2023中國制冷展技術總結報告連載(二)
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1. 制冷壓縮機、制冷劑、潤滑油
(本節作者:北京工業大學 馬國遠教授、許樹學副研究員)
1.1總體技術特點
壓縮機(包括潤滑油、載冷劑)的展商數量和產品種類較往年均有大幅度增長,家用、商用等大中小型壓縮機,中央空調、家用空調、熱泵熱水、車載制冷空調、冷凍冷藏等用途壓縮機均有展出,出現了部分構造新穎或功能獨特的壓縮機,體現出疫情后制冷行業中國制造行業的恢復和發展潛力。綜合來看,比較突出的特點是:
(1)往復活塞壓縮機、螺桿壓縮機等冷凍冷藏用壓縮機展出數量比例明顯增多,這與近些年冷凍冷藏、冷鏈物流行業的發展有關。
(2)以氨、CO2、R290、R600a為代表的自然工質壓縮機展出持續增多。領域涵蓋小型商用、大型冷凍冷藏、家用空調、熱泵、熱水器、農產品干燥等領域,類型包括旋轉壓縮機、往復活塞壓縮機、螺桿機及渦旋機等品類。
(3)離心壓縮機發展受矚目。展商數量較往年有很大幅度的提高,國內越來越多的企業掌握了離心壓縮機制造技術,離心壓縮機向大容量、體積小型化發展,核心技術包含永磁直流變頻、磁懸浮和氣懸浮等技術。
(4)氫氣、氦氣等特種氣體壓縮機,高溫熱泵壓縮機、儲能專用場合、數據中心專用壓縮機的展出開始出現,并呈增長趨勢。
1.2、特色產品
1.2.1、冷凍冷藏用壓縮機
比澤爾推出緊湊型螺桿壓縮機,適用工質包括R134a和R513A、R450A、以及環保工質R1234ze(E)、R1234yf等。上海漢鐘精機股份有限公司開發出冷凍冷藏水冷專用螺桿壓縮機,其獨特的齒形設計減小了泄漏,適用工質包括R513A、R450A、R1234ze(E)、R1234yf等。復盛的螺桿壓縮機取得了防爆認證,適用于工作條件苛刻的特殊領域。GEA的開啟式往復活塞壓縮機,為針對氨制冷劑設計,安裝有防停機排氣冷凝液裝置。都靈展出的往復活塞壓縮機,排氣量范圍164.3~244.78 m3/h,采用工質R600和R600a,也具有防爆裝置。福建雪人股份有限公司的半封閉雙極螺桿氨壓縮機,獲得了本屆的創新產品。丹佛斯展出的美優樂全封閉活塞壓縮機,在中國有暢銷30年的歷史,適合中溫和低溫的制冷工況,能力范圍1.2~13匹,以R404A為工質,最低蒸發溫度-35℃。

(a) 比澤爾螺桿壓縮機

(b) 漢鐘水冷專用壓縮機

(c) 復盛螺桿壓縮機

(d) 富士豪往復活塞壓縮機

(e) GEA開啟式往復活塞壓縮機

(f) 都靈往復活塞壓縮機

(g) 丹佛斯全封閉活塞壓縮機

(h) 福建雪人螺桿壓縮機
圖1-1 冷凍冷藏用壓縮機
1.2.2 、自然工質壓縮機
自然工質壓縮機品類包括CO2、R290、R600a等。谷輪展出了R290熱泵用變頻壓縮機,制冷量范圍3.1~15.7 kW,冷凝溫度50℃,運行溫度低至-30℃,其跨臨界CO2壓縮機的冷量范圍4.1~36 kW,采用了自主研發動態噴射技術。博客的CO2壓縮機包括跨臨界和亞臨界兩種,主要是往復活塞式,排量范圍1.7 ~38.2 m3/h。奧威展出了內容積比可調的螺桿式CO2壓縮機。冰山松洋的R290壓縮機最高出水溫度達到75℃,其CO2壓縮機產品為冷凍冷藏用雙轉子壓縮機,容量范圍7~10匹,蒸發溫度-45℃~-15℃,容量1~3匹規格的壓縮機安裝有中間冷卻器,解決了低蒸發溫度下排氣溫度高的問題。三菱電機(廣州)的壓縮機,為變頻雙缸轉子壓縮機,工質除R290外還適用于R1234yf和R454B。

