大型建筑物的制冷通常都使用风冷或水冷冷水机组，据统计，在9000m²以上的建筑物中，大约有39%使用冷水系统作为冷源，而冷水系统亦采用了各种不同的压缩机技术。正确选择冷水机组与压缩机，不仅需要专业工程师确定建筑物的制冷负荷与冷水机组制冷能力¹，还要通过计算，比较每冷吨制冷量的能耗和运行成本，确定不同系统之间的投资回报率。 

在采购新机组时，专业工程师和建筑物业主自然关注机组的效率额定值，并以此评估冷水机组的年度能耗。但是，除了冷水机组的额定性能外，有一个变量也值得纳入考虑：冷水机组及冷水机组压缩机在投入实际运行后，是否可以保持其额定性能？

我们已经在多家第三方发布的研究报告中得知影响冷水机组性能的一个主要因素是机组压缩机所使用的润滑油。润滑油主要用于形成密封防止制冷剂回到吸气口，并润滑压缩机轴承、齿轮和轴封。而在运行期间，随着时间的推移，油被制冷剂带走并在整个系统中循环。最后，油覆盖热交换器管，形成热障，这种热障会降低效率，即出现所谓的“油污”问题。

多家独立的第三方详细研究了“油污”对机组性能产生的影响，包括：

系统含油浓度为10%时，传热比从1.0降至0.65；²

中国清华大学发布的研究报告指出，机组运行五年后因润滑油导致的效率损失为10%，10年后效率损失达20%；^３

其它情况，性能降低30%；⁴

除了油污以外，还有一个随运行时间增加而对性能产生产生影响的因素。另一项研究表明，运行期间，由于轴承磨损严重、能力滑移损失（capacity slide damage）等因素，传统的油润滑压缩机（尤其是螺杆式压缩机）的性能降低特别严重。⁵这些研究得出的结论是，开始运行后的五年内，螺杆式压缩机的磨损会严重影响性能，运行15年后平均性能降低高达26%。

为了避免因机械磨损和润滑油产生的性能衰减问题，丹佛斯推出采用无油轴承的变频离心封闭式压缩机 —— 丹佛斯天磁®（Turbocor）压缩机。采用这一类型压缩机后，冷水机组厂商可以在机组上省去润滑机械压缩机轴承的复杂油路系统。

综上所述，虽然从理论上说，无油封闭式离心压缩机设计，可避免传统油润滑压缩机存在的因摩擦和油污而引起的效率衰减和维护保养等问题。但是，运行多年以后，实际情况又如何呢？

为了得出准确结论，丹佛斯2018年启动了一个研究项目，将运行10年或10年以上的丹佛斯天磁®（Turbocor）压缩机的性能与出厂时的性能进行比较。研究的目的是确定无油压缩机是否与传统油润滑压缩机一样都存在性能降低的问题，还是它们可以保持最初的性能水平。

研究表明，采用磁悬浮无油轴承的丹佛斯天磁®（Turbocor）压缩机能保持10年以上的一致性能。

应用1

美国宾夕法尼亚州好时巧克力世界数据中心(Hershey, Pennsylvania, USA)

好时公司是一家全球领先的糖果公司，以其巧克力、糖果和小吃闻名。1973年，该公司在宾夕法尼亚州好时开设了好时巧克力世界，然后陆续在其它地方开店，从时代广场，到迪拜，再到上海，遍及全世界。为了向全球的巧克力客户和粉丝提供更优质服务，好时巧克力世界在好时设有数据中心，该数据中心启用一台冷水机组，机组全天候运行，为其中的电子设备提供制冷。

冷却技术

为了满足这些条件，该数据中心采用了一台 180 冷吨（600 kW）的Smardt WA062.2水冷冷水机组，机组搭载 2 台丹佛斯天磁®（Turbocor）TT300 无油离心压缩机，压缩机采用R-134a制冷剂，两级离心压缩，单台压缩机公称制冷量为90冷吨。

性能测试

进行性能测试的这 2 台压缩机，分别经过 38,967 小时和 38,928 小时运行，为数据中心提供24/7制冷运行，运行时间长达10年以上。

2018 年 1 月，压缩机从机组中拆除，并换成全新的TT300 压缩机。现有的压缩机被送往位于佛罗里达州塔拉哈西市创新公园的丹佛斯检测实验室。

测试得出，根据额定的质量流量，两台 TT300  压缩机中，1号压缩机测试输入功率为48.0 kW，2号压缩机测试输入功率为49.0 kW，其压力、转速和质量流量如表1和表2所示。（由于没有官方关于独立离心式压缩机的测试标准，但已发布的AHRI 540-2015可作为试验参考标准，详细说明见下方。）测试的结果符合AHRI 540-2015中关于质量流量和输入功率 ±5%的容差。

测试结果与这两台压缩机2007年出厂测试时的参数进行了比较。

试验结果和结论

运行11年后的偏差测试：与2007年46.8 kW输入功率的原始功率试验值来看，11年后1号压缩机功率消耗高了2.56%（表1），质量流量高了2.13%。从48.7 kW的原始值来看，2号压缩机功率消耗高了0.62%（表2），质量流量高了0.15%。

