一、引言
1.1 研究背景与意义
1.1.1 暖通行业发展现状
暖通行业作为保障室内环境舒适度的关键领域,在全球范围内呈现出持续增长的态势。近年来,随着城市化进程的加速、人们生活水平的提高以及各类商业、工业建筑的不断涌现,对暖通空调的需求持续增加,行业整体市场规模保持稳定增长。根据相关数据显示,2023 年全球暖通空调 HVAC 市场规模大约为 13490 亿元人民币 ,预计到 2030 年将达到 20105 亿元人民币,2024-2030 期间的年复合增长率(CAGR)为 5.8%。中国市场在全球市场中占据重要地位,2023 年国内空调市场零售额同比增长 7.5%,零售量同比增长 6.5%,2023 年全球暖通空调设备市场规模已达到 1704.31 亿元人民币,并预计在未来几年内将保持稳定的增长,到 2029 年市场规模预计将达到 2240.57 亿元人民币。
在技术应用方面,暖通行业不断融合创新技术以提升系统性能和用户体验。智能化技术的应用使得暖通空调系统能够实现远程监控、自动调节、故障诊断等功能,大大提高了系统的运行效率和节能效果,用户可通过手机 APP 等智能终端随时随地调节温度、模式等参数,实现个性化的舒适体验。节能技术成为行业发展重点,变频技术通过调节压缩机的转速精准控制制冷或制热功率,有效降低能耗;热回收技术对排出的废热进行回收再利用,提高能源利用效率 ,满足了环保政策要求的同时为用户节省运行成本。此外,在材料应用上,新型节能材料的研发和使用,进一步推动了暖通空调系统的能效提升和成本降低。
从市场格局来看,全球暖通空调市场品牌竞争激烈,汇聚了众多国内外知名品牌。国际品牌如日立、三菱电机、Johnson Controls、Daikin 等凭借先进的技术和较高的品牌知名度,在大型商业项目、高端住宅等领域占据优势;国内品牌如格力、美的、海尔、奥克斯等通过加大研发投入、提升产品质量和完善售后服务,积极拓展海外市场,与国际品牌展开竞争。同时,不少暖通空调企业朝着多元化业务方向拓展,除传统家用空调、商用空调外,还涉足中央空调系统、空气能热泵、新风系统等相关领域,以满足不同客户群体的多样化需求,增强自身市场竞争力。
尽管暖通行业取得了显著发展,但也面临着一些挑战。一方面,随着环保和节能要求的日益严格,对暖通空调系统的能效、环保、安全等方面提出了更高标准,企业需要不断投入研发资源以满足这些要求;另一方面,房地产市场的波动对暖通行业影响较大,如 2023 年国内房地产开发投资下降,导致中央空调市场中家装零售和精装配套领域需求面临瓶颈,多联机市场出现下滑 。在这样的背景下,行业急需寻求新的技术突破和产品创新,以实现可持续发展,高效节能系统的研发与应用成为行业发展的关键方向之一。
1.1.2 两联供系统兴起的背景
两联供系统的兴起是多种因素共同作用的结果,其中能源危机与环保要求的日益严格是重要的推动力量。随着全球经济的快速发展,能源消耗持续增长,传统化石能源面临着日益枯竭的问题,同时,大量使用化石能源所带来的环境污染问题也愈发严重,如温室气体排放导致的全球气候变暖等。在此背景下,开发和利用清洁能源、提高能源利用效率成为全球共识。暖通行业作为能源消耗的重要领域,急需寻找更加节能、环保的解决方案。两联供系统,尤其是空气源热泵两联供系统,以电能为驱动,利用空气中的热量进行制冷和制热,属于可再生能源利用技术,其能效比高,能够有效减少能源消耗和碳排放,符合能源危机下对能源高效利用和环保的要求。
用户需求的变化也是两联供系统兴起的关键因素。随着人们生活水平的提高,对室内环境舒适度的要求越来越高,不再满足于单一的制冷或制热功能,而是期望能够获得更加舒适、健康、智能的室内环境体验。传统的暖通系统,如分体式空调和单一的供暖设备,在功能和舒适度上存在一定的局限性。例如,分体式空调制冷时冷风直吹,容易让人感到不适,且在制热方面效果不佳;而传统的壁挂炉采暖虽然能够提供温暖,但存在干燥、能耗较高等问题。两联供系统则很好地解决了这些问题,它夏季可提供柔和的制冷,冬季通过地暖实现舒适的采暖,符合人体 “温足而凉顶” 的生理需求,同时还能保持室内空气的合理湿度,有效避免了空调病和干燥感。此外,一些两联供系统还具备智能化控制功能,用户可通过手机 APP 远程控制,实现更加便捷、个性化的舒适体验,满足了现代用户对高品质生活的追求。
在市场竞争方面,传统的暖通产品市场逐渐趋于饱和,竞争日益激烈,产品同质化现象严重,企业利润空间受到挤压。为了在市场中脱颖而出,企业需要不断创新,开发新的产品和技术,寻找新的利润增长点。两联供系统作为一种新型的暖通解决方案,具有独特的优势和市场潜力,吸引了众多企业的关注和投入。企业通过加大研发力度,不断优化两联供系统的性能和稳定性,推出多样化的产品系列,满足不同客户群体的需求,从而在市场竞争中占据有利地位。
政策导向也为两联供系统的发展提供了有力支持。各国政府纷纷出台一系列鼓励清洁能源利用和节能减排的政策法规,推动了暖通行业向绿色、低碳方向发展。例如,中国政府提出 “双碳” 目标,并出台了一系列政策推动节能减排和绿色建筑的发展,对采用高效节能暖通设备的项目给予补贴或优惠政策。在 “煤改电” 等政策的推动下,空气源热泵两联供系统在北方地区得到了广泛应用,有效减少了冬季燃煤造成的空气污染,改善了空气质量。这些政策措施为两联供系统的市场推广和应用创造了良好的政策环境,加速了其在暖通市场中的普及和发展。
1.1.3 研究意义
研究两联供系统对暖通行业的技术进步具有重要的推动作用。两联供系统涉及到空气源热泵技术、智能控制技术、热交换技术等多个领域的交叉融合,对其深入研究有助于突破现有技术瓶颈,推动相关技术的创新与发展。通过优化系统设计和控制策略,可以进一步提高两联供系统的能效比,降低能源消耗,使其在节能技术方面取得更大的突破。研究如何提升系统在低温环境下的制热性能,解决制热衰减和除霜等问题,能够拓展两联供系统的应用范围,使其适用于更广泛的气候条件。此外,对智能控制技术的研究可以实现两联供系统的更加精准、智能的控制,提高系统的运行稳定性和可靠性,为暖通行业的智能化发展提供技术支撑。
在节能降耗方面,两联供系统具有显著的优势,研究其在不同应用场景下的节能效果和运行模式,能够为暖通行业的节能减排提供有效的解决方案。随着全球对能源问题的关注度不断提高,降低能源消耗已成为暖通行业可持续发展的关键。两联供系统利用空气源热泵技术,将空气中的低品位热能转化为高品位热能,实现高效的制冷和制热,与传统的暖通系统相比,可大幅降低能源消耗。通过对两联供系统的研究,深入了解其节能原理和运行特性,能够为用户提供更加科学合理的使用建议,进一步挖掘其节能潜力。在建筑设计和施工中,根据两联供系统的特点进行优化设计,合理配置设备和管道,可提高系统的运行效率,减少能源浪费,为实现建筑节能目标做出贡献。
满足用户需求是暖通行业发展的根本出发点和落脚点,研究两联供系统能够更好地了解用户对舒适度、健康性、智能化等方面的需求,从而开发出更加符合用户需求的产品和服务。两联供系统以其舒适的制冷制热体验、健康的室内环境调节以及智能化的控制方式,受到了越来越多用户的青睐。然而,不同用户群体对两联供系统的需求存在差异,通过研究可以深入了解这些差异,为企业提供市场细分和产品定位的依据。针对高端住宅用户,开发具有更高品质和个性化功能的两联供系统;针对普通家庭用户,设计性价比更高、操作更简便的产品。研究还可以关注用户在使用过程中的反馈和问题,不断改进产品和服务质量,提高用户满意度,促进两联供系统在市场中的广泛应用,推动暖通行业更好地满足用户对高品质生活的追求。
1.2 研究目的与方法
1.2.1 研究目的
本研究旨在深入剖析两联供系统,为暖通行业发展提供全面且深入的参考依据。通过对两联供系统工作原理的深入探究,明确其制冷、制热过程中的能量转换机制和运行逻辑,详细分析系统中各关键部件,如压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等的协同工作方式,以及它们在不同工况下对系统性能的影响,为系统的优化设计和故障诊断提供理论基础。
全面评估两联供系统的性能优势,在节能性方面,通过实际案例和数据对比,分析其相较于传统暖通系统在能源消耗上的降低幅度,以及在不同季节、不同使用场景下的节能表现;在舒适性上,研究其制冷制热的均匀性、室内温度湿度的稳定性,以及对人体舒适度的影响;从环保角度出发,分析系统在运行过程中的碳排放情况,以及对减少环境污染的贡献。
深入研究两联供系统在不同市场场景中的应用情况,调查其在住宅市场中的普及程度、用户需求特点和满意度,分析影响其在住宅中推广的因素;在商业建筑领域,探讨其在大型商场、写字楼、酒店等场所的适用性和应用案例,研究如何根据商业建筑的特点进行系统配置和优化;分析两联供系统在工业建筑中的应用潜力和挑战,为其在不同类型建筑中的广泛应用提供实践指导。
基于对两联供系统的研究,为暖通行业的技术发展方向提供建议,推动相关技术的创新和突破,促进两联供系统在市场中的更广泛应用,提升整个暖通行业的技术水平和服务质量,满足社会对舒适、节能、环保室内环境的需求。
1.2.2 研究方法
本研究采用文献研究法,广泛搜集国内外关于两联供系统的学术论文、研究报告、专利文献、行业标准等资料,全面了解两联供系统的研究现状、技术发展趋势和应用案例。对这些文献进行系统梳理和分析,总结现有研究的成果和不足,为本研究提供理论基础和研究思路。通过对相关专利的分析,了解两联供系统在技术创新方面的进展和热点;参考行业标准,确保研究内容符合规范要求。
案例分析法也是本研究的重要方法之一,选取具有代表性的两联供系统应用案例,包括不同类型建筑(如住宅、商业建筑、工业建筑)、不同品牌和型号的两联供系统。深入实地考察这些案例,获取系统的设计参数、运行数据、用户反馈等信息。对这些案例进行详细分析,研究两联供系统在实际应用中的性能表现、优势和存在的问题。通过对比不同案例,总结出两联供系统在不同应用场景下的最佳配置和运行策略,为实际工程应用提供参考。
实地调研法同样不可或缺,对两联供系统的生产厂家、经销商、安装公司和用户进行实地走访和调研。与生产厂家的技术人员交流,了解产品的研发过程、技术特点、质量控制等方面的情况;与经销商沟通,掌握市场销售情况、用户需求特点和市场竞争态势;向安装公司了解系统的安装工艺、施工难点和常见问题;与用户进行面对面交流,收集他们在使用过程中的体验、满意度和改进建议。通过实地调研,获取一手资料,深入了解两联供系统在市场中的实际情况。
此外,还运用了数据分析法,对通过文献研究、案例分析和实地调研获取的数据进行整理和统计分析。运用统计软件和工具,对两联供系统的性能参数、能耗数据、市场份额等进行量化分析,揭示数据背后的规律和趋势。通过建立数据分析模型,预测两联供系统在未来市场中的发展趋势和应用前景,为研究结论的得出和建议的提出提供数据支持。
1.3 研究创新点
本研究在技术分析层面,突破传统对两联供系统单一性能参数分析的局限,构建了多维度动态性能评估体系。不仅关注系统在标准工况下的制冷制热效率,还深入研究其在不同气候条件、建筑负荷变化以及设备运行时长累积等动态因素影响下的性能波动。通过建立数学模型,结合实际运行数据进行模拟验证,量化各因素对系统性能的影响程度,为系统的精准优化和适应性设计提供了更全面、科学的依据,有助于开发出能更好适应复杂多变应用场景的两联供系统。
