两级离心式冷水机组的市场渗透
离心式冷水机组最初是在温和气候的美国开发的。长期以来,在美国市场中除了多级直接驱动压缩机以外,带有增速齿轮的单级压缩机一直是主流。在20世纪90年代初,开发了使用R134a替代制冷剂的新型离心式冷水机组,大多数日本制造商开发了两级离心式冷水机组。这是因为在日本和其他亚洲国家中显示出,在较高的温度提升条件(较高的冷却水温度)下,两级压缩经济器的效果使效率显着提高,使冷水机组成为更高效。
两级离心式冷水机组需求量的上升,是最近亚洲市场离心式冷水机组需求量增大的趋势,并且扩大了在更高温度提升条件的应用,例如,区域供暖和制冷系统、热泵和冰蓄冷系统。 开利于2013年推出了一个容量为800~1600冷吨的大型两级离心式冷水机组。然后,2015年将其容量扩大到3,000冷吨,并于2016年6月达到第150台产品。
螺杆式,涡旋式和往复式冷水机组
配置有螺杆式、涡旋式和往复式的正排量压缩机冷水机组对于温度提升和压力提升的限制较小,并且可用于各种应用, 不仅可用于HVAC舒适制冷和供暖,而且可用于制冷、热泵、工业设施的工艺过程冷却和加热。
根据BSRIA统计,2015年全球螺杆式冷水机组的需求量为26亿美元,占风冷和水冷式冷水机组总需求量的三分之一。容量在100到300冷吨之间的螺杆式是水冷式冷水机组的一种主要类型。美国主要制造商的产品阵容中都有从70到500冷吨的水冷式冷水机组。
按转子形状的不同,空调和制冷用螺杆式压缩机的基本配置分为三种类型:单螺杆、双螺杆、三螺杆。由美国三巨头特灵、约克和开利制造和采用的双螺杆压缩机是三种类型压缩机中生产量最大的。 开利还在水冷式冷水机组中采用三螺杆压缩机。大金应用和三菱电机制造在他们自己的冷水机组中使用单螺杆压缩机。在欧洲、中国、台湾和日本还有许多螺杆式压缩机制造商为空调和制冷设备制造商提供压缩机配套。
和离心式压缩机一样,螺杆式压缩机的变频驱动(VFD)已广泛用于提高综合部分负载值(IPLV)。许多压缩机和冷水机组制造商已经开发出专门为取消滑阀而设计的变速控制螺杆式压缩机。变速控制对正排量压缩机的效率提高不像离心压缩机那么显著,但是由于在部分负荷条件下减小了旁通流动损失和摩擦损失,仍然使效率有所提高。2014年,特灵推出了采用永磁(PM)电机的风冷式冷水机组,进一步提高了螺杆式压缩机的电机效率。由于PM电机的成本效益问题,容量超过200 HP的PM电机螺杆式冷水机组至今尚未推出。美国水冷式冷水机组中主要采用螺杆式冷水机组,而不是涡旋式冷水机组,但在欧洲市场则相反。
根据BSRIA统计,2015年全球涡旋冷水机组的需求量达到16亿美元,与2014年相比下降了12.6%。按销售额计算,约为螺杆式冷水机组的60%,按销售台数计算,约为螺杆式的6至7倍。涡旋式压缩机的容量已经扩大到60HP,这加强了它们在中、小型冷水机组中的生存。 涡旋式冷水机组已取代了200冷吨以下传统广泛使用的往复式冷水机组,通过将多台40至60 HP容量的较小机组并联在一起,使它们也适用于大型风冷式模块化冷水机组系统。这种风冷模块化概念最初出现在美国,但在日本已经成为标准化的冷水机组设计,能够覆盖离心式和吸收式冷水机组的较大容量范围。
通常在住宅和商业应用的单元式机组中使用双缸旋转式压缩机,现在主要在日本市场上也用于风冷和热泵模块式冷水机组。15HP以下带有直流变频电机的双缸旋转式压缩机工作范围宽和部分负荷效率高,现在用于40、50和60HP的模块化系统中。旋转式压缩机不仅在柜式空调器和VRF系统中逐渐被采用,而且还在大容量冷水机组中采用。
现在往复式冷水机组在HVAC应用中已经很少被采用,全球需求量低于10,000台。然而,它们适合于使用如CO2的高压力压缩,并且仍然在特殊应用中被采用。
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