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提升中國建筑空調(diào)能效水平的必要性和技術(shù)可行性
一、 必要性1.1 不斷提升建筑空調(diào)能效水平是全球性的大趨勢，日本、美國、歐盟已明確 制定了能效水平進步的目標值和時間表
建筑空調(diào)是現(xiàn)代社會所必須的可明顯改善人們生活環(huán)境，進步生活質(zhì)量的以人為本的人性化設(shè)備。但它同時又是一個能源消耗的大戶，并可能對地球的環(huán)境保護造成重大損害，如造成臭氧層空洞的擴大，地球溫室效應(yīng)的加重，因此世界各國都無一例外地為減輕它的負面影響而制定一些法規(guī)和標準。如限定對大氣層會造成危害的多種制冷劑的使用年限。并夸大空調(diào)節(jié)能和制定了建筑空調(diào)能效水平進步的目標值和實施時間表。
如美國到2006年要實施的新能源標簽，規(guī)定分體式空調(diào)器的季節(jié)性能效比應(yīng)達到3.52以上，分體式熱泵型空調(diào)器的能效比應(yīng)達到3.81以上；日本1999年4月1日生效的新能源法，規(guī)定制冷量小于2500w的分體式空調(diào)的能效比應(yīng)達到5.27以上；2500w~3200w的分體式空調(diào)器的能效比應(yīng)達到4.90以上；3200w~4000w的分體式空調(diào)的能效比應(yīng)達到3.65以上；
1.2 只有提升中國建筑空調(diào)的能效水平，才能使中國的空調(diào)產(chǎn)品進進國際市場，保持現(xiàn)在的生產(chǎn)大國的地位
空調(diào)作為家用電器的新寵，其年耗電量已超過洗衣機，電視機和電冰箱。是否節(jié)能即是標志空調(diào)器質(zhì)量好壞的重要標準，又左右了它的產(chǎn)品能否可持續(xù)發(fā)展�，F(xiàn)在世界各空調(diào)器的生產(chǎn)大國都制定了節(jié)能法規(guī)，迫使廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品能效比不斷進步。
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和世界貿(mào)易組織（ wto）的加進，進出口貿(mào)易將大大增加，空調(diào)產(chǎn)品的能效水平已成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，直接影響其國際競爭力。為確保能量利用的效率，全球很多空調(diào)器進口國都制定了空調(diào)能效水平的限定值，低于限定值的產(chǎn)品不準生產(chǎn)和限制進口。如德國和香港已明文規(guī)定對高能耗、低能效比的空調(diào)不準進口。
現(xiàn)在我國的家用空調(diào)產(chǎn)量已達2000萬臺，除滿足國內(nèi)需求外，尚有數(shù)百萬臺外銷，不少外商投資在中國的生產(chǎn)點和國內(nèi)廠家還計劃往那些空調(diào)使用率較低的國家和地區(qū)，增設(shè)新的生產(chǎn)點，或擴大該地區(qū)的銷量，這一切都要求提升中國建筑空調(diào)的能效水平，以取得該地區(qū)的生產(chǎn)權(quán)和進口權(quán)，并有看在國際空調(diào)市場中占據(jù)與生產(chǎn)大國產(chǎn)量相當?shù)氖袌龇蓊~，以往那種產(chǎn)品技術(shù)含量低，靠價廉取勝的“地攤式”的銷售理念是無前途可言的。
1.3空調(diào)用電已成為國內(nèi)的耗電大戶，提升能效比才能改善國內(nèi)的電力負荷特 性，降低尖峰用電負荷比例，達到節(jié)能安全用電的目的
