空调能效提升方案及应用

    罗龙海

    摘 要：随着全球经济的稳步发展以及人民生活水平不断提高，人民对生活、工作环境舒适度的要求日益提高，因而空调迅速进入了千家万户、各种办公活动场所，空调的耗电占比越来越高。既要让空调创造室内舒适环境，提高工作效率，同时又要减少其对环境碳排放的污染。所以，提高空调的能效比刻不容缓。

    关键词：空调；能效比；电机效率

    0 引言

    空调在营造舒适环境的同时，也消耗了大量的能源。空调的发展方向影响着国民经济的发展、能源应用等方面。本课题提出空调能效提升的一些改善措施，希望为以后的研究做铺垫。

    1 空调能耗的现状及问题

    由于1965年美国的东北部的大面积停电断电导致了很多人重新审视了全国对电力的需求、电力系统的可靠性以及电厂对环境的影响，也就顺势提出了能效的概念。1984 年加州的能源委员会颁布了严格的电冰箱和中央空调的能效标准。除去国外的空调能耗的概念出现。与国内建筑发展相对应的是空调市场的高速增长。我国已经成为继美国，日本之后世界第三大空调市场，占全世界空调市场利用率的12%。随着人们对环境以及舒适度的要求越来越高，空调的快速普及带来了新的能源消耗的问题。新增电厂的装机容量基本被中央空调的装机容量消化掉了。总电量中的比重仍呈上升的趋势，空调用电已经直接影响到国家能源安全战略和国民经济的可持续性发展[1]。

    2 空调能效提升的主要方案及应用

    （1）由于我国已经对能源的使用采取了一些规定和相应的政策，也就是"提高电力在终端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然气资源"的政策，这一政策已经贯彻到了我国在空调的选用上的硬性条件。根据我国国内的能源政策，在制冷机组的选用中，一般采用电制冷机组，从而限制了采用燃煤锅炉的产品。另外还要积极的发展太阳能空凋与燃气空调（直燃机）同时要合理利用其他热源。

    （2）太阳能方案及应用。现如今，尤其是夏天的阳光充足，所以可以充分利用太阳散发的能量，利用太阳所散发出的热能，建立太阳能空调。这一太阳能是在太阳能热水器应用的基础上的利用的，具有很强的经济性以及使用方便性。利用太阳能供冷与供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义[2]。2010年顺德区经济促进局统筹部署科技发展计划，计划中核心科技项目--"混合能源（太阳能+市电）空调系统技术研究与产品开发"，由广东美的制冷设备有限公司全权承办，项目组经历2年的潜心专研，攻克下世界先进的直流准并网技术、MPPT太阳能最佳效率跟踪技术、太阳能控制器内置空调技术，最终推出世界首创太阳能家用空调MOA2-09HDN1-QC2（1匹）、MOB2-12HDN1-QC2（大1匹）。其节能环保特性，广泛应用欧美发达国家。使用太阳能的变频空调耗电量大幅度下降，在美的多功能环境实验室进行比对试验所得数据反应出节能明显。能效比EER提升11.4%（12.52提升到14.19），欧洲季节能效SEER提升96.2%（18.14提升到35.59）。

    （3）水源热泵方案及应用。水源热泵系统空调系统是一种水冷的整体式供冷以及供热机组，可进行制冷制热循环，因而是一种全年运行的空调设备。优点是制冷（热）性能受外界环境变化的影响较小，换热效率高于空气源热泵。作为冬季辅助供暖。水源热泵系统空调系统是一种极具特色的新产品，具有不同于传统中央空调系统的诸多技术特点，是一个热回收和内部能量平衡的系统，尤其在过渡季其节能的效果非常显著。空气调节系统中的冷热源是利用地球表面的浅水水源，如：地下水或者河流吸收的太阳能或者热能从而形成低温地位热能，同时采用，热泵原理把不能直接使用的热能转换成可以利用的高位能。水源热泵广泛应用于靠近江、河、湖、海周边及地下水层较浅的区域。空调名义制冷量7000W以上水源热泵能效比最低限定值与空气源最高能效相等，均为3.2，而且制冷量越大，水源热泵能效越高，水源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。与空气源热泵相比，实际运行能效比要高出20%～60%，运行费用仅为普通中央空调的40%～60%。