(a) 谷輪R290壓縮機

(b) 谷輪跨臨界CO2壓縮機

(c) 美芝R290壓縮機

(d) 博客CO2壓縮機

(e) 奧威制冷CO2壓縮機

(f) 冰山松洋R290壓縮機靈往復活塞壓縮機

(g) 冰山松洋CO2壓縮機

(h) 三菱電機(廣州)R290壓縮機
圖1-2 各種自然工質壓縮機
1.2.3 、離心壓縮機的發展
離心壓縮機的展出企業數量和產品種類比例較往年都有顯著增多。主要品牌有丹佛斯、復盛、海爾、美的、格力等規模企業,也可以看到鑫磊壓縮機股份公司、南京磁谷、清風環境等企業自主研發的磁懸浮壓縮機。復盛的磁懸浮壓縮機為永磁變頻雙段離心機,單臺能力150RT以上,COP大于4.5,部分負載性能系數10.8以上。丹佛斯TT系列磁懸浮壓縮機適用工質R1234ze和R515B,最高壓比達到5.7,能夠在環境溫度52℃制冷和制取63℃工藝熱水。格力的磁懸浮系列壓縮機規格系列包括120TR、225RT、900RT,最大到1200RT,其展出一體化磁懸浮離心壓縮機和氣懸浮離心壓縮機也很有吸引力。海爾的磁懸浮壓縮機容量系列包括50TR、75TR、100TR、225TR、350TR、500TR,并全球首創靜壓氣懸浮離心壓縮機。

(a) 復盛的懸浮壓縮機

(b) 丹佛斯TT系列磁懸浮壓縮機

(c) 鑫磊磁懸浮壓縮機

(d) 美的鯤禹磁懸浮離心壓縮機

(e) 格力磁懸浮離心壓縮機

(f) 格力氣懸浮離心壓縮機

(g) 海爾磁懸浮系列壓縮機

(h) 海爾氣懸浮系列壓縮機

(i) 南京磁谷科技的磁懸浮離心壓縮機

(j) 清風環境的磁懸浮離心壓縮機
圖1-3 離心壓縮機
1.2.4、特種領域應用壓縮機
特種領域應用壓縮機也出現了增長。冰輪環境展出了氫氣壓縮機,為高壓隔膜壓縮機,制取氣體壓力范圍包括22 MPa、45 MPa,最高達到90 MPa。江森自控日立展出了超低溫專用氦氣壓縮機,采用交流變頻和噴油冷卻,氣體流量達94 Nm3/h,其展出的儲能空調專用壓縮機有9匹、11匹、12匹系列,工質采用R410A、R134a、R1234yf等。谷輪展出了數據中心專用壓縮機,針對高蒸發溫度對渦旋盤和容積比進行優化設計,蒸發溫度提高至27℃,最小壓比僅1.08。

(a) 冰輪環境氫氣壓縮機

(b) 江森自控日立氦氣壓縮機

(c) 江森自控日立儲能空調專用壓縮機

(d) 谷輪數據中心專用壓縮機
圖1-4 特種領域應用壓縮機圖
1.2.5、其他新型壓縮機
針對特殊應用場景,蘇州英華特渦旋技術股份有限公司研發了防爆型渦旋壓縮機,將接線端子進行防爆特殊處理,制冷量范圍3.4~11.5 kW。谷輪針對商用模塊和集中供暖,開發并制造出50匹大渦旋壓縮機,將渦旋機單機能力拓展至冷量143 kW。其開發出的120℃超高溫熱泵專用渦旋壓縮機(獲評年度制冷展金獎產品),采用R245fa工質,將冷凝溫度提升至135℃。



圖1-5 英華特防爆型渦旋壓縮機
圖1-6 谷輪50匹大渦旋壓縮機
圖1-7 蘇州為山之渦旋壓縮機
蘇州為山之環境技術有限公司推出了高溫蒸汽系列渦旋壓縮機,容量25匹,以R1233zd和R245fa為工作介質,冷凝溫度最高分別達到155℃和135℃,其閉式烘干系列渦旋壓縮機,采用工質R515B,蒸發溫度和冷凝溫度最高分別達到40℃和100℃。
江森自控日立萬寶壓縮機(廣州)有限公司展出的R32大容量直流變頻渦旋壓縮機,在日立φ190 mm壓縮機筒體平臺上實現了150 cm3/rev的排氣量,也是φ190 mm筒體范圍排量最大的變頻渦旋壓縮機,其開發的熱泵專用變頻渦旋壓縮機,采用工質R32或R454B,最高出水溫度達到65℃。

