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1.概述众所周知，目前广泛运用的空调冷水机组所用的相变制冷循环主要有两种：蒸汽压缩式制冷循环和吸收式制冷循环。溴化锂吸收式冷水机组就是一种利用热量产生相变及传质的典型吸收式循环机组。采用蒸汽压缩式制冷循环的冷水机组根据压缩机分类主要有活塞式、转子式、涡旋式、螺杆式和离心式冷水机组。上述采用蒸汽压缩式制冷循环的机组按照压缩机提升压力方式的不同又可以分为两类：容积变化增压和速度变化增压。活塞式、转子式、涡旋式和螺杆式冷水机组所用的压缩机增压方式均属于容积变化增压。而离心式冷水机组是一种典型的速度变化增压机组。离心式机组的压缩机的增压原理是依靠旋转部件如叶轮将角动量传递给制冷剂蒸汽，使制冷剂蒸汽的圆周速度不断提高，同时由于叶轮流道法向截面不断扩大，使气体相对速度不断降低也获得了部分压力提高。在叶轮中增速增压的气体流过静止元件如扩压器和/或蜗壳，气流的绝对速度减小而使压力进一步提高。至于为什么速度减小能够获得压力的提高利用伯努利方程（pv+c2/2=常数）可以得到理论解释。表1是有关各典型螺杆机、离心机和吸收机生产厂家的产品冷量范围。表1 典型螺杆机、离心机和吸收机生产厂家的产品冷量范围
由表1可以看出，吸收机、螺杆机和离心机的冷量范围是部分覆盖的，因而销售市场是关联或直接竞争关系。特别值得强调的是，吸收机和离心机的冷量范围是几乎完全重合的，因而将构成直接的竞争关系。通过对表1利用8020法则（即帕累托法则）进行归纳分析，吸收机、螺杆机和离心机的主要冷量范围见表2。表2也列出了活塞式、转子式和涡旋式机组的应用范围作为参照。从表2可以看出，在小于200KW的应用领域中，活塞式、转子式和涡旋式机组占据主要地位。150KW到1400KW之间是螺杆式机组主要销售领域。700KW~4500KW之间使用离心机组和吸收机组的数量占绝大部分。而且在700KW到1750KW之间，吸收机、螺杆机和离心机的市场是相互重叠的，表现出竞争关系。表2 各类型机组的主要应用范围
4500KW及以上
4000KW及以上
表3列出了吸收机、螺杆机和离心机三种机型的技术特点比较。从技术特点比较中我们可获得一种很有趣的感觉，这三种形式机组的优缺点互相纠结在一起，于是在销售市场上就出现了大家可互相攻击的局面。当然，这种情况也说明了这三种形式的机组各有各的适应市场，不存在任何一种形式的机组能够完全替代另一种机组。预计这三种形式的机组将长期共存下去。
表3 三种机型的技术特点
*相同容量下机组重量和尺寸小
*机械磨损小
*易实现多级压缩和多蒸发温度
*变工况特性好
*制冷机中混入的冷冻油少，无回油问题
*启动和停机时间短
*目前仍无环境可完全接受的工质
*低负荷时容易发生喘振或失速
*难于采用变流量孔板
*自平衡能力差
*目前基本上不能作制热（和蓄冰用）
*目前多数声频较高，（开式）易遭受投诉
*制冷量在中大范围内都适应
*无ODP和GWP问题的困扰
*机械运转部件少
*消耗电力少，可削峰
*既可制冷又可制热
*自平衡能力强
*噪声频谱可接受
*机械加工量少，难度小
*操作维护比较复杂
*耗电少但并不能说一定是节省油或气
*对真空度要求十分严格，易出现冷量衰减
*停机和启动时间长
*有结晶危险
*不能送出0。C以下的冷媒（指LiBr机）
*相同容量下机组重量和尺寸较大
*只能是单蒸发温度
*变工况特性较差
*运行效率已接近离心机的水平
*结构简单，零部件少
*变工况特性好
*抗液击能力强
*既可制冷，又可制热或蓄冰
*相同容量下机组重量和尺寸小
*目前仍无环境可完全接受的工质
*效率在50%以下急剧变差
*等容积比压缩机会产生欠压缩或过压缩