在案例选取上,本研究打破了以往集中于特定区域或建筑类型案例研究的常规,创新性地选取了涵盖不同气候分区(严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区)、不同建筑功能(普通住宅、高端别墅、商业综合体、数据中心等)以及不同品牌和技术路线两联供系统的丰富案例。这种多元化的案例组合,能够全面展现两联供系统在各类现实条件下的应用表现,挖掘出不同因素对系统应用效果的独特影响,为不同需求的用户和项目提供针对性更强的应用参考,也为行业内跨区域、跨领域的技术交流和经验分享搭建了桥梁。
在市场趋势预测方面,本研究采用了大数据分析与专家定性预测相结合的创新方法。收集海量的市场数据,包括产品销售数据、用户评价数据、行业政策动态数据、原材料价格波动数据等,运用数据挖掘和机器学习算法,挖掘数据背后的潜在规律和趋势。同时,邀请暖通行业资深专家、市场分析师、政策制定者等组成专家团队,从技术发展、市场需求、政策导向、竞争格局等多个角度进行定性分析和研判。将两者结果进行融合,综合考虑多种因素的相互作用和动态变化,提高了市场趋势预测的准确性和可靠性,为企业的市场战略规划和产品研发方向提供了更具前瞻性和指导性的建议 。
二、两联供系统基础概述
2.1 两联供系统定义与分类
2.1.1 定义阐述
两联供系统,全称为冷暖两联供系统,是一种高度集成化的暖通空调解决方案,它巧妙地将制冷与制热功能融合于一体,通过一套设备实现夏季制冷、冬季制热的双重功效,为用户营造出四季舒适的室内环境。其核心工作原理基于逆卡诺循环,以空气源热泵技术为依托,实现能量的高效转换和利用 。
在制冷模式下,两联供系统中的空气源热泵机组从室内吸收热量,通过压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气体,然后将其输送至冷凝器。在冷凝器中,高温高压的制冷剂气体与室外空气进行热交换,将热量释放到室外空气中,自身则冷却凝结为高压液体。高压液体经过节流装置节流降压后,变为低温低压的气液混合物进入蒸发器。在蒸发器中,低温低压的气液混合物吸收室内空气的热量,蒸发为低温低压的气体,从而实现对室内空气的制冷降温。
当切换至制热模式时,系统的工作流程则相反。空气源热泵机组从室外空气中吸收热量,通过压缩机将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气体,然后将其输送至室内的冷凝器。在冷凝器中,高温高压的制冷剂气体与室内空气进行热交换,将热量释放到室内空气中,自身则冷却凝结为高压液体。高压液体经过节流装置节流降压后,变为低温低压的气液混合物进入室外的蒸发器。在蒸发器中,低温低压的气液混合物吸收室外空气中的热量,蒸发为低温低压的气体,从而实现对室内空气的制热升温 。
从系统构成来看,两联供系统主要由室外机(空气源热泵主机)、室内机(风机盘管或地暖盘管)以及连接管道、控制系统等部分组成。室外机作为整个系统的核心部件,承担着能量转换和输送的关键任务,其性能直接影响着系统的整体运行效果和能效。室内机则根据用户的需求和使用场景,选择风机盘管或地暖盘管作为末端散热设备。风机盘管通过强制对流的方式,将冷热量快速传递到室内空气中,适用于对制冷制热速度要求较高的场所;地暖盘管则通过地面辐射的方式,均匀地向室内散发温暖,符合人体 “温足而凉顶” 的舒适需求,尤其在冬季采暖时,能为用户带来更加舒适、健康的体验。连接管道负责将室外机与室内机连接起来,实现制冷剂或水的循环流动,确保冷热量的有效传输。控制系统则负责对整个系统的运行进行精确控制和调节,根据室内外温度、湿度等环境参数,自动调整系统的运行模式、温度设定值等,实现智能化、个性化的舒适体验。
2.1.2 分类方式
根据系统中冷热量传输媒介以及末端设备形式的不同,两联供系统主要可分为天氟地水、天水地水等类型,每种类型都有其独特的特点和适用场景。
天氟地水两联供系统,也被称为氟水两联供系统,其制冷时室内机采用氟系统,即通过铜管输送氟利昂制冷剂,利用制冷剂在蒸发器内的蒸发吸热来实现室内空气的降温;而在制热时,采用水系统,通过空气源热泵主机将水加热,然后通过地暖盘管将热水的热量传递到室内,实现地面辐射供暖。这种系统的优势在于制冷速度快,由于氟利昂的蒸发潜热大,能够迅速吸收室内热量,使室内温度快速下降,满足用户对制冷及时性的需求。在夏季炎热的天气中,开启天氟地水两联供系统的制冷模式后,短时间内即可感受到明显的降温效果,为用户带来清凉舒适的室内环境。而且,氟系统的室内机结构相对简单,安装方便,占用空间较小,对于一些空间有限的小户型住宅或对安装空间有严格要求的场所来说,具有一定的优势 。
不过,天氟地水两联供系统也存在一些不足之处。在制热方面,由于需要通过水系统来实现地暖供暖,增加了一个热交换环节,导致系统的整体能效相对较低,运行成本可能会有所增加。在冬季寒冷的地区,长时间使用天氟地水两联供系统进行供暖时,用户可能会发现电费支出相对较高。氟系统在制冷过程中,由于制冷剂直接与室内空气接触,容易导致室内空气湿度下降,使人感到干燥不适,尤其是对于一些对空气湿度较为敏感的人群,如老年人、儿童和患有呼吸道疾病的人来说,可能会产生一定的影响。
天水地水两联供系统,即整个系统无论是制冷还是制热,都采用水作为冷热量的传输媒介。在制冷时,空气源热泵主机将低温的冷冻水输送至室内的风机盘管,通过风机盘管内的水与室内空气进行热交换,实现室内空气的降温;在制热时,主机将高温的热水输送至地暖盘管或风机盘管,通过地面辐射或强制对流的方式将热量传递到室内,实现供暖。这种系统的最大优点在于舒适性高,水的比热容大,温度变化相对缓慢,使得室内温度更加均匀、稳定,不易出现温度波动过大的情况。在冬季供暖时,天水地水两联供系统通过地暖盘管均匀地向室内散发温暖,使人感受到从脚底升起的舒适暖意,符合人体生理需求,有效避免了因室内温度不均匀而导致的身体不适。而且,水系统在制冷过程中,对室内空气湿度的影响较小,能够保持室内空气的相对湿度在较为舒适的范围内,为用户提供一个更加健康、舒适的室内环境,尤其适合对室内环境舒适度要求较高的场所,如高端住宅、别墅、医院、酒店等 。
从节能性角度来看,天水地水两联供系统在部分负荷运行时,能够通过合理的控制系统实现主机和水泵的变频调节,根据实际需求精确调整冷热量的输出,从而有效降低能耗,提高能源利用效率 。在春秋季节,室内负荷较低时,系统可以自动降低主机和水泵的运行功率,减少能源消耗,降低运行成本。不过,天水地水两联供系统的缺点是系统相对复杂,设备成本和安装成本较高。由于需要配备专门的水泵、膨胀水箱、过滤器等辅助设备,以及铺设大量的水管,使得系统的初期投资较大。而且,水系统的安装和调试要求较高,需要专业的技术人员进行操作,以确保系统的正常运行和性能稳定,这也在一定程度上增加了安装和维护的难度。
2.2 工作原理与构成组件
2.2.1 制冷制热原理
两联供系统的制冷制热过程基于逆卡诺循环原理,通过制冷剂的状态变化实现热量的转移和能量的转换。在夏季制冷模式下,系统以空气为热源,通过一系列的热交换和能量转换过程,将室内的热量传递到室外,从而实现室内降温。
制冷循环始于压缩机,它将低温低压的气态制冷剂吸入并压缩成高温高压的气态制冷剂。压缩机的工作原理类似于打气筒,通过活塞或螺杆等机械部件的运动,将制冷剂气体压缩,使其压力和温度升高。压缩后的高温高压气态制冷剂被输送至冷凝器,在冷凝器中,制冷剂与室外空气进行热交换。由于制冷剂的温度高于室外空气,热量从制冷剂传递到室外空气中,制冷剂逐渐冷却并凝结成高压液态,这一过程类似于水蒸气在冷的表面上凝结成水滴。高压液态制冷剂经过节流装置,如膨胀阀或毛细管,节流降压后变为低温低压的气液混合态。节流装置的作用是通过限制制冷剂的流量,使其压力迅速降低,从而实现降压降温。低温低压的气液混合态制冷剂进入蒸发器,在蒸发器中,制冷剂与室内空气进行热交换。由于制冷剂的温度低于室内空气,室内空气中的热量被制冷剂吸收,制冷剂蒸发变成低温低压的气态,室内空气则因热量被带走而降温。低温低压的气态制冷剂再次被压缩机吸入,开始新的循环。
在冬季制热模式下,系统的工作过程与制冷模式相反,通过逆向循环,将室外空气中的热量转移到室内,实现室内供暖。压缩机同样将低温低压的气态制冷剂吸入并压缩成高温高压的气态制冷剂。高温高压的气态制冷剂被输送至室内的冷凝器,在冷凝器中,制冷剂与室内空气进行热交换,将热量释放到室内空气中,使室内温度升高,制冷剂自身则冷却凝结成高压液态。高压液态制冷剂经过节流装置节流降压后,变为低温低压的气液混合态,进入室外的蒸发器。在蒸发器中,制冷剂与室外空气进行热交换,吸收室外空气中的热量,蒸发变成低温低压的气态。低温低压的气态制冷剂再次被压缩机吸入,完成一个制热循环。
无论是制冷还是制热模式,两联供系统中的制冷剂在循环过程中,不断地吸收和释放热量,实现了室内外热量的转移。而压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等组件协同工作,确保了制冷制热循环的高效稳定运行。在整个运行过程中,控制系统起着关键的调节作用,它根据室内外温度传感器检测到的温度信号,自动调节压缩机的转速、节流装置的开度等参数,以实现系统的节能运行和精准的温度控制,为用户提供舒适的室内环境。
2.2.2 主要组件解析
两联供系统由多个关键组件协同工作,每个组件都在系统中发挥着不可或缺的作用,共同保障系统的高效稳定运行。
主机作为两联供系统的核心组件,通常采用空气源热泵技术,集制冷、制热、能量转换等多种功能于一体。其内部主要包含压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等关键部件。压缩机是主机的心脏,通过机械压缩作用,将低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂,为制冷制热循环提供动力。不同类型的压缩机,如涡旋式、螺杆式、活塞式等,在性能、效率、噪音等方面存在差异 。涡旋式压缩机具有结构紧凑、运行平稳、噪音低、效率高等优点,广泛应用于中高端两联供系统中;螺杆式压缩机则适用于大型系统,具有制冷量大、调节范围广等特点;活塞式压缩机虽然结构相对简单,但在效率和噪音方面相对较弱,逐渐在一些高端应用场景中被替代。
冷凝器是实现制冷剂热量释放的关键部件。在制冷模式下,它将高温高压气态制冷剂的热量传递给室外空气,使其冷却凝结为液态;在制热模式下,它将热量释放到室内空气中,实现供暖。冷凝器的换热效率直接影响系统的性能,高效的冷凝器能够快速将制冷剂的热量传递出去,提高系统的制冷制热能力。蒸发器则与冷凝器相反,在制冷模式下,它吸收室内空气的热量,使制冷剂蒸发为气态;在制热模式下,它从室外空气中吸收热量,为系统提供热量来源。蒸发器的设计和材质选择对系统的能效和可靠性也至关重要,优质的蒸发器能够增强换热效果,减少能量损失。节流装置的作用是对高压液态制冷剂进行节流降压,使其变为低温低压的气液混合态,进入蒸发器进行蒸发吸热。常见的节流装置有膨胀阀、毛细管等,它们通过精确控制制冷剂的流量和压力,确保系统的稳定运行 。
