4. 中小型空调热泵设备与系统
（本节作者：清华大学王宝龙副教授、博士生应雨铮，南京航空航天大学张朋磊副教授、硕士生李晓林）
4.1 技术特点
在中小型空调设备与系统方面，格力、美的、海尔、松下、天加等众多国内外知名企业均参加了本次展会。在本次展会中，多联机技术不断创新，智能、舒适和节能成为多联机技术的重要发展趋势；新风除湿一体机大量涌现，满足日益提高的建筑新风及湿度控制需求；家用空调器与光伏/储能系统深度融合，打造家庭能源中心，助力实现“双碳”目标；空调室内机与建筑一体化推动风管机发展；制冷剂替代持续推进，影响深远。
4.2 特色产品
4.2.1 多联机产品不断创新，智能、舒适、节能成为多联机技术的发展趋势
作为市场占比最大的中央空调系统形式，多联机产品不断创新，在追求性能提升的基础上，进一步向智能化、健康化、舒适化和多功能化发展。美的展出了MDV8无界多联机，该款多联机具有以下特点：（1）采用IP55级别全密闭电控防护设计，可防止风沙、雨雪、蚊虫、入侵电控元器件；（2）采用智能电控热管理系统，使用制冷剂冷板直冷技术，实现对腔体内部温度精细化管控，大幅扩大多联机使用地域限制，且保证产品稳定性；（3）使用了宽电压通信技术(0~36 V代替0~5 V)，实现了无屏蔽线超强抗干扰通讯，节省安装成本30%以上，实现了室内机掉电情况下的状态回正，解决了多联机室内外机组分区能源管理的行业痛点；（4）采用多联机智能算法融合技术，实时监测多联机脏堵状况、冷媒不足等故障，实现准确故障预诊断；（5）侧出风设计提供同层布置新选择，可选外机采用侧向或上侧排风，多联机外机可在层间布置，安装灵活，且外机静压可维持80 Pa，即使围护结构有格栅设计也可保证良好的排风散热。该产品也最终获得本年度制冷展“直膨式空调热泵设备”类唯一的金奖产品。
图4-1 美的MDV8无界多联机
面向多联机实际运行中负荷率普遍低于30%导致的能效大幅下降问题，珠海格力电器股份有限公司展出了智睿多联机（图4-2）。该机组采用可实现吸气大范围调节的大小缸切换转子压缩机，低负荷率时，仅小容积气缸运行，提高压缩机运行频率，实现效率提升；高负荷时，大/小气缸同时运行，保证了最大能力输出时降低运行频率，实现全负荷高效运行。该产品解决了多联机长期低负荷下低效运行的行业难题，符合中国居民“部分房间即开即用”的使用习惯。
除此之外，该多联机具有舒适、降噪、健康三大特点，采用湿度修正技术，实现湿度的准确控制，压缩机采用低噪设计，实现负荷动态自适应降噪，末端可实现相变分离自清洁、外机可实现反转除尘、可选配净化杀菌模块。
(a) 格力智睿多联机 (b) 格力大小容积切换压缩机
图 4-2 格力基于大小容积切换压缩机技术的高效智睿多联机
4.2.2 新风除湿一体机大量涌现，满足日益提高的建筑新风及湿度控制需求
近年来，随着人们室内环境的要求不断提高，包括湿度、新风、净化等指标均越来越受到用户和企业关注。新风除湿机可一次性实现上述多个目标，因此在本次展会上，很多厂商推出了新风除湿一体设备。
在本届制冷展中，芬尼克兹、中广、松井、Jaga、德国博乐、兰舍、克莱门特、仕科约德、净松、五恒、湿腾等厂商展出了大量不同类型的新风除湿一体机。如图4-3所示。
(a) 中广卡洛尼 (b) 松井SZJX系列 (c) 兰舍新风除湿机
(d) Jaga撒哈拉II
图 4-3 新风除湿一体机
新风除湿一体机一般包括除湿模块、送风模块、空气净化模块，部分厂商推出的机型还包括热回收模块。新风除湿一体机按管口布置形式一般可以分为两管式、三管式、四管式和五管式。两管式新风除湿机只有室外新风进口和室内送风出口，只为新风净化除湿，室内一般为正压。三管式新风除湿机一般结构和运行原理如图4-4 (a)所示，包含室外新风口、室内送风口和室内回风口，可以通过开关风口的电动风阀实现单独/联合为室外新风和室内回风除湿和净化。两管式和三管式新风除湿机不具有排风功能，可以使室内保持正压，配合辐射制冷/冷梁使用结露风险较低，但可能无法保障厕所、棋牌室等需要排风场合的空气质量。四管式新风除湿机不仅包括室外新风口、室内送风口、室内回风口，同时设置排风口，一般可以通过管道阀门调整以实现三管式新风除湿机的功能，还可以独立排风，且通常设置全热交换器回收室内热量和冷量，如图4-4 (b)所示。五管式新风除湿一体机的常见送风原理如图4-4 (c)所示，室内回风口和室内排风口单独设置，室外新风和部分室内回风混合后经过除湿、净化送入室内，还有一部分室内回风排出室外，五管式新风除湿机可实现单独新风、室内空气循环高效除湿、“新风 除湿”等模式，空气处理方式更加灵活多样。
(a)三管式 (b) 四管式 (c) 五管式
图 4-4 不同形式的新风除湿一体机常见运行原理图
