二、技术进展
供热、热水设备与系统
6.1技术特点
由于疫情的持续影响,本届制冷展上,供热、热水设备与系统方面的参展企业与人员相比去年有所减少,但格力、天加、芬尼克兹和麦克维尔等知名企业继续参展。从参展的相关产品可以看出,由于“双碳”目标和节能减排的影响,供热、热水设备与系统在智能化与高效节能方面更进一步,超低环温空气源热泵机组性低温适应性能进一步拓展,自主知识产权的国产燃气热泵机组首次亮相展会。
6.2特色产品
本次展会上展出的供热、热水设备与系统方面特色技术产品主要包括智慧型供热、热水设备与系统管理平台、高舒适性的地暖中央空调系统、超低环温热泵机组、高效多功能热泵机组,家用(高温水)空气能热水器、商用热泵热水器,以及燃气热泵机组等。分述如下:
(1)智慧型供热、热水设备与系统控制管理平台
智能控制在供热、热水设备与系统中的应用仍然是本次展会的亮点之一,人工智能、云技术以及5G技术的进一步应用实现了供热、热水设备与系统的智慧化运行,使人们的生活更加便捷、舒适与节能。智慧能源控制管理平台涵盖供热、热水、供冷、供电等系统,利用仪表智慧监测、云端智能调试、移动远程控制营造节能环保、舒适健康的人居环境。如图6-1所示,CAREL、迅饶以及Honeywell推出了建筑能源系统管理平台,通过智能传感器链接、集成和交互,使用云数据集以及物联网技术对系统进行计量、保存,并可通过终端中控屏进行控制,实现供热、供冷、供电等系统高效、节能运行,满足人们舒适健康生活环境的需要。
针对两联供系统,邦普(图6-2(a))和高标公司(图6-2(b))展出智慧解决方案,通过安卓集控屏与房间温控器通讯,借助两联供温控器控制风机盘管和末端水阀,实现夏天供冷、冬天供暖。图6-2(c)所示为ACOL安巢展出的热泵空调控制系统采用新型流量开关、智能水流量测试仪以及精密过滤双止回自动补水阀,联合电动二通阀与压差旁通阀控制,具有流量检测、压差旁通、自动补水和螺旋排气功能,使系统更加智慧、稳定节能。
(2)高舒适的家庭供暖空调系统
家庭地暖中央空调两联供系统依然是本次展会的亮点之一,芬尼克兹、格力、中广欧特斯、世创电能等公司均有产品展出(如图6-3所示)。芬尼克兹公司展出了全屋地暖空调系统,热泵采用变频超低温空气源热泵,-35℃低温制热,65℃高温出水,智能除霜与APP智能控制。格力“天水地水”和“天氟地水”两联供系统基于智慧采暖,节能效果更加显著。室内温度波动更小,在0.8℃以内,更加舒适。中广欧特斯展出的中央热泵空调,采用氟/水地暖,室内无极控温,可在-35℃-55℃范围内超宽频运行。世创电能公司展出了变频三联供系统,可满足采暖、制冷以及热水需求,使用高效变频热泵,可在-20℃时维持高效运转,提供60℃热水,并采用智能控制技术,更加高效节能。
曼瑞德公司展出了全屋地暖系统(如图6-4所示),采用燃气采暖热水炉和分段变频燃烧技术,满足采暖与生活热水需要,同时结合智能双调节型分集水器,防结垢,免卡死,更加舒适节能。
图6-5所示为芬尼克兹展出的无水暖气,采用R410A作为冷媒,直接进入散热器,从根本上消除漏水漏电以及管路冻裂的隐患,更加安全。运行温度区间为-25℃-30℃,可实现30%-100%无极容量调节,配合智能运行模式更加节能。
(3)超低环温空气源热泵供热机组
