线，节能率为35%。

图3-5  格力400 RT超高效双级永磁变频螺杆式冷水机组

图3-6  双机头两器水路逆流串联换热示意图

鑫磊展出了单机双级螺杆冷（热）水机组（图3-7（a）），采用双级双电机直驱设计，每级都有自己独立的电机，调控灵活性更高，双级独立可调压缩比，可以根据机组运行的实际情况进行合理的压比调节，提高机组能效。同时，双转子采用不对称57齿形设计，可充分提升容积效率。机组可适用最低－60℃冷冻工况或90℃高温热水工况。麦克维尔展出了1300RT双机头单螺杆变频热泵热回收机组（图3-7（b）），机组采用满液式蒸发器和斜入式高效冷凝器，其中斜入式高效冷凝器是在冷凝器中加入斜隔板，液化的制冷剂液滴在斜隔板上汇集分流，增加制冷剂滞留时间和换热面积。机组制热量可达5MW，最大COP为6.9，IPLV为8～9，最高出水温度为65℃。

针对高温热泵工况用于加热工艺用热水，顿汉布什展出了单机双级低压比卧式半封变频螺杆压缩机冷水机组（图3-7（c）），最大温升达到85℃，采用降膜蒸发器。在热源水进出水温为12℃/7℃，用户侧水75℃/80℃工况下，制热COP为2.87。适用于R134a冷媒，可选R513A，R1234ze等。

图3-7  单机双级和双机头单螺杆冷水机组

环保制冷剂空气源热泵

三联供机组集中亮相

针对欧洲能源价格持续上涨，热泵热水解决方案需求旺盛，美的、天加、麦克维尔等针对市场需求展出了应用R290或R32环保制冷剂的三联供机组，可提供制冷、地暖和生活热水3种功能。美的与天加均展出了采用R290空气源三联供热泵机组（图3-8（a）和图3-8（b）），两者技术方案类似，制冷循环在室外侧，室内侧以水为换热介质，室外机集成了制冷剂/水换热器，冬季可供暖及提供生活热水，夏季可制冷，但是无余热回收。麦克维尔展出了应用R32的空气源热泵三联供机组（图3-8（c）），主机内有2个水泵将空调（供暖）和生活热水分开，通过套管换热器和板式换热器实现余热回收，安装在四通换向阀前的冷媒调节阀保证系统模式的连续切换。

图3-8  环保制冷剂空气源热泵三联供机组

系统解决方案

成为展示重点

随着国家“双碳”战略的持续深入推进，针对不同需求和场景的系统解决方案成为各主机厂家展示的重点，方案集成了“理念、技术、产品及智能”，是重要发展趋势。海尔展出了应用“光伏+储能”的热泵热回收多联机、空气源热泵、高效机房解决方案（图3-9），还展出了余热回收场景解决方案及工厂低碳冷暖解决方案（图3-9）。日立展出了集成新能源利用的低碳冷暖解决方案（图3-10）。史密斯展出了适用不同建筑类型的冷暖解决方案（图3-11）。邦普展出了适用于欧洲市场三联供的控制产品及解决方案（图3-12）。

图3-9  海尔系统解决方案

图3-10  日立低碳冷暖解决方案 

图3-11  史密斯不同建筑类型的冷暖解决方案

图3-12  邦普三联供控制解决方案

 配件与辅材

源立泵业展出了BP/BPF系列永磁变频一体水泵（图3-13（a））。将驱动器与水泵永磁电机进行智能一体化集成，可实现定压力或者定转速运行，同时可连接485端口，实现远程实时监控水泵运行，使设备运行实现数据化和智能化。威乐展出了Wilo-Stratos MAXO高端智能循环泵（图3-13（b）），该系列水泵适用于大型建筑暖通空调系统和饮用水。该系列具有智能控制系统，可以多接口控制，能根据实际需求智能调节水流量和压力，从而最大限度地提高能效。此外，Wilo Stratos MAXO还具有智能诊断功能，能够实时监测水泵的运行状态和性能，及时发现和解决问题，保证水泵的稳定运行。此外，威乐还推出了Atmos GIGA-NHT高温卧式端吸泵（图3-13（c））。Atmos GIGA-NHT高温泵采用了先进的材料与优化的流体动力学设计，能够稳定、高效地处理高达250℃的介质，在高温环境下仍保持极高的运行效率与稳定性，有效降低能耗。威乐表示，未来将继续加大适用工业领域水泵的研发投入。