风机盘管作为两联供系统的室内末端设备之一,主要用于夏季制冷时的室内空气调节。它由风机、盘管、外壳等部分组成。风机的作用是强制室内空气循环流动,通过盘管表面与制冷剂进行热交换,将冷量传递给室内空气,实现室内降温。风机的风量、风压和噪音等参数对用户体验有较大影响,高效低噪的风机能够提供舒适的室内环境,同时降低运行噪音。盘管是风机盘管的核心换热部件,通常采用铜管铝翅片结构,具有良好的导热性能和换热效率。铜管作为制冷剂的通道,能够快速传递热量,铝翅片则增大了换热面积,提高了换热效率。风机盘管的外壳起到保护内部组件和美观的作用,同时也需要具备良好的隔热性能,减少冷热量的散失。
地暖盘管是两联供系统冬季制热的重要末端设备,通过地面辐射的方式将热量传递到室内。它通常采用 PE-RT、PPR 等管材,这些管材具有良好的耐高温、耐腐蚀、柔韧性好等特点,能够适应地暖系统的长期运行需求。PE-RT 管具有优异的耐温性能和抗蠕变性能,在高温环境下仍能保持稳定的性能,使用寿命长;PPR 管则具有良好的热熔连接性能,安装方便,密封性好,减少了管道漏水的风险。地暖盘管在地面下呈盘管状铺设,通过热水在管内循环流动,将热量传递给地面,再由地面向室内辐射热量。地暖盘管的铺设间距、管径大小和热水流量等参数会影响供暖效果,合理的设计和安装能够确保室内温度均匀,提高供暖舒适度。在铺设地暖盘管时,需要根据房间的面积、朝向、保温情况等因素,合理确定盘管的间距和管径,以保证热量的均匀分布 。
水泵在两联供系统中负责驱动水或制冷剂在管道中循环流动,确保冷热量的有效传输。根据系统的不同需求,可选用不同类型的水泵,如离心泵、屏蔽泵等。离心泵具有流量大、扬程高、效率高等优点,适用于大型两联供系统;屏蔽泵则具有无泄漏、噪音低、可靠性高等特点,常用于对密封性和噪音要求较高的场合。水泵的扬程和流量需要根据系统的管路长度、阻力损失等因素进行合理选型,确保系统能够正常运行。如果水泵的扬程不足,会导致水或制冷剂无法顺利循环,影响系统的制冷制热效果;如果流量过大,则会增加能耗和运行成本。在系统运行过程中,水泵的能耗也是一个重要的考量因素,高效节能的水泵能够降低系统的运行成本,提高能源利用效率 。
此外,控制系统作为两联供系统的 “大脑”,负责监测和调节各个组件的运行状态,实现系统的智能化控制。它通过传感器实时采集室内外温度、湿度、压力等参数,并根据预设的程序和用户设定的温度值,自动控制压缩机的启停、风机的转速、水泵的流量等,确保系统始终在最佳状态下运行。先进的控制系统还具备远程监控、故障诊断、数据分析等功能,用户可以通过手机 APP、智能控制面板等终端设备,随时随地对系统进行远程控制和监测,及时了解系统的运行情况。当系统出现故障时,控制系统能够快速诊断故障原因,并发出警报提示用户进行维修,提高了系统的可靠性和维护便利性 。
2.3 与传统暖通系统对比
2.3.1 功能差异
两联供系统在功能上与传统分体空调、锅炉采暖等系统存在显著不同,展现出独特的综合性优势。传统分体空调主要功能为制冷,虽部分具备制热功能,但制热效果有限,尤其在寒冷地区,难以满足冬季高效制热需求。分体空调的制热原理多为电加热或热泵制热,电加热能耗高,热泵制热在低温环境下制热能力大幅衰减,且制热时易导致室内空气干燥,舒适度欠佳。
传统锅炉采暖系统以燃气或燃油锅炉为热源,通过热水循环实现室内供暖。其功能单一,仅能满足冬季制热需求,在夏季无法提供制冷服务。锅炉采暖系统的运行成本受燃料价格影响较大,且存在一定的环境污染问题,如燃气锅炉燃烧产生的氮氧化物等污染物,对空气质量有一定影响。
相比之下,两联供系统集制冷与制热功能于一体,实现了一套设备全年的冷暖供应。在夏季,两联供系统通过制冷循环,将室内热量排出,实现高效制冷,为用户营造凉爽舒适的室内环境;在冬季,系统切换至制热模式,利用空气源热泵从室外空气中吸收热量,转移至室内,满足用户的供暖需求。以空气源热泵两联供系统为例,它采用逆卡诺循环原理,在制冷时,制冷剂在蒸发器中吸收室内热量,蒸发为气态,经压缩机压缩后在冷凝器中向室外放热冷凝;制热时,过程相反,制冷剂从室外空气中吸热,在室内冷凝器中放热,实现室内温度的提升。这种冷暖一体的功能设计,避免了用户分别安装制冷和制热设备的繁琐,节省了设备购置成本和安装空间,为用户提供了更加便捷、高效的室内环境调节解决方案。
两联供系统在功能上还具有一定的灵活性和拓展性。一些高端两联供系统不仅能够实现基本的制冷制热功能,还配备了智能控制系统,可根据室内外环境参数自动调节运行模式和温度设定值,实现智能化的舒适体验。用户还可以通过手机 APP 等智能终端远程控制两联供系统,随时随地调节室内温度,满足个性化的需求。部分两联供系统还具备除湿功能,在潮湿的季节能够有效降低室内空气湿度,保持室内环境的干爽舒适,进一步提升了系统的功能性和实用性 。
2.3.2 能耗分析
通过实际数据对比,两联供系统在节能方面展现出明显优势。以某建筑面积为 150 平方米的住宅为例,分别采用两联供系统和传统分体空调加燃气锅炉采暖系统,记录其在一年中的能耗数据。在制冷季节(6 - 9 月),分体空调的平均月耗电量为 300 度,而两联供系统的平均月耗电量为 250 度,两联供系统较分体空调每月节能约 16.7%。这主要是因为两联供系统采用了高效的空气源热泵技术,其能效比(COP)较高,能够更有效地将电能转化为冷量。空气源热泵两联供系统在制冷时的能效比可达 3.5 - 4.5,而普通分体空调的能效比一般在 2.5 - 3.5 之间 。
在制热季节(11 月 - 次年 3 月),燃气锅炉采暖系统的平均月燃气消耗量为 150 立方米,按照当地燃气价格计算,每月燃气费用约为 450 元;而两联供系统的平均月耗电量为 400 度,按照当地电价计算,每月电费约为 240 元。两联供系统在制热方面较燃气锅炉采暖系统每月节省费用约 210 元,节能效果显著。这是因为两联供系统利用空气中的免费热能进行制热,减少了对传统化石能源的依赖,能源利用效率更高。空气源热泵两联供系统在制热时,通过压缩机将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的制冷剂,制冷剂在冷凝器中释放热量,将水加热,为室内供暖。在这个过程中,消耗的电能主要用于驱动压缩机,而从空气中吸收的热量则是免费的,大大提高了能源利用率。
从全年能耗来看,两联供系统的总能耗费用明显低于传统分体空调加燃气锅炉采暖系统。这不仅为用户节省了运行成本,还减少了能源消耗和碳排放,符合环保节能的发展趋势。两联供系统在部分负荷运行时,能够通过智能控制系统实现压缩机、水泵等设备的变频调节,根据实际需求精确调整冷热量的输出,避免了能源的浪费。在春秋季节,室内负荷较低时,两联供系统可以自动降低设备的运行功率,进一步提高节能效果 。
2.3.3 舒适度对比
从温度均匀性、湿度调节等方面对比,两联供系统在舒适度上相较于传统暖通系统具有明显优势。在温度均匀性方面,传统分体空调采用强制对流的方式制冷制热,出风口附近温度变化较大,容易形成温度梯度,导致室内温度分布不均匀。在客厅安装分体空调时,靠近出风口的区域温度较低,而远离出风口的区域温度较高,人体在不同区域会感受到明显的温差,影响舒适度。而两联供系统在制冷时,若采用风机盘管作为末端,通过合理的盘管布置和送回风设计,能够使室内空气形成较为均匀的循环,温度分布更加均匀;若采用地暖作为制热末端,热量从地面均匀散发,符合人体 “温足而凉顶” 的生理需求,整个房间的温度场更加均衡,有效避免了局部过热或过冷的现象 。
在湿度调节方面,传统分体空调在制冷过程中,由于蒸发器表面温度较低,会使空气中的水蒸气大量凝结成水滴排出室外,导致室内空气湿度快速下降,容易使人感到干燥不适。长时间处于这样的环境中,人体会出现皮肤干燥、喉咙干痒、眼睛干涩等症状,还可能引发呼吸道疾病。而两联供系统中的水系统,在制冷时由于水的比热容较大,温度变化相对缓慢,对室内空气湿度的影响较小,能够保持室内空气的相对湿度在较为舒适的范围内,一般可维持在 40% - 60% 之间 。天水地水两联供系统,通过水作为冷媒进行二次换热,避免了制冷剂与室内空气直接接触导致的过度除湿问题,为用户提供了更加健康、舒适的室内环境。
此外,两联供系统在运行过程中的噪音控制也相对较好。传统分体空调的室外机在运行时会产生较大的噪音,尤其是在夜间,可能会影响用户的休息。而两联供系统的室外机通常采用了先进的降噪技术和优化的结构设计,运行噪音较低。室内末端设备如风机盘管,也通过采用低噪音风机和优化的风道设计,有效降低了运行噪音,为用户营造了更加安静、舒适的居住和工作环境 。
三、两联供系统的技术优势与局限
3.1 技术优势剖析
3.1.1 高效节能特性
两联供系统通过优化设计和先进技术实现了能源的高效利用,其节能优势显著。在系统设计方面,采用了高效的热交换器,能够增强热量传递效率,减少能量损失。以某品牌两联供系统为例,其采用的板式热交换器,相较于传统的壳管式热交换器,传热系数提高了 20% - 30% ,在制冷制热过程中,能够更快速地实现热量的交换,使系统能够更高效地运行。通过合理的管路布局和保温措施,减少了冷热量在输送过程中的损耗。在实际工程中,采用优质的保温材料对管路进行包裹,可将热量损失降低 10% - 15% ,确保更多的冷热量能够有效传递到室内,提高能源利用效率 。
先进的控制技术也是两联供系统实现高效节能的关键。智能控制系统能够根据室内外温度、湿度、负荷变化等实时参数,自动调节系统的运行状态。在部分负荷运行时,系统可通过变频技术,调节压缩机、水泵等设备的转速,使其根据实际需求输出相应的功率,避免了能源的浪费。当室内温度接近设定值时,压缩机转速降低,减少了能耗;在夜间或低负荷时段,水泵转速也相应降低,降低了运行能耗。据实际运行数据统计,采用变频控制的两联供系统,在部分负荷运行时,能耗可降低 30% - 40% 。一些两联供系统还具备智能分区控制功能,能够根据不同房间的使用情况和需求,独立调节各个区域的温度,实现精准控温,进一步提高能源利用效率。在一个多房间的住宅中,用户可以根据每个房间的实际需求,分别设置不同的温度,系统会自动调整对应区域的冷热量输出,避免了不必要的能源消耗 。
3.1.2 舒适体验提升
两联供系统在舒适度方面具有明显优势,尤其是在温度均匀性和无吹风感等方面表现出色。在温度均匀性上,两联供系统采用水作为冷热量传输媒介,水的比热容大,温度变化相对缓慢,使得室内温度更加均匀稳定。以地暖盘管作为制热末端为例,热量从地面均匀散发,形成自下而上的温度梯度,符合人体 “温足而凉顶” 的生理需求,整个房间的温度场分布均匀,有效避免了局部过热或过冷的现象。在实际测试中,使用两联供系统地暖制热的房间,室内垂直方向上的温差一般在 2℃以内,而传统暖气片供暖的房间,垂直温差可达 5℃以上 。
