第一節(jié) 行業(yè) 技術(shù)應(yīng)用狀況
九十年代經(jīng)濟(jì)體制改革的深入,對外開放的進(jìn)一步擴(kuò)大,1992年房地產(chǎn)發(fā)熱,各地大量興建各類建筑,在我國出現(xiàn)了空調(diào)應(yīng)用前所未有的大熱潮。中央空調(diào)應(yīng)用有了迅速的發(fā)展,家用空調(diào)器銷量迅速增加。電力尖峰供應(yīng)能力與空調(diào)用電需要的嚴(yán)重不平衡,需求側(cè)管理要領(lǐng)引入中國,電力部開始考慮鼓勵(lì)發(fā)展蓄冷空調(diào)。電力矛盾和CFCs替代問題又推動(dòng)了直燃式溴化鋰吸收式冷水機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展。長江流域地區(qū)冬冷夏熱的氣候特點(diǎn)和建設(shè)限制,使風(fēng)冷冷熱水機(jī)組受到青瞇?,F(xiàn)代辦公大樓中的空氣品質(zhì)問題受到關(guān)注。這些可以說明近幾年來我國空調(diào)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的主要背景和特征,即由應(yīng)用帶動(dòng)技術(shù)向前發(fā)展。
一、空調(diào)應(yīng)用向更廣的方面擴(kuò)展
1995年風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)量已超過45萬臺,大大超過世界空調(diào)大國美國、日本的年銷量30萬左右的水平。風(fēng)機(jī)盤管作為末端裝置為適應(yīng)不同場合,其型式、規(guī)格上也有許多發(fā)展,如雙面出風(fēng)吸頂安裝型,外形美觀的壁掛型、大風(fēng)量規(guī)格。高度小于500mm的新風(fēng)機(jī)組推出了。新風(fēng)機(jī)組過濾器效率提高問題提出了。
適用于多房間住屋用空調(diào)系統(tǒng)也推出來了。一句話,在推動(dòng)以風(fēng)機(jī)盤管為末端的這種空調(diào)方式的應(yīng)用上可謂“思想解放、百花齊放”,四面八方投入,自然,效果有好,亦有差,在實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。應(yīng)當(dāng)說這項(xiàng)應(yīng)用均以國內(nèi)產(chǎn)品顯主導(dǎo),應(yīng)用的越廣,我國相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模就越大。
在新建的現(xiàn)代辦公大樓中,變風(fēng)量末端裝置的應(yīng)用受到青睞,但主要是采用進(jìn)口產(chǎn)品,我國從七十年代開始推動(dòng)風(fēng)量末端的開發(fā)應(yīng)用,但由于市場需要問題而未能形成產(chǎn)業(yè)。
在空氣空調(diào)系統(tǒng)在我應(yīng)用歷史是最長的,至今仍然在廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用相當(dāng)一部分在工業(yè)建筑和大空間建筑的空調(diào)上,產(chǎn)品種類、規(guī)格大體齊全。這方面的進(jìn)展體現(xiàn)在我國首次編制和發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《組合式空調(diào)機(jī)組》GB/T14294-93,使評價(jià)該產(chǎn)品質(zhì)量有了共同的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。
應(yīng)用探討的熱點(diǎn)是高層建筑防排煙設(shè)計(jì),和商場空調(diào)設(shè)計(jì),在參數(shù)選擇、方式比較等方面,通過交流有某種共認(rèn)。
二、關(guān)于空調(diào)冷熱源選擇