图3-13  集成化和特殊领域水泵

在本届展会，集调控与计量于一体的智能调控阀是各展商推出的特色创新产品。海林、亿海、孚因均展出了集传感技术（如温度传感器，压力传感器，流量传感器）、智能控制器、调节阀于一体的智能阀控产品（图3-14（a）和图3-14（b））。该类阀门可以通过PLC、DSC、计算机等上位机的远程通信，实现对管道系统中对温度、压力、流量、能量的调节与控制。此外，随着物联网技术的发展，数据无线传输技术、4G远程控制受到各厂商的重视，无线控制阀门既提高了工作效率，又降低了系统成本和维护难度，代表了阀门未来发展的一个方向。北京卓奥、上海孚因、TigerloT均展出了无线控制阀门。

图3-14  数字化、集成化阀门

三花展出适用于磁悬浮、气悬浮等无油冷水机组的ZPF电动电子膨胀阀（图3-15），最大容量达1800 RT，流量调节部分采用蝶阀设计，步进电机驱动阀瓣转动，实现9600步高精度调节，垂直方向±90°内都可安装。三花展出适用于60～200RT的风冷螺杆机组的Gigaforce方形四通换向阀（图3-16），采用方形设计解决圆柱阀体结构卡死问题，内漏值减半，最大工作压力达3.2MPa，介质温度为－40～120℃，适用R134a，R1234yf、R22和R507A等冷媒。浙江泽顺展出自平衡膨胀阀（图3-17），冷媒输入压力推动阀芯，适应制冷制热从低到高全域流量调节，实现低温化霜，具有低频、中间、额定、最大制冷制热的功能。

图3-17  浙江泽顺自平衡膨胀阀

三花展出了适用于CO₂制冷系统的高强度微通道换热器（图3-18（a））和不锈钢管件（图3-18（b）），高强度微通道换热器超强耐压（42 MPa），芯体尺寸减少50%，冷媒充注量减少50%。不锈钢管路件设计压力为12 MPa，爆破压力为60 MPa，具有耐腐蚀性好、清洁度好、铜头过度、焊接可靠等优点；无需酸洗，环保。山东恒辉展出高效钛管换热器（图3-18（c）），具有耐腐蚀性强，应用广泛、绿色环保的优点。

图3-18  CO₂微通道换热器和管件

澳洋保温展出适用于大口径异形管件、冷库墙体等保温材料包覆的聚氨酯喷涂保温材料（图3-19（a）），主料采用聚醚多元醇，其组合料呈现黄色或棕红色黏稠状透明液体，无凝固物和稀稠物及不均匀现象。泡沫密度为32～45kg/m³，垂直方向压缩强度大于或等于150 kPa，导热系数小于或等于0.023W/（m·K），B1级难燃，闭孔率不小于90%，吸水率不大于3%。达锦科技展出覆铜管的PE材料（图3-19（b）和图3-19（c）），热导率小于0.033W/m·K，耐冷热温度为－60～120℃，拉伸强度大于14 N/cm²，真空吸水率小于2.0g/100cm²。福尔姆特展出适用于深冷管道、制冷设备、储冷罐的高分子弹性低温保冷系统多层负荷结构保温材料（图3-19（d）），适用温度为－196～125℃，低温环境下能够保持弹性特点，并且内置伸缩缝可以吸收管道、设备的外力冲击。

图3-19  保温材料

随着市场需求的多样化、个性化及各技术的深入发展，不同类型机组逐渐匹配适用最佳场景，体现了各企业更专注和务实。“中小冷量螺杆机组能效新高”、“静压气悬浮”及“正压液浮”体现了近几年自主品牌通过技术积累，从不同维度逐渐实现了技术引领。主要技术特点及发展趋势总结如下：