環保工質壓縮機技術及應用.pdf

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1、雙碳目標下 環保工質制冷壓縮機技術及應用 報告人：徐勇 日期：2023年04月 報告人：徐勇（誠甬），制冷高級工程師，浙江商業機械廠有限公司董事長 報告人簡介：碩士研究生學歷，25年制冷行業從業經驗，在軍用、核電、通信、工業、商用、食品冷加工及冷鏈流通等領域工作，參與過多個國家重大項目建設，如天工、神舟、核島、IDC及30多座5萬噸以上冷凍冷藏流物流庫等，積累了一定的技術實踐經驗，特別是在國內較早商業化二氧化碳制冷技術應用實踐者之一。近年來多次參與政府及企業的冷鏈產業和項目的定位策劃及實施，給業主方創造了良好的經濟效益。原產地 預冷 氣調 進口口岸 工業制冷 冷鏈運輸 鐵路冷藏車 冷藏汽車 冷

2、藏船 冷藏集裝箱 加工儲存 緩化 分揀 速凍 加熱 消毒 儲存 交易 展示 加工 儲存 陳列展示 體驗餐飲 緩化&加熱 干線運輸 區域配送 城市配送 冷藏配送 批發 零售終端 01 02 目 錄 CONTENTS 03 行業 子行業 當前主要消費化學品 家用制冷 房間空調器、熱泵 HCFC-22、R410A、HFC-32 商用空調 戶用冷水機組 HCFC-22、R410A 工商用冷水機組 HCFC-22、HCFC-123、HFC-134a、R407C、R410A 單元式空調機 HCFC-22、R410A、HFC-32 多聯式空調（熱泵）機組 R410A 熱泵熱水機 HCFC-22、R410A、

3、HFC-32、HFC-134a 列車空調 HCFC-22、R407C、HFC-134a 冷凍冷藏 商業和運輸制冷 HCFC-22、HFC-134a、R404A 壓縮冷凝機組 HCFC-22、R407C、HFC-134a 據主管部門數據,在 HCFCs消費基線年2010年,中國 HCFCs消費總 量近30萬t,約占全球消費總量的48.8%;其中用作制冷劑(包括維修領域)的消費量19.5萬t,約 占全國 HCFCs消費總量的2/3,在全球占比超過 50%?？梢娭袊评淇照{行業 HCFCs消費量大、淘汰任務重。行業 子行業 基線（噸）房間空調器 住宅用空調器 74700 除濕機 家用熱泵熱水器 工商

4、制冷 單元機 43687 多聯機 水冷機 冷凝機 熱泵熱水器 2011年-2015年房間空調器和熱泵（RAC）、工商制冷空調（ICR）、制冷維修3個消費行業實施第一階段HCFCs淘汰計劃，2016年-2025年實施第二階段行業計劃。第一階段（2011-2015年）實現2013年凍結和2015年10%削減目標。第二階段（2016-2020）實現2020年削減基線水平35%的階段性履約目標。2021-2026年削減：工商約1.5萬噸，房間空調器約1.8萬噸，維修約9000噸。一節能環保是行業發展主流方向 “雙碳目標”是黨中央國務院提出的關乎中國經濟社會發展的重大戰略決策。制冷空調設備是當今我國經濟

5、生活中的能源消耗大戶，據測算目前在用的各類制冷空調設備年耗電量約占全社會發電總量的20%以上，每年由制冷空調設備的電力消耗帶來的CO2排放當量折合超過9億噸。中國也是當今全球最大的制冷劑消費國，年消費量超過35萬噸，約占全球消費量的50%，折合CO2當量超過5億噸。二制冷空調行業全面推進綠色替代技術 2007年9月蒙特利爾議定書第19次締約方大會上，國際社會達成了關于加速淘汰HCFCs的議案。中國作為全球最大的制冷空調產品生產國和消費市場。為了履約目標的達成，中國制冷空調行業積極動員，全面啟動HCFCs的淘汰轉換行動并取得優異成績。目前行業內通過有計劃的實施制冷劑綠色替代轉換，NH3、CO2、

