宽负荷全场景高效多联机关键技术及应用

     多联式空调(热泵)机组(以下简称多联机)是一台室外机连接多台室内机的空调产品,广泛应用于家庭及工商用场所,年均复合增长率超过25%,2018年市场规模已达430亿,是未来空调的主流。多联机技术和产品是日本发明,其核心零部件及关键控制技术长期被日本企业所垄断。中国标准化研究院发布的《中国空调实际运行情况调研报告》指出:多联机用户85%以上时间只开一到两台室内机,是“部分空间、部分时间”使用场景。在该场景下,现有多联机能效不到2.0,远低于其标称能效值4.0到5.0,实际使用极不节能。本项目从核心部件压缩机、室内气流组织、控制系统三方面开展研究,发明了大小容积可切换的无级调节压缩机,动态多维度送风的室内机及能效自动寻优的控制系统,不仅解决了“部分空间、部分时间”使用场景下,低负荷能效低的问题,还实现了多联机在全场景宽负荷高效运行。主要发明点及创新内容包括:
    (1)发明了大小容积切换的无级调节高效压缩机技术。首次提出了低负荷单缸小容积、高负荷双缸大容积的双高效运行模式,系统研发了多参数耦合最优容积分配、压力驱动式容积切换机构、自适应同步力矩补偿等关键技术,发明了基于多联机负荷变化的大小容积智能切换压缩机,成功解决了“部分空间”使用场景下压缩机低负荷运行能效低的难题。
    (2)发明了动态多维度送风节能技术。提出了制热逆向气流设计及制冷可变风向设计理念,首创了复合式螺旋渐开风道及低阻扇形送风结构,解决了“部分时间”使用场景下温度调节慢、热量聚集的行业难题。
    (3)发明了全场景多联机能效寻优控制技术。根据多联机运行的场景(空间、时间、温度)各不相同,构建了以压缩机容积、风机频率、运行电流等多联机参数为对象的实时能耗模型,建立了“运行功耗-室温波动方差”耦合目标函数,发明了以实时功耗-温度双目标的在线自动寻优节能控制新技术,攻克了多联机高效运行控制复杂的难题,实现了多联机全场景能效最优。
    综合以上技术发明,该项目首创了基于“部分空间、部分时间”的宽负荷全场景高效多联机,相比国际品牌高效多联机,在10%负荷下能效从1.93提升至4.32;人体活动区域达到舒适温度的调节时间从45分钟缩短至16分钟;多联机制冷运行实际使用12h耗电量降低60.7%,制热运行实际使用12h耗电量降低53%,全年能源消耗效率APF达5.86(行业最高)。
    项目拥有完全自主知识产权,经鉴定达国际领先水平,获授权发明专利71项,主导制定国家标准2项,发表论文49篇。项目成果分别荣获2019年中国节能协会技术发明一等奖、2019年中国专利优秀奖、德国纽伦堡国际发明展金奖、日内瓦国际发明展金奖,入选2019年度国家工业节能技术装备目录。项目成果应用于恒大、绿地等大型房产项目,总使用建筑面积超1亿平米,还应用于毛主席纪念堂、钓鱼台国宾馆、港珠澳大桥等商用领域,并出口至欧美及“一带一路”沿线国家,近三年新增销售额198亿元,新增利润27亿元,出口创收13亿元,取得重大的经济、社会效益。