*需要解决回油问题
*不太适合变频（60%以上额定转速）
*自平衡能力差
*系统不干净、冷却不好或反转易造成磨损或卡死
*加工要求高
2.市场情况2.1 销量情况根据中国制冷空调行业年度报告的历年统计，表4列出了从98年到2003年的螺杆机、离心机和吸收机的每年销售量。从表4可以看出，中大冷量机组的总体销售市场呈现增长态势（所有机型2000年的表现均不如意），这种增长态势预计将持续到2005年底，其中螺杆机的年增长率不断攀升呈快速增长态势，离心机也表现出比较高的增长率，吸收机的增长率在不断放缓。由于离心机和吸收机的冷量分布几乎完全重合，故在表4中将离心机与吸收机进行了对比，对比的结果是历年离心机的销量约占（离心+吸收）总销量的13.92~21.68%。可见，在这一大冷量市场，到目前为止，仍是吸收机占绝对主要市场。由于2003年夏季和冬季相继出现严重的电力紧张状况，以及国家电力建设的滞后性，可以预见，到2006年底，离心机的总量尽管也会增长（估计总量不会突破1500台），但其相对于（离心+吸收）的市场占有率不会变化甚至还有下滑的趋势。（从另一个方面讲，也可以预计，从2006年底开始，由于电力建设的到位，钢铁、焦化、纺织等行业投资结束，吸收机的总销量将开始出现下滑）由于历年来螺杆机40%的销售机组在比较大的冷量上，故表4将40%的螺杆机销量归入了大冷量市场，从表4倒数第2列就可以看到大冷量市场容量的变化趋势是总量不断增长，从98年到2002年在中国，离心机占据大冷量市场的比率为10.54~15.50%，占有比例是不断上升的。 表4 三种机组的销售量（台）
离心/（离心+吸收）
离心+吸收+0.4螺杆
离心/（离心+吸收+0.4螺杆）
表4注：A.根据调查和走访，大部分人认为2002年离心机的统计数据偏小（原始数据为920台），故对原始数据乘了1.3的系数。&&&&&&&B.从表4的吸收机销售额，有人认为吸收机的销量水分可能有30%，但本表未作处理。2.2 销售额情况表5列出了三种机型的历年销售额。由表5可以看出，与销售量增长相对应，大冷量市场的总销售额也是不断增长的，市场的总容量约为50亿元左右。其中，离心机的市场容量走过一个U形曲线，近几年成增长态势，03年10亿元；吸收机的市场容量一直比较稳定，维持在25~30个亿左右；螺杆机的市场容量呈快速增长态势。离心机的价格比较稳定，甚至03年的价格还有上升，其原因可能是离心机的竞争格局比较稳定市场集中程度高造成的，离心机非常需要新进入者。&&& 吸收机的台均售价呈不断下滑趋势。预计这种趋势还将继续。从表5我们还发现了一个奇怪的现象，螺杆机的台均售价越来越高（03年除外），这是否意味其毛利率越来越高？对此，我们进行了分析，发现造成这种现象的原因是螺杆机销售机组有向大冷量发展的趋势，从表6也可以看到，螺杆机主要生产厂家的市场集中程度正在提高，即美国三家公司（约克、特灵和开利）的市场份额不断扩大，而这三家公司的螺杆机产品的冷量都是比较大的。
表5 三种机组的销售额（万元）
吸收+离心+04螺杆
表5注：根据对双良、远大、三洋的销售额之和的推算，有人认为吸收机的销售额水分可能有30%，但本表未作处理。2.3 市场占有率表6列出了三种机型市场集中程度。从表6可以看出，离心机组的市场集中程度和吸收机非常相似，美国四家公司（约克、开利、特灵和美佳）占据了离心机组市场的90%以上，吸收机市场被双良、远大和三洋三家公司占据了从68%逐渐集中到90%的市场。从表6还可以看到，由于缺乏国内厂家的竞争，离心机组的集中程度长期保持比较稳定的状态（但三家之间的比例是变化的，主要是开利的占有率下降）；吸收机和螺杆机组的市场集中程度在不断提高，目前的吸收机组的市场集中程度正在趋向稳定，螺杆机的市场集中程度尚未稳定，还处于战国时代，在表6注C所列的螺杆机主要厂家实质上是第一集团和第二集团的混合，两个集团之间尚未拉开明显的距离，但可以预见，螺杆机市场集中程度将会加速。表6 三种机型的市场集中程度
