本节作者「同济大学:周翔教授、叶蔚副教授、李铮伟副教授、硕士生梁耀文、硕士生魏源、硕士生赵思源、本科生马越」
在空气处理机组及末端、空气及水输送部件、新风净化热回收、建筑楼宇自动化控制等方面,本次展会参展产品在结构、质量和功能上均有技术提升;
空气处理机组、末端及新风机组方面,普遍采用冷凝热回收取代电加热设备,进一步优化空气处理过程中的冷热量梯级利用,并广泛应用净化杀菌技术,提升产品节能、健康的属性;
高效EC电机的研发带动了风机、水泵和空气处理末端的产业进步,实现设备整体的高效率、低噪音、紧凑化和智能化,制造业产业链优势凸显;
物联网、大数据、数字孪生、云计算等新一代信息技术提升了建筑楼宇数字化、智能化的水平,AI和群智能技术进入工程应用层面。
空气处理机组、末端和水泵
在空气处理机组方面,各厂商展出了带变频宽调节范围、冷凝热回收、温湿度高精度控制和净化功能的空调机组(图5-1)。
天加推出了低温变频直膨热回收空调机组(图5-1(a)),通过冷冻除湿能够实现3 ℃露点温度送风,进一步提升了除湿效果,通过冷凝热回收再热提升机组效率,温湿度的精准控制达到±1 ℃/±5%,压缩机可实现10%~100%变频调节。天加还推出了为高等级洁净区需求设计的净韵系列组合式空气处理组(图5-1(b)),采用高密度闭孔微生物惰性密封材料,箱体内表面整体成型,采用Class3级密闭风阀实现箱体L1级防漏风,采用低阻力纳米纤维新型滤材,过滤器满布设计降低风速和阻力,采用A级防火岩棉保温材料,保证洁净卫生、高效节能、安全可靠。环都拓普推出了变频一体式屋顶空调机组(图5-1(c)),结构紧凑,即装即用,满足露天安装需求,采用双变频冷量分配技术,实现变频冷凝排风热回收,有效降低新风负荷。环都拓普还推出了三管制恒温恒湿机组(图5-1(d)),通过回收室外机冷凝热作为再热热源,实现出风温度再热无级调节。
格瑞德推出了净化组合式空调机组(图5-1(e)),箱体采用模数化设计,整体强度更高,整机采用榫卯式双迷宫强制密封专利结构,降低漏风率,漏风率仅为国标的1/15;箱体内部平整,表冷器接水盘坡度设计的清洁式设计,能够保证洁净需求,同时采用无蜗壳风机墙专利技术,节能高效。海信推出了净化型组合式空调机组(图5-1(f)),采用具有发明专利的Hi-Boxy结构设计,通过热泵结合转轮除湿方式实现-65 ℃露点温度送风,满足深度除湿场景需求,该空调机组通过EUROVENT欧洲空调标准性能认证。
图5-1 空调处理机组产品
在风机盘管方面,各厂商推出了静音功能和净化杀菌功能的风机盘管(图5-2)。鲲禹直流静音型风机盘管采用EC电机(永磁直流无刷),运转低噪,风量7档调节更精确,并且具有两芯无极性双向载波通讯功能,可通过供电电路实现供电通讯一体化,回风箱方向可现场自由转换(图5-2(a))。格瑞德净化杀菌风机盘管采用等离子平板微静电过滤技术,风阻低、容尘量大、零臭氧、净化效率高,能够实现对气溶胶快速杀菌,白葡萄菌和自然菌的杀灭率超过99.91%和92.37%(图5-2(b))。
图5-2 风机盘管产品
松下展示了54BV系列浴霸和暖昕线型浴霸(图5-3),两者都采用了纳诺怡™技术,具备杀菌功能。54BV系列浴霸在机身厚度上进行了优化,厚度仅有11.5 cm,并且新增了距地面25 cm高度处温度监控的“宝宝模式”,确保暖风有效送达浴室底部,体感更舒适(图5-3(a))。松下暖昕线型浴霸采用隐蔽式设计,本体可以吊装在吊顶内,与模块化送排风口通过软管连接,可配合浴室干湿区域设置,整体美观整洁(图5-3(b))。
图5-3 松下浴霸产品
本届展会上威乐推出高温端吸泵,适用于大型建筑的供暖、空气调节和制冷应用(图5-4)。该产品采用了先进的泵液压系统,能够选配多种高效电机,确保节能效果;适用温度的范围从-20~ 140 °C,应用范围广泛;采用了标配的泵脚和“背向拉出式”设计及可选集装式机械轴封,降低了安装和维护的难度,紧凑式设计能够节省空间;带有防腐蚀电泳涂层,保证了较长的使用寿命,降低了生命周期成本。该产品获得了本届制冷展的“创新产品”称号。
图5-4 威乐高温端吸泵