由于家用空調(diào)具有使用時間集中，季節(jié)性負荷大的特點，加重了峰谷電量差距的矛盾，使得電力系統(tǒng)負荷特性劣化，電網(wǎng)負荷率下降，造成電力設(shè)施的資源浪費。以上海為例2000年夏季尖峰負荷為1047.6萬千瓦，其中空調(diào)用電達390萬千瓦，占尖峰負荷的38.5%，比1999年所占的用電尖峰負荷36%高出2.5%。近幾年新建的電廠、電網(wǎng)僅為滿足電力空調(diào)全年1~3個月的運轉(zhuǎn)，直接導(dǎo)致電力設(shè)備年負荷利用小時數(shù)的下降，目前全國有2000多萬千瓦的電力設(shè)備和電網(wǎng)專為空調(diào)服務(wù)，而其利用率只有10%，相當于國家投進的2000億巨資卻有90%時間在閑置。
占有關(guān)資料，中國目前火力電廠的建設(shè)投資每千瓦約6000元，配備脫硫設(shè)施需再增加每千瓦900元，另外電網(wǎng)建設(shè)每千瓦約2000元，這樣每千瓦的增量用電投資近9000元，遠高于每千瓦空調(diào)設(shè)備的購置本錢，而核電、水電的建設(shè)用度比火電還要高3-6倍，現(xiàn)在我國每年生產(chǎn)的家用空調(diào)將使電網(wǎng)增加負荷1500萬千瓦，假如能效水平不提升就會給國家造成更大的投資負擔。
二、 技術(shù)的可行性
2.1與國際先進水平相比，國內(nèi)空調(diào)的能效水平的提升存在著很大的空間
根據(jù)我國家用空調(diào)能效比測試的權(quán)威部分的報告顯示：從1998年至2001年各地企業(yè)送檢的產(chǎn)品中能效水平?jīng)]有明顯的增加。有的產(chǎn)品還有稍微的下降，造成這種狀態(tài)的主要原因是：生產(chǎn)廠家過分追求市場的占有份額，過于將就消費者不求節(jié)能只求廉價的消費心態(tài)。
在某些消費者心目中，空調(diào)的年利用天數(shù)只有30天左右（制冷和取熱）而且天天也只用幾個小時。因此實際的利用率不到3%（按全年小時算）這樣價廉是第一位的，而節(jié)能反而變次要的了，這樣做實際上更加重了尖峰用電的矛盾，惡化了電網(wǎng)的負荷狀況。因此作為國家的主管部分，更應(yīng)該制定出較強硬的法規(guī)限制和取消高能耗低效率產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。國標中能效比規(guī)定偏低，只會起到保護落后的作用，對技術(shù)先進的企業(yè)起了打擊作用。
從技術(shù)上講，中國的空調(diào)行業(yè)的技術(shù)設(shè)備引進主要來自日本、美國和意大利，進步能效比是完全可能的。從現(xiàn)在的有一定生產(chǎn)規(guī)模、有獨立研發(fā)能力的空調(diào)骨干廠的決策層的愿看來看，他們�？赐ㄟ^產(chǎn)品質(zhì)量的進步，能效水平的提升，進行優(yōu)越劣汰的競爭。
2.2提升空調(diào)能效水平的各種技術(shù)手段及評價
業(yè)內(nèi)專家一致以為：提升空調(diào)能效水平是一個系統(tǒng)工程，空調(diào)的能效水平與壓縮機、換熱器、電機、風(fēng)機、風(fēng)系統(tǒng)、制冷劑、控制系統(tǒng)、系統(tǒng)匹配等眾多因素有非常密切的作用關(guān)系，為此各空調(diào)生產(chǎn)大國展開了深進的研究和分析。
2.2.1美國能源部的研究報告
美國能源部采用逆工程分析法，對現(xiàn)有的71種產(chǎn)品進行了工程分析。通過各類產(chǎn)品的具體的本錢構(gòu)成，評估出各項改進對能效比貢獻量的大小，并由此猜測出隨著能效水平標準的提升將會造成相對本錢的上升幅度，從而為制定性能價格比最公道的標準提供依據(jù)。