如上述的背景,企業(yè)推銷上的投入,推動(dòng)應(yīng)用市場的擴(kuò)大,空調(diào)冷熱源選擇成為空調(diào)業(yè)界人士聚會時(shí)討論的熱點(diǎn)。眾說不一,百家齊鳴,這是好現(xiàn)象。
我國城市能源供應(yīng)方面的大政策并不明確,以往基于以煤為主,但遇到了大城市大氣環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重惡化問題:溫室效應(yīng)、煙塵和酸雨。因此,就城市可持續(xù)發(fā)展來說,使用清潔能源提到了議事日程。清潔能源,電車是最好的,電力可以遠(yuǎn)距離輸送,電廠可以用煤,可以用核能,可以用水力。我國電力工業(yè)以每年新增發(fā)電裝機(jī)1500DKW的建設(shè)迅速發(fā)展,仍然滿足不了需要。由此可以說明,暫應(yīng)考慮別的選擇。各國經(jīng)驗(yàn)表明,天然氣是重點(diǎn),而作為其應(yīng)用前的一種過渡,就是使用液化石油氣和燃油。
發(fā)展空調(diào),離不開冷熱源,因此在電力供應(yīng)緊張的地方,直燃式吸收機(jī)就獲得了迅速的發(fā)展。我國人士爭論的集點(diǎn)在吸收式制冷循環(huán)性能系統(tǒng)比離心式更低,從能源利用角度考慮,推動(dòng)應(yīng)用直燃式是否合理。應(yīng)當(dāng)說直燃式包括了動(dòng)力源,要綜合地看待。單純從一次能源利用效率看,目前雙效式水平還低于離心式,而考慮到其它建設(shè)因素(限止或緩和電力尖峰負(fù)荷問題)。業(yè)主判斷起來就認(rèn)為是可行的了。吸收式的工質(zhì)為水,不存在CFCs的替代問題。
日本因?yàn)槟茉纯窟M(jìn)口液化天然氣,因此鼓勵(lì)使用直燃式以平衡夏季電力尖峰和全年能源供需。美國近期推出直燃式是出于CFCs替代考慮。
應(yīng)當(dāng)說,從總體上看,在我國作為空調(diào)冷源,依然是以電力為主,家用空調(diào)器目前全部是電力的。最近一些單位在推動(dòng)應(yīng)用進(jìn)口的煤氣的家用空調(diào)冷源。
在用電力的冷熱源中,適應(yīng)長江流域氣候特點(diǎn)和建設(shè)限制的,可以放在屋頂上的冷熱源一體的風(fēng)冷冷熱水機(jī)組顯示出強(qiáng)大的生命力,幾年來應(yīng)用有了很大發(fā)展。
關(guān)于工質(zhì),對待CFCs替代問題,不少人士趨向于過渡期使用對我國已較為熟悉并有生產(chǎn)的R22,但亦不排斥使用R123和R134a,靜觀國際上的今后動(dòng)向作出最終選擇。
三、關(guān)于節(jié)能
節(jié)約能源是我國的基本國策,但由于能源價(jià)格改革還未完全與社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制需要相適應(yīng),因此推動(dòng)節(jié)能還是停留在主要靠行政手段上,特別是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的推動(dòng),難度更大。1993年國家有關(guān)部門批準(zhǔn)發(fā)布了《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50189-93》,基本思路是盡可能選擇能效果比限值以上的設(shè)備,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上規(guī)定做法要求,但沒有提出單位建筑耗能的限制指標(biāo),這從監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施及檢查效果上有一定難度。
盡管如此,我國不少空調(diào)專業(yè)技術(shù)人員一直在鉆研空調(diào)節(jié)能方面與產(chǎn)品,例如同濟(jì)大學(xué)和哈建大在 研究 開發(fā)蒸發(fā)冷卻、熱回收技術(shù)與產(chǎn)品,來推動(dòng)空調(diào)節(jié)能應(yīng)用發(fā)展。中國建筑科學(xué) 研究 院空調(diào)所,重建大等從被動(dòng)利用太陽能,改善過渡地區(qū)居室內(nèi)熱環(huán)境做了許多工作。