    （4）冰蓄冷方案及应用。冰蓄冷技术是有与电价会在不同的时期有着不同的价格，针对这个理由可以将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间，从而达到节约电费的目的。在全部蓄能系统常用于改建工程，它可利用原有的冷水机组，只需加设蓄冷设备和有关的辅助装置。另外还有部分蓄能系统。利用的是冷水机组连续运行，它在夜间用来制冷蓄能，在白天利用蓄存的制冷量为建筑物提供制冷。西北电力集团公司调度中心总建筑面积38000m2，主建筑面积24500 m2，主楼夏季设计日空调尖峰冷负荷3378KW，冰蓄冷量为3564RTH（12530KW.h），为目前国内最先进的冰蓄冷与低温送风中央空调系统。

    3 空调产品设计及安装使用时的节能措施

    "空调--热水机"系统设计，提升能效比40%以上。空调系统在运行过程中会产生大量的热量，这些热量达到一定程度若不进行转移会影响空调系统运行的稳定性与安全性，因此在空调风系统设计优化中可以采用水环热泵空气调节系统，该系统既满足房间制冷需求，由将热量转化为生活用热水，综合能效比在5以上。

    采用直流电机方案，提升能效比1.5%以上。空调在设计的时候要减少循环水泵电机的能耗。由于中央空调系统中的循环水泵耗电量非常大，水泵的耗电量占整个空调系统耗电量的15%～30%，所以水泵节能非常重要，节能的潜力也很大。中央空调的节能设计方面，减少中央空调系统中的风机包括空调风机、排风机。变流量模糊控制变频节能技术在水系统中的得到了广泛采用[3]。直流电机效率比交流电机高10%～30%。

    喷气增焓可提升能效比5%以上。喷气增焓系统，是由喷气增焓压缩机、喷气增焓技术、高效过冷却器组成的新型系统，这三个技术的组合可提供高效的性能。这是一个有机的整体，即高效的喷气增焓压缩机、高效过冷却器及电子膨胀阀形成的经济器、高效换热器共同构成了高效节能的喷气系统。而且，增大了压缩机在严寒下的制热能力，-15℃下制热能力提高近20%～50%，

    空调安装及管理维护，确保系统在高能效区间运行。（1）安装位置。内外机尽量安装在开阔、便于检修的位置，确保回风少受出风的影响，避免换热效果差。（2）空调系统安装完之后，有专业人员对系统进行调试，有机电维护工程师定期维护系统清洁并检查系统压力、功率。空调清洁包括风管水管、换热器，换热器里太多的灰尘，会使空调的工作效率降低，严重时可能并不能达到制冷效果并引起系统频繁停机。当发现系统压力、功率偏离安装使用手册中对应工况规定值的10%以上时，注意检漏并追加冷媒。

    4 结语

    综上，伴随我国社会经济、能源的可持续发展战略，空调行业的节能方案探索是一门与时俱进、经久不衰的课题。现代社会对空调需求量的逐年增加，而全球能源逐年耗散、短缺，空调产品设计、终端空调方案选用、安装维护各环节做好节能措施，逐步采用太能能、水源、冷冻水等多种节能技术，确保空调行业的可持续发展。

    参考文献：

    [1] 狄洪发，袁涛. 分布式变频调节系统在供热中的节能分析[J].暖通空调，2003，32（2）： 90-93.

    [2] 李春，沈晋明，郁惟昌. 干盘管技术与系统的适用性[C].见：2004 年全国暖通空调年会论文文集，北京：中国建筑工业出版社，2004.

    [3] 吴清前，龙惟定，王长庆，等.风冷热泵冬季运行模拟与理论计算[J].能源技术，2001，102（5）：186-189.