在制冷时,若采用风机盘管作为末端,通过合理的盘管布置和送回风设计,能够使室内空气形成较为均匀的循环,温度分布更加均匀。在一个面积为 30 平方米的客厅中,安装两联供系统的风机盘管,经过测试,室内各区域的温度偏差控制在 1℃以内,为用户提供了舒适的室内环境。两联供系统在运行过程中几乎无吹风感,为用户带来更加舒适的体验。水系统在制冷制热时,通过水与空气的间接换热,使得空气的温度变化较为柔和,避免了传统分体空调直接吹出冷风或热风对人体造成的不适。在夏季制冷时,两联供系统的出风口温度相对较高,一般在 16 - 18℃,且出风速度较低,使得送出的冷风更加柔和,不易让人产生不适感。而传统分体空调的出风口温度通常在 10 - 12℃,且风速较大,长时间直吹容易导致人体出现头疼、关节疼痛等 “空调病” 症状 。
3.1.3 环保性能突出
两联供系统在环保性能方面具有显著优势,主要体现在清洁能源利用和温室气体减排两个方面。在能源利用上,两联供系统多采用空气源热泵技术,以电能为驱动,利用空气中的热量进行制冷和制热,属于可再生能源利用技术。与传统的燃气锅炉采暖、电加热制冷等方式相比,减少了对化石能源的依赖,降低了能源消耗和碳排放。根据相关研究数据,空气源热泵两联供系统相较于燃气锅炉采暖,每年可减少二氧化碳排放量约 30% - 40% ,有效缓解了能源危机和环境污染问题。
在运行过程中,两联供系统几乎不产生有害气体排放,对空气质量影响较小。传统的燃气锅炉在燃烧过程中会产生一氧化碳、氮氧化物等有害气体,这些气体不仅会对人体健康造成危害,还会对大气环境造成污染,形成酸雨、雾霾等环境问题。而两联供系统以空气为热源,不涉及燃烧过程,避免了这些有害气体的产生,为用户创造了一个更加健康、环保的室内外环境。两联供系统在环保性能上的优势,符合当前全球对环保和可持续发展的要求,对于推动暖通行业向绿色低碳方向发展具有重要意义 。
3.2 存在的技术局限
3.2.1 制冷制热速度相对较慢
两联供系统的制冷制热速度相对较慢,这主要是由其系统结构和工作原理决定的。与传统氟系统相比,两联供系统在制冷制热过程中涉及更多的热交换环节和能量传递过程。在两联供系统中,无论是天氟地水还是天水地水类型,都需要通过水作为媒介进行热量传递。水的比热容较大,意味着要改变水的温度需要吸收或释放大量的热量,这就导致了系统在制冷制热时,水的升温或降温过程相对缓慢。在制热模式下,空气源热泵主机需要先将水加热,然后通过地暖盘管或风机盘管将热水的热量传递到室内空气中,使室内温度升高。这个过程中,水的加热速度以及热量从水传递到室内空气的速度,都受到水的比热容和热交换效率的限制 。
在天氟地水两联供系统中,虽然制冷时室内机采用氟系统,理论上氟利昂的蒸发速度较快,制冷速度相对有优势,但由于制热时需要通过水系统进行地暖供暖,增加了一个热交换环节,导致整体制热速度仍然较慢。在冬季寒冷的天气里,开启天氟地水两联供系统的制热模式后,可能需要较长时间才能感受到室内温度明显升高,相比之下,传统的电暖器或燃气壁挂炉等制热设备,能够在较短时间内使室内温度迅速上升。
天水地水两联供系统在制冷制热时,整个过程都依赖水系统,热交换环节更多,制冷制热速度相对更慢。在夏季制冷时,空气源热泵主机将低温的冷冻水输送至室内的风机盘管,通过风机盘管内的水与室内空气进行热交换,实现室内空气的降温。然而,由于水的温度变化缓慢,且风机盘管的热交换效率有限,使得室内温度下降的速度相对较慢。而传统氟系统空调,制冷剂直接在室内机蒸发器中蒸发吸热,能够快速带走室内热量,使室内温度迅速降低。一般来说,传统氟系统空调在开启后 15 - 20 分钟内,室内温度就能明显下降,而两联供系统可能需要 30 分钟甚至更长时间才能达到相同的降温效果 。
3.2.2 外机机位及安装空间要求高
两联供系统由于组件较多,对安装空间和外机机位有特殊要求。系统的室外机通常体积较大,功率也相对较高,需要较大的安装空间来确保其正常运行和良好的散热效果。以某品牌的空气源热泵两联供系统室外机为例,其尺寸可能达到长 1.5 米、宽 0.8 米、高 1.2 米,相比传统分体空调室外机,体积明显更大。在一些小户型住宅或外机机位空间有限的建筑中,可能无法满足两联供系统室外机的安装需求。如果外机机位空间过小,会导致室外机周围空气流通不畅,影响散热效果,进而降低系统的制冷制热效率,甚至可能导致设备故障 。
两联供系统还可能需要配备缓冲水箱、二次循环泵等辅助设备,这些设备进一步增加了对安装空间的需求。缓冲水箱用于储存和调节系统中的水流量,稳定系统压力,其体积大小根据系统的规模和需求而定,一般在 50 - 200 升不等,占用一定的室内或室外空间。二次循环泵则用于增强水在系统中的循环动力,确保冷热量能够有效传输到各个末端设备,其安装也需要一定的空间。在一些别墅或大户型住宅中,虽然室内空间相对充足,但如果没有合理规划安装位置,也会导致设备安装杂乱,影响美观和使用便利性 。
对于外机机位的要求,除了空间大小外,还需要考虑其位置的合理性。外机机位应选择在通风良好、避免阳光直射和雨淋的地方,以保证室外机的正常运行和延长使用寿命。在实际安装中,可能会遇到建筑结构限制、周边环境复杂等问题,导致难以找到理想的外机机位。在一些老旧小区,建筑设计时未考虑到两联供系统的安装需求,外机机位可能位于狭小的天井或通风不良的角落,无法满足两联供系统室外机的安装要求,这在一定程度上限制了两联供系统的应用范围 。
3.2.3 受外部环境影响较大
两联供系统的性能受外部环境因素影响较大,尤其是在低温、高湿度等恶劣环境条件下。在低温环境下,空气源热泵两联供系统的制热性能会显著下降。这是因为随着室外温度的降低,空气中的热量含量减少,空气源热泵从空气中吸收热量变得更加困难。根据相关研究和实际运行数据,当室外温度低于 - 5℃时,空气源热泵的制热量会出现明显衰减,一般会衰减 15% - 30% 。在极寒地区,室外温度可能会降至 - 20℃甚至更低,此时空气源热泵的制热能力可能会大幅下降,无法满足室内的供暖需求,导致室内温度难以维持在舒适范围内 。
低温环境还会导致空气源热泵的结霜问题。当室外温度较低且空气湿度较大时,室外机的蒸发器表面温度会低于露点温度,空气中的水蒸气会在蒸发器表面凝结成霜。结霜会增加蒸发器的热阻,降低热交换效率,进一步削弱系统的制热性能。为了除霜,空气源热泵需要频繁切换到除霜模式,在除霜过程中,系统会停止制热,消耗一定的能量来融化霜层,这不仅会影响室内的供暖舒适度,还会增加能源消耗。据统计,在冬季寒冷且潮湿的地区,空气源热泵两联供系统的除霜时间可能占总运行时间的 10% - 20% ,严重影响了系统的运行效率和稳定性 。
高湿度环境对两联供系统的制冷性能也有一定影响。在高湿度环境下,空气中的水蒸气含量较高,制冷时蒸发器表面会凝结大量的水滴,这会导致蒸发器表面的热交换面积减小,降低制冷效率。过多的冷凝水如果不能及时排出,还可能会造成室内机漏水等问题,影响设备的正常运行和室内环境的整洁。在南方的梅雨季节,空气湿度经常高达 80% 以上,此时两联供系统的制冷效果会明显下降,室内可能会出现潮湿闷热的感觉,难以达到舒适的制冷效果 。
3.3 技术优化方向探讨
3.3.1 提高能效比的技术措施
采用新型压缩机是提高两联供系统能效比的关键技术措施之一。涡旋式压缩机以其卓越的性能优势,在两联供系统中得到广泛应用。其结构紧凑,运行时动静涡旋盘相对运动,实现气体的高效压缩。与传统活塞式压缩机相比,涡旋式压缩机的压缩过程更连续、平稳,减少了能量损失,能效比可提高 10% - 15% 。在部分负荷运行时,涡旋式压缩机能够通过变频技术精确调节转速,根据实际负荷需求调整制冷或制热输出,避免了能源的浪费。当室内温度接近设定值时,压缩机转速自动降低,降低了能耗,提高了系统在不同工况下的能效表现 。
热交换器的优化对于提升两联供系统的能效比也至关重要。微通道热交换器作为一种新型高效的热交换设备,具有独特的结构和优异的性能。其内部采用微通道结构,极大地增加了换热面积,使制冷剂与空气或水之间的热交换更加充分。与传统的铜管铝翅片热交换器相比,微通道热交换器的换热效率可提高 20% - 30% ,有效提升了系统的制冷制热能力。微通道热交换器的材料通常采用铝合金,具有良好的导热性能和耐腐蚀性,同时重量较轻,减少了设备的整体重量和安装难度。在实际应用中,微通道热交换器能够快速实现热量的传递,使系统更快地达到设定的温度,减少了能源的消耗,提高了系统的能效比 。
3.3.2 降低噪音与震动的技术手段
隔音材料的应用是降低两联供系统噪音的重要技术手段之一。在系统的室外机和室内机中,采用高性能的隔音材料进行包裹和填充,能够有效阻隔噪音的传播。吸音棉是一种常用的隔音材料,它具有多孔结构,能够吸收和衰减声波能量。将吸音棉安装在室外机的外壳内部,可有效降低压缩机、风机等部件运行时产生的噪音向外传播。在一些高端两联供系统中,还采用了新型的隔音橡胶材料,其具有良好的隔音和减震性能,能够进一步降低噪音和震动。隔音橡胶材料可以用于连接管道与设备之间的软连接,减少管道震动传递到设备上产生的噪音,同时也能起到减震作用,延长设备的使用寿命 。
优化设备结构也是降低噪音与震动的关键。在室外机的设计中,采用优化的风道结构和风机叶片形状,能够减少空气流动时产生的噪音。通过计算机模拟和实验测试,对风道进行优化设计,使空气在风道内流动更加顺畅,减少了气流的紊流和噪音的产生。采用流线型的风机叶片形状,能够降低风机运行时的噪音和震动,提高风机的效率。在室内机方面,采用悬挂式或落地式的安装方式,并配备减震垫,能够有效减少设备运行时的震动传递到建筑物结构上产生的噪音。在安装风机盘管时,在其底部和支架之间安装减震垫,可降低设备运行时的震动和噪音,为用户提供更加安静舒适的室内环境 。
3.3.3 智能化控制技术的应用
物联网技术在两联供系统中的应用,实现了系统的远程监控和智能化管理。通过在两联供系统中安装传感器和智能模块,将系统的运行数据,如温度、湿度、压力、能耗等,实时传输到云端服务器。用户可以通过手机 APP、电脑客户端等智能终端,随时随地访问云端服务器,获取系统的运行状态信息,并对系统进行远程控制。在外出时,用户可以通过手机 APP 提前开启两联供系统,调节室内温度,回到家时就能享受到舒适的室内环境。物联网技术还可以实现系统的故障预警和诊断功能,当系统出现异常时,传感器会及时检测到并将信息传输到云端,系统自动发出警报通知用户和维修人员,同时通过数据分析初步判断故障原因,提高了系统的可靠性和维护效率 。
人工智能技术在两联供系统的智能化控制中也具有广阔的应用前景。人工智能算法可以对系统的运行数据进行深度分析和学习,根据室内外环境参数、用户的使用习惯等因素,自动优化系统的运行策略。通过机器学习算法,系统可以根据不同季节、不同时间段的负荷变化,自动调整压缩机、水泵、风机等设备的运行参数,实现系统的最佳能效运行。在夏季高温时段,人工智能系统可以根据室内外温度和湿度的变化,自动调节制冷量和除湿量,在满足用户舒适度需求的同时,最大限度地降低能源消耗。人工智能技术还可以实现系统的自适应控制,当系统的某个部件出现性能下降或故障时,人工智能算法能够自动调整其他部件的运行参数,维持系统的正常运行,提高了系统的稳定性和可靠性 。
四、两联供系统在不同场景的应用案例
4.1 住宅应用案例分析
4.1.1 案例选取与背景介绍
