磁悬浮中央空调的介绍及其技术特点

磁悬浮目前是中央空调市场上较为流行的概念，国内外的许多厂家都推出了磁悬浮产品，与之相对应的是，许多厂家在产品介绍时，照搬已有的压缩机介绍资料，并不全面。本文从基本的设计原理及技术参数上，分析磁悬浮中央空调机组的设计理念、产品特点以及应用情况。
1、磁悬浮压缩机的产生
磁悬浮是目前国内中央空调行业炒的炙手可热的一个概念，对于磁悬浮，大家并不陌生，其在高速铁路上的突破和成就是有目共睹的。
其实，自人们发现磁铁同极相斥的的特性后，磁悬浮即在理论上存在，法拉第的电磁感应定律则为其工业化生产奠定了基础。
离心式压缩机，其本质上完成的工作是压缩介质的动势能转换，在长期的研究中，最基本的公式如下：

其中：
H ---- 压头，即势能差；
u ---- 叶轮外缘圆周速度；
D ---- 叶轮直径；
n ---- 叶轮转速
若要提高压缩机的压缩效率，除了增大叶轮的直径，就只能增加叶轮的转速了，然而在传统工艺技术下，这两点都难以实现，因此当RON CONRY先生最初研发高效压缩机时，他直接联想到了磁悬浮技术。
从93年开始，经过近10年的努力，RON的团队终于研发成功世界上第一款磁悬浮压缩机，命名为TURBOCOR，并在2001投入实用。


磁悬浮压缩机：
• 压缩部分
• 驱动部分
• 变频部分
• 控制部分

磁悬浮压缩机的技术基础是磁悬浮轴承技术，通过永磁与电磁相结合，能够使转轴处于一个较为完美的六面凌空状态。（其实1842年，英国物理学家Earnshow就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。一百多年以后人们才得以实现这个模型）。

之后，人们发现，采用磁悬浮技术后，压缩机的各项性能得到显著提升：
首先是转速的提升，由于没有了机械摩擦，磁悬浮压缩机的转速在理论上可以无限提高（叶轮强度足够），在实际的使用中，RON CONRY的团队实现了48000r/min的极高转速，使叶轮的尺寸变得非常小，压缩机的整体体积和重量显著下降；
其次是无级变频的实现，由于不需要考虑润滑油的回油问题（在取消了专门的供油泵之后，有油机械的润滑完全依靠运转中所产生的负压），磁悬浮压缩机的转速可以无限小（趋近于0），这使得离心式机械中的相似定律可以完全发挥作用：

压缩机输出制冷量 ∝ 压缩机转速
压缩机吸排气压差 ∝ 压缩机转速2
压缩机消耗之功率 ∝ 压缩机转速3
这也是变频节能的基本原理所在。
第三，极低的启动电流，压缩机启动时，只需要满足支撑转轴重量的电磁力即可，因此，单台磁悬浮压缩机的启动电流在2A左右，而传统的星三角启动方式普遍具有5~8倍额定电流，对电网的冲击较大。
第四，极低的运行噪音，单台磁悬浮压缩机正
常运行时，其噪音值在68dBA左右（1m测试距离），传统的螺杆或离心式压缩机其噪音在80dBA以上。

第五，运行稳定。磁悬浮压缩机只有一个运动部件，其故障率极低，内部具有良好的冷却系统。电器部分的设计为模块化插拔式，十分直观简洁，这使得压缩机在实际的运行中具有多重保障。

可见，磁悬浮压缩机与传统的压缩机相比较，其优势是十分明显的，也说明其未来的巨大应用发展空间。
1、磁悬浮中央空调
1）、发展方向
根据卡诺循环的基本原理，蒸汽压缩式中央空调的组成分为四个部分：压缩部分、蒸发部分、冷凝部分及节流装置。压缩机时空调机组的心脏，压缩机的形式，决定了机组的基本参数和运行特点。
自第一台磁悬浮压缩机问世以来，磁悬浮中央空调即分为两个发展方向：做大与做小。
• 所谓做大，即通过多台磁悬浮压缩机的组合，使磁悬浮机组的单台冷量增加，一方面能够占据较大的市场份额，另一方面能够获得较高的运行效率。
• 所谓做小，及充分发挥磁悬浮压缩机的体积重量优势，通过与紧凑式换热器结合，使冷水机组的尺寸不断减小，获得更多的应用机会。
在这两方面，典型的代表即为SMARDT与MULTISTACK。
MULTISTACK以模块机起家，其模块化技术发展已有20余年，通过应用磁悬浮压缩机，可以使得模块机占据70~100RT的优势冷量段，借助其前期庞大的客户群和较好的认知度，占领市场。
SMARDT为单一生产磁悬浮冷水主机的厂家，其技术优势在于对压缩机的研究较为深入，具有良好的控制技术，因此，SMARDT将目光瞄向了300~800RT的主流中央空调市场，通过发挥磁悬浮压缩机的高效无油特性，占领市场。
2）、技术特点
对于模块机而言，风冷冷水系统占据较大的优势，但由于磁悬浮压缩机不适宜开发风冷热泵型产品，使得其在华东地区的市场开拓受到了较大的限制。
对于满液式磁悬浮机组而言，由于单体磁悬浮压缩机的冷量较小，因此磁悬浮机组必然采用多机并联的模式；其次，磁悬浮压缩机内置变频，在实际的运行中，多台压缩机同时运行，这也是目前大家耳熟能详的“同步变频”策略。(本篇观点并不代表暖通南社立场）
我们不妨先来了解一下多机头并联的产生及发展情况（开利活塞机享有机王的美誉）：

早期的活塞、螺杆式冷水机组经常采用多机头并联的模式，其负荷加减载为简单的开停式切换：


适时，变频的概念尚未推出，单台活塞机的冷量只有30RT左右，其调节的灵敏度高出了后期出现的多档调速概念；
同时，容积式压缩机对于系统内部压差的变化反应不明显，因此即使两器内的压力产生的剧烈变化，压缩机的反应仍然较为稳定。
但是，如此的调节模式带来的后果即是水温波动较大，由于使用活塞的场合其系统水容量均较小（大型系统往往采用离心机或螺杆机），因此其温度的变化是十分不稳定的（相对而言）。
离心式机组能否采用这种调节模式呢？
答案是不能，离心式机械的两条曲线限制了这种方式：喘振线、堵转线。
对于离心式压缩机，喘振是不可消除只可避免的，任何离心式机械都存在喘振区。当两器内的压力剧烈变化时，如果压缩机没有适当的保护，则很容易引起压缩机的失速故障，因此多台离心式机械并联（十分少见）的加减载情况是这样的：



虽然理论曲线十分简单，但是实际的控制过程却是相当复杂的，技术难度也较高。
3）、参数特征
磁悬浮中央空调可以完美的继承磁悬浮压缩机的应用优势，与目前市场主流产品相比较，其最突出的特点就是节能、低维护。