美国四家汇总
表6注：A.离心机美国四家汇总指的是约克、开利、特灵和美佳；&&&&&&&B.吸收机三家汇总指的是双良、远大、三洋；&&&&&&&C.螺杆机的主要厂家指的是约克、开利、特灵、美佳、顿汉布什、冰山、惠州大金、武冷、烟冷、吉荣、富田、五洲、台佳、盾安等，由于螺杆机的集中程度不高，这些主要厂家每年都是变化的。2.4 离心机组的主要冷量范围表7列出了离心机组按冷量的销售比例。可以看出，90%以上销售的离心机组的冷量范围稳定在KW之间。由于受到螺杆式机组的不断竞争，500~1000KW之间的离心机销售比例不断缩小。从这个观察可以提示我们，新进入厂家应该把开发离心机组的主要产品线放在这个冷量段之间。 表7 离心机组按冷量的销售比例
500KW及以上
1000KW及以上
2000KW及以上
3000KW及以上
2.5 由市场分析所得到的几点体会A.目前大冷量市场仍是吸收机占主要地位，离心机所占的市场份额相对比较小，预计到2006年底前，离心机春天仍不会到来；B.离心机和吸收机的市场集中程度很高且比较稳定，这将给离心机的市场新进者如格力、美的等带来一定的难度。3.离心机生产厂家情况由于离心机组生产的技术门槛比较高，全世界从事离心机组生产的厂家不超过20家。而且全球90%以上的离心机销量被美国开利、约克和特灵三家公司所占据。经调查，表8出了全球的空调用离心机组生产或可能的生产厂家，并就一些情况作了简要介绍。 表8 空调用离心机组生产或可能的生产厂家
离心机组的发明者，也是最早进入中国的厂家。离心机产品品种全。近几年由于售后服务问题及零部件降低质量要求的国产化问题，在中国市场的占有率有所下降。目前其离心机基本上已经国产化。
目前在中国市场离心机占有率最高的厂家。被认为技术能力弱于开利和特灵，但产品销售手段非常灵活。是离心机中唯一走开式压缩机路线的厂家。
被业界认为是离心机技术水平最高和在中国市场最具增长潜力的厂家。市场开拓手段不够灵活，动作沉稳。坚持走R123的高能效和多级压缩路线。离心机产品品种最全，适应范围最宽。
美国规模最小的离心机厂家，曾经走向破产的边缘，但因最早开发R134A机组而起死回生。目前的R134A机组COP值最高。近两年离心机价格战的发起者。已在苏州设厂组装离心压缩机。
近几年，日本市场表现活跃的厂家，技术水平比较高，但机组结构稍嫌复杂。目前在国际市场上屡遭美国三家公司的阻击，市场收获不尽如人意。目前已在北京设厂生产，市场表现没有看到有多少起色。
日本最早引进离心机的厂家，由于日本市场狭小，离心机销量小
被认为是日本技术实力最强的离心机组厂家，但似乎已放弃离心机的生产
韩国最老的离心机生产厂家，76年从日立引进离心机技术。但不求技术进步，产品老化，目前在韩国市场节节败退，面临困境。
由于国际化经营，近几年在韩国市场表现最活跃的离心机生产后起之秀。
AXIMA(原苏尔寿)
欧洲技术水平最高的离心机组生产厂家，由于欧洲市场和劳动力成本的特点，以及市场开拓手段不够灵活，近几年的表现乏善可呈。
04年与重通合资组建。但由于缺乏懂行的管理层、合资部分缺乏对关键技术的掌控、缺乏大型机的市场运作经验以及急躁的心态，目前正在进行艰难的整合过程，发展前景尚不明朗。
与美的竞争和通用的合资失败后，开始下大力气进行自主研发。目前已经采购了NREC软件，购买了关键设备，从交大及其他企业网罗人才。预计可能有一番作为。目前已经制造出样机。
