2022年第33屆“中國制冷展”技術總結報告

　　

　　二、技術進展　　

　　中小型空調熱泵設備與系統　　

　　4.1技術特點　　

　　受疫情及展會延期等因素的影響，本次制冷展上展出的中小型空調設備與系統的展品較少。參展商主要包括格力、麥克維爾、天加、松下等，展品主要包括空調器、多聯機和家用熱泵兩/三聯供機組等。中小型空調設備與系統產品發展的特征包括：家庭一體化冷熱解決方案進一步發展，室內機(末端)功能進一步豐富和制冷劑替代影響深遠等。

　　

　　4.2特色產品　　

　?。?）家庭一體化冷熱解決方案進一步發展　　

　　此前，由于我國北方地區有較為完整的集中供熱系統，而南方地區冬季供熱需求不強烈，因此，我國的家用空調或多聯機雖然都具有制冷和制熱兩種功能，但制冷功能是其主導功能，而制熱功能的應用時間要相對少得多。近年來，隨著國民經濟的發展和我國人民生活水平的提高，南方(尤其是長江流域)的采暖需求迅速增加，南方地區建設供暖系統的呼聲也此起彼伏。實際上，考慮到南方地區冬季平均室外溫度較高，實際采暖時間較短等特征，采用分散式熱泵采暖具有良好的經濟性和適用性。從理論上看，熱泵型房間空調器和多聯機能夠直接提供冬季采暖功能，但冬季使用傳統空氣對流末端，因其存在顯著的溫度分層、吹風感明顯、皮膚干燥、冷輻射明顯等問題，導致用戶不滿意度高。因此，發展具有高舒適供暖能力的熱泵型房間空調器和多聯機則成為企業的重要研發方向。

　　

　　此外，家庭熱水需求也隨著我國社會發展逐年增加，包括洗浴、廚房用水、洗衣等均有熱水需求。傳統家庭熱水通過燃氣熱水器、電熱水器、太陽能集熱器和熱泵熱水器等方式提供。前兩者占據主導地位，熱泵熱水器使用量最低。實際上，家用空調或多聯機在制冷時將向環境排放大量的熱量，因此，回收利用冷凝熱制取家用熱水具有“一舉兩得”的優勢。此外，隨著我國“雙碳”戰略下建筑的全面電氣化進程的推進，占據市場容量最大的燃氣熱水器將逐漸退出。發展融合家庭供冷、供熱和供熱水的一體化家庭冷熱解決方案勢在必行。

　　

　　為解決空氣對流末端的供熱不舒適問題，發展輻射或者對流、輻射混合末端是一個重要方向。本次展會上，采用“天氟地水”、“天水地水”、“天氟地氟”、直膨式暖氣片等系統和末端形式的兩聯/三聯供系統有多家企業展出。

　　

　　“天氟地水”兩聯供系統，通過高處設置的直膨式對流末端供冷，采用換熱后的熱水實現地板采暖。該系統保證了夏季供冷和冬季制熱(通過降低供水溫度方式以降低熱泵系統的冷凝溫度)的高效性，同時也很好地解決了冬季采暖的熱舒適問題。該系統是較早發展成熟的兩聯供系統方式，目前在市場上已經有較多的應用。本次展會上，格力、中廣歐特斯等廠家均展出了此類產品，如圖4-1所示。

　　“天水地水”兩聯供系統，是通過空氣源熱泵制取冷水或熱水，再送入房間的風機盤管(夏季)或地板輻射換熱器(冬季)。夏季供冷時，冷水供給到高處設置的風機盤管內，通過對流換熱實現供冷；冬季制熱時，將熱水供給到地板輻射供暖系統。相對于“天氟地水”兩聯供系統，該系統相對簡單，避免了“直膨式風末端”+“制冷-水換熱器”雙室內側換熱器設計及其調控系統，也減少了制冷劑充注量，但增加了的制冷劑與水的換熱器，將導致夏季制冷性能有所降低。本次展會上，格力、芬尼克茲、世創電能、澳克萊、恩特科麥等廠家均展示了此類產品(圖4-2)。

　　“天氟地氟”是按照多聯機思想構建的兩聯供系統。它在供冷時使用直膨式風冷末端，在供熱時使用直膨式地板輻射采暖末端。直觀理解，該系統由于不采用制冷劑-水的中間換熱器，因此系統效率要較前兩種系統更高。但是，“天氟地氟”系統中輻射地板的制冷劑長管路不僅大幅增加制冷劑泄漏風險，更為重要的是將大幅增加系統的制冷劑充注量，這與未來為控制制冷劑排放而發展小充注量系統的設計理念相悖。本次制冷展上，格力、中廣空調展示了“天氟地氟”相關產品，如圖4-3所示。

　　此外，也有廠家展出了采用直膨式暖氣片的兩聯供系統。其優點在于能滿足冬季供熱舒適性的要求且不需要鋪設地板采暖系統，這對既有建筑的安裝更為方便，但因其冷凝溫度溫度較高也將導致系統效率較低，故需適當地增大直膨式暖氣片的傳熱面積(圖4-4)。