在我国“双碳”政策持续利好的时代背景下,低环温空气源热泵技术得到进一步升级,应用领域也不断拓宽。如图6-6所示,瑞特莱纳公司推出了面向极寒地区的复叠变频空气源热泵机组,可满足地暖、暖气片以及供热水需求,采用全直流高效低温热泵变频热泵压缩机,自主专利换热器设计方案,换热器利用率大大提高,化霜速度明显加快,2分钟智能可完成化霜。整机采用高效逻辑控制算法技术,整机的性能可达一级能效,采用环保冷媒,最低使用温度为-49℃。
芬尼克兹展出的超级北极星系列为超低温变频空气源热泵采暖机组(如图6-7所示),采用三阀负荷节流、压缩机冷启动和风机直流增扭技术,-38℃强效制热,机组IPLV(H)高达3.2。直流变频高效节能,全面减少能力衰减,整体性能比定频热泵提升20%,全年运行费用比定频节省超20%;水温波动幅度缩小,室内恒温更持久;智能调节除霜能力,实现高效精准除霜;变频静音模式,恒温运行时长期保持低噪音状态。
直流变频技术在超低温空气源热泵机组中得到进一步应用。如图6-8所示,中广欧特斯展出的低温热泵机组采用EVI+ELI双喷技术、远程OTA智控以及风机双档智控,达到双一级能效。沃克、鑫磊和伊莱克斯等公司展出的直流变频热水机组采用智能控霜技术,避免频繁启停,能够在-35℃实现稳定运行,并采用智能化控制系统,运行更加可靠。
(4)高效多功能空气源热泵机组
本次展会上天加、冰山、冰轮等企业均展出了高效多功能热泵机组,机组集供热、供热水、制冷以及热回收等多种功能于一体,这也逐渐成为空调行业发展的一个趋势。
如图6-9(a)所示,天加公司推出的全直流变频多联机,制冷剂为R410A,采用喷气增焓技术,无需电辅热,可实现-30℃-56℃高范围运行,更加高效节能。图6-9(b)所示为天加SMARDT展出的H-Class无油热泵,采用无油磁悬浮压缩机,在与可再生能源整合过程中,可以最大限度地降低能源成本和温室效应气体排放。作为微电网的一部分,该系列还可提供分散的、弹性的加热和冷却,是建筑电气化和节能减碳的有效替代方案。图6-9(c)所示为烟台冰轮集团展出的氨冷热水双效一体撬块机组,采用氨作为制冷剂,供冷的同时采用余热回收技术进行供热。图6-9(d)所示为冰山集团推出复叠式氨螺杆热泵机组,利用制冷系统的高温排气制取50℃-75℃的热水,热泵系统单级压缩,复叠系统,可靠性更高,满足工艺干燥、化学工艺等要求。
四管制风冷热泵机组的技术和性能也进一步提升。图6-10(a)所示为西屋康达展出的四管制风冷热泵机组采用变频EVI压缩机+EC风机组合,自主研发的节能控制算法,有效耦合能量调节需求,机组在不同负荷与不同工况下压缩机和风机保持最优转速,节能增效、精准控温,并对噪声和振动进行组合处理,令机组安静运行。图6-10(b)所示为麦克维尔展出的四管制风冷热泵机组IPLV高于4.8,采用全变频设计,可实现无级容量调节,水温控制更加精准。图6-10(c)所示为格力展出的四管制风冷热泵机组利用冷凝热回收技术,可令综合能效比达到8.0以上。
(5)家用高温水空气能热水器
本次展会上,芬尼克兹、中广欧特斯、格力等企业均推出了性能更加优越的家用空气能热水器。图 6-11(a)所示为芬尼克兹展出的空气能热水器,采用外绕盘管换热器,钛瓷内胆水箱,COP大于4.2,最高出水温度可达75℃。在为室内提供高温热水的同时,可以向厨房提供冷气,充分满足家庭不同区域的冷热需求。图 6-11(b)所示为中广欧特斯展出多款家用热泵热水器,采用全直流变频和环保冷媒,可在-15℃低温运行,更加高效节能。图 6-11(c)所示为格力展出的空气能热水器,采用双级压缩、补气增焓、双路调节技术,补气、蒸发双路精准调节,性能强劲。同时搭载平行流微通道换热器,有效换热面积更大,换热效率和效果更好。采用分布式缓流技术,减少对上部热水的搅动,提高热水利用率,保证储存大量的热水。