(a) R32大容量渦旋壓縮機

(b) 熱泵專用變頻渦旋壓縮機
圖1-8 江森自控日立萬寶壓縮機
珠海格力電器股份有限公司展出了三缸雙級變容積比滾動轉子式壓縮機,采用最佳雙容積比設計和獨創運行控制技術,首次實現環境溫度低至-25℃的制熱量不衰減,最低運行溫度拓寬至-35℃,獲評本屆創新產品。其開發的新一代高效磁阻變頻渦旋壓縮機,國標低溫熱泵工況下能效提升4%~9.3%。

(a) 三缸雙級變容積比滾動轉子式壓縮機

(b) 高效磁阻變頻渦旋壓縮機
圖1-9 格力研發的新型壓縮機
丹佛斯展出了DSG240-DSG580系列渦旋壓縮機,針對環保工質R1234ze和R515B設計,采用丹佛斯第二代中間排氣閥(IDV)技術,適用于20匹以上的冷水機組和熱泵。

圖1-10 丹佛斯新型渦旋壓縮機
海爾展出大容量可變溫螺桿壓縮機,單臺壓縮機容量達到325匹。

圖1-11 海爾大容量可變溫螺桿壓縮機
冰輪環境技術股份有限公司展出了永磁變頻氨半封螺桿壓縮機及其熱泵機組。通過氨半封壓縮機與永磁變頻電機集成及油路系統升級,實現了85℃熱水產出,可廣泛應用于工藝生產、區域采暖等,提升能源利用效率。

圖1-12 冰輪環境的永磁變頻氨半封螺桿壓縮機
1.2.6制冷劑、載冷劑
制冷工質和載冷劑的展出也較往年有所增加。除傳統以R22、R410A、R134a為代表的工質外,非共沸混合工質、自然工質的展出比例增加。圖1-13所示為大金展出的制冷劑系列產品,河南豐之茂環保制冷科技有限公司將R290和R600a等自然工質作為產品亮點展出(圖1-14)。


圖1-13 大金展出的制冷劑
圖1-14 河南豐之茂的制冷劑
圖1-15所示為臺州綠寶精化展出的新型制冷劑,其中R438A和R422D為R22的替代品。

圖1-15 臺州綠寶精化新型制冷劑
圖1-16所示為聯創股份展出的新型工質,其中:華創一號為汽車空調用制冷劑,ODP=0,GWP=4;華創二號可用作加熱及冷卻用的制冷劑、發泡劑、清洗劑、氣溶膠推進劑、溶劑組合劑及絕緣材料、滅火及抑燃劑等,ODP=0,GWP=6;華創三號為新型環保發泡劑,ODP=0,GWP<1。

圖1-16 聯創股份展出的新型制冷劑
1.2.7、潤滑油
潤滑油適用的壓縮機型式包括離心壓縮機、渦旋壓縮機、螺桿壓縮機等,適用的工質涵蓋大部分CFCs及HCFC類工質,也包括CO2、碳氫化合物等自然工質。圖1-17所示為康普思達和賽潤流體科技有限公司的潤滑油產品。

(a) 康普思達潤滑油

(b) 賽潤流體科技有限公司潤滑油
圖1-17 潤滑油產品
1.3、評價與展望
從以上展出的產品可以看出,壓縮機未來可能會有以下的發展趨勢:
(1)以R290、CO2為代表的自然工質及其壓縮機將繼續發展,并在包括家用空調、熱水器、車輛空調、冷凍冷藏領域得到推廣應用;
(2)離心壓縮機產品將持續提升其全工況性能,小型化并提高單機能力,磁懸浮、氣懸浮等新技術不斷成熟;
(3)冷凍冷藏、運輸用壓縮機,包括小型活塞壓縮機,滾動轉子壓縮機,駐車空調、冷藏用壓縮機等,品種和功能更趨于完善;
(4)特種氣體壓縮機、高溫熱泵壓縮機、儲能用壓縮機、基站制冷壓縮機等針對特種領域的壓縮機迎來發展機遇。