兩級離心式冷水機組的市場滲透
離心式冷水機組最初是在溫和氣候的美國開發(fā)的。長期以來,在美國市場中除了多級直接驅動壓縮機以外,帶有增速齒輪的單級壓縮機一直是主流。在20世紀90年代初,開發(fā)了使用R134a替代制冷劑的新型離心式冷水機組,大多數日本制造商開發(fā)了兩級離心式冷水機組。這是因為在日本和其他亞洲國家中顯示出,在較高的溫度提升條件(較高的冷卻水溫度)下,兩級壓縮經濟器的效果使效率顯著提高,使冷水機組成為更高效。
兩級離心式冷水機組需求量的上升,是最近亞洲市場離心式冷水機組需求量增大的趨勢,并且擴大了在更高溫度提升條件的應用,例如,區(qū)域供暖和制冷系統(tǒng)、熱泵和冰蓄冷系統(tǒng)。 開利于2013年推出了一個容量為800~1600冷噸的大型兩級離心式冷水機組。然后,2015年將其容量擴大到3,000冷噸,并于2016年6月達到第150臺產品。
螺桿式,渦旋式和往復式冷水機組
配置有螺桿式、渦旋式和往復式的正排量壓縮機冷水機組對于溫度提升和壓力提升的限制較小,并且可用于各種應用, 不僅可用于HVAC舒適制冷和供暖,而且可用于制冷、熱泵、工業(yè)設施的工藝過程冷卻和加熱。
根據BSRIA統(tǒng)計,2015年全球螺桿式冷水機組的需求量為26億美元,占風冷和水冷式冷水機組總需求量的三分之一。容量在100到300冷噸之間的螺桿式是水冷式冷水機組的一種主要類型。美國主要制造商的產品陣容中都有從70到500冷噸的水冷式冷水機組。
按轉子形狀的不同,空調和制冷用螺桿式壓縮機的基本配置分為三種類型:單螺桿、雙螺桿、三螺桿。由美國三巨頭特靈、約克和開利制造和采用的雙螺桿壓縮機是三種類型壓縮機中生產量最大的。 開利還在水冷式冷水機組中采用三螺桿壓縮機。大金應用和三菱電機制造在他們自己的冷水機組中使用單螺桿壓縮機。在歐洲、中國、臺灣和日本還有許多螺桿式壓縮機制造商為空調和制冷設備制造商提供壓縮機配套。
和離心式壓縮機一樣,螺桿式壓縮機的變頻驅動(VFD)已廣泛用于提高綜合部分負載值(IPLV)。許多壓縮機和冷水機組制造商已經開發(fā)出專門為取消滑閥而設計的變速控制螺桿式壓縮機。變速控制對正排量壓縮機的效率提高不像離心壓縮機那么顯著,但是由于在部分負荷條件下減小了旁通流動損失和摩擦損失,仍然使效率有所提高。2014年,特靈推出了采用永磁(PM)電機的風冷式冷水機組,進一步提高了螺桿式壓縮機的電機效率。由于PM電機的成本效益問題,容量超過200 HP的PM電機螺桿式冷水機組至今尚未推出。美國水冷式冷水機組中主要采用螺桿式冷水機組,而不是渦旋式冷水機組,但在歐洲市場則相反。
根據BSRIA統(tǒng)計,2015年全球渦旋冷水機組的需求量達到16億美元,與2014年相比下降了12.6%。按銷售額計算,約為螺桿式冷水機組的60%,按銷售臺數計算,約為螺桿式的6至7倍。渦旋式壓縮機的容量已經擴大到60HP,這加強了它們在中、小型冷水機組中的生存。 渦旋式冷水機組已取代了200冷噸以下傳統(tǒng)廣泛使用的往復式冷水機組,通過將多臺40至60 HP容量的較小機組并聯(lián)在一起,使它們也適用于大型風冷式模塊化冷水機組系統(tǒng)。這種風冷模塊化概念最初出現在美國,但在日本已經成為標準化的冷水機組設計,能夠覆蓋離心式和吸收式冷水機組的較大容量范圍。
通常在住宅和商業(yè)應用的單元式機組中使用雙缸旋轉式壓縮機,現在主要在日本市場上也用于風冷和熱泵模塊式冷水機組。15HP以下帶有直流變頻電機的雙缸旋轉式壓縮機工作范圍寬和部分負荷效率高,現在用于40、50和60HP的模塊化系統(tǒng)中。旋轉式壓縮機不僅在柜式空調器和VRF系統(tǒng)中逐漸被采用,而且還在大容量冷水機組中采用。
現在往復式冷水機組在HVAC應用中已經很少被采用,全球需求量低于10,000臺。然而,它們適合于使用如CO2的高壓力壓縮,并且仍然在特殊應用中被采用。
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