6、R32、HC、HFOs等低碳替代技術和產品的市場推廣應用取得巨大成功，這些工作有效推動了行業的綠色可持續發展。在2011-2020期間行業的HCFCs淘汰管理計劃實施過程中，大量低GWP替代技術得到了廣泛采用 行業 R32 NH3 NH3/CO2,HFOs及混合 CO2,R290 CO2/R134a CO2/R32 冷凍冷藏和壓縮冷凝機組 冷水(熱泵)機組 熱泵熱水機 單元式空調機 更低GWP值、更加高效低耗的替代制冷劑,將成為未來實施替代的主流方向 R32冷媒特性 R32與R410A熱力性能非常接近，與R22相比CO2減排比例可達77.6%，（而R410A減排CO2為2.5%）符合國際減排要

7、求 根據摩爾質量大體上與填充量成正比，相對填充量70%左右。安全特性方面，R32為無毒可燃A2 一般相同系統，更換冷媒匹配后，其工作壓力略高于R410A系統，排氣溫度較高 如果壓縮機排量相同，采取R32的系統制冷量要提高12%左右，COP提高5%左右 制冷性能對比：采用R32的系統要優于R410A 的系統，需要注意的是排氣溫度比較高 制冷劑 R32 R410A 摩爾質量 52.02 72.58 標準沸點-51,7-51.4 臨界溫度 78.1 70.5 臨界壓力（Mpa)5.78 4.81 相對填充量 0.7 1 ODP 0 0 GWP(AR5)677 1925 安全等級 A2 A1 R32具

8、有單位容積制冷量大、單位制冷量制冷劑充注量小、良好的傳熱性能、理論效率高等優點 CO2冷媒特性 CO2是天然物質，ODP=0，GWP=1。使用CO2作為制冷工質，對大氣臭氧層沒有破壞作用，可以減少全球溫室效應，來源廣泛，無需回收，可以大大降低制冷劑替代成本，節約能源，從根本上解決化合物對環境的污染問題，具有良好的經濟性。CO2安全無毒、不可燃，并具有良好的熱穩定性，即使在高溫下也不會分解出有害的氣體。萬一泄漏對人體、食品、生態都無損害。CO2具有與制冷循環和設備相適應的熱物性。分子量小，制冷能力大，0的單位制冷量比常規制冷劑高58倍，因而對于相同冷負荷的制冷系統，壓縮機的尺寸可以明顯減小，重量

9、減輕，整個系統非常緊湊;潤滑條件容易滿足，對制冷系統常見材料無腐蝕，可以改善開啟式壓縮機的密封性能 CO2黏度小，流體的流動阻力小，傳熱性能比CFC類制冷劑更好，可以改善全封閉制冷壓縮機的散熱。贏得時間的優勢-單位容積制冷X6倍 環保型制冷劑 產品類別 傳統制冷劑 可能的替代選擇 小型冷水（熱泵）機組 R22，R410A R32，HFOs 大中型冷水（熱泵）機組 R22，R123，R134a，R245fa HFOs，R32 熱泵熱水機（器）R22，R134a，R410A，R407C CO2,R32,HFOs,R290 單元式空調機 R22，R142b，R410A，R407C R32，HFOs

10、多聯式空調（熱泵）機組 R410A R32，HFOs 冷凍冷藏設備和壓縮冷凝機組 R22，R134a，R404A，R507A，R452A，NH3 NH3,CO2,R290,R600a,R32,HFOs 汽車空調 R134a HFOs,CO2 房間空調器 R22，R410A，R407C R32，HC 更低GWP值、更加高效低耗的替代制冷劑,將成為未來實施替代的主流方向（R32、CO2）行業要求 CO2復疊制冷系統 環保型制冷技術應用 全溫區制冷系統 環保型制冷技術應用 能量平衡高效，并聯多級可控，階梯集成制冷制熱 環保型制冷壓縮機技術 R32制冷技術市場應用 R32在中國家用空調市場中的占有率已

