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空调产业技术发展方向确立空调未来目标
空调产业技术发展方向确立空调未来目标
来源:中国家电网     2011-11-18
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      在中国家用电器协会2011年11月3日发布的中国家电产业技术路线图(2011版)中,制定了空调产业技术路线图,分别就社会和市场需求、产业目标及方向、技术瓶颈和研究需求四个方面,为空调产业未来发展指明了方向,确立了目标。

      根据空调产业市场和社会需求,中国家用电器协会在空调产业技术路线图(2011版)中,分别就节能、环保、产品升级三个方面,提出了具体的产业目标和方向。

      在节能方面,到2015年,变频空调能效水平较2010年提高20%,到2020年较2015年再提高20%;到2015年,定频空调压缩机的性能系数(COP值,标准工况下)平均提高到3.2以上;三位一体机(空调制冷、制热、热水)到2015年形成量产,到2020年新产品比例达到20%。

      在环保方面,制冷剂HCFC替代、轻量化(冷重比)以及产品绿色设计和绿色制造的研究环保目标分别为,到2015年,空调行业HCFC-22消费量在2009年和2010年两年平均水平上削减10%,碳氢技术产业化,2020年HCFC-22消费量在2009年和2010年两年平均水平上削减35%;在现有基础上,空调整机重量降低10%;同时,空调设计追求3R原则。在产品升级方面,主要目标是重点发展高效节能、变频、新制冷剂、强调舒适性的高性能空调。到2015年,变频空调的比重提升至50%,到2020年,提升至80%。同时,努力提高空调制热效率,完善制热评价标准。

      空调产业的技术瓶颈主要集中在变频技术、低温制热技术、新型磁性材料的开发、低GWP值制冷剂的应用、新型高效换热器的应用、智能化高可靠性传感器技术及相关制造设备配套能力等方面。

      研发需求分析是空调产业技术路线图中最为重要的部分。它分为空调压缩机、变频控制技术、新型换热器技术、高效送风系统、余热回收、空调制冷剂HCFC替代技术、高效节材技术、铜替代技术、舒适性研究及变频多联机10个领域。

      空调压缩机的研究方向包括变频压缩机、低GWP值新制冷剂压缩机开发、新结构压缩机的研究和应用、小型化减量化研究(冷重比)、涡旋压缩机几大项目。变频压缩机研发包括高效永磁同步电机的开发和应用、基于APF的变频压缩机优化设计、大能力变频压缩机研究和高效磁性材料应用技术开发几个子项目。通过对高效永磁同步电机的开发和应用研究,以目前压缩机EER约3.1,电机效率为92%左右为基准,到2015年,实现基于压缩机标准下的EER>3.2的直流变频压缩机的开发和应用,电机效率达到94%;到2020年,能效达到国际领先水平,电机效率不低于95%。基于APF的变频压缩机优化设计方面,目前国内主要还是基于额定点设计的高效压缩机,因此2015年的目标是符合最新季节能效比标准要求,到2020年实现基于APF评价的国际领先水平的高能效压缩机设计。目前国内具有自主知识产权的大能力变频压缩机产品线严重不足,2015年和2012年的目标分别是实现4HP~5HP和6HP~10HP大能力变频压缩机产品研发和应用。针对目前稀土磁铁材料成本较高的情况,2015年的研究目标是跨行业研究开发低成本高性能磁性材料。低GWP值新制冷剂压缩机开发的主要研究方向是碳氢压缩机开发研究、CO2压缩机开发研究和其他新制冷剂压缩机研究。碳氢压缩机2015年及2020年的目标分别是,完成R290压缩机研究及产业化与完成其他新碳氢压缩机的研发。到2015年,要完成CO2压缩机研究及开发;到2020年,要完成高效CO2压缩机研发及产业化。在新结构压缩机研究和应用方面,无油、少油润滑材料研究和应用及新结构压缩机(变容量、喷气喷液压缩机等),目标是在2015年及2020年分别做出样机和小批量化应用;热泵热水器专用压缩机研究和应用,2015年及2020年的目标则分别为CO2热泵专用压缩机和高能效压缩机的研发及应用。2011年,1.0HP空调压缩机重量指标为250W/kg,1.5HP为280W/kg。以此为基准,2015年及2020年的目标分别是,同等能效压缩机的重量降低10%及20%。涡旋压缩机的研究包括定速涡旋压缩机和变频涡旋压缩机的开发,2015年的目标是形成有自主知识产权的产品并批量使用。