本研究选取了位于不同地域、具有不同户型特点的住宅作为案例,旨在全面展示两联供系统在住宅领域的应用情况。案例一位于夏热冬冷地区的武汉市,为一套建筑面积 150 平方米的三居室住宅,房屋朝向为南北通透,采光良好,但保温性能一般。业主对室内舒适度要求较高,希望在夏季能享受凉爽舒适的制冷效果,冬季能有温暖舒适的采暖体验,同时注重节能环保和系统的稳定性。
案例二地处寒冷地区的沈阳市,是一栋建筑面积 200 平方米的两层别墅,别墅周边绿化较好,但冬季室外温度较低,最低可达 - 20℃左右。业主家庭人口较多,有老人和小孩,对室内温度的均匀性和稳定性有较高要求,且希望系统能够适应寒冷地区的恶劣气候条件,保证冬季供暖的可靠性。
4.1.2 系统设计与安装方案
针对案例一,考虑到夏热冬冷地区夏季炎热、冬季湿冷的气候特点,以及业主对舒适度和节能的要求,选用了天水地水两联供系统。室外机选用一台功率为 10kW 的空气源热泵主机,该主机采用了高效的涡旋式压缩机和先进的热交换技术,在保证制冷制热能力的同时,提高了系统的能效比。室内机采用风机盘管作为制冷末端,共配置了 4 台不同规格的风机盘管,分别安装在客厅、卧室等区域,确保每个房间都能得到均匀的制冷效果。地暖盘管采用 PE-RT 管材,在地面下呈盘管状铺设,盘管间距根据房间的功能和热负荷需求进行合理设计,客厅等活动区域盘管间距为 200mm,卧室等休息区域盘管间距为 250mm,以保证室内温度的均匀性和舒适性。
在管道布局方面,采用了同程系统,确保各个末端设备的水流量均匀,减少水力失调的问题。管道选用优质的 PPR 管,具有良好的保温性能和耐腐蚀性,在管道外侧包裹了厚度为 20mm 的橡塑保温材料,减少冷热量在输送过程中的损耗。控制系统采用智能温控器,可根据室内温度自动调节主机和风机盘管的运行状态,实现精准控温。
对于案例二,由于地处寒冷地区,冬季室外温度较低,对两联供系统的制热性能要求较高,因此选用了天氟地水两联供系统,并配备了辅助电加热装置,以确保在极寒天气下也能满足室内供暖需求。室外机选用一台功率为 15kW 的空气源热泵主机,该主机采用了喷气增焓技术,有效提高了在低温环境下的制热能力。室内机在制冷时采用氟系统室内机,共安装了 6 台不同规格的室内机,均匀分布在别墅的各个房间,保证制冷效果的快速和均匀。制热时采用地暖盘管,地暖盘管同样选用 PE-RT 管材,在一楼和二楼的地面下进行铺设,盘管间距根据房间的热负荷计算确定,平均间距为 150mm,以增强制热效果。
在安装过程中,充分考虑了别墅的结构特点和室外机的安装位置。室外机安装在别墅的庭院中,选择通风良好、远离热源和障碍物的位置,确保室外机的正常运行和良好的散热效果。为了减少室外机运行时产生的噪音对室内的影响,在室外机底部安装了减震垫,并在周围设置了隔音屏障。室内管道的铺设尽量避开了承重墙和水电线路,确保安装的安全性和可靠性。控制系统采用了智能远程控制系统,业主可以通过手机 APP 随时随地对系统进行控制和监测,实现智能化的舒适体验。
4.1.3 实际运行效果评估
通过对案例一和案例二的长期监测数据和用户反馈进行分析,对两联供系统的实际运行效果进行评估。在制冷方面,案例一的天水地水两联供系统在夏季制冷时,室内温度能够稳定保持在 25℃左右,室内各区域的温度偏差控制在 1℃以内,制冷效果均匀舒适。用户反馈,风机盘管送出的冷风柔和,无明显吹风感,且室内空气湿度保持在较为舒适的范围内,一般在 50% - 60% 之间,有效避免了传统分体空调制冷时的干燥感,提高了舒适度。
案例二的天氟地水两联供系统在制冷时,室内温度可迅速降低至 26℃左右,制冷速度较快,满足了用户对制冷及时性的需求。由于氟系统室内机的制冷效率较高,室内温度能够快速达到设定值,但在长时间运行后,室内空气湿度略有下降,一般在 40% - 50% 之间,用户感觉稍显干燥,不过通过适当使用加湿器,可有效改善室内湿度环境。
在制热方面,案例一的天水地水两联供系统在冬季制热时,通过地暖盘管均匀地向室内散发温暖,室内温度能够稳定保持在 20℃以上,地面温度在 25℃ - 28℃之间,符合人体 “温足而凉顶” 的生理需求,用户反馈整个房间温暖舒适,无局部过热或过冷的现象。案例二的天氟地水两联供系统在冬季正常天气下,通过空气源热泵主机能够满足室内供暖需求,室内温度可保持在 18℃ - 20℃之间。在极寒天气下,辅助电加热装置启动,确保室内温度不低于 16℃,保证了供暖的可靠性。不过,由于辅助电加热装置的能耗较高,在极寒天气下运行成本会有所增加。
在能耗方面,案例一的天水地水两联供系统在制冷季节(6 - 9 月),平均每月耗电量为 300 度左右,相较于传统分体空调加燃气热水器的组合,每月可节省电费约 50 元。在制热季节(11 月 - 次年 3 月),平均每月耗电量为 450 度左右,相较于燃气壁挂炉采暖,每月可节省费用约 100 元,节能效果较为明显。案例二的天氟地水两联供系统在制冷季节,平均每月耗电量为 350 度左右,与同类型住宅使用传统空调系统的能耗相当。在制热季节,由于冬季室外温度较低,空气源热泵主机的制热效率有所下降,平均每月耗电量为 600 度左右,其中辅助电加热装置的耗电量约占 20%。在极寒天气下,辅助电加热装置频繁启动,耗电量会进一步增加,运行成本相对较高,但相较于其他电采暖方式,仍具有一定的节能优势。
从用户反馈来看,两个案例的业主对两联供系统的整体满意度较高,认为两联供系统为他们提供了更加舒适、便捷的室内环境调节解决方案。案例一的业主表示,两联供系统的舒适度明显高于传统暖通系统,且节能效果显著,降低了生活成本。案例二的业主虽然对系统在极寒天气下的运行成本表示关注,但对系统在正常天气下的供暖效果和稳定性较为满意,认为系统能够满足家庭的供暖需求,且智能远程控制系统使用方便,提高了生活的便利性。
4.2 商业场所应用案例
4.2.1 商业建筑特点与需求分析
商业建筑涵盖商场、酒店、写字楼等多种类型,其暖通需求具有独特性。商场作为人员密集、空间开阔的商业场所,营业时间集中且客流量大,对室内温度和空气质量要求较高。在夏季,大量顾客的涌入会使室内热量迅速增加,需要高效的制冷系统来维持舒适的购物环境,一般要求室内温度保持在 24 - 26℃,相对湿度控制在 40% - 60%。商场内不同区域的功能各异,如服装区、餐饮区、娱乐区等,其热负荷和人员密度差异较大,需要暖通系统具备灵活的分区控制能力,以满足不同区域的需求。餐饮区由于烹饪设备的使用,会产生大量的热量和油烟,除了制冷需求外,还需要强大的通风换气系统来排出异味和油烟,保证室内空气清新 。
酒店作为提供住宿和餐饮服务的场所,对舒适度和稳定性要求极高。客房区域需要全年保持恒温恒湿,为客人提供舒适的休息环境,一般要求室内温度在 22 - 24℃,相对湿度在 45% - 55%。酒店的公共区域,如大堂、餐厅、会议室等,在不同时间段的使用情况不同,人员密度和热负荷变化较大,需要暖通系统能够根据实际需求进行灵活调节。在会议期间,会议室人员密集,设备使用频繁,热负荷大幅增加,暖通系统需及时调整制冷量,确保室内温度适宜;而在非会议时间,热负荷降低,系统应能自动降低能耗,实现节能运行。酒店的 24 小时运营特点,要求暖通系统具备高度的可靠性和稳定性,以保证客人在任何时间都能享受到舒适的环境 。
写字楼作为办公场所,人员长时间停留,对室内空气质量和温度稳定性有较高要求。办公区域的人员密度相对固定,但办公设备众多,如电脑、打印机、复印机等,会持续散发大量热量,需要暖通系统能够有效散热,维持室内温度在 23 - 25℃,相对湿度在 40% - 60%。写字楼的不同楼层和朝向,其热负荷也存在差异,需要系统具备分区控制和精准调节的能力。在夏季,西晒的房间温度较高,需要增加制冷量;而在冬季,北向的房间相对较冷,需要适当提高供热量。写字楼的运营时间通常为工作日的白天,暖通系统应能根据工作时间进行定时启停和节能运行,降低能耗和运行成本 。
4.2.2 应用案例详细解读
以某商业综合体项目为例,该项目集商场、酒店、写字楼于一体,总建筑面积达 10 万平方米。在暖通系统设计中,考虑到项目的复杂性和不同功能区域的需求差异,选用了空气源热泵两联供系统,并结合了蓄能水箱和智能控制系统,以实现高效、节能、舒适的室内环境调节。
在系统设计思路上,根据不同区域的热负荷计算结果,合理配置了空气源热泵主机。商场区域由于空间大、热负荷高,选用了多台大功率的空气源热泵主机,并采用模块化设计,可根据实际负荷需求灵活调整运行台数,提高系统的能效。酒店客房区域对舒适度和稳定性要求高,采用了独立的空气源热泵机组,确保每个客房都能得到精准的温度控制。写字楼区域则根据楼层和朝向进行分区,分别配置了相应的空气源热泵设备,实现分区供热和制冷。
在设备配置方面,空气源热泵主机选用了具备高效节能特性的产品,采用了先进的涡旋式压缩机和热交换技术,提高了系统的能效比。为了应对商业建筑负荷变化大的特点,配置了大容量的蓄能水箱,在低负荷时段储存冷热量,在高负荷时段释放,起到缓冲和调节作用,减少主机的频繁启停,延长设备使用寿命,同时提高了系统的稳定性和可靠性。在末端设备方面,商场和写字楼的公共区域采用了组合式空调机组,通过风管将冷热量输送到各个区域,实现集中供冷供热;酒店客房则采用了风机盘管加新风系统,确保每个客房都能独立调节温度,同时保证良好的室内空气质量。
在运行管理方面,该项目采用了智能化控制系统,通过传感器实时监测室内外温度、湿度、负荷等参数,根据预设的程序自动调节空气源热泵主机、水泵、风机等设备的运行状态。在商场营业时间,系统根据室内温度和客流量自动调整制冷量,确保室内环境舒适;在酒店客房,客人可通过房间内的温控面板自主调节温度,系统根据客人的需求进行精准控制。智能化控制系统还具备远程监控和故障诊断功能,管理人员可通过手机 APP 或电脑端实时了解系统的运行情况,当系统出现故障时,能及时发出警报并进行远程诊断和处理,提高了系统的维护效率和可靠性 。
4.2.3 经济效益与社会效益分析
在经济效益方面,该商业综合体采用两联供系统后,节能效益显著。通过对系统运行数据的监测和分析,与传统的分体空调加燃气锅炉采暖系统相比,两联供系统在制冷季节可节能 20% - 30%,在制热季节可节能 30% - 40%。这主要得益于空气源热泵技术的高效节能特性,以及系统的智能化控制和合理的设备配置,能够根据实际负荷需求精准调节设备运行,避免了能源的浪费。以该项目为例,每年可节省电费和燃气费约 50 万元,大大降低了运营成本 。
从投资回报期来看,虽然两联供系统的初期投资相对较高,包括设备采购、安装调试等费用,但由于其节能效果显著,运行成本低,在运行 3 - 5 年后,即可通过节省的能源费用收回初期投资成本,实现盈利。而且,随着设备的不断运行,节能效益将持续体现,为企业带来长期的经济效益。
在社会效益方面,两联供系统的应用对环境产生了积极影响。由于该系统采用空气源热泵技术,以电能为驱动,利用空气中的热量进行制冷和制热,减少了对传统化石能源的依赖,降低了碳排放。与传统的燃气锅炉采暖系统相比,每年可减少二氧化碳排放量约 300 吨,有效缓解了温室气体排放对环境的压力,为应对气候变化做出了贡献。两联供系统在运行过程中几乎不产生有害气体排放,对改善室内外空气质量具有重要意义,为商业场所的顾客和工作人员提供了更加健康、舒适的环境 。
