7℃出水7.0 COP變頻螺桿式冷水機組關鍵技術.pdf

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1、武曉昆 博士格力電器商 技一部上海制冷展2023.04.0701 螺桿機的高效化技術進展02 高效壓縮機視角下的水機CONTENTS03 7.0COP的探索與嘗試04 總結與展望螺桿機的高效化技術進展01 n螺桿式冷水機組，大型公共建筑的冷源供給，冷量100-600RT，市場容量占比30-35%螺桿壓縮機n 螺桿壓縮機的效率組成螺桿機的高效化技術進展01 螺桿制冷壓縮機的基本結構圖容積調節滑閥部分負荷、變工況效率全工況指示效率電機效率 定/變頻電機轉子效率提效的潛力？效率提效的新方向？n 定頻向變頻化發展：定頻螺桿壓縮機需采用滑閥進行容量調節，部分負荷旁通損失大，易欠壓縮，效率衰減嚴重 變頻技

2、術通過轉速實現流量調節，無旁通損失，部分負荷調節效率提升 特別是永磁變頻，無轉差率，調速范圍寬，可完全取消滑閥，同時寬負載下電機效率高螺桿機的高效化技術進展01 結構問題效率問題固定塊+滑閥 部分負荷效率衰減三相異步電機 效率達到極限轉子單點設計變轉速效率衰減永磁電機n 定Vi向多段變Vi/連續變Vi/連續變容積發展：不同氣候環境、建筑類型時用戶需求各有不同，不同應用場合下負荷-工況在特定時間內的運行特征不同，容易忽視的內外壓比適配螺桿機的高效化技術進展01 欠壓縮過壓縮排氣提前排氣延后齒間容積內氣體壓力（kPa）Vc/max螺桿壓縮機p-V示功圖舒適性空調運行特性數據中心空調運行特性采暖(熱

3、泵)空調運行特性區域能源空調運行特性n 定Vi向多段變Vi/連續變Vi/連續變容積發展：Vi=排氣打開容積/吸氣結束容積，決定內壓比；調節方式：有級=多段調節，無級=連續調節；新型轉速-容積協同調節，小負荷下調節吸氣容積，拉升轉速，規避效率急速衰減螺桿機的高效化技術進展01 0.60.650.70.750.80%20%40%60%80%100%120%(排氣開始角可變排氣容積)（吸氣結束角可變吸氣容積）*變頻螺桿制冷壓縮機轉速容積調節特性研究2019年中國制冷學會壓縮機技術研討會n轉子型線的設計從通用化向定制化發展 螺桿轉子型線的設計、試切難度大，投入成本高，技術迭代周期長，定型后通用化應用

4、在齒數比、扭轉角、長徑比、轉子材料設計方面精準適配應用工況特點、工質物性及轉速螺桿機的高效化技術進展01 高速低壓比小壓差高速高壓比小壓差低速低壓比小壓差低壓比大壓差nGREE永磁變頻變容螺桿制冷壓縮機螺桿機的高效化技術進展01 自適應控制系統負荷適配機組需求壓比適配吸排氣容積協同調節機構永磁同步電機變頻器驅動系統容積控制系統380V執行機構信號處理第V代雙驅轉子型線及軸徑混流孔口布局電機效率指示效率變工況效率高效區適配高效壓縮機視角下的水機02 n 以水冷冷水機組為例，冷凍水-/7，冷卻水30/-國標工況下，達到相同滿負荷COP=6.0n 壓縮機效率每提升1%，蒸發器換熱面積平均可降低12%

5、，冷凝器換熱面積平均可降低15%n 制冷壓縮機的高效化技術發展是提升冷水機組經濟性指標的核心關鍵壓縮機效率對冷凝器換熱面積的影響壓縮機效率對蒸發器換熱面積的影響效率+3.7%面積-56%面積-57%效率+4.8%高效壓縮機視角下的水機02 n 壓縮機效率越高可配置更具經濟性的換熱面積滿足新的更高要求能效標準n 相同換熱面積配置時，換熱溫差水平相當，壓縮機效率基本決定了機組性能指標先進性n 2021年起，基于R134a制冷劑圍繞壓縮機效率再突破開展7.0COP冷水機組的嘗試與探索GB19577冷水機組能效標準升級不同換熱端溫差配置下效率與性能關系單級壓縮能效水平*R134a制冷劑，7/30水機工

6、況7.07.0COP的探索與嘗試03 n 技術路線一：采用逆流水路串聯多系統，分配多壓縮機工況，降低單壓縮機的運行壓比和壓差，適配小壓比高效化設計，提升壓縮機效率同時提升系統能效；當串聯系統數達到3時，能效提升幅度已不再明顯，綜合經濟性考慮，研發雙系統串聯逆流水路串聯系統最優串流數逆流水路串聯雙系統7.0COP的探索與嘗試03 n 2021年研制出逆流串聯雙系統變頻螺桿式冷水機組 制冷量：350RT，工質：R134a 7出水GB工況下COP=7.08 W/W，較一級能效提升12.4%冷凍水出冷凍水進冷卻水進冷卻水出7.0COP的探索與嘗試03 螺桿機單機冷量最大300RT，水路串流雙系統適合3

7、50-600RT，單機小冷量經濟型低 技術路線二：構建小壓比雙級螺桿壓縮機，等壓比分配，單級壓比可降低至1.5，同時雙級壓縮中間腔可為補氣營造壓力穩定區，配合閃發式ECO循環，進一步提升能效2004006008001000200250300350400450壓力:kPa焓值:kJ/kg蒸發溫度冷凝溫度：35.5冷凝器過冷度2中間飽和溫度閃發器過冷度：15620.5小壓比低壓差轉子型線7.0COP的探索與嘗試03 n 2023年研制出雙級壓縮變頻螺桿式冷水機組 制冷量：175RT，工質：R134a 7出水GB工況下COP=7.01，較一級能效提升16.8%，IPLV=10.45，較1級能效提升39.3%總結與展望04 n 雙級永磁變頻可變壓比螺桿壓縮機技術是雙碳戰略目標下空調、冷凍、熱泵系統節能的最優解寬范圍高效化-35超低環溫空氣源熱泵-65超溫速凍螺桿冷凝機組100K溫升125超高溫熱泵水冷螺桿能效7.0風冷螺桿能效4.0蒸發冷螺桿能效6.0單電機直驅雙級壓縮創新轉子型線及氣動布局雙滑閥容積協同調節高效永磁同步電機雙級永磁變頻可變壓比螺桿壓縮機敬請指導！