       变频控制技术领域主要包括控制主芯片的开发、IGBT及IPM模块研究、高效控制算法研究、电子膨胀阀控制技术开发、空调能效评价方法研究几大项目。控制主芯片的开发,在2015年及2020年的目标分别为跨行业合作开发及全面推广应用。在IGBT及IPM模块研究方面,2015年及2020年的目标分别为IGBT及IPM模块国产化研究及国产产品的商业化应用;PFC技术目前功率因数在75%~80%左右,2015年的目标是广泛应用此变频电控技术,提高功率因数到98%以上,到2020年功率因数超过99.5%。高效控制算法的研究方向包括正弦波控制技术、无位置传感器、转子位置算法实用化,2015年的目标为完成自有知识产权的控制算法及可靠性研究并在全直流空调上广泛使用。电子膨胀阀的研究针对电子膨胀阀控制算法优化研究,目标是到2015年研发完成并全面应用。空调能效评价方法研究的目标是,到2015年完成基于中国气候特点的温区分时曲线和基于APF的多点能效评价方法。

      新型换热器技术领域分为微通道换热器在热泵型空调中的应用、管翅式换热器研究、紧凑式换热器研究、内螺纹铜管几大项目。其中,微通道换热器在热泵型空调中的应用方面,凝结水的排除技术研究及制冷剂分流与结霜控制技术研究将于2015年完成,同时完成室内换热器的推广应用及冷暖机上制冷剂分流技术及实用化抑霜技术。管翅式换热器研究包括细小管径换热器的开发和新型翅片形状研究。2015年及2020年细小管径换热器的研究目标分别是完成Φ5.0mm及Φ4.0mm换热器应用研究。新型翅片形状研究的目标是改变目前片型低效、风阻大的现状,2015年完成低风阻高效翅片纵向涡高效翅片研发及应用。2015年,紧凑式换热器研究的目标为完成结构、材料及工艺研究及批量化生产。内螺纹铜管研究包括椭圆管研究及内螺纹铜管新型螺纹形状优化设计,2015年的目标分别为高效椭圆换热器应用及Φ4.0mm交叉深槽螺纹管研究。而后者2020年的目标为完成Φ3.0mm交叉深槽螺纹管研究。

      高效送风系统领域的研发包括风机风道研究、高效低噪声空调风扇优化设计及高效风扇电机设计三大项目。其中,风机风道研究中的高效率送风设计,2015年的目标为实现风道系统、气流组织研究新型结构的送风系统以及室内气流组织的优化。大风量低噪声风机风道设计与送风风机的轻型化、低功耗设计两个项目的研究目标,分别为大风量、低噪声的设计及轻型化、低功耗设计(2015年);噪声品质的设计及高可靠性、高性能新型材料的应用(2020年)。高效低噪声空调风扇优化设计的研究分为新的叶型设计及新材料应用,其目标为,到2015年,完成高效离心风扇研发及应用和高效翼型风扇研发及应用,完成轻质高强度材料的研究和应用。目前空调风扇电机效率为78%~80%,通过对高效风扇电机设计的研究,2015年,基于直流无刷电机的风机效率提高5%;2020年,基于直流无刷电机的风机效率提高10%(均以2011年为基准)。

       对于空调余热回收的研究主要针对多功能热泵热水系统研究,2015年的目标是,实现空调/低温地板采暖系统/卫生热水的集成化,形成批量;2020年,高出水温度的集成系统使用,新产品比例达到20%。

