“数智赋能 稳基强链”2024中国制冷展技术总结报告连载(五)
2024-11-1 0:00:00 | 展会咨讯 | 中国制冷展

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、博士生周宇珏」




总体技术特点

中小型直膨式空调热泵设备由于其安装及维护的便利性在住宅及轻型商用场景应用广泛,其主要产品类型包括家用空调器、单元式空调机、多联机和家用热泵两/三联供机组等。在本届制冷展上,包括格力、美的、海尔、海信、日立、中广欧特斯、天加等众多国内外知名企业均展出了相关产品,其中,5款产品获得制冷展创新产品奖,1款产品获得创新产品金奖。

本届制冷展中小型直膨式空调设备与系统产品的特征包括:多联机智能化、舒适化等功能进一步加强;室内末端舒适度要求不断提高;家庭整体能源解决方案快速发展;制冷剂替代持续推进,成品落地,泄漏传感器持续创新。





特色产品
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多联机智能化、舒适化等功能进一步加强

多联机作为在中央空调市场占比约一半的品类在家用领域也有不错的市场表现。由于产品利润相对较好,多联机的创新持续发力,一方面不断追求其性能提升,另一方面也在不断优化多联机的综合解决方案,进一步向智能化、舒适化和多功能化等方向发展。

海尔展出了卡萨帝新一代物联多联机(图4-1),其采用了多项创新技术,面向办公居住、粮库仓储、养殖、考古等多种场景的精确温湿度控制需求,融合换热强化及分区调控技术、轴向磁通风机及其噪声抑制技术、分环境抑霜控制技术和面向PMV的除湿技术等,大幅提升单位体积(外机)出力,实现48 HP最大单模块能力,最大组合能力达192 HP,最高APF达到6.4 kWh/kWh。该产品获得本年度制冷展“直膨式空调热泵设备”类的创新产品,也获得了“直膨式空调热泵设备”类别“金奖产品”。


海信日立展出了M3系列顶出风多联机(图4-2),该款多联机通过负荷需求识别算法识别出每台内机的当前负荷需求,基于内机能力模型技术按最优出风量、最优设定温度范围,平衡每个房间的负荷输出相应能力,同时采用在线能源管理技术和国网电力降耗需求动态响应Demand-smart技术,帮助供电公司达成负荷控制,帮助用电客户达成降耗指标并得到补贴。此外,海信日立还展出了变水流量水源变频多联式中央空调(图4-3),该水源多联机采用变水流量调节和基于实时负荷预测的动态进出水温差控制技术等,节能效果显著。上述两款产品均获得本年度制冷展“直膨式空调热泵设备”类的创新产品。

图4-3  日立变水流量水源变频多联式中央空调


除此之外,格力也展出了光伏直驱变频多联机(图4-4),其可与电网连接并实现全屋智能。浙江中广电器也展出了超级多联三联供非凡系列(图4-5),精准匹配了终端用户对于采暖、热水及空调功能的多重需求。


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室内末端舒适度要求不断提高


近年来,随着人们对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的关注。这种趋势反映了人们对健康和舒适生活的追求。

天加展出了全效空气生态系统Air next(图4-6),利用天加独特净化技术,融合了PM2.5过滤、甲醛过滤和杀菌等功能,并搭配前沿的AI算法,能一并满足房间的夏季空调、冬季地暖、新风、净化、除湿和智能家居的需求。值得一提的是其采用了“空气梁”技术,打造无风感。

图4-6  天加全效空气生态系统Air next


中广欧特斯也展出了类似多功能末端系统(图4-7)。以热泵技术为核心,集成了地暖、制冷、除湿、新风及空气净化等多种功能于一体,通过多末端自适应技术及智能控制系统实现对室内环境的精准调控。

图4-7  中广热泵五恒 系统


此外,许多品牌也展出了新风除湿一体机(参见图4-8至图4-11),例如格力全热交换新风净化机、海尔星云调湿新风机、日立除湿新风一体机和中广新风除湿一体机等,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。


