近日，国际制冷学会（IIR）发布了《冷水机组技术新进展》信息简报。该简报由IIRE1空调专业委员会秘书王宝龙和IIRE1空调专业委员会主席李先庭撰写。本信息简报介绍了冷水机组的工作原理以及冷水机组技术在制冷剂、蒸发器、压缩机和系统方面的最新进展，旨在提高公众对于高效冷水机组在减少公共建筑能耗中重要性的认识。信息简报同时对高效冷水机组的未来应用提出一系列建议。

IIFIIR

年3月

第42期制冷技术信息简报

王宝龙李先庭

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冷水机组技术新进展

第42期制冷技术信息简报

引言

随着社会经济的发展、人口增长、生活水平的提高和气候变暖，全球对房间空调的需求越来越大，这导致房间空调所消耗的能源迅速增加。根据IEA的预测[1]，从年到年，房间空调器的使用量将从12亿台急剧增加到45亿台。同时，全球用于房间空调的能源消耗量将从年的TWh跃升到年的TWh，增幅达三倍。届时，房间空调能耗将占建筑总能耗的30%。因此，为了降低空调对气候的影响，实现巴黎协定的全球温度升高的2℃上限目标，降低制冷能耗是一项势在必行的重要工作。

不同的建筑有着不同的空调需求，其所适用的设备也不尽相同。对于小型建筑，如住宅建筑，通常采用直膨式系统，包括房间空调、组合式空调和多联机（VRF）等。对于大空间的公共建筑，如商业建筑、办公建筑、工业建筑、医院等，中央空调系统则更为合适。对于居住建筑而言，开发超级节能空调可以大大降低制冷过程中的能源消耗和气候效应[2]。对于公共建筑而言，中央空调系统的设计、安装、运行和维护是实现节能的关键，其中冷水机组的节能设计又起着最重要的作用。

需要说明的是，除了用于空调外，冷水机组也广泛应用于商业和工业过程以及设备的冷却，如电子制造、精密加工、制药等。

工作原理

图1为一个简要的中央空调系统示意图。与直膨式系统中制冷剂直接冷却室内空气不同，中央空调系统中的室内空气由冷冻水冷却除湿。冷冻水则由冷水机组制取，经过水泵输配到各个空调箱。这一特征使得中央空调系统可以方便地覆盖多个空间。一般来说，在商业建筑中冷水机组的能耗约占中央空调系统总能耗的40%[3]。因此，降低冷水机组的能耗是中央空调系统节能的主要方向。根据换热介质的不同，冷水机组可分为水冷式冷水机组和风冷式冷水机组。目前市场上的冷水机组多采用蒸气压缩制冷循环、吸收式制冷循环或吸附式制冷循环。其中，无论从总制冷量还是总机数量来看，蒸气压缩系统都占据了市场的主导地

图1中央空调系统示意图

图2蒸气压缩式制冷机原理

位。蒸气压缩式冷水机组通常包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器。如图2所示，压缩机吸入的低温气态制冷剂被压缩成高温高压的气态制冷剂后进入冷凝器，之后在冷凝器中冷却为液体，冷凝热被冷却水或环境空气携带排到环境中。之后，液体制冷剂被节流成两相并进入蒸发器。在蒸发器中制冷剂吸收冷冻水的热量后蒸发，从而实现冷冻水的降温。最后，制冷剂返回压缩机，开始下一个循环。

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第42期制冷技术信息简报

技术发展介绍

为了满足对能源效率和环境性能的更高要求，冷水机组相关技术得到了不断的发展。一方面，针对制冷剂、蒸发器和压缩机等部件进行了多项新技术研发，另一方面针对特定的应用需求也开发出了更多更高效的设备系统。

1.制冷剂及部件技术发展

制冷剂替代

联合国环境规划署（UNEP）[4]给出了目前不同类型冷水机组使用的主要制冷剂，如表1所示。其中，HCFC以其良好的能效和较低的容积容量被广泛应用于离心式冷水机组中，HFCa是采用涡旋压缩机、螺杆压缩机等容积式压缩机的大中型冷水机组的主要制冷剂，而RA和HCFC22通常用于中小型冷水机组。一般来说，HCFCs和HFCs仍然是现有冷水机组使用的主要制冷剂，这可归因于冷水机组较长的使用寿命以及HCFCs和HFCs仍在逐步淘汰的过程中。

表1目前不同类型冷水机组使用的主要制冷剂[4]

LC:不常见

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第42期制冷技术信息简报

随着《蒙特利尔议定书》的个缔约方于年在基加利签署了逐步削减HFCs的修正案，具有高GWP的HFCs制冷剂的逐步削减方案已经确定。因此，为目前广泛使用的制冷剂开发合适的替代品已成为制冷技术发展中最迫切的课题之一。

研究者们很早就在寻找新的低GWP制冷剂，但通过对化学数据库的大规模筛选[5]发现，现有的制冷剂很少能够同时满足未来制冷剂对安全性、热力学性能和环境性能的所有要求。在这种情况下，天然制冷剂、碳氢化合物、HFOs（氢氟烃）及其混合物越来越受到人们的

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