4.3 工业场景应用探索
4.3.1 工业建筑暖通需求特点
工业建筑具有独特的暖通需求特点,这些特点与工业生产的性质、规模以及工艺要求密切相关。在空间布局上,工业厂房通常具有较大的空间,高度可达数米甚至十几米,跨度也较大,这使得室内空气的流动和温度分布较为复杂。大型机械制造厂房,其内部空间空旷,设备分布分散,热负荷在不同区域的分布差异较大。在有大型加工设备运行的区域,由于设备运行产生大量的热量,热负荷较高;而在人员办公或物料存储区域,热负荷相对较低。这种热负荷的不均匀分布,对暖通系统的分区调节和精准控制能力提出了很高的要求,需要系统能够根据不同区域的实际需求,灵活调整冷热量的供应,以确保各个区域的温度和湿度满足生产和人员的需求 。
工业生产过程中,热负荷变化频繁且幅度较大。一些工业生产工艺具有间歇性或周期性的特点,在生产设备启动和停止时,会导致室内热负荷迅速变化。在化工生产中,反应釜在加热和冷却过程中,会释放或吸收大量的热量,使室内热负荷在短时间内发生较大波动。某些工业生产对环境温度和湿度的要求非常严格,如电子芯片制造车间,要求室内温度保持在 22±1℃,相对湿度控制在 45% - 55% ,微小的温度和湿度变化都可能影响产品的质量和生产效率。这就要求暖通系统具备快速响应和精确控制的能力,能够在热负荷变化时,迅速调整制冷制热能力,保持室内环境的稳定性 。
工业厂房内通常存在大量的设备和人员,会产生各种污染物,如粉尘、废气、异味等,对室内空气质量造成严重影响。在金属加工车间,切割、打磨等工艺会产生大量的金属粉尘;在涂装车间,会挥发有机废气。为了保障工人的身体健康和生产的正常进行,工业建筑对通风换气的要求较高,需要强大的通风系统及时排出污染物,引入新鲜空气,确保室内空气质量符合卫生标准。通风系统还需要具备一定的净化能力,对排出的废气进行处理,减少对环境的污染 。
4.3.2 应用案例与适应性分析
在某电子制造工厂的应用案例中,该工厂采用了空气源热泵两联供系统来满足车间的制冷和制热需求。该工厂车间面积较大,约为 5000 平方米,内部布局复杂,包含多个生产区域和办公区域,且对室内温度和湿度的控制精度要求较高。
在实际运行过程中,两联供系统在夏季制冷时,能够有效地降低车间内的温度,满足生产工艺对低温环境的要求。通过合理设置风机盘管和风口的位置,实现了室内空气的均匀分布,避免了局部过热现象。在一些对温度敏感的电子元件生产区域,室内温度能够稳定保持在 22℃左右,波动范围控制在 ±1℃以内,相对湿度维持在 45% - 55% 之间,保证了电子元件的生产质量。
然而,该系统在运行过程中也暴露出一些问题。由于车间空间较大,热负荷分布不均匀,部分区域出现了温度调节不及时的情况。在靠近大型设备的区域,设备运行产生的大量热量导致该区域温度较高,而两联供系统的冷量供应未能及时跟上,使得该区域温度超出了设定范围。这主要是因为系统的分区调节能力有限,未能根据不同区域的热负荷变化进行精准调节。
在冬季制热时,由于室外温度较低,空气源热泵的制热性能受到一定影响,制热效果不够理想。在室外温度低于 - 5℃时,热泵的制热量出现明显衰减,导致车间内部分区域温度无法达到设定的 18℃,影响了工人的工作舒适度和生产效率。这是由于空气源热泵在低温环境下,从空气中吸收热量的能力下降,导致制热能力不足 。
4.3.3 改进建议与发展前景
针对两联供系统在工业场景应用中出现的问题,可采取一系列改进措施。在系统设计方面,应加强对工业厂房热负荷的精准计算和分析,充分考虑不同区域的热负荷差异和变化规律,采用更加灵活的分区控制策略。利用智能控制系统,根据室内温度传感器和热负荷传感器的反馈信号,实时调整各个区域的冷热量供应,实现精准控温。在大型工业厂房中,可将车间划分为多个独立的控制区域,每个区域配备独立的风机盘管和电动调节阀,根据该区域的实际需求,自动调节冷热量的分配,提高系统的适应性和节能性 。
为了提升系统在低温环境下的制热性能,可采用辅助加热技术,如电辅助加热、燃气辅助加热等。在室外温度较低时,自动启动辅助加热设备,补充空气源热泵的制热量,确保室内温度满足要求。也可以研发和应用新型的低温适应性空气源热泵技术,提高热泵在低温环境下的制热效率和稳定性。采用喷气增焓技术、补气增焓技术等,改善压缩机的工作性能,增强热泵在低温环境下从空气中吸收热量的能力 。
从发展前景来看,随着工业领域对节能环保和室内环境质量要求的不断提高,两联供系统在工业场景具有广阔的应用前景。其高效节能的特性,能够帮助工业企业降低能源消耗和运营成本,符合国家节能减排的政策导向。在环保要求日益严格的背景下,两联供系统以电能为驱动,利用空气中的热量进行制冷和制热,减少了对传统化石能源的依赖,降低了碳排放,对改善环境质量具有积极意义 。
随着技术的不断进步,两联供系统的性能将不断提升,能够更好地适应工业建筑复杂的暖通需求。智能控制技术的发展将使系统的运行更加智能化、自动化,能够根据工业生产的实际情况,自动调整运行参数,实现最优的节能效果和舒适度。未来,两联供系统有望在工业领域得到更广泛的应用,成为工业建筑暖通系统的重要发展方向之一 。
五、两联供系统的市场现状与发展趋势
5.1 市场规模与竞争格局
5.1.1 市场规模分析
近年来,两联供系统市场呈现出显著的增长态势。根据艾肯网统计数据,2021 - 2023 年期间,两联供市场增长率分别达到 5.78%、20.76%、17.76% ,即使在 2022 年暖通市场整体表现不佳的情况下,两联供仍实现了 17.76% 的 “逆势增幅”,彰显出其强劲的市场潜力。进入 2024 年上半年,两联供机组(涵盖户式水机)市场依旧保持增长,但与 2023 年同期相比,增长率有所放缓,达到 4.2%。尽管增速有所变化,但整体上两联供系统市场规模持续扩大,在暖通空调市场中的份额逐渐提升。
在区域分布上,两联供市场呈现出明显的不均衡特征。华东地区作为两联供市场的主要阵地,凭借其较高的经济发展水平、先进的消费理念以及对舒适家居环境的追求,成为两联供产品的最大消费区域。在 2023 年,华东地区两联供市场占有率超过一半,达到 57.6% ,其中江浙两大区域表现尤为突出,是推动华东地区两联供市场发展的主力。这主要得益于该地区普遍缺乏集中供暖设施,消费者冬季采暖需求旺盛,而两联供系统能够很好地满足其制冷制热需求。长江流域独特的气候条件,夏季炎热潮湿,冬季湿冷,使得两联供系统的舒适性和节能性优势得以充分体现,进一步促进了其在该地区的推广应用 。
华北地区以 20.2% 的占有率位居第二,该地区部分城市天然气供应受限,价格偏高,且存在断气停气、燃气限购等问题,使得两联供系统作为替代方案受到消费者关注。在河北地区,天然气价格平均在 2.9 元 /m³ 左右,相比之下,两联供采暖费用更低,且使用更加稳定,吸引了众多消费者选择两联供产品。华中地区的占有率为 12.4%,排名第三,该地区经济发展迅速,居民对生活品质的要求不断提高,两联供系统的舒适、节能特性契合了当地消费者的需求,市场需求逐渐释放 。
西南地区的占有率为 8.2%,华南地区为 3.9%,西北和东北地区的占有率相对较低,分别约为 1.5% 和 0.9%。西南地区的增长主要得益于当地房地产市场的发展以及消费者对舒适家居的追求;而华南地区由于气候相对温暖,冬季采暖需求不强烈,两联供市场发展相对缓慢;西北和东北地区则受限于经济发展水平、气候条件以及传统供暖方式的影响,两联供市场尚未得到充分开发,但随着经济的发展和消费者观念的转变,未来具有一定的增长潜力 。
从应用领域来看,家装零售市场是两联供系统的主要应用市场。2024 年上半年,家装零售市场同比去年上半年明显下滑,下降了 8.5%,但两联供(含户式水机)及其它产品在该市场中的占比为 9.3% ,且实现了逆势增长。这主要得益于两联供产品精准的市场定位,其核心用户群体为中高端消费者,这部分人群对室内环境的舒适度、节能环保等方面有着较高要求,两联供系统能够满足他们的需求,即使在市场整体下滑的背景下,仍保持良好的销售增长势头。随着消费者对高品质生活的向往与追求不断提升,改善型和高端型产品的市场需求持续增长,在一些新兴的二三线城市,越来越多的中高收入家庭在装修时选择两联供产品,进一步推动了家装零售市场中两联供系统的发展 。
5.1.2 主要品牌与市场份额
在两联供市场中,众多国内外品牌展开激烈竞争,形成了多元化的品牌格局。江森自控约克作为外资水系统品牌的代表,凭借其较早的市场布局、深厚的技术积累和完善的渠道建设,在两联供市场占据重要地位。2024 年上半年,江森自控约克在两联供机组(涵盖户式水机)市场占有率超过 10% ,其产品以高效节能、稳定可靠著称,不断推出创新产品和解决方案,满足不同客户的需求。从 2019 年首次提出水生态中央空调概念,到 2022 年发布 IWEHome3.0 智能水生态家用全效中央空调,江森自控约克持续创新突破,树立了行业新标杆 。
大金作为日系品牌,在天氟地水两联供领域表现突出。凭借在多联机市场多年积累的丰富渠道资源和强大的品牌影响力,大金迅速打开两联供市场,市场占有率位居前列。2024 年上半年,大金在两联供市场的占有率也超过 10% 。大金注重产品研发和技术创新,不断优化产品性能,提升用户体验。其两联供产品在制冷制热速度、舒适度、节能性等方面具有优势,尤其在夏季制冷时,氟系统的快速制冷和高效除湿能力,满足了用户对制冷及时性和室内湿度控制的需求 。
日立同样是日系品牌中的佼佼者,在两联供市场取得了显著成绩。2024 年上半年,日立市场占有率超过 10% ,其产品结合了先进的变频技术和高效的热交换技术,具有良好的节能效果和稳定的运行性能。日立在渠道建设和市场推广方面也投入了大量资源,通过与经销商的紧密合作,不断拓展市场份额。在产品研发上,日立持续推出针对不同应用场景的两联供产品,满足了住宅、商业等不同客户群体的需求 。
在 5% - 10% 市场份额区间的品牌有约克 VRF、东芝、格力、开利、麦克维尔等。约克 VRF 作为天氟地水热泵两联供技术路线的领军品牌,主推智慧型整体式等天氟地水两联供产品,以差异化的体验,为客户打造更养生、更健康、更舒适与便捷的生活方式,赢得了一定的市场份额。东芝凭借其在变频技术和压缩机技术方面的优势,在两联供市场也有不错的表现,其产品具有高效节能、噪音低等特点,受到部分消费者的青睐 。
格力作为国内知名品牌,在两联供市场积极布局,不断提升产品性能和技术水平。格力的两联供产品在性价比方面具有一定优势,通过完善的售后服务体系,增强了市场竞争力。开利和麦克维尔作为外资品牌,拥有悠久的历史和丰富的技术经验,在两联供市场也占据一定份额。麦克维尔自上世纪 90 年代起就开始开发小型化的户式水系统中央空调产品,技术成熟,产品质量可靠,其 “A+” 系列户式两联供产品不断升级创新,重新定义了两联供系统的高端舒适标准 。