　　同時，實現冷-熱-熱水供給的三聯供系統是未來家庭冷熱供給系統較好的解決方案。本次展會上，多家企業也展出了三聯供系統。由于制取熱水的取熱位置不同，故各家的技術方案也略有差別。根據向各家企業了解，提升三聯供系統的可靠性仍是未來產品市場化的關鍵。圖4-5示出了芬尼克茲的冷-熱-熱水三聯供系統，可實現“制冷”、“制冷兼熱水”、“熱水”、“制熱”、“制熱兼熱水”五種模式，滿足不同情況下的使用需求(圖4-5)。

　　此外，相比于傳統的分體空調器而言，以兩聯供、三聯供為代表的家庭一體化中央空調安裝施工難度更大，且與家裝高度融合，因此，市場上出現了一批專業的家用中央空調安裝施工公司，如格力精工、綠扳手等(圖4-6)。

　　（2）室內機(末端)功能進一步豐富　

　　提升能效一直以來是中小型空調設備與系統發展的重要目標。隨著我國能效標準的不斷提升，我國很多制冷空調產品的能效已經達到國際領先水平。目前，各個企業對于通過投入換熱器面積等硬件成本進一步提升設備能效的積極性不高。相反，通過人工智能等技術提升設備在實際工程中的變工況性能則成為企業的主要研究方向(圖4-7)。如格力展出了基于物聯網的智慧樓宇系統，通過利用當地系統進行監測，云平臺負責優化，再將優化結果傳給本地的控制器實現節能運行；麥克維爾、天加等公司也展示了基于模型預測控制的智慧平臺。

　　另一方面，中小型空調設備與系統為應對用戶更高要求而發展出了更精細化、更多功能的室內機(末端)形式。目前，針對不同空間(如廚房、臥室、嬰兒房、衣帽間等)的室內末端的功能特征逐漸明確(圖4-9)。廚房空調的室內機充分考慮了油煙等對換熱器性能的影響；考慮吹風感及睡眠曲線則成為臥室空調的必備功能；在嬰兒房空調中，甚至能對嬰兒踢被動作等做出響應。另外，除溫度控制外，準確控制濕度(加濕+除濕)、顆粒物高效過濾、VOC處理也成為眾多室內機(末端)的重要特征。圖4-8給出了部分帶各種凈化功能的室內末端。例如：天加的健康型風機盤管配備了高中效無隔板低壓損過濾器，同時還可以選配抑菌涂層的高、中效過濾器，使用低風阻PP材料，采用濾紙折疊結構，上附銀離子，不僅過濾氣溶膠、灰塵，還可以起到殺菌的作用。除此之外，天加還展出了配備IFD微靜電過濾模塊的健康型風機盤管，具有高效濾塵和殺菌功能，且單臺微靜電模塊的功率不超過5W。

　　此外，隨著人們對舒適度要求的不斷提高，獨立的、高精度的濕度控制逐漸成為室內空調發展的方向之一，本次展會上松下、百奧、松井、普林艾爾、百朗、開樂、凈松、芬尼克茲、亞克、霍尼韋爾等多家企業展示了較多的家用熱泵型除濕機、新風除濕機、獨立加濕器等產品，如圖4-10所示。

　?。?）制冷劑替代影響深遠　　

　　毋庸置疑，《基加利修正案》履約和碳中和對于我國制冷空調產品的發展影響深遠。目前，我國尚未明確細分產品品類的制冷劑替代路線圖，故研發采用可能新替代工質制冷空調設備則成為了各個企業先導研究的重要內容。對于中小型空調設備與系統，被考慮的制冷劑包括：HFC32、HC290、CO2、HFOs及其混合物等(圖4-11)。

　　需要說明的是，目前并沒有能同時滿足熱工、環境、安全等要素的理想制冷劑。因此，對于有缺陷制冷劑的缺陷管理就成為制冷劑應用中的關鍵問題。可燃制冷劑的泄漏監測就是其中的一個關鍵點。本次展會上，四方光電推出了冷媒泄露監測傳感器，其相應速度快<10s，滿足及時報警要求，并且在全溫度和壓力范圍內確保精度，同時防冷凝結霜、防塵防水，可以監測R32、R290、R454A、R454B、R1234ze、R1234yf等多種制冷劑。目前冷媒泄露監測傳感的價格還比較高，研發低成本、低價格傳感器是解決其廣泛應用的關鍵問題。

　　4.3評價與展望　

　　受疫情及地緣政治等諸多因素的影響，中國制冷空調行業總體呈現增長乏力形態。這在本次展會規模及展品數量上也有所反映。即使在較為困難的時期，在中國制冷空調產業各方力量的共同努力下，中小型空調設備與系統方向的技術發展也取得了長足的進步。家庭一體化冷熱解決方案得以進一步發展和完善，二聯供和三聯供設備得到更為廣泛的市場認可，應用量逐年提升?；诂F場數據和AI的設備優化調控技術快速普及，中小型空調設備與系統的現場季節性能提升明顯，室內機(末端)功能進一步豐富。制冷劑替代影響深遠，我國企業積極開展了新型制冷劑應用技術研發。展望未來，中國制冷空調行業面向《基加利修正案》履約和碳中和的技術路線設計還需進一步加強。　　

　?。ū竟澴髡撸呵迦A大學 王寶龍長聘副教授、博士生趙子豪，南京航空航天大學 張朋磊副教授）