本届展会的风机产品主要特色包含以下几个方面。第一,风机类的“创新产品”分别授予了依必安派特电机(上海)有限公司的EC离心风机RadiPac 3C系列(图5-5(a))和施乐百机电设备(上海)有限公司的ZAplus第2代EC轴流风机(图5-5(b))。
本届展会上大多数参展风机企业也推出了采用EC电机的风机产品,例如泛仕达(图5-6(a))、米风(图5-6(b))等,其中米风还推出了EC贯流风幕机(图5-6(c)),选用EC风机已经普遍成为国内外风机企业对空调新风机组挖掘节能潜力的重要措施之一;此外,为了满足节能减排需求、实现“双碳”目标,高效率、低噪音、紧凑化、智能化成为了高端风机创新突破的趋势。第二,风机厂商在叶片仿生学结构设计不断创新,展现了一系列高效率低能耗的产品,例如科贸推出的仿生学叶片(图5-7)。第三,各家风机厂商对于风机的超低噪音越来越重视,例如威海克莱特菲尔(图5-8),其叶轮采用宽弦叶型、前掠形降噪设计,可实现降低风机噪音5~15dB。第四,随着竞争愈发激烈,一些传统的新风厂商也开始“开辟新赛道”,纷纷推出了自家研发的风机产品,例如绿岛风也推出了一系列的风机(图5-9)。
图5-5 风机类创新产品
图5-6 采用EC电机的风机产品
图5-9 绿岛风风机
需要特别指出的是,本届展会“空气处理、输配装置及部件”的“金奖产品”授予了广东威灵电机制造有限公司的绿色高品质薄型化永磁电机(图5-10),该产品也获得了“创新产品”称号。产品应用于家用空调室内风机,满足当前风机产品使用EC电机的产品需求,通过电磁新型拓扑、结构创新及新型先进工艺三个维度突破,实现了电机产品的薄型轻量化、高静音性和高可靠性。与同类型产品相比:重量下降30%,轴向高度下降51%;单机噪音下降3dBA;轴电压下降57%,抗温冲循环时间提升33%;电机效率提升7%。扁平外形的电机占用轴向高度大幅减少,可以为散热器提供更大的空间,实现更高换热效率,以及有助于研发体积更为小巧的室内空调末端产品。
图5-10 威灵绿色高品质薄型化永磁电机
在空气输送管道方面,织物风管作为近年来的行业热点,在本届展会依旧热度不减,例如普利荷达的织物风管(图5-11)。
图5-11 普利荷达织物风管
在风口产品方面,产品竞争的重心仍然是美观实用。舒尼凯推出了一系列的陶瓷风口(图5-12(a)),能实现针对酒店、会议厅等不同场景定制,外形美观、样式多样。除此以外,荣势(图5-12(b))和跃鑫冷暖(图5-12(c))推出了八出风口的卡式风口,能更好地实现送风的均匀性。
图5-12 部分风口产品
新风类产品依然是展会的热点,有近20家新风产品参展商。在功能要求上,全热交换、净化除霾、新风除湿等已经成为标配功能,在产品特色上除湿功能被重点关注,比如VINO变频新风除湿机组(图5-13)能够实现100 L/d的除湿量。
在声音要求上,静音低噪是厂商关注重点,比如新风机组结合流道与叶片改进、使用高效变频马达、EC风机等技术实现低噪送风,使户内中央新风机噪音控制在30~40dB,如应达双向换气新风机箱(图5-14)可达到36 dB。
在控制功能上,松下推出直流马达全热交换器(图5-15),使用控制器与松下传感器、浴霸等智能联动,同时风量分配器能够分房间进行风量调节,实现对多房间新风控制的智能化、可视化。
在应用场景上,迈迪龙推出了聚焦厨房空气质量的厨房新风空调机,“夏厨凉”厨房空调(图5-16),面对厨房可能未被油烟机除去的厨房油烟,采用了“仿生微纳米防油”技术吸附油污、冷凝分离,利用冷凝水热雾化技术,将冷凝水通过换热设备强排至室外,无需排水管,可以实现全新风、厨外回风、厨内循环三种场景。
环能建科的防结霜热回收新风机组获得了本届制冷展的“创新产品”称号(图5-17),从回风除湿的角度来实现热回收防结霜,采用热泵驱动转轮对回风进行深度除湿,使其含湿量低至无法在热回收排风侧形成霜层,机组在严寒天气下能够实现不结霜稳定运行,具备很高的新风制热能效。产品创新性地解决了严寒地区新风热回收的结霜问题,尤其适用于严寒地区的游泳馆、洗浴中心等室内湿度较高的建筑的新风处理。
图5-17 环能建科防结霜热回收新风机组