11、達80%以上，并大批量出口國際市場。中國單元式空調機市場中R32占比超過1/3；中國小型冷水機組市場中R32的應用推廣在有序推進；R32大量推廣應用于小型多聯機出口市場；R32環保制冷劑的推廣應用不僅保障了行業HCFCs淘汰任務目標的如期達成，同時也因其出色節能和低成本優勢，贏得了更大的減排效益。環保型制冷壓縮機技術 CO2制冷技術市場應用 CO2跨臨界循環用于車輛空調不僅具有環境方面的優勢，而且系統效率也具有提高的潛力；CO2制冷技術在各種熱泵中的應用，尤其是熱泵熱水器；CO2用作低壓級制冷劑，高壓級用HFCs或NH3作制冷劑應用在中大型冷庫復疊式制冷系統中。制冷壓縮機在全球四大主要消費地區

12、（中國、美洲、EMEA、印度）的市場容量為 260 億美元，復合增長率 3.7%。其中空調應用 165 億美元、冷凍冷藏應用 88 億美元、熱泵應用 7 億美元。我國制冷壓縮機制造業經歷了初期仿制、外資品牌占據優勢地位、國產品牌消化吸收再創新自行設計制造、逐漸實現外資品牌替代的發展歷程。目前除渦旋壓縮機市場仍呈現外資品牌主導市場的格局，其他細分市場均已基本完成了國產替代，國外品牌廠商僅在部分高端應用領域占有一定優勢。按制冷量差異，制冷壓縮機主要分為家用（5HP 及以下）、輕型商用（540HP）、大中型商用（40HP150HP）、特大型商用及工業制冷（150HP300HP）四大類。目前基本形成了

13、“家用低功率場景轉子式、活塞式為主，輕商場景渦旋式為主，大中型商業領域渦旋式、螺桿式、半封式活塞差異化競爭、特大型商業和工業場景離心式為主”的市場格局。制冷壓縮機制造業為資本與技術密集行業。壓縮機制造技術屬于精密制造技術，不僅需要價格昂貴的高精度加工設備，而且需要相對較高的生產與管理水平，在較長的時間內持續積累生產經驗，不斷提高壓縮機的品質和可靠性，因此壓縮機制造行業的進入門檻相對較高，高端應用（安全、環保、高效）制冷壓縮機在我國發展正進入關鍵時期，相關制造企業需要相當的定力，并把握以下發展趨勢：節能環保的行業發展趨勢 消費升級促進的冷凍冷藏設備增長及市場機會 應用市場多元化、網絡化、數字化的

14、發展方向 產品智能化和先進制造程度的大幅提升 應用場景需求多元化，下游行業發展趨勢明顯（比如新基建）安全環保、節能、數字化技術應用，是促進行業發展，實施雙碳的重要抓手 1.2022年全球壓縮機市場在疫情造成大幅下跌后反彈 2.國際碳中和政策加速了制冷劑的更換 3.全球主要市場的制冷劑更換和能效水平的提高促進了壓縮機的技術升級，為壓縮機行業帶來了巨大的商機 a.居家需求繼續推動住宅市場，但與2020年相比，增長勢頭明顯減弱。b.商業和工業制冷應用并未受到疫情的嚴重影響。相反，這場疫情引發了對藥物和疫苗的突然需求，整個冷鏈市場都從這一需求中受益。c.另外疫情導致人們更加依賴網上購物和在家工作，第五

15、代（5G）移動基站中心和數據中心空調的快速發展為各種壓縮機制造商帶來了新的機遇。d.全球食品零售業發生了重大變化，導致對制冷壓縮機的需求不斷增加。e.無論是在成熟的歐洲和美國市場，還是某些亞洲國家等新興工業化國家，對制冷壓縮機的需求都非常強勁。旋轉式：全球旋轉壓縮機市場達到2.131億臺，表明2021同比增長9.3%（2022年數據待更新）旋轉壓縮機的生產集中在亞洲，尤其是中國、泰國、日本、馬來西亞和印度。旋轉式壓縮機應用范圍廣泛，價格低廉，使用方便，可以使用R290和CO2天然制冷劑進行優化。其優異的性能吸引了眾多制造商。一個例子是總部位于德國的全球巨頭Bitzer，該公司已開始在中國生產旋