      空调制冷剂HCFC替代技术研究包括低GWP值替代工质特性研究和评估、新制冷剂系统应用研究、整机生产线改造、可燃工质产品的相关安全措施及规范、标准研究以及可燃制冷剂阻燃技术研究几大项目。其中,低GWP值替代工质特性研究和评估,包括替代工质相关特性研究、可燃工质安全性研究及技术措施研究、国际新制冷剂的跟踪和评估及潜在替代工质的开发和研究。替代工质相关特性研究与可燃工质安全性研究及技术措施研究,2015年的目标分别为全面掌握替代工质特性和热物性等参数及R290、R161等工质完成安全性评估,形成批量生产。国际新制冷剂的跟踪和评估及潜在替代工质的开发和研究,2015年及2020年的目标相同,分别为及时发现和掌握有价值的新替代工质并开展应用研究,制冷剂热物性测试,环保性、安全性评估,开发具有我国自主知识产权的R22替代工质以及具有我国自主知识产权的R22替代工质产品形成量产。新制冷剂系统应用研究,包括系统材料兼容性的研究和评价、适用于新制冷剂关键零部件的研究和开发、新制冷剂制冷系统热力学性能和循环性能的研究及系统设计及可燃性工质应用产品安全措施研究等,2015年的目标为,选择和开发适合于新制冷剂的材料,开发适用于新制冷剂的零部件,开发具有自主知识产权的制冷剂的应用技术,解决可燃性制冷剂在大规格产品中的应用和制热性能方面的缺陷。整机生产线改造,则包括关键零部件制造工艺技术研究、针对不同的替代制冷剂确定不同的产品生产线改造方案、可燃性制冷剂生产线安全性研究及替代工质产品生产线技术改造等,2015年的目标为,建立适用于新制冷剂零部件的制造工艺;建立新制冷剂产品生产线制造工艺;制定可燃性工质产品制造安全规范及按照行业履约计划;逐步进行替代工质产品生产线改造。并通过替代工质产品生产线技术改造达到2020年产品量产的目标。可燃工质产品的相关安全措施及规范、标准研究分为针对新制冷剂产品特性良好安装和维修操作研究、存储、运输环节的安全研究及针对新制冷剂特点的安全标准研究等,2015年的目标分别为建立新工质产品良好安装和维修操作规范;制定可燃性工质产品的存储和运输的安全规范及标准;建立符合我国实际应用情况的新制冷剂产品安全标准。可燃制冷剂阻燃技术研究分为阻燃剂的选择和开发及添加阻燃剂的新工质应用研究,2015年的目标分别为选择和开发适用于可燃性工质的阻燃剂与建立阻燃剂选择原则及开发适用于添加阻燃剂的新工质的产品。

      高效节材技术研究主要针对轻量化、小型化材料开发和设计,包括提高空调冷重比研究,2015年的目标是在现有基础上,空调整机重量降低10%。

    

      铜替代技术领域分为铝线电机高效化设计和评价、全铝微通道换热器研究和应用、全铝管翅式换热器研究和应用及其他铜替代技术等大项目。前三个项目将于2015年完成在空调产品中的推广应用。其他铜替代技术项目2015年的目标则为管路系统中钢管和铝管的应用和推广。

      舒适性研究领域包括智能传感器技术研发及应用、中国空调使用习惯及人体舒适度研究、空调工业设计与人体工学设计研究、热湿环境控制、噪声、低温制热性能几大项目。其中,智能传感器技术研发及应用包括人感传感、面部传感及甲醛传感、CO2传感几个方面,针对目前资源缺乏,成本较高的现状,2015年及2020年的目标分别为,完成高可靠性低成本传感器研发及实现高可靠性低成本传感器推广及应用。中国空调使用习惯及人体舒适度研究,2015年的目标为完成基于多采集传感器的控制技术研究。热湿环境控制分为新型加湿/除湿技术应用及模式优化与新风及热回收技术,2015年要完成的目标为,研究新型加湿/除湿材料或技术,实现更为节能舒适的湿度控制及技术推广。噪声研究则包括新型隔音材料的应用、振动降噪技术应用及噪声品质研究几个子项目。其中,到2015年,新型隔音材料的应用方面,将形成完整的噪声控制和分析方法,并输出相应的分析工具软件。目前,空调室内机、室外机的噪声标准分别为39dB(A)及45dB(A)。通过振动降噪技术应用研究,2015年及2020年的目标分别为在2011年基础上降低2dB(A)及3dB(A)。低温制热性能研究包括除霜技术研究和超低温制热性能改善两个方面。其中除霜技术研究中又包括低温除霜技术开发、抑霜(少霜)材料研究及翅片快速排水结构改进,2015年的目标分别为完成优化除霜控制算法、翅片纳米涂层材料的研究并改进翅片结构,到2020年,要实现相关产品的应用及推广。超低温制热性能改善研究则包括变频补气系统研究和变容量压缩机研究,2015年,通过变频补气系统研究,将使空调具备-15低温制热性能,2020年将在此基础上提高低温制热性能20%;2015年,实现变容量压缩机在整机中的推广应用。

      变频多联技术的研究方向包括创新型室内机设计及多联控制技术。目前,空调室内机设计形式单一,多联控制技术研究和储备不足。通过研究,2015年的目标是实现满足市场多种需要的不同室内机形式的研发,完成制冷循环的控制算法以及可靠性研究。

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