从苏尔寿购买压缩机组装生产离心机组。由于机组价格不具竞争力及与苏尔寿协议即将到期，有可能放弃离心机的生产。近两年，其希望将离心机用于高温海水源热泵。
从三菱重工购买压缩机组装生产离心机组。但由于缺乏自有技术，三年来从与三菱重工合作开始，目前仅销售了三台机组。由于三菱重工也在中国开始离心的销售，台湾KUN菱将在大陆面临严重的双重销售困境。
从庆元世纪购买了两台1067压缩机并请其组装了一台离心机组，自身无任何技术，已投资建造离心机的生产车间。沿承其善于造势的特点，目前正在大造离心机的营销声势。
从韩国罗特购买了一台压缩机，但只见打雷未见下雨。但据其风格，我认为五洲倒是有可能真正从事离心机的制造
只是传言将制造离心机，可能已经放弃。
从韩国罗特购买了一台压缩机，但至今未见任何下文。
4．技术比较分析目前在中国市场上聚集了几乎世界上所有的离心机组生产厂家，本部分试图通过比较各厂家机组进行初步技术分析比较，从而找出一些规律性的东西，不涉及各厂家机组的具体技术对比。4.1 制冷剂的使用比较表9 制冷剂选择比较
约克YT系列，特灵CVHE、CVHG、CDHG系列，重通LB系列
约克YK系列，特灵CVGF系列，重通LC系列，开利19XL、19XR系列，冰山C系列，美佳PEH、PFH系列，三菱重工CTF系列
从上表可以看，只有特灵坚持走R123的技术路线。采用134A制冷剂是目前市场的主流。4.2 产品冷量分布比较表10和11列出了所有厂家可提供的R123和R134A离心机组的产品型谱。从两个表中我们可以得出以下有规律性的东西：A.在R123机组中，特灵的产品品种最全，在R134A机组中，美佳的产品品种最全，；B.不管是R123还是R134A机组，几乎所有厂家型谱都是采用的等差数列，而没有采用差值递增数列。而且差值惊人地相同，为176KW（15万大卡/小时，50TON）。C.在R123机组中，特灵有双机头系列，在R134A机组中，美佳全面采用了双机头系列。表10 各厂家R123离心机产品型谱对比表
约克YT（12个型号）
表11 各厂家R134A离心机产品型谱对比表
F063MAJ23F
4.3 产品能耗比较表12和13列出了R123和R134A机组的性能对比，从这两个表中我们可以得出以下有规律的感觉：A.对R123机组，机组的性能系数在4.69~6.01之间（表中每个型号机组的最高效率用红色粗体表示），对R134A机组，机组的性能系数在4.92~5.62之间（表中每个型号机组的最高效率用红色粗体表示）；B.对R123机组，机组性能最高的厂家是约克（按道理来说，应是特灵），对R134A机组，机组性能最高的厂家是美佳。表12 制冷剂为R123的离心机性能对比表
表13 制冷剂为R134A的离心机性能对比表
4.4 产品冷重比比较表14列出了R134A离心机组的冷重比。进行这个对比的原因是可以反映单位冷量（KW）所消耗的材料重量（KG），从一定程度上也可以反映机组的真正成本。从表中可以看出，大部分离心机的冷重比5~7之间。美佳机组的冷重比最小，这可能是因为其压缩机转速最高的缘故。约克绝大部分机组的冷重比最大，甚至比特灵的双级离心还要大，这应该与约克为开式压缩机电机相对比较重有关。表14 制冷剂为R134A的离心机冷重比对比表