(6)商用热泵热水机组
纺织、屠宰、化工和电镀工厂、医院以及酒店等场所对热水水量与温度有更高要求,本次展会上天加、松下等公司展出了高效节能的商用热泵热水机组。如图6-10(a)所示为天加展出的以CO2为制冷剂的高温热泵热水机组,能够制备90℃/65℃的高温热水,具有直热、循环两种模式,供65℃热水时,能效比为5.0以上。图6-10(b)所示为松下公司展出的高温热泵热水机组,采用双转子CO2压缩机,CO2跨临界运行,IOT远程监控,运行范围从-30℃~46℃,环保节能。
如图6-10(c)所示,芬尼克兹展出的温泉热水机组采用R410a作为制冷剂,具备智能预判机组结垢机制,可及时预警用户清洗换热器,-15℃低温下强劲制取热水。该机组的风机叶片是机组的一大特点,其采用铝合金成型技术,在高速运转中依然可控形变。壳管逆流换热技术可以在相同水量下省电5%,智能结垢分析技术及时维保安全可靠,翅片紊流增强技术能够大幅减少除霜时间占比,搭配云集控数据管理系统,设备解决矛盾升级轻松无忧。
本届展会上,格力展出了热泵烘干机组,如图 6-13所示,可满足工农业干燥的需要,采用专用直流变频压缩机,制热能力更强,出风温度最高可达70℃,对比定频机组运行更省电,实现烘烤过程中温湿度精度在±0.5℃以内,满足烘干工艺所需的温湿度要求。
(7)燃气热泵机组
燃气热泵以燃气为输入能源,通过燃气发动机驱动压缩机,带动热泵系统循环,实现夏季制冷、冬季制热的功能,并可提供恒温热水。燃气热泵机组是本次展会的亮点之一。图6-14(a)为天加GHP燃气热泵多联机,其引进日本洋马技术,可实现-25℃超低温制热,具有制热无需化霜、调温速度快,节能效果显著的优点。图6-14(b)为中科广能自主研发的GHP燃气热泵机组,可以充分利用发动机余热,在-25℃环境温度下仍可正常运行,以一次能源计算,其制热效率COP为1.62,是燃气锅炉的1.9倍,电热泵的1.25倍(热泵COP按3.4,发电磁效率按0.369)。该类机组具有超低温制热、无需化霜、高能效比、用电少、可缓解天然气冬夏季峰谷差等优异的特点。同时,天然气作为清洁能源,可大大缓解由于燃煤供热或者发电带来的雾霾以及二氧化碳排放,对北方地区改善空气质量有着很大的帮助。
6.23评论与展望
在“双碳”目标引领下,随着需求牵引与政策支持的推动,本次展会供热、热水设备与系统主要体现了智慧性、节能性、高效性的特点。
热泵技术在供热、供热水领域的地位更加凸显,智慧控制系统得到进一步发展,家庭供暖空调系统的节能性进一步提升,超低环温空气源热泵的低温适应性进一步拓展,高效多功能热泵机组显著增多,燃气热泵机组性能更加强劲,未来将会在寒区清洁供暖、近零碳建筑以及近零碳园区中得到越来越广泛的应用。
随着节能减碳、智慧建筑、智慧家居的影响逐渐增加,供热、热水设备与系统的智能化、功能综合化、健康舒适化已成为未来发展的趋势,并将得到进一步的发展。
(本节作者:哈尔滨工业大学 姜益强教授、董建锴教授、郑文科讲师)