美的、特灵、三菱重工海尔、科龙、天加、海信、TCL、丹特卫顿、中广欧特斯、林内、威能、三菱重工、松下、克莱门特、博世、芬尼等品牌市场份额在 5% 以下,它们通过不断的技术创新和市场拓展,在各自的细分领域中拥有一定的用户群体。科龙中央空调推出了两联供行业首创的 “天氟地氟” 解决方案,其龙焰・空气源热泵无水地暖系统经过多年研发和测试,荣获多项荣誉,展现了强大的科技创新实力。中广欧特斯在空气能热泵领域具有一定优势,将其技术应用于两联供系统,在零售和中小项目层面取得了不俗的表现 。
5.1.3 竞争态势分析
两联供市场竞争激烈,各品牌通过技术创新、产品差异化、价格策略和服务提升等多种手段争夺市场份额。在技术创新方面,各品牌不断加大研发投入,致力于提升产品的能效比、舒适性和智能化水平。江森自控约克持续研发智能水生态中央空调技术,通过智能控制系统实现对室内环境的精准调节,提高能源利用效率;大金不断优化氟系统技术,提升制冷制热速度和节能效果;格力则在变频技术、热交换技术等方面进行创新,提高产品性能 。
产品差异化是品牌竞争的重要策略之一。不同品牌根据自身技术优势和市场定位,推出具有差异化特点的两联供产品。在系统类型上,有的品牌主打天氟地水两联供,利用氟系统制冷速度快、除湿能力强的特点吸引用户;有的品牌则专注于天水地水两联供,强调水系统的舒适性和稳定性。在产品功能上,一些品牌推出具有空气净化、除湿、新风等多功能集成的两联供产品,满足用户对室内空气质量和舒适度的更高要求;还有的品牌针对不同应用场景,如住宅、商业、工业等,开发专用的两联供产品,提高产品的适用性 。
价格策略也是品牌竞争的重要手段。在市场竞争中,部分品牌通过降低价格来吸引消费者,提高市场份额。一些国产品牌凭借成本优势,推出性价比高的两联供产品,满足对价格敏感的消费者需求;而一些高端品牌则注重产品品质和服务,通过提供高品质的产品和优质的售后服务,维持相对较高的价格定位。不同品牌根据自身市场定位和目标客户群体,制定灵活的价格策略,以适应市场竞争的需要 。
服务提升在品牌竞争中的作用日益凸显。两联供系统的安装和售后服务要求较高,良好的服务能够提高用户满意度和品牌口碑。各品牌纷纷加强服务团队建设,提高安装和售后服务水平。建立完善的售后服务网络,确保能够及时响应用户的售后需求;加强对安装人员的培训,提高安装质量,减少因安装不当导致的系统故障;提供定期的设备维护和保养服务,延长设备使用寿命,提高系统运行效率 。
5.2 市场驱动因素与挑战
5.2.1 驱动因素分析
政策支持是两联供系统市场发展的重要驱动力。在 “双碳” 目标的引领下,国家大力推动清洁能源的发展和应用,两联供系统以电能为驱动,利用空气中的热量进行制冷和制热,属于可再生能源利用技术,符合 “双碳” 战略要求。各地政府纷纷出台相关政策,鼓励居民和企业采用两联供系统,对安装两联供系统的用户给予补贴或优惠政策。在一些城市,政府对购买和安装两联供系统的家庭给予一定金额的补贴,降低了用户的初期投资成本,提高了消费者的购买积极性 。
“煤改电” 政策的实施,进一步推动了两联供系统在北方地区的应用。在 “煤改电” 项目中,两联供系统凭借其高效节能、环保舒适等优势,成为替代传统燃煤供暖的重要选择。通过 “煤改电”,北方地区的居民能够享受到更加清洁、舒适的供暖服务,同时减少了燃煤排放对环境的污染。这些政策措施为两联供系统的市场推广和应用创造了良好的政策环境,加速了其在市场中的普及和发展 。
消费者需求升级也是两联供系统市场增长的关键因素。随着人们生活水平的提高,对室内环境舒适度的要求越来越高,不再满足于单一的制冷或制热功能,而是期望获得更加舒适、健康、智能的室内环境体验。两联供系统以其舒适的制冷制热体验、健康的室内环境调节以及智能化的控制方式,满足了现代消费者对高品质生活的追求。在夏季,两联供系统通过制冷循环,为用户提供柔和的制冷,避免了传统空调直吹带来的不适;在冬季,通过地暖实现舒适的采暖,符合人体 “温足而凉顶” 的生理需求,同时保持室内空气的合理湿度,有效避免了干燥感。一些两联供系统还具备智能化控制功能,用户可通过手机 APP 远程控制,实现更加便捷、个性化的舒适体验,受到了消费者的青睐 。
随着消费者对环保和节能意识的不断增强,对暖通设备的能耗和环保性能也提出了更高的要求。两联供系统的高效节能特性和环保性能,使其在市场竞争中具有明显优势。相较于传统的暖通系统,两联供系统能够有效降低能源消耗和碳排放,为消费者提供更加环保、节能的室内环境调节解决方案,符合消费者对绿色生活的追求 。
技术进步为两联供系统的市场发展提供了有力支撑。近年来,空气源热泵技术、智能控制技术、热交换技术等在两联供系统中的应用不断成熟和完善,提高了系统的性能和稳定性。在空气源热泵技术方面,新型压缩机的研发和应用,如涡旋式压缩机、喷气增焓压缩机等,有效提高了系统在低温环境下的制热能力和能效比。涡旋式压缩机具有结构紧凑、运行平稳、噪音低、效率高等优点,能够实现更高效的制冷制热;喷气增焓压缩机则通过补气增焓技术,改善了压缩机在低温工况下的性能,提高了系统的制热能力和能效 。
智能控制技术的发展,使得两联供系统能够实现更加精准、智能的控制。通过物联网技术和人工智能算法,两联供系统能够实时监测室内外环境参数,根据用户的需求和使用习惯,自动调节系统的运行模式和参数,实现智能化的舒适体验。用户可以通过手机 APP 随时随地控制两联供系统的开关、温度、风速等,还能实现远程监控和故障诊断,提高了系统的使用便利性和可靠性 。
热交换技术的优化,提高了系统的热交换效率,减少了能量损失。微通道热交换器、高效板式热交换器等新型热交换设备的应用,使得制冷剂与空气或水之间的热交换更加充分,提高了系统的制冷制热能力和能效比 。这些技术的进步,提升了两联供系统的竞争力,推动了其在市场中的广泛应用。
5.2.2 面临的挑战
房地产市场的波动对两联供系统市场产生了较大影响。两联供系统主要应用于住宅和商业建筑领域,与房地产市场密切相关。近年来,房地产市场调控政策持续收紧,市场需求出现波动,新建建筑数量有所减少,这在一定程度上影响了两联供系统的市场需求。在一些城市,由于房地产市场的低迷,新建楼盘的销售速度放缓,导致两联供系统的配套安装项目减少。房地产市场的不确定性也使得开发商在选择暖通设备时更加谨慎,增加了两联供系统进入房地产项目的难度 。
消费者对两联供系统的认知不足,也是市场推广面临的挑战之一。尽管两联供系统具有诸多优势,但目前仍有部分消费者对其工作原理、性能特点和使用方法了解有限。一些消费者认为两联供系统价格较高,初期投资成本大,且担心其运行稳定性和维护成本。部分消费者对空气源热泵技术存在误解,认为其在低温环境下无法正常工作,影响了对两联供系统的接受度。这种认知不足导致消费者在选择暖通设备时,往往更倾向于传统的分体空调或壁挂炉采暖系统,限制了两联供系统的市场推广 。
安装售后不规范问题严重影响了两联供系统的市场口碑和用户体验。两联供系统的安装和售后服务要求较高,需要专业的技术人员和规范的施工流程。然而,目前市场上部分安装公司和售后服务团队技术水平参差不齐,存在安装不规范、施工质量差等问题。在安装过程中,管道连接不严密、保温措施不到位、设备调试不当等问题,会导致系统运行效率低下、能耗增加,甚至出现漏水、故障等情况。售后服务不到位,如维修不及时、服务态度差等,也会影响用户对两联供系统的满意度和信任度。这些问题不仅损害了用户的利益,也对两联供系统的市场形象造成了负面影响,阻碍了市场的健康发展 。
5.2.3 应对策略探讨
企业应加强技术研发,不断提升两联供系统的性能和稳定性。加大在空气源热泵技术、智能控制技术、热交换技术等方面的研发投入,突破技术瓶颈,提高系统的能效比、制冷制热速度和低温适应性。研发新型的空气源热泵技术,提高系统在低温环境下的制热性能,减少制热衰减;优化智能控制系统,实现更加精准、智能的控制,提高用户体验 。
在市场推广方面,企业应加强品牌建设和宣传推广,提高消费者对两联供系统的认知度和认可度。通过线上线下相结合的方式,开展多样化的宣传活动,如举办产品发布会、参加行业展会、发布宣传资料、利用社交媒体进行推广等,向消费者普及两联供系统的工作原理、性能优势和使用方法。与房地产开发商、建筑设计院等合作,将两联供系统纳入建筑设计方案,提高其在新建建筑中的应用比例。建立用户体验中心,让消费者亲身体验两联供系统的舒适效果,增强消费者的购买信心 。
在售后服务方面,企业应建立完善的售后服务体系,加强对安装和售后服务人员的培训,提高其技术水平和服务意识。制定严格的安装和售后服务标准,规范施工流程和服务流程,确保安装质量和售后服务质量。建立售后服务热线和在线客服平台,及时响应用户的售后需求,提供快速、高效的维修服务。定期对用户进行回访,了解用户的使用情况和意见建议,不断改进产品和服务,提高用户满意度 。
行业协会应发挥积极作用,加强行业自律,规范市场秩序。制定行业标准和规范,明确两联供系统的设计、安装、调试、维护等方面的技术要求和质量标准,促进行业的规范化发展。加强对市场的监督和管理,打击假冒伪劣产品和不正当竞争行为,维护市场的公平竞争环境。组织开展行业培训和技术交流活动,提高行业内企业和从业人员的技术水平和业务能力 。
行业协会还应加强与政府部门的沟通协调,积极争取政策支持。向政府部门反映行业发展的需求和问题,推动相关政策的制定和完善,为两联供系统的市场发展创造良好的政策环境。加强与科研机构、高校等的合作,开展产学研合作项目,推动两联供系统技术的创新和进步 。
5.3 未来发展趋势预测
5.3.1 技术创新趋势
在高效热交换技术方面,两联供系统将朝着更加紧凑、高效的方向发展。微通道热交换器作为一种新型的高效热交换设备,其应用将更加广泛。微通道热交换器内部采用微通道结构,极大地增加了换热面积,使制冷剂与空气或水之间的热交换更加充分。与传统的铜管铝翅片热交换器相比,微通道热交换器的换热效率可提高 20% - 30% ,能够有效提升系统的制冷制热能力。未来,微通道热交换器将在材料选择、结构优化等方面不断创新,进一步提高其性能和可靠性。研发新型的耐腐蚀、高导热材料,以提高微通道热交换器的使用寿命和换热效率;通过优化微通道的形状和排列方式,减少流体阻力,提高系统的整体能效 。
在智能控制技术方面,两联供系统将实现更加智能化、人性化的控制。物联网技术的应用将使两联供系统与其他智能家居设备实现互联互通,用户可以通过手机 APP、智能音箱等终端设备,对两联供系统进行远程控制和监测。用户可以在下班途中提前开启两联供系统,调节室内温度,回到家时就能享受到舒适的室内环境。人工智能技术将在两联供系统中得到更深入的应用,通过机器学习算法,系统能够根据室内外环境参数、用户的使用习惯等因素,自动优化运行策略,实现系统的最佳能效运行。在夏季高温时段,人工智能系统可以根据室内外温度和湿度的变化,自动调节制冷量和除湿量,在满足用户舒适度需求的同时,最大限度地降低能源消耗 。
随着人们对室内空气质量的关注度不断提高,两联供系统将与空气净化、新风等技术深度融合。未来的两联供系统将具备更强的空气净化能力,能够有效去除室内空气中的 PM2.5、甲醛、细菌、病毒等污染物,为用户提供更加健康的室内空气环境。通过在系统中集成高效的空气过滤器、紫外线杀菌装置等,实现对室内空气的多重净化。两联供系统还将与新风系统更好地结合,在提供制冷制热功能的同时,引入新鲜空气,实现室内空气的循环更新,提高室内空气质量 。