5．离心式冷水机组的技术发展趋势A.离心机组正在向小冷量方向扩展。已经知道，螺杆式机组正在向容量大和小两个方向发展，在目前的市场上，在350~1750KW的范围内，已经模糊了离心机和螺杆机的使用界限，在700~1750KW冷量范围内，螺杆式机组已经动摇了离心机和吸收机的统治地位。针对这种情况，目前已经有几个公司已经开发小容量的离心机（175~1000KW），目的是希望以低噪声和比螺杆机高的性能从螺杆机夺回市场。例如加拿大的TUBOCOR公司开发的小容量磁悬浮离心压缩机的IPLV值8.5，噪声70dbA以下，预计对螺杆机构成比较大的竞争力。三菱重工开发的立式“微型透平”重量轻体积小，也是一种比较有潜力的压缩机。B.离心机组正在向无油化方向发展。和螺杆机机组一样，现在的离心机组也有比较复杂的油系统，制冷剂中含油会降低换热器的传热效果。为了进一步提高效率，简化系统，或降低成本，有几个公司在进行取消离心压缩机油系统的开发工作。目前的方向主要有两个：一个方向是开发磁悬浮轴承系统，从事该方向研究的公司有加拿大TUBOCOR公司、三菱重工和特灵公司。据说约克公司在几年前也已开展了这方面的研究。另一个方向是用机组本身使用的液体制冷剂取代冷冻油对轴承进行润滑和冷却，这种替换要求用特殊轴承替代传统钢制轴承，如特灵公司正在研制使用混合陶瓷轴承的机组，三菱重工推出了采用自湿润轴承的“微型透平”离心压缩机（材料可能是石墨）。目前这两个方向到底哪一个将成为主流还不明朗。表15是这两个方向的一些大致比较。表15 磁悬浮轴承系统和制冷剂润滑系统比较
磁悬浮轴承系统
*运动部件无油润滑运行，传热表面无油膜粘附，提高换热器效率，摒弃了传统冷水机组复杂而庞大的辅助系统；*靠磁力将转子完全浮起来，没有任何轴承摩擦损失，有利于提高效率；*启动之前和停机转子都保持一段时间浮起，使机组启动或停机时非常可靠；*压缩机重量轻，体积小；*非常安静，振动小
*需增加复杂的轴承控制系统，在系统的复杂性方面与传统的油系统相比无优势；*与传统的油系统相比相比，可能还需要增加机组成本；*由于大容量机组转子重而需要更大的磁浮力，将使系统更复杂，成本更高，可能将遏制在大容量机组中的应用；*在轴承控制系统突然断电时，（可能）造成转子的重大损坏。
制冷剂润滑系统
*运动部件无油润滑运行，传热表面无油膜粘附，提高换热器效率，使机组零件数量大量减少；*可能可节约机组成本；*适用的机组容量范围宽广。
*由于润滑用液体制冷剂很容易汽化，不能形成稳定的油膜，在起动和停机时容易产生干摩擦，对能否稳定提供液体制冷剂将非常敏感；*为了保证液体制冷剂在任何时候都能提供，必须要有相对复杂的制冷剂供应保证系统，这减弱了相对于传统油系统的成本优势；*要求非常特殊的轴承材料，由于工艺原因，目前陶瓷轴承座圈制作很困难，还只能采用滚珠为陶瓷的混合陶瓷轴承，在很大程度上限制了叶轮的转速（现比较有经验的转速为3千转）。 C.正在进行使用范围的拓展。如瑞士苏尔寿和三菱重工推出了大型高温热泵离心冷水（热泵）机组，热水出水温度可分别达到70℃和80℃，使离心机组向热泵的应用方向拓展。如特灵等厂家推出了可蓄冰的双工况离心机。D.离心机组仍在进一步提高效率，降低能耗。离心机组已经被认为是蒸汽压缩式机组效率最高的机组，据说目前最高效率机组（特灵一款型号）的COP已经达到7.33（占8.723的84%）。但根据热力学原理，即使在最好的空调工况38/6℃下，理论极限COP值为（273.15+6）/（38-6）=8.723，因此可以肯定，在追求效率方面已经没有太多实质性的余地，这也表明目前的离心机组的已经达到了很高的技术水平。但是各厂家通过进一步优化压缩机叶轮流道设计、在系统层面运用CFD优化计算、将满液式蒸发器改为降膜喷淋式蒸发器、采用更新型的传热管形式、使用自适应控制系统进行优化控制等措施进一步提高效率。E.正在不断提高智能化网络化技术水平。应该说这是现今所有设备的普遍趋势。但对于离心机组来说，通过了解，市场上现有的离心机产品的智能化网络化发展已经不仅仅是一个趋势了，而是已经到了一定的水平和普及程度。
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