“不费电”的制冷设备:技术创新驱动绿色制冷产业新风口

财经 · 2026-06-28

从“耗电大户”到“节能先锋”:制冷行业的技术革命

传统压缩式制冷设备占建筑能耗的40%以上,是电力消耗的“大头”。然而,近年来以吸收式、蒸发冷却为代表的新型制冷技术正试图打破这一局面,其核心逻辑是利用热能、自然冷源或固体材料特性替代电力驱动压缩机。从产业趋势看,全球制冷市场规模在2023年已突破2000亿美元,其中非电制冷设备占比虽不足5%,但年复合增长率超过18%,成为资本市场关注的新洼地。

这一技术转向并非偶然。国际能源署(IEA)数据显示,到2050年全球空调存量将从现在的20亿台增长至55亿台,若完全依赖电力,电网将不堪重负。因此,各国政策正积极引导“低电耗”甚至“零电耗”制冷方案。例如,中国《绿色建筑评价标准》已将非电制冷技术纳入加分项,日本则对吸收式冷机给予30%的购置补贴。这些政策红利正加速研发与产业化。

从投资逻辑看,传统制冷格局由格力、大金等巨头主导,但新型制冷技术门槛较高,初创企业和技术授权模式可能带来超额收益。2022年国内某磁制冷初创公司完成B轮融资,估值较A轮上涨4倍,便是一例。不过,技术成熟度与成本仍是瓶颈,目前非电制冷设备的初始投资约为传统机组的1.5-2倍,需要全生命周期节能效益来对冲。

吸收式制冷:余热驱动,电力零消耗

吸收式制冷是当前商业化最成熟的“不费电”技术,其原理是利用热能(如蒸汽、热水、天然气燃烧)作为驱动力,通过吸收剂与制冷剂之间的循环实现降温。该设备的主要耗电部件仅为溶液泵和冷却水泵,电耗仅为传统压缩机的5%-10%,在有余热可用的场景下理论上可实现“零电制冷”。

工业领域是吸收式制冷的第一战场。钢铁、化工、制药等行业每年产生大量低品位余热(80-150℃),传统做法直接排放,而吸收式冷机可将这部分余热转化为冷量,用于车间降温或中央空调。据《中国余热利用白皮书》,国内工业余热资源总量约6亿tce(吨标准煤),若30%用于吸收式制冷,可每年节约电力约800亿度,相当于一个三峡水电站的年发电量。

市场推广方面,双良节能、远大空调等国内企业已推出系列化产品。以远大非电空调为例,其利用天然气或废热驱动,在酒店、医院等公共建筑中应用广泛。但这类设备体积较大、对热源温度要求较高,在分布式场景下推广受限。不过,随着小微型吸收式冷机(10-50kW)的研发突破,家庭光伏+吸收式制冷的一体化方案正在欧美试点,国内尚处于样机阶段。

蒸发冷却:利用自然冷源,降低用电负荷

蒸发冷却技术更古老,但近年来在数据中心、纺织厂等场景焕发新生。其核心是将空气与水直接接触,利用水蒸发吸热降低空气温度,整个过程仅需风扇和水泵,电耗仅为压缩式空调的15%-20%。在干热地区(如我国西北),蒸发冷却甚至可实现“零压缩”运行。

根据《数据中心蒸发冷却技术白皮书》,采用蒸发冷却系统的大型数据中心PUE(电能使用效率)可降至1.1以下,而传统压缩式空调PUE通常在1.4-1.6。以阿里云张北数据中心为例,其利用当地干爽气候采用间接蒸发冷却技术,年省电费超2000万元。这一案例直接推动了IDC行业对蒸发冷却的采购热情,相关设备供应商在2023年订单同比增长45%。

但蒸发冷却有先天短板:它不适合高湿度地区,且在降温深度上无法达到压缩式空调的低温(通常只能将温度降低至湿球温度附近)。为解决这一问题,混合式冷却设备应运而生——在炎热季节启动压缩辅助制冷,在过渡季则全量使用蒸发冷却。比如美的推出的“双模冷机”,据其年报显示在华南地区实测全年节电率达37%。这类产品既解决了痛点,又保留了低电耗优势,商业化前景较好。

固体冷却:磁制冷与电卡效应的商业化曙光

如果说前两项技术是“低电”而非“零电”,那么固体冷却则是真正有望实现“零耗电”制冷的突破方向。磁制冷利用磁热效应:磁热材料在加磁时温度升高,退磁时温度降低,通过循环即可实现制冷,理论上效率比压缩式高30%-50%,且完全无氟利昂、无压缩机振动。电卡效应则类似,利用电场驱动材料吸放热,近年来在薄膜电容上取得突破。

尽管实验室效率喜人,但商业化之路步履蹒跚。全球磁制冷先驱、美国Astronautics公司曾推出原型机,展示出15K温跨的制冷能力,但成本高达传统冷机的10倍。直到2021年,日立与日本东北大学合作推出采用镧铁硅合金的新型磁制冷模块,成本降至传统机组的3倍以内,并计划2025年前推出商业产品。

中国在固体冷却领域并不落后。中科院理化所、上海交大等团队已在磁制冷材料(如Gd5Si2Ge2)和样机研制上取得多项专利。2023年,海尔联合青岛美光推出首台国产磁制冷酒柜,能效等级达到A级,售价虽高但瞄准高端家用市场。资本层面,IDG资本、红杉中国已布局该赛道,2024年初某磁制冷公司完成Pre-IPO融资。预计未来3-5年,固体冷却设备将在医疗、食品冷链等温跨需求较小的领域逐步打开市场。

市场前景:绿色制冷设备投资机会与挑战

综合来看,“不费电”的制冷设备正处于技术成熟度曲线从“萌芽期”向“期望膨胀期”过渡的阶段。据Grand View Research预测,到2030年,非电制冷(含混合型)市场规模将达450亿美元,年均复合增长率16%。其中亚太地区因工业余热丰富和数据中心需求爆发,将占据最大份额。

然而,投资者需要警惕三大风险:一是技术路线的不确定性,固体冷却能否在5年内突破成本瓶颈尚未可知,而吸收式制冷的应用场景受限于热源可获得性;二是传统制冷巨头的反击,格力、大金等企业也在布局磁制冷专利,可能通过授权或收购挤压初创企业空间;三是政策风险,若碳交易价格长期低迷,企业可能缺乏替换高电耗设备的动力。

对于产业参与者,建议从“两横一纵”策略入手:横向把握工业余热制冷和数据中心蒸发冷却两条主线,纵向关注磁制冷核心材料和部件供应链。具体而言,可以关注双良节能(吸收式龙头)、英维克(蒸发冷却IDC解决方案商)以及产品线向绿色制冷延伸的磁性材料公司(如横店东磁)。短期内,混合型蒸发冷却设备因其风险收益比最优,仍是机构投资者的首选配置。