通過工程分析，若將能效比進步20%，本錢增加27%；能效比進步30%，本錢增加44%；能效比增加40%，本錢增加60%；因此能源部將能效比的增幅定為20%就輕易被廠家和消費者接受。假如將直接原料按換熱器、壓縮機、其他原料來劃分，則能效進步20%，上述三項的本錢增加比例分別為37.6%、25.1%和8.2%。
2.2.2歐盟所進行的提升能效水平(eer)的技術(shù)手段的研究分析
歐盟通過研究分析所得到的提升能效水平的三種主要的技術(shù)解決方案是：
（a） 熱交換表面積增加；
例如：（1）增加換熱器面積30%，eer均勻進步8%；
（2）增加一個制冷管，eer均勻進步10%；
（b） 增加熱交換系數(shù)；
例如：（1）改進管道設(shè)計，eer均勻進步8%；
（2）使用高效風(fēng)機，eer均勻進步1%；
（c） 其他情況；
例如：（1）使用電子整流電機，eer均勻進步2%； （2）改進壓縮機效率5%，eer均勻進步3%。
2.2.3日本提升能效水平的技術(shù)手段和實例
由于日本能源緊缺，崇尚節(jié)約，因此是世界最重視和最夸大空調(diào)能效水平要求的國家。從2000年開始為了達到高性能的要求，日本本土空調(diào)制造商放棄了產(chǎn)品設(shè)計小型化的要求，開始向大型化發(fā)展，下面以同一品牌的一個可比產(chǎn)品舉例：
從表中可以看出：隨著能效水平的大幅度進步，產(chǎn)品尺寸、重量也相應(yīng)增大，其中換熱器的增大是產(chǎn)品體積、重量增大的最公道的解釋。
2.3改進換熱器是進步空調(diào)能效水平最易見效果的手段之一
對于一個選定壓縮機的制冷系統(tǒng)而言，換熱器無疑是進步制冷量的關(guān)鍵所在，換熱面積的大小，換熱效率的高低都對制冷量有著直接的影響。
根據(jù)基本的傳熱方式： 換熱量q=kfθm
其中：k為傳熱系數(shù)； f為換熱面積； θm為傳熱溫差；
k作為傳熱系數(shù)與風(fēng)速有關(guān)，當風(fēng)速增大時，k和q也隨之增大，但同時風(fēng)機的耗能也增加，所以對能效水平的進步而言，k有一個上限，k的大小同時還受到因風(fēng)速增大而引起噪音的限制。
而換熱器面積的增大，則可以在不增加輸進功率的條件下，成正比地增加換熱量，從而進步能效水平，同時由于換熱器面積的增大，還可降低壓縮機的壓比，進步整個系統(tǒng)的效率，有關(guān)資料的數(shù)據(jù)還表明：空調(diào)的能效水平的增加基本上與兩器換熱面積的增加成正比。
因此通過對各國進步空調(diào)器能效水平的技術(shù)途徑分析，固然理論上有很多進步空調(diào)節(jié)能水平的方法可選擇，各國也采納了眾多的技術(shù)手段，但在實際應(yīng)用中，殊途同回，目前最常用，最有效的節(jié)能方法還是通過增大室內(nèi)外換熱器的面積來進步能效水平。產(chǎn)品效率的進步所采用的多種技術(shù)措施，往往會導(dǎo)致本錢的增加，這個本錢增加是否值得應(yīng)從整體效應(yīng)中加以評價。假如將現(xiàn)在實施的強制型的能效限定值(eer)標準，進步10%，變成節(jié)能評價值的能效比（eer），不僅減少了電力需求量，降低了電網(wǎng)峰荷，節(jié)約了電力基建投資，節(jié)電收益將超過本錢增加值，其收益比可達1.43，總的結(jié)果是得大于失，利大于弊，具體的成果猜測表見下表：
* 本文在協(xié)作時參考了包括美國、歐盟、日本及國內(nèi)有關(guān)專家的研究成果和資料。在此向被引用數(shù)據(jù)和表格的各位作者表示深深的謝意。
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