以芬尼克兹的一款五管式新风除湿机为例，如图4-5所示，其包含蒸气压缩除湿系统、送/排风机、全热交换器、滤网、传感器、冷凝水泵等主要部件。夏季和除湿运行时，通过电动风阀控制新风和回风比例，混风依次经过蒸发器降温除湿、冷凝器再热、过滤芯净化，最后经过全热交换器与排风进行热回收后送入室内。在过渡季、冬季运行时，蒸气压缩除湿系统可不工作，新风或混风与排风进行全热交换后直接送入室内，满足室内的新风和净化需求。此外，Jaga等厂家还推出了双新风口/双冷凝器新风除湿机，将压缩机余热通过独立的新风口排出室外，保障出风温度恒定，如图4-6所示。
图 4-5 芬尼克兹新风除湿机内部结构
图 4-6 双冷凝器新风除湿机
值得注意的是，新风除湿末端与显热末端的联合使用可实现住宅建筑的温湿度分控，从而提升空调能效。在本届制冷展获得创新产品奖的南通华信“5 10”温湿度独立控制空调系统即使该技术的良好实践。
4.2.3 家用空调器与光伏/储能系统深度融合，打造家庭能源中心，助力实现“双碳”目标
在“双碳”背景下，太阳能等新能源得到广泛应用，太阳能和空调系统的深度融合和综合管理调度，成为制冷行业关注的重点。本届制冷展上，大量厂家展示了空调设备的新能源化、直流化等产品，力图解决光伏输出直流电直接驱动空调、直接并网、储能直流对接、供需联动等多能互补供电的问题，助力实现“双碳”目标
如图4-7所示，格力推出的“光储空多联机GMV尊墅家庭中央空调”发明了光伏直驱、双端多元、多元换流、能源信息智慧管理等核心技术，可与光伏系统、储能系统和空调系统高度融合。该产品具备光伏直驱空调、光伏储能储电、光伏余电并网、空调离网运行功能。光伏直驱空调功能中，直流直驱利用率达99%，较常规系统提升效率约 5%~8%；省略了多个变流器及中间配电，实现设备和工程一体化，节省成本，安装方便简单。光伏储能储电功能中，利用储能技术可实现电网的峰谷调节，同时光伏技术可就地消纳，避免光伏不稳定、日夜间接性的不良影响，多余电能可直接并网，支撑离网运行，实现即发即用、自发自用。空调离网运行功能中，除常规交流电运行外，还支持 DC400V（兼 375V）、 DC800V（兼 750V）纯直流电运行。
(a)格力GMV尊墅家庭中央空调储能方案
(b) 光伏直驱变频空调系统
图 4-7 格力GMV尊墅家庭中央空调
如图4-8所示，海尔推出的“零碳光驱储能方案”。该方案可通过光伏发电再配合储能管理系统，将光伏发电储存起来，进一步可供给空调主机使用，多余的电还能供给电网，光伏发电配合储能管理可尽可能减小光伏不稳定、日夜间歇性带来的影响。储能管理系统同时可将电网的谷电储存起来，通过空调主机给用户供冷或供暖。同时，光热光伏也可配合热水水箱和蓄热单元将热量储存或供用户生活热水使用。而空调主机一方面通过冷媒将冷量/热量送入室内机给用户供冷供热，另一方面结合换热单元和蓄热单元可以将冷量或热量储存起来，实现对电网的削峰填谷，同时蓄冷技术的使用使得空调的用电费用也可相应降低。
图 4-8 海尔零碳光驱储能方案
4.2.4 制冷剂替代持续推进，影响深远
在《基加利修正案》履约和“双碳”战略背景下，研发采用可能新替代工质制冷空调设备则成为了各个企业先导研究的重要内容。对于中小型空调设备与系统，HFC32、HC290、HFOs等被重点关注。本次展会上除了传统大厂推出低GWP工质空调器和多联机外，大量其他参展商也展出HFC32热泵热水器、多联机、分体机等和HC290家用空调器等，如图4-9和图4-10所示。
(a) 雅凯HFC32热泵热水器 (b) 天加HC290空调
图 4-9 采用环保工质的空调及热泵热水器
图 4-10 美芝HC290产品
冷媒泄漏不仅易引起臭氧层破坏和温室效应等不利影响，同时为居民生活环境带来安全隐患，特别是易燃易爆的制冷剂。冷媒运行泄漏较慢，不易察觉。本次展会上，四方光电继续展出了冷媒泄漏检测传感器（图4-11），其具有报警即时、精度高、无误报漏报等优势，且可监测R32、R290、R454A、R454B、R1234ze、R1234yf、CO2等多种制冷剂。
图 4-11 四方光电冷媒泄漏传感器
4.3 评价与展望
后疫情时代，制冷展的规模和展品数量恢复明显，中小型空调设备与系统方向的技术发展也取得了长足的进步。多联机技术不断创新，智能、舒适、节能成为多联机技术的发展趋势。
新风除湿一体机大量涌现，满足日益提高的建筑新风及湿度控制需求，促进温湿度独立控制系统发展。家用空调器与光伏/储能系统深度融合，打造家庭能源中心，助力实现“双碳”目标。
制冷剂替代持续推进，影响深远。展望未来，中国制冷空调行业面临《基加利修正案》履约和碳中和的双约束发展，既是挑战也是机遇，国内各行业应积极思考研究，合作做好中国制冷空调行业长期高质量发展路线规划。
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