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家庭整体能源解决方案快速发展


近年来,随着科技的高速发展,一站式满足家庭整体能源需求的家庭能源管理系统正快速发展。家庭能源管理系统不仅能够实时监测家庭用能情况,还能根据家庭成员的生活习惯和偏好,自动调整设备的运行模式和参数,实现能源的最优分配和利用。家庭能源管理系统往往包含光伏、蓄电池、热泵、储冷/热水箱等部件。本届制冷展上,格力、海尔和海信等厂家展示了家庭能源解决方案。

格力推出的“光伏直驱”变频多联空调机组(图4-12),已广泛服务于工商业及家居应用领域,其具有纯空调工作模式、光伏空调工作模式、光伏空调及系统用电模式、纯光伏发电工作模式和光伏空调及系统发电模式五大工作运行模式,采用光伏直驱技术,可直接利用太阳能发电给空调使用,在全年光照充足的地区,格力光储空系统可实现光伏系统总发电量大于空调系统总用电量,即空调的使用不再需要电费。此外,其系统中建立了自适应的多元换流逻辑,可以在5 ms内完成各类能源变化情况下的无感调节或切换,具有较高的可靠性。

图4-12  格力光伏直驱变频多联机及光储空解决方案


俄乌冲突导致天然气紧缺,同时也推动了可再生能源的普及应用,推动了欧美家庭能源管理系统的发展。海尔和海信推出空调及热泵的家庭能源管理系统,为国内外用户提供满足政策要求的家庭能源解决方案(图4-13)。

图4-13  家庭能源管理系统


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制冷剂替代持续推进成品落地泄漏传感器持续创新


近年来,随着《蒙特利尔议定书(基加利修正案)》的实施和“双碳”目标的提出,各国都在为减缓气候温升做努力。例如,欧盟最新的含氟温室气体(F-gas)法规修订案对空调和热泵产品提出的要求:规定制冷量或制热量≤12 kW的整体式空调和热泵于2027年起仅能使用GWP<150的含氟温室气体,于2032年起禁止使用含氟温室气体制冷剂;规定制冷量或制热量≤12 kW的风冷式分体式空调及热泵于2029年起仅能使用GWP<150的含氟温室气体,于2035年起禁止使用含氟温室气体制冷剂。美国自2025年起限制GWP>700的制冷剂使用。

图4-14  低GWP制冷剂热泵热水机


我国在“履约”和“双碳”背景下,于2023年6月发布了《中国消耗臭氧层物质替代品推荐名录》,以加快推动含氢氯氟烃物质的淘汰。在各国政策实施及环保意识的共同推动下,低GWP制冷剂空调及热泵逐渐攻克技术难点,成功实现成品落地。例如,格力R290热泵热水机、天加R290热泵热水机、海信R290/R32热泵热水机、海尔R290热泵热水机等(参见图4-14),均在本届制冷展上展出。

此外,现有很多低GWP制冷剂具有A2L或A3的可燃特性,制冷剂泄漏一方面容易对环境和人类健康造成潜在威胁,另一方面会导致空调及热泵系统制冷制热性能下降,降低系统运行效率,造成能耗浪费。传统红外冷媒泄漏检测传感器具有报警即时、精度高、无误报漏报等优势,但价格昂贵、广泛应用受限。在本届制冷展中,丹佛斯开发并展示了A2L气体传感器,其利用气体的热传导特性作为气体存在的测量工具。气体的热导率与分子量成反比,热导率随着分子量的增加而降低,以空气的导热系数读数为参考,当空气中有制冷剂时,导热系数下降、热阻上升,通过控制加热元件的电流,温度传感器的热响应将由存在于加热元件和温度传感器之间的气体热导率来决定。该A2L气体传感器的研发成功,为A2L制冷剂的缺陷管理提供了重要的基础条件。

图4-15  丹佛斯A2L气体传感器





评价与展望

近年来,中小型直膨式空调设备与系统方向的技术发展不断推进。多联机及末端逐步实现了智能调节等功能,提升了用户的使用体验和便捷性,满足了人们对高品质生活的追求。同时,家庭整体能源解决方案和低GWP制冷剂替代技术不断发展。

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的技术路线和发展规划。





《2024年中国制冷展技术总结报告》



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