16、轉式壓縮機。16994 1531 519 624 367 222 241 185 020004000600080001000012000140001600018000中國 東南亞 印度 歐洲 日本 中東 巴西 美國 市場容量 單位：萬臺 R290旋轉式壓縮機在中國的裝運 領先的旋轉壓縮機品牌包括廣東美智壓縮機公司（GMCC）、格力（Landa）、熱致、松下、三菱電機、海立、LG、暹羅壓縮機工業（SCI）、三星和中航工業（沈陽三洋）。國內旋轉式壓縮機需求同比增長10.3%，達到16994萬臺。出口量達到約3700萬臺，同比增長約20%。原材料漲價是2021年關注的焦點。7月前，整個壓縮機行業出現

17、兩波漲價潮。2021年下半年，壓縮機需求開始走弱。2021年第四季度，磁鐵價格再次開始上漲，這一趨勢對不斷增長的變頻空調市場產生了特殊的影響。旋轉式壓縮機出口數量不斷增加，主要出口地區為東南亞和歐洲。旋轉式：渦旋式：2021全球渦旋壓縮機的需求增長7.2%。美國 中國 歐洲 東南亞 需求增幅 11.4-19.516.9-3.3-25-20-15-10-505101520全球需求增幅 需求增幅 盡管渦旋式市場的數量在市值上有所下降，但全球預計會略有增加。隨著雙轉子市場的擴張，渦旋壓縮機受到擠壓，單渦旋的制冷能力一直在提高。渦旋壓縮機受益于空調系統（如PACs、冷卻器和VRF）以及熱泵和制冷設備需

18、求的增加所帶來的特殊機遇。采用渦旋壓縮機的模塊化冷水機組技術得到了進一步發展。模塊化渦旋冷水機組具有以下優點：緊湊的機身便于運輸和安裝，并聯配置可滿足更大的容量。渦旋式：2021的中國市場規模為284萬臺。出口市場開始復蘇，由于海外生產能力轉移到國內市場，一些壓縮機制造商享受到了較高的同比增長率。在中國市場，渦旋壓縮機用于中低溫的傳統空調和制冷（AC&R），以及用于高溫的熱泵。這三種應用的比例分別為70%、10%和20%。艾默生引領了中國市場，占總市場份額的30%以上。Johnson Controls Hitachi（廣州）主要為VRFs生產卷軸。在中國，3至6Hp渦旋壓縮機是住宅和輕型商用空

19、調的主流，可用面積為100至200m2。雙轉子產品的產量越來越大，由于成本優勢，擠壓了許多渦旋市場，部分制造商退出了3H以下的產品系列，現在正現在正專注于容量超過專注于容量超過5 5HpHp的產品的產品。在中國市場上，幾乎所有用于微型VRF的壓縮機都是雙轉子機型。目前，旋轉式壓縮機比渦旋式壓縮機更常用于小型制冷機領域。螺桿式：受全球經濟低迷的影響，整個螺桿壓縮機市場呈現下降趨勢，尤其是在旅游和餐飲服務領域。然而，在制冷領域，螺桿壓縮機的使用仍然很普遍。冷藏、食品工廠和工業過程冷凍的需求量很大。制冷和熱泵應用在螺桿壓縮機中所占比例越來越大，已成為螺桿壓縮機的發展方向。螺桿壓縮機需求 增長率 疫情