性能一致性：功率和质量流量的偏差范围（表1和表2）都在AHRI 540-2015规定的容差内（表3）。此范围接近新压缩机的预期性能值。结果表明，丹佛斯天磁® TT300无油压缩机11年没有明显的性能降低。这种证据表明，压缩机具有一致持久的性能，这种性能在冷水机组的整个寿命期间不会降低。

客户满意度：好时公司数据中心高级维护保养专员Steven C. Miller说：“数据中心的可靠性最重要，这种冷水机组采用丹佛斯天磁®TT300磁悬浮无油压缩机，是一种极其可靠的冷水机组。运行维护成本一路下降，因为自冷水机组投入运行后的10多年来，几乎没有维修工作。我们最初选用这种技术的原因是其低噪声水平，同时参考了其它工地的成功跟踪记录。在我们的案例中，采用丹佛斯天磁®压缩机的冷水机组已经满足并超过了我们关于性能的预期。”

应用2

澳大利亚广播公司片场 （澳大利亚墨尔本）

应用

澳大利亚广播公司（ABC）演播室位于墨尔本充满活力的繁华艺术区，提供世界一流的演播室电视设施和服务。片场有照明设备、电子设备、设备间、制片人员办公室以及一间可容纳350人的观众厅。这种庞大阵列的负荷状况导致明显的负荷波动，因此也要求冷水机组可以给出迅速反应。

制冷技术

为了满足空间制冷要求，ABC 演播室 2008 年将现有的冷水机组换成2 台 240 冷吨（840kWr风冷冷水机组（Smardt A0840-3C），每套机组配有 3 台丹佛斯天磁®（Turbocor）TT300无油压缩机。在2014 年进行一系列建筑物扩建后，另外安装了3台 230 冷吨（800 kWr）的蒸发式冷水机组（Smardt EB0-2E）。

性能测试

从现有冷水机组的 3 台压缩机中选了 1 台进行性能测试。测试的压缩机运行了10 年，其中演播室片场空间制冷需求多变，以满足墨尔本温和的海洋性气候。

2018 年9月，压缩机从水冷机中拆除，并换成全新的TT300 压缩机。现有的压缩机被送往位于佛罗里达州塔拉哈西市创新公园的丹佛斯检测实验室。

在既定质量流量情况下，测试得出这台TT300压缩机测试的输入功率为 47.5 kW，运行工况如表3所示。测试结果符合AHRI 540-2015的容差要求，如前述。

然后，我们将测试结果与其2008年出厂测试时的参数进行比较。

试验结果和结论

运行10年后的偏差测试：从2008年46.3 kW的初始功率试验值来看，压缩机在运行10年后功率消耗高了2.59%（表3），质量流量低了0.92%。

性能一致性：功率和质量流量的偏差范围都在AHRI 540-2015规定的容差内（表3）。此范围接近新压缩机的预期性能值。结果表明，丹佛斯天磁® TT300无油压缩机10年没有明显的性能降低。这些数据是表明压缩机具有一致持久性能的附加证据，这种性能在冷水机组的整个寿命期间不会降低。

客户满意度：ABC设施经理Greg O’Brien说：选择冷水机组的决定性因素是占地面积小（因为空间有限，装不下冷却塔）、噪声低（因为附近区域有扩建的住宅楼）和最高效的技术。”Greg进一步说道：“所有要求都能满足，冷水机组多台压缩机具有灵活性，可应对负荷变化，启动电流低（每台压缩机的启动电流仅2安培），现有备用发电机可启动冷水机组。”

结论

由此可知，除了行业早已耳熟能详并经过反复证实的安静运行、维护保养简单等优势外，采用磁悬浮无油轴承的天磁®压缩机即使运行超过10年，仍然保持着最初的性能与制冷能力，因此压缩机的节能性也始终保持出厂时的优异水准且无衰减，并确保机组整个生命周期的二氧化碳的排放量最低。

1）“制热和制冷。” Energy Star.  访问时间：2018年10月30日。

https://www.energystar.gov/sites/default/files/buildings/tools/EPA_BUM_CH9_HVAC.pdf,第3页。

2）“ASHRAE研究项目报告RP-751：以实验方式测定冷冻机油对采用R-123、R-134A制冷剂的满液式蒸发器的影响。”ASHRAE.1999。

3）RayGood.“新兴的无油技术。”访问时间：2018年10月30日。

https://utahashrae.org/images/downloads/Chapter_Meeting/slc_ashrae_emerging_oil_free_technologies_final.pdf。第14页。

4) “改进空调系统和制冷系统的能效。” Power Knot. 访问时间：2018年10月30日。

http://www.powerknot.com/2017/03/02/improving-the-energy-efficiency-of-air-conditioning-and-refrigeration-systems。

5) YingZhengandMichaelBellstedt(Minus40PtyLtd).“最终报告：压缩机性能下降评估和磨损减轻策略。”Meat&LivestockAustraliaLimited, North Sydney NSW, Australia。2014年12月，第19页。