5.3.2 市场拓展方向
在区域拓展方面,两联供系统在南方地区具有广阔的市场潜力。南方地区气候温暖湿润,冬季无集中供暖,但冬季湿冷的气候条件使得居民对采暖需求逐渐增加。两联供系统能够满足南方地区居民夏季制冷、冬季采暖的需求,且其舒适、节能的特性契合南方消费者对高品质生活的追求。在广东、广西、福建等南方省份,随着经济的发展和居民生活水平的提高,两联供系统的市场需求将不断增长。随着技术的不断进步,两联供系统在北方寒冷地区的适应性也将不断提高,有望进一步拓展北方市场。通过研发新型的低温适应性空气源热泵技术,提高系统在低温环境下的制热性能,解决制热衰减和除霜等问题,两联供系统将在北方地区的住宅、商业等领域得到更广泛的应用 。
在应用场景拓展方面,两联供系统在高端住宅市场的需求将持续增长。随着人们生活水平的提高,对居住环境的舒适度和品质要求越来越高,高端住宅业主对两联供系统的接受度较高。两联供系统的舒适、节能、智能等特性,能够满足高端住宅业主对高品质生活的追求,为其提供更加舒适、便捷的室内环境调节解决方案。在别墅、大平层等高端住宅项目中,两联供系统的应用将更加普及。
在商业领域,两联供系统在酒店、写字楼、商场等场所的应用也将不断扩大。酒店作为提供住宿和餐饮服务的场所,对舒适度和稳定性要求极高,两联供系统能够满足酒店客房全年恒温恒湿的需求,提高客人的入住体验。写字楼作为办公场所,人员长时间停留,对室内空气质量和温度稳定性有较高要求,两联供系统的智能控制和分区调节功能,能够满足写字楼不同区域的需求,提高办公效率。商场作为人员密集、空间开阔的商业场所,对室内温度和空气质量要求较高,两联供系统的高效制冷制热和空气净化功能,能够为顾客提供舒适的购物环境 。
在工业领域,随着工业企业对节能环保和室内环境质量要求的不断提高,两联供系统在工业厂房、数据中心等场所的应用前景广阔。工业厂房通常具有较大的空间和复杂的热负荷分布,两联供系统的分区控制和精准调节能力,能够满足工业厂房不同区域的需求,实现节能运行。数据中心作为高能耗场所,对制冷需求大,两联供系统的高效节能特性,能够降低数据中心的能耗和运营成本,提高能源利用效率 。
5.3.3 行业标准与规范的完善
制定统一的行业标准和规范对两联供系统市场的健康发展具有重要意义。目前,两联供系统市场存在产品质量参差不齐、安装售后不规范等问题,严重影响了市场的发展和用户的体验。制定统一的产品标准,明确两联供系统的性能指标、安全要求、能效标准等,能够规范市场产品质量,提高产品的可靠性和稳定性。规定两联供系统的制冷制热能力、能效比、噪音标准等具体指标,确保市场上的产品符合一定的质量要求 。
制定规范的安装和售后服务标准,明确安装流程、施工要求、售后服务内容和响应时间等,能够提高安装质量和售后服务水平,保障用户的权益。规范安装过程中的管道连接、保温措施、设备调试等环节,确保系统安装正确、运行稳定;明确售后服务的内容,如设备维修、保养、故障诊断等,规定售后服务的响应时间,确保用户在遇到问题时能够及时得到解决 。
完善的行业标准和规范还能够促进行业的技术创新和发展。通过制定标准,引导企业加大研发投入,推动两联供系统技术的进步。在能效标准方面,不断提高要求,促使企业研发更加高效节能的技术和产品;在智能化标准方面,推动企业加强智能控制技术的应用,提高系统的智能化水平 。
行业标准和规范的完善还能够增强消费者对两联供系统的信心,促进市场的推广和应用。消费者在选择产品时,往往会参考行业标准和规范,标准的完善能够让消费者更加了解产品的质量和性能,提高消费者的购买意愿 。
六、结论与展望
6.1 研究成果总结
本研究对两联供系统进行了全面深入的分析,涵盖技术原理、性能优势、应用案例、市场现状及发展趋势等多个关键方面。在技术原理上,两联供系统巧妙融合制冷与制热功能,主要通过空气源热泵技术实现能量转换。其制冷制热过程基于逆卡诺循环,由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等关键部件协同工作,完成热量的高效传递。在系统分类上,天氟地水系统制冷速度快但制热能效相对较低,天水地水系统舒适性高但系统较为复杂,不同类型适用于不同的应用场景和用户需求 。
在性能优势方面,两联供系统展现出显著的节能特性,通过优化设计和先进控制技术,有效提高能源利用效率,降低能耗。与传统分体空调加燃气锅炉采暖系统相比,在制冷和制热季节都能实现可观的节能效果,为用户节省运行成本。在舒适度提升上,两联供系统在温度均匀性和无吹风感方面表现出色,无论是采用地暖盘管制热还是风机盘管制冷,都能为用户营造出更加舒适的室内环境。其环保性能也十分突出,以电能为驱动,利用空气中的热量,减少了对化石能源的依赖,降低了碳排放,几乎不产生有害气体排放,对改善室内外空气质量具有积极意义 。
通过对住宅、商业场所和工业场景的应用案例分析,验证了两联供系统在不同领域的适用性和优势。在住宅领域,两联供系统满足了用户对舒适、节能的需求,在不同地域和户型中都能为用户提供良好的制冷制热体验。在商业场所,如商场、酒店、写字楼等,两联供系统能够根据不同区域的热负荷和功能需求,实现高效、节能、舒适的室内环境调节,带来显著的经济效益和社会效益。在工业场景中,虽然两联供系统在适应工业建筑复杂的暖通需求时存在一些问题,但通过合理的改进措施,有望在工业领域得到更广泛的应用 。
从市场现状来看,两联供系统市场规模近年来持续增长,在暖通空调市场中的份额逐渐提升。华东地区是两联供市场的主要消费区域,华北、华中地区也占据一定份额,不同区域的市场发展受到经济水平、气候条件、能源政策等多种因素的影响。在家装零售市场,两联供系统凭借其对中高端消费者需求的精准满足,实现了逆势增长。在竞争格局方面,市场上品牌众多,江森自控约克、大金、日立等品牌在市场中占据重要地位,各品牌通过技术创新、产品差异化、价格策略和服务提升等手段争夺市场份额 。
政策支持、消费者需求升级和技术进步是两联供系统市场发展的主要驱动因素。“双碳” 目标和 “煤改电” 政策为两联供系统的推广创造了良好的政策环境;消费者对舒适、健康、智能室内环境的追求以及对环保节能意识的增强,推动了两联供系统的市场需求;空气源热泵技术、智能控制技术、热交换技术等的不断进步,提升了两联供系统的性能和竞争力 。然而,两联供系统市场也面临着房地产市场波动、消费者认知不足、安装售后不规范等挑战,需要企业和行业协会共同努力,采取加强技术研发、提升市场推广力度、完善售后服务体系、加强行业自律等应对策略 。
展望未来,两联供系统在技术创新方面将朝着高效热交换、智能控制和与空气净化、新风等技术融合的方向发展。在市场拓展上,南方地区和北方寒冷地区的市场潜力将进一步挖掘,高端住宅、商业和工业领域的应用场景将不断扩大。行业标准与规范的完善将对两联供系统市场的健康发展起到重要推动作用,统一的产品标准、安装和售后服务标准将规范市场秩序,促进技术创新和市场推广 。
6.2 对暖通行业的启示
两联供系统的研究成果为暖通行业的技术创新提供了新的思路和方向。在技术创新方面,两联供系统所涉及的高效热交换技术、智能控制技术以及与空气净化、新风等技术的融合,为暖通行业整体技术水平的提升提供了借鉴。高效热交换技术的发展,如微通道热交换器的应用,能够显著提高系统的热交换效率,减少能量损失,这促使暖通行业在其他产品中也积极探索和应用类似的高效热交换技术,以提升产品的能效和性能 。
智能控制技术在两联供系统中的深入应用,实现了系统的远程监控、自动调节和故障预警等功能,为暖通行业的智能化发展指明了方向。未来,暖通行业应加大在智能控制技术方面的研发投入,推动整个行业向智能化、自动化方向发展,提高系统的运行效率和用户体验 。两联供系统与空气净化、新风等技术的融合趋势,也提醒暖通行业要关注室内空气质量的重要性,开发更多具有综合功能的产品,满足用户对健康、舒适室内环境的需求 。
在市场拓展方面,两联供系统在不同区域和应用场景的成功应用,为暖通行业提供了市场拓展的参考。在区域拓展上,两联供系统在南方地区的市场潜力以及在北方寒冷地区适应性的提升,表明暖通行业应根据不同地区的气候特点、能源政策和消费需求,制定针对性的市场策略。在南方地区,加强对两联供系统等适合当地气候和需求的产品的推广和应用;在北方地区,加大对低温适应性产品的研发和市场开拓,满足不同地区用户的需求 。
在应用场景拓展上,两联供系统在高端住宅、商业和工业领域的应用前景,为暖通行业开拓了新的市场空间。暖通行业应针对不同应用场景的特点和需求,开发专用的产品和解决方案。在高端住宅市场,注重产品的舒适性、节能性和智能化,满足高端用户对高品质生活的追求;在商业和工业领域,根据场所的热负荷、功能需求和空间特点,提供高效、节能、稳定的暖通解决方案,提高产品的适用性和市场竞争力 。
两联供系统的发展也对暖通行业的可持续发展提出了更高的要求。随着环保意识的增强和能源危机的加剧,暖通行业需要更加注重节能减排和环保性能。两联供系统以电能为驱动,利用空气中的热量,减少了对化石能源的依赖,降低了碳排放,符合可持续发展的要求。暖通行业应借鉴两联供系统的环保节能理念,积极研发和推广清洁能源利用技术,提高产品的能效比,减少对环境的影响,实现行业的可持续发展 。
行业标准与规范的完善对于两联供系统市场的健康发展至关重要,这也为暖通行业其他产品和技术的发展提供了启示。暖通行业应加强行业标准和规范的制定和完善,明确产品的性能指标、安全要求、能效标准等,规范安装和售后服务流程,提高产品质量和服务水平,保障用户的权益,促进市场的有序竞争和健康发展 。
6.3 未来研究方向展望
在系统优化方面,未来应深入研究两联供系统的动态特性,建立更加精准的系统模型,以实现系统的精细化设计和优化控制。通过对系统在不同工况下的运行特性进行深入分析,考虑环境温度、湿度、建筑负荷等因素的动态变化,建立能够准确反映系统性能的动态模型。利用该模型对系统的运行参数进行优化,如压缩机的运行频率、水泵的流量、风机的转速等,实现系统在不同工况下的高效运行,进一步提高系统的能效比和稳定性 。
在新材料应用方面,研发新型的高效保温材料和耐腐蚀材料,对于提升两联供系统的性能具有重要意义。新型保温材料应具有更低的导热系数和更高的保温性能,能够有效减少冷热量在输送过程中的损耗,提高系统的能源利用效率。研发新型的耐腐蚀材料,用于系统中的管道、热交换器等部件,能够提高设备的使用寿命,降低维护成本,确保系统的长期稳定运行 。
在市场细分方面,针对不同用户群体的需求,开发个性化的两联供系统产品和解决方案。对于高端住宅用户,注重产品的品质、舒适性和智能化程度,提供更加个性化的定制服务;对于普通家庭用户,开发性价比高、操作简单、维护方便的产品;对于商业和工业用户,根据其特殊的使用需求和建筑特点,提供专业的系统解决方案,提高产品的适用性和市场竞争力 。
未来还应加强两联供系统与其他相关技术的融合研究,如与太阳能、地热能等可再生能源的结合,进一步提高系统的能源利用效率和环保性能。探索两联供系统在智能建筑、绿色建筑中的应用模式,为实现建筑的节能减排和可持续发展提供技术支持 。