20、嚴重打擊了商用空調的需求，但對低溫設備的需求強勁。超市冷藏用螺桿壓縮機的需求量大幅增加。網上購物和分銷部門在應對疫情方面發揮了重要作用。食品配送需要許多冷藏設施，因此螺桿壓縮機的發展勢頭良好。此外醫療用低溫制冷設備的需求不斷增加，以及儲存疫苗的-70制冷設備的巨大需求也擴大了螺桿壓縮機的市場。螺桿式：螺桿壓縮機工廠 2021，中國冷鏈同比增長約15.5%。政府補貼拉動，制冷用螺桿壓縮機市場整體實現了兩位數的增長。預計，制冷螺桿壓縮機約占中國螺桿壓縮機總量的25%。隨著制冷設備市場的增長，中國正在制定冷藏和冷凝機組的能效法規和標準。我國螺桿機主要應用于制冷量較小的場合，應用冷量范圍不斷擴大。替代

21、往復機的20至40Hp螺桿機需求不斷增長，針對便利店和超市。我國主要區域市場是北京、上海、青島、廣東等城市，其中有大量制冷設備制造商的河南省，因食品加工廠數量持續增加，形成了一個不斷擴大的制冷螺桿壓縮機市場。Bitzer引領中國制冷螺桿壓縮機市場，占我國總市場的30%。漢貝爾的RH-V系列變頻螺桿壓縮機專用于制冷和冷凍，采用亞臨界CO2循環，可提供低至50C的低溫，RC2-D系列的冷凍范圍為45至12.5C。Frastart推出了一款新的FRV系列冷凍螺桿機，其容量范圍為30至180Hp。GEA為氨和其他制冷劑設計了Grasso M系列和Grasso LT系列螺桿壓縮機，轉速為1000至600

22、0 rpm。福勝SST系列單機組兩級渦旋螺桿壓縮機創新設計，將渦旋和螺桿結合在一起，高壓段消除了螺桿泄漏三角形。工作溫度為30至65C。雪鷹系列螺桿壓縮機適合中小型冷庫的應用。離心式：離心式壓縮機的全球市場規模預計達到18700臺，同比增長8.4%。由于數據中心和制藥行業的需求與2020年相比，磁力軸承離心壓縮機市場增長了約10.0%。中國和美國是兩個最大的離心式冷水機市場，生產也集中在這兩個國家。美國領先制造商生產離心式市場上的大部分壓縮機和冷卻器。一些冷水機組制造商從亞洲制造商處采購離心式壓縮機作為獨立產品。其他制造商生產自己的冷卻器和離心壓縮機。除了高效、安靜和易于維護外，離心式壓縮機正

23、變得越來越通用。丹佛斯Turbocor提供了一系列新的壓縮機，可在要求更高揚程的制冷機應用中運行。新壓縮機的工作范圍擴大，可支持室外炎熱氣候下的風冷式制冷機、熱泵制冷機和熱回收制冷機，甚至在制冷應用中。許多制造商都推出了磁力離心壓縮機。其中，全球渦旋巨頭艾默生（Emerson）剛剛開始生產磁力離心壓縮機。往復式：全球對氣密往復式壓縮機的需求迅速恢復，這是受疫情反彈的推動。1.2021，全球輕型商用制冷用密封往復式壓縮機市場規模達到2380萬臺，比2020年增長13.8%。2.2021，全球對半密封往復式壓縮機的需求超過642100臺，同比增長12.1%。半密封往復式壓縮機的需求 制冷行業在抗擊

24、疫情方面發揮著至關重要的作用。對需要冷鏈的食品、藥品和疫苗的需求顯著增加，歐洲、中國和美國等主要市場也在顯著增長。ATW熱泵對半密封往復式壓縮機的需求持續增長，尤其是在歐洲、中國和日本。半密封往復式壓縮機占據了商業制冷市場三分之二的份額，主要集中在6至15馬力的范圍內，用于冷藏、冷藏運輸和冷凍加工，在該領域占據主導地位。1.據行業統計，2020年商用RDC銷量約為46萬臺，較2019年增長約4.5%。2.2021，輕商用制冷設備的銷售額有所增長。尤其是對醫用冰箱的需求迅速增長。隨著餐飲業的復蘇，商用密封往復式壓縮機的銷售額增長了30%以上。在出口市場，隨著疫情在各地區的逐步控制，需求繼續恢復。

