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走近磁悬浮(四):丹佛斯磁悬浮压缩机的未来和发展

来源:丹佛斯制冷 作者:钱亮

2020-03-30 12:52:36

前几期,我们分享了丹佛斯Turbocor天磁®磁悬浮压缩机的历史、结构优势及核心的运行原理。那么,承载着如此精尖科技的磁悬浮技术,对于制冷和暖通空调行业有着什么样的价值与影响呢?而未来还会有什么样的发展?

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磁悬浮的产品化和工程应用情况

自1999年丹佛斯Turbocor推出世界首款磁悬浮离心式压缩机产品以来,行业内已有多家空调主机公司开始将磁悬浮压缩机应用到制冷和空调产品中,市场发展良好。

以丹佛斯Turbocor公司产品为例,磁悬浮离心式压缩机的产品化情况十分顺利。

目前丹佛斯Turbocor 已经推出了4个系列的高效可靠无油磁悬浮压缩机,如下图所示。

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经过多年的发展,到2019年年底,已有超过80000台丹佛斯Turbocor磁悬浮压缩机在世界各地稳定高效地运行。应用场所也拓展至整个商用空调领域。其中,舒适性空调应用包括酒店、剧院展馆、办公楼宇、医院、公交运输站、学校图书馆等;工业制冷领域应用包括工厂厂房、数据中心等。

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目前,磁悬浮压缩机的核心市场分别是北美市场、欧洲市场与亚太市场。

全球第一批磁悬浮压缩机的终端用户美国加州州立大学斯坦尼斯劳斯分校在体会到磁悬浮压缩机的诸多优势之后,如今已经将所有的制冷机组换成了磁悬浮机组,该系统综合节能达30%以上。

在英国伦敦,IBM将全球第一台TurboChill™磁悬浮风冷机组应用于旗下伦敦数据中心,为数据中心实现低至1.36的PUE值(Power Usage Effectiveness,电源使用效率)的高效能源系统。

2005年,由中国制造的第一批采用丹佛斯Turbocor磁悬浮压缩机的模块化冷水机组问世,并安装在新加坡的Mount Alvernial医院。这是丹佛斯Turbocor磁悬浮压缩机第一次服务于中国制造。

近年,中国节能减排政策的大力推行,磁悬浮压缩机凭借其超高的部分负荷能效及优化的全生命周期成本等优势,得到了十分广泛的应用,并很快迎来了爆发式增长。

部分中国市场丹佛斯磁悬浮解决方案应用案例

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中国石油大厦:水冷机组节能40%

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腾讯青浦数据中心:局部PUE降到1.18以下

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北京郭公庄地铁站:能耗年省100万kW

磁悬浮压缩机的发展展望

众所周知,环保和高效是当今制冷空调行业发展的两大主题。目前主要国家和地区都制定了明确的制冷剂淘汰方案(指令)和日益提升的能效要求,比如欧洲的针对制冷剂的F-gas 法规及Eco-design 能效指令、美国针对制冷剂的SNAP 名录及ASHREA 90.1能效标准、中国的制冷剂淘汰国家方案以及GB19577冷水机组能效标准都明确规定了高GWP 值制冷剂的削减及淘汰时限和具体能效指标生效的日期,要求只能采用零ODP 值、尽可能低的GWP 值、安全高效的制冷剂。

下图给出了目前欧洲和美国主要能效指标执行时间表和制冷剂淘汰时间表。由下表可以看出,所有的能效标准都开始采用季节能效比或综合部分负荷性能系数来评价产品的性能,加之近15%的能效要求提升,使多级调速或变频技术成为必然。由于磁悬浮压缩机采用直流变频调速,充分契合这一要求。

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欧洲和美国能效要求和制冷剂淘汰要求

在制冷剂选择方面,欧盟的F-gas 法规要求到2024年需要将等效CO2 排放量削减2009年基线水平的69%,将目前主流的高GWP 的HFC 类制冷剂列入了淘汰范围。同时,由于安全性的考虑,可燃性制冷剂的使用还处于研究阶段,相关法规还不健全。

因此,如何平衡制冷剂的GWP 和可燃性变得非常重要。下图是目前主要替代物和被替代制冷剂的密度、GWP值和可燃性的分布。可以看出,制冷剂可燃与不可燃的分界线是沿着高密度高GWP 值发展,低GWP、低可燃性的制冷剂只能在低密度区(低压力范围)。这给传统的靠容积变化提升压力的容积式压缩机的发展带来了巨大的压力和风险,却给速度型的磁悬浮压缩机带来了机遇。

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制冷剂密度、GWP、可燃性的关系

在遵循行业发展需求的前提下,基于磁悬浮压缩机20多年的研发和应用经验,磁悬浮技术必将向其他应用领域扩展,通过不同压缩比的优化设计,来满足不同温度范围的供冷供热需求。尤其在多机头,长连管的分体系统应用中,无油磁悬浮压缩机的无润滑和良好的部分负荷特性将会大放异彩。

主要内容节选自《磁悬浮离心式压缩机》

发表于《制冷空调技术创新与实践》

原文作者:张乐平 丹佛斯制冷事业部系统技术高级经理

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丹佛斯 Turbocor® 天磁® 压缩机经历了近30年的发展及演变,得到了全球市场的充分验证。

除Turbocor® 天磁® 磁悬浮无油压缩机,丹佛斯开创性的无油技术产品和应用专业知识,可帮助专业人员设计大大降低运营和维护成本的暖通空调系统,如数据中心、医院、教育机构和其他应用,其中需重点关注能效及可靠性。丹佛斯已在热交换器、阀门和控制器等产品系列中提供经过验证的无油方案,帮助OEM与用户应对最具挑战的节能及稳定性要求。

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