探讨我国现代空调制冷设备的能效分析及发展趋势

　　摘要：本文是通过我国现代从制冷量、耗电量、环保、不可再生能源和可再生能源五方面浅析常用空调制冷设备能效及发展趋势。
　　关键词：制冷设备；能效分析；发展趋势
　　随着我国经济一直保持持续稳定的增长势头，跟随着高速增长的固定资产投资，在新投资建设的许多建筑中如商厦、宾馆、超市、体育文化娱乐中心、多功能办公楼等纷纷采用中央空调。
　　随着人们生活水平的不断提高和世界范围内的各产业结构调整，高新技术行业不断发展以及传统产业技术改造导致大批的生产办公用房需设置中央空调。采用中央空调的建筑物越来越多，对中央空调的需求量将持续增加。人们对室内空气环境、建筑外部环境、小区环境要求也越来越高，同时，随着社会的不断进步，国家对节能、环保也将日益重视传统家用空调将由中央空调及区域供冷设备取代，制冷设备需求增加。
　　空调制冷设备从形式上大致分为；家用空调、吸收式中央空调溴化锂燃机)、电制冷中央空调、变频多联中央空调、水源热泵中央空调。
　　l家用空调
　　家用空调器的单机制冷量小，所使用的压缩机采用全封闭式，冷凝器为风冷式，具有小型新颖、制冷(制热)迅速、控制灵活方便、安装简单快捷、耗电量低、价位低等特点，因此以其广泛的适应性在传统的空调方式中占据着牢固的地位。窗式空调器没有新风引入装置，可以向室内供应适量的室外新鲜空气，改善室内的空气品质，提高室内环境的舒适感和卫生标准。分体式空调器均没有新风供应，要改善室内的空气品质，还得另设新风换气机，或者通过卫生间、厨房的排风负压从门缝隙处引入室外新鲜空气。
　　但是，家用空调器的大量使用所带来的问题也是显而易见的。首先，家用空调器的大量无规则设置形成了独有的“中国特色”，造成的视觉污染和景观破坏对城市的整体形象是极大的损害。其次，家用空调器装机容量占全国发电总装机容量的比重越来越大(应超过l0％)，而实际耗电量占年发电量的1，这已经存在了很大的高峰低估负荷差异且对调节性能较差的我国电网将构成更大的冲击。再次，家用空调器的冷凝水排出、热风排放、噪声污染、支架安全、效率下降等诸多不易解决的难题，都会引发一系列的社会经济问题。家用空调器的弊端不符合人们居住和环保要求，为中央空调发展开辟了市场空间，中央空调成本逐步下降带动了市场需求。
　　2溴化锂吸收式制冷机组
　　据中国建筑业协会建筑节能专业委员会的课题研究显示，我国建筑使用能耗占全国商品能源消费总量的l1．7％，其中60％～70％为空调能耗；而一些经济发达国家，制冷与空调的能耗量约占全年总能耗量的20％～30％。随着我国经济的高速增长，人民生活水平不断提高，城市中央空调将成为夏天生活、工作的必需品，成为建筑物的基本设施，我国空调能耗占社会总能耗的比重也将逐步上升。因此，中央空调制冷主机的产品结构调整应符合能源结构的发展趋势。
　　目前在我国的中央空调电驱动制冷机型仍占主导地位，主要是因为电驱动制冷的热效率较高。目前我国各种能源的价格并不十分合理，中国的民用电价是偏低的，工业电价偏高。随着我国市场化改革进程进一步推进，电和天然气都按市场定价，再加上国家给天然气一定补贴的政策，天然气价格将更趋合理化，燃气空调肯定是合理的。
　　人们普遍认为燃气直燃型溴化锂吸收式冷热水机组是“节电不节能”，并且，其使用的能源为不可再生能源，在一些待定的能源结构较为合理的场合(工厂的废热回收利用)，直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的性价比则远高于采用各种压缩机的电动风冷热泵冷热水机组。
　　3电动压缩式制冷机组
　　3．1大型离心式制冷机组
　　电力空调中，一般随着制冷量的增加，其能源利用效率也增加，按能效比高低排序，离心式大于螺杆式，而螺杆式大于活塞式。在大型制冷机组中一般用离心式压缩机，中型机组用螺杆式压缩机，小型机组用活塞式压缩机。随着节能要求的提高及区域供冷公司的增加，客户对大型离心式制冷机的需求将大大增加。同时，离心式制冷机组寿命一般在20年以上，大大高于其他类型机组，其市场需求量将增加。
　　3．2多种冷却源机组
　　电动压缩式制冷机组根据其冷却介质又可分为风冷式和水冷式。水冷式根据冷却水的不同分为城市给水、地下水、地表水(如河水、海水等)。目前应用得最为厂泛的是水冷式制冷机组，水冷式制冷机组有冷却塔、冷却水泵等辅助设备。如果没有变频装置，在部分负荷下冷却塔风机和冷却水泵的耗能是基本不变的，使得冷却机组在部分负荷下的综合能效比较低。