25、此后，由于新疫情爆發、港口擁堵、延遲交貨和高運價，出口呈下降趨勢。密封往復式機的總銷售增長達兩位數。3.中國是世界上最大的市場和制造基地。密封往復壓縮機的生產主要集中在中國和周邊國家,中國生產85%的密封往復式壓縮機。大容量、高性能機型的生產規模仍不足以滿足需求。4.隨著中國城市化，小型超市和便利店的數量不斷增加，導致RDC中使用的自給式冷凝機組的需求不斷增加。往復式壓縮機因其價格低、體積小、可靠性高等優點，被廣泛應用于冷凝機組中，并且每年都在實現兩位數的增長。華誼壓縮機總部位于四川綿陽，在巴塞羅那、嘉興、荊州和景德鎮設有四個生產基地。賽科集團總部位于德國弗倫斯堡，在斯洛伐克和中國設有生產基地

26、。賽科壓縮機（天津）有限公司主要生產用于輕型商用和電池驅動應用的往復式壓縮機。往復式：活塞式制冷壓縮機 PISTON REFRIGERATION COMPRESSOR 螺桿式制冷壓縮機 SCREW TYPE REFRIGERATION COMPRESSOR 并聯機組 SCREW-TYPE PARALLEL UNIT 環保型制冷壓縮機技術 環保型制冷壓縮機技術應用示例（雪鷹）項目簡介：環保型制冷壓縮機研發 簡要技術介紹：利用突跳式保護器將三相交流電機的三相線進行連接,當三相交流電機的電路的電流過大時,突跳式保護器將斷開觸點,保護三相交流電機,進而保護制冷壓縮機;當機內的環境溫度過高時,突跳式保護

27、器也會斷開觸點,保護三相交流電機,進而保護制冷壓縮機。通過將連桿軸頸的中心線至主軸頸的中心線距離控制在13.5mm17.5mm范圍內,從而將活塞的行程縮短到27mm至35mm之間,將氣缸的缸徑進一步限定在41mm70mm之間,從而減小活塞的受力面積,增大活塞的壓強,其在提供足夠的壓力的同時避免活塞在氣缸內發生較大的震動,從而保證活塞式壓縮機的正常使用壽命。環保型制冷壓縮機技術 環保型制冷壓縮機技術應用示例（雪鷹）成果專利：專利號：CN201520091634.2;專利名稱：一種制冷壓縮機 專利號：CN201220708369.4;專利名稱：活塞式制冷壓縮機 環保型制冷壓縮機技術 環保型制冷壓縮

28、機技術應用示例（雪鷹）數字化技術應用 壓縮機智能控制 冷鏈建筑機電物聯 引領低碳高效運營 2014年起，應用“物聯網+云平臺”數字技術，開發智能控制模塊，實現對壓縮機云端參數監測和控制，實現對產品的預防性維護及保養，大幅提高產品的可靠性及使用壽命，智通控制模塊主要功能：電流整定功能：280A（按產品型號對應）電流過載、欠載保護 三相錯相，缺相、不平衡報警及保護 PTC 溫度過高時保護 故障電流鎖定功能 排氣溫度過高保護 油溫過低過高保護 輸出電路開路短路識別報警 運行時間累計 遠程讀通訊及數據讀寫。數字化技術應用 制冷機組智能控制 集中監測 地圖監測 壓縮機監控 運營監測 設備監控云平臺 數字化技術應用 全生命周期價值運維 數字化技術應用 全生命周期價值運維 物聯碼 08 拓寬銷售渠道 07 反饋使用意見反饋使用意見 06 追溯設備位置 05 甄別假冒產品 04 記錄維修過程 03 跟蹤售后服務 02 獲取使用說明獲取使用說明 01 獲取產品參數 致 力 節 能 減 排 及 客 戶 增 值 Committed to energy conservation and emission reduction and value-added services for customers