四、關(guān)于蓄冷空調(diào)
電力尖峰調(diào)控是個(gè)老問題,從電力部門來說,有許多對策,以往主要是從供應(yīng)側(cè)想對策(抽水貯能電站、蓄電池等),目前轉(zhuǎn)向需求側(cè)管理考慮,鼓勵(lì)用戶少用尖峰電力,多用谷電,例如實(shí)行分時(shí)計(jì)電按不同電價(jià)付費(fèi)等。當(dāng)空調(diào)特別是中央空調(diào)大量應(yīng)用,使得空調(diào)用電力在一個(gè)城市的電力尖峰構(gòu)成中成為一個(gè)重要組成部分時(shí),一種政策是如日本所采取鼓勵(lì)夏季使用天然氣發(fā)展直燃式,跳出電力部門,從國家角度考慮平衡季和年的能源供需;另外政策是電力部門考慮,如近年大力推動(dòng)的蓄冷空調(diào),即夏季利用夜間谷電制冰蓄冷,供白天尖峰負(fù)荷時(shí)用。我國有幾個(gè)試點(diǎn)工程(如深圳中電大廈、北京日報(bào)社等)。1994年4月13日,中國節(jié)能協(xié)會批準(zhǔn)成立蓄冷空調(diào) 研究 中心,將電力口和建筑空調(diào)口的領(lǐng)導(dǎo)與專家結(jié)合起來,致力于推動(dòng)我國蓄冷空調(diào)事業(yè)健康發(fā)展,為轉(zhuǎn)移電力峰負(fù)荷作出貢獻(xiàn)。工作正在進(jìn)展,估計(jì)要形成影響,形成某種市場,尚需借以時(shí)日。
在蓄冷空調(diào)上,除美國為主的思路,從中央空調(diào)應(yīng)用上推動(dòng)外,日本在 研究 開發(fā)推廣適用于中小用戶的單元式蓄冰冷機(jī)組。此外,美國一公司正在做與小空調(diào)連結(jié)的蓄冷空調(diào)器。我國的發(fā)展道路需要各方去思考,去實(shí)踐,博采眾長,為我所用。這里也包括各地的模式不同的可能性。
在學(xué)術(shù) 研究 上,清華大學(xué)對于冰盤管、冰球的結(jié)冰、融冰過程進(jìn)行了數(shù)值模似和實(shí)驗(yàn) 研究 ,以為更好理解這個(gè)過程,達(dá)到控制這個(gè)過程提供科學(xué)依據(jù)。在應(yīng)用上目前的共識是部分蓄冰對用戶更有價(jià)值(即移峰量與經(jīng)濟(jì)合理性相結(jié)合),大體為40%左右。
五、關(guān)于熱泵應(yīng)用
熱泵是一個(gè)范圍很寬的技術(shù),本意是用于利用未利用的低位熱源的熱能提升作為具有較高溫位的熱源的場合。這里只是作為建筑空調(diào)的冷熱源來看待的熱泵應(yīng)用。我國有一個(gè)在世界上都有特色的氣候區(qū),即長江流域地區(qū),冬季冷,相對濕度高,夏季熱,相對濕度極高,還有梅雨季等等,除了夏季需要空調(diào)(指降溫除濕),冬季要供暖,過渡季要降濕。是考慮分別設(shè)置冷、熱源,還是一體化結(jié)合,在探討中,從現(xiàn)在發(fā)展進(jìn)程看,先上了空調(diào),解決渡過夏季酷暑問題,對改善冬季室內(nèi)陰冷問題也很迫切,許多地方無處可以設(shè)置熱源(指不是以電為能源)。出路就想到了以鑒定會氣為熱源的熱泵機(jī)組,家用空調(diào)總與熱泵結(jié)合的大體上已占25%。已在流行。這里指與風(fēng)冷冷水機(jī)組結(jié)合的風(fēng)冷冷熱水機(jī)組,可以放在屋頂,不用屋內(nèi)機(jī)組。這個(gè)機(jī)組推出后,受到長江流域中央空調(diào)用戶的歡迎,正在發(fā)展中。應(yīng)用中遇到了引進(jìn)國外機(jī)型不大適合這個(gè)地區(qū)冬季結(jié)霜融霜的特殊問題。出路是:一方面廠家在產(chǎn)品的設(shè)施和融霜控制上作進(jìn)一步開發(fā),另一方面是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取措施來彌補(bǔ)主機(jī)產(chǎn)品上的不足。
從而使得這類機(jī)組的多數(shù)仍然能滿足用戶需要。有幾家公司正在建這類產(chǎn)品的全性能試驗(yàn)臺,以為改進(jìn)產(chǎn)品性能提供科學(xué)試驗