　　冷却塔由于蒸发、风吹和排污损失，需要进行补水。补水量约为流量的l％～1．5％。一台1400kW冷量的离心机组冷却水量约为288t／h，则补水量为3t／h。我国淡水资源总量居世界各大国的中游，但由于人口众多，人均水资源量居大国的末位。因此，水冷制冷机除消耗能源之外，也是耗水大户。加之我国水污染严重，城市供水的水处理成本逐年提高，从节水的角度，反倒是应提倡用风冷机。我国香港特别行政区由于水资源严重匮乏，完全依靠内地水库供应淡水，因而当地禁止使用淡水水冷机组，个别大型建筑由于空调冷量特别大而采用很大的海水冷却。
　　风冷式制冷机组与水冷式机组相比，相同制冷量的风冷机组价格比水冷机组高30％左右，但其无冷却塔和冷却水系统，使整个系统简单、占地少。风冷机组的冷凝温度比水冷式机组的冷凝温度高5～l0度，其制冷能力不如水冷机组，加之空气的导热性和热容量比水小很多，因此风冷式机组的能耗指标(kw／kw)一般都大于0．28，而水冷机组的能耗一般都在0．23以下(离心式水冷机组的能耗指标大多为0．20左右)。在水源缺乏、用水有限制的地方(如香港地区规定不得使用淡水作为冷却水)，或由于条件所限不能或不允许放置室外冷却塔时，或工程所在地地价比较昂贵时，为节约设备所占空间等,可考虑采用风冷制冷机组。
　　3．3冰蓄冷系统
　　冰蓄冷空调就是利用非峰值电能使制冷机在最佳节能状态下运行，将空调系统所需要的制冷量用显热与潜热的形式部分或全部地储存于冰中，当出现空调负荷时，即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要。用来储存冰的容器称为蓄冰设备。蓄冰系统包括蓄冰设备、制冷机械、连接管路及自动控制系统等。
　　4变频空调
　　1902年第一台空词诞生，而在105年后的今天，空词早己成为家家户户所必备的家用电器，空调的形式也不断进行着更新换代。随着生活水平的不断提高，人们对空词性能的要求不只停留在制冷制热的功能上，而更看重其对能源环境和空气品质的保护。
　　空调按压缩机形式的不同大致分为定频空调和变频空调。从世界变频空调的发展历史来看，在1983年日本诞生了第一台变频空调，这在空词史上奠定了里程碑。至今短短2O几年的时间里，变频空词以其高效、舒适、环保等一系列优势，在中国很快受到了市场的认同和欢迎，以迅猛的速度发展。在发达国家中，变频空词所占的市场比率也以惊人的速度增长。以2006年变频空调在主要国家市场的占有率为例：日本96％，欧洲5O％，中国8％。据统计，自1983年到1988年，仅5年时间，日本的变频空调已占空调市场的96％。
　　据统计，中国目前家用空调的保有量约为2亿台，年销售量在1500万台左右，年耗电量在400亿千瓦时以上，约占中国每年全国电力消耗的百分之十几。可想而知，若能够提高空调的能效及其用电效率，所能给社会、给家庭节约的财富将是相当巨大的。
　　5水源热泵技术
　　水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
　　地球表面浅层水源如深度在1100米以内的地下水、地表的河流和湖泊海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1km的能量，用户可以得到4kw以上的热量或冷量。
　　与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。锅炉供热只能将9O％～98％的电能或7O％～9O％的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此水源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25度，其制冷、制热系数可达3．5～4．4，与传统的空气源热泵相比，要高出4O％左右，其运行费用为普通中央空词的5O％～6O％。因此，近十几年来，尤其是近五年来，水源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为2l世纪最有效的供热和供冷空调技术。
　　6结束语
　　现在我国的很多工业城市，大部分住宅及空词仍会在较长时间内以电力空调为唯一选择，电力空调用电量的增加，供电峰谷差拉大，使电力系统的发展越来越不平衡。一方面，用电低谷时，大量电力无处消耗，而燃煤发电机组由于起停性能差，只能压负荷运行，致使煤耗上升，污染显著增加；另一方面还得新建更多的电厂以满足El益增加的高峰负荷，城市电网的调控能力也将受到更严峻的考验。现在，建筑空调能耗占我市总能耗比重越来越大，对建筑空调节能和能源利用效率的提高应相当重视。鉴于我市现阶段能源结构现状，并考虑到经济社会的发展水平，从可持续发展的战略来看，我们应该在空调方式上优先采用能源利用效率高、对环境影响相对较小的变频空调系统。