本届展会在自动化控制系统上,以“智慧控制,节能降碳”为特色,多家厂商提出了从系统设备开发、搭建控制平台到控制算法深度优化的全面解决方案,推动了数字化和AI控制技术的工程应用落地。近年来发展的高精度传感器、通信技术、控制设备为各厂商设计开发高集成度的智慧平台提供了良好的硬件基础。
基于物联网、人工智能、5G、大数据、数字孪生等新一代信息技术,设备厂商推出了以现场设备、网关、控制器、边缘计算服务器、云端平台等作为基本架构的数字化平台。如海信推出的ECO-B智慧楼宇与能源管理系统(图5-18),采用全分布式云边协同技术,支持在云端和本地端灵活部署,支持多地段服务器和操作站、手机、Pad、Web客户端等多终端访问,通过BACnet、Modbus、MQTT、https、云平台数据对接等多协议多方式快速集成多种设备或系统。该系统涵盖了ECO-B Air(空气管理系统)、ECO-B Energy(能源管理系统)和ECO-BO&M(运维管理系统)三类系统,应用在不同的建筑场景中。海尔、格力、美的、海林等多厂商也推出了智慧云平台,推动了自控领域的数字化转型。
图5-18 海信ECO-B智慧楼宇与能源管理系统
本届展会中,各厂商在控制策略的深化主要分为两个方向:一是在特定应用场景开发针对性的控制算法;二是开发通用化的控制算法,降低推广AI技术应用的定制成本。
有多家公司推出了针对特定应用场景的深化控制算法或平台。其中,美控开发了M-Master光储热柔控制器(图5-19),结合专用设计的iEasyEnergy APP,联动系统各个设备,将光伏组件、逆变器 电池和热泵 储热模块集成起来,搭配自主研发的柔性算法实现能源调度,通过云端实现智能控制,还能基于用户用能习惯进行预测和智能推荐。精创电气推出了ECO²云计算节能控制系统——精创冷云(图5-20),以云平台为基础,针对冷链冷库的制冷场景设计节能算法,通过电控箱实现控制指令下发;平台使用IOT AI边缘计算 云端学习的算法模型,根据温湿度传感器及电控设备,结合冷库温度、货品温度等大数据,计算冷库节能数字模型,得出最佳工作时间和功率、制冷次序、化霜时间和次数等参数,并通过电控箱实现控制指令下发;云计算节能控制系统经合肥通用检测院检测,节能率最高约24%。另外,冰轮环境也推出了其“PLC 智控”双擎驱动制冷机组高效智控管理平台(图5-21),结合了机理模型 数据驱动模型的算法,在冷站节能中平均节能率可达25%以上。以上三个产品获得了本届制冷展的“创新产品”。
也有企业尝试推出通用化的暖通空调系统控制算法,便于大规模的推广应用。邻元科技开发的基于群智能技术的LynkrOS建筑智能化系统,获得了本届制冷展“控制设备与系统”类“金奖产品”和制冷展“创新产品”。产品通过无中心分布式技术形成智能建筑的神经元网络系统,该系统在每个基本空间单元及主要机电设备内放置LynkrOS智能计算节点,所有的计算节点相连形成一个能够进行分布式计算的网络,从而通过节点间的协商通信完成各种控制管理任务(图5-22)。该系统集成了包括冷机、水泵、冷却塔等多种空调设备的计算模型,方便快速部署与应用,可以缩短工程调试周期70%以上,并且自动优化实现30%以上的节能效果。
图5-22 LynkrOS智能计算节点(CPN)及群智能链接示意图
总的来说,在暖通空调控制领域,基础设备和云端平台的发展趋于完备,建筑能源系统的控制逐渐集中化智能化,技术发展的主流方向为进一步开发可靠高效的控制算法。建筑作为碳排放产出大户,通过机器学习、强化学习等AI技术开发相关控制算法,可以有效地降低建筑能耗,为节能降碳助力。
本次制冷展空气处理机组与暖通空调自控系统参展产品围绕“数智赋能拓赛道,稳基强链促共赢”的年度主题,体现了制造业技术水平的提高、零部件供应链的完善、数字孪生技术的普及和建筑智能化的全面应用。
国产品牌空气处理机组、末端、风口和电机在体积、造型、噪声等性能方面已经展现出了显著的竞争优势,开始注重产品的高能效、低噪声、紧凑型和健康舒适,暖通空调自控系统向集成化智慧运维平台方向发展,云计算、群智能、AI等大数据运维控制成为了暖通空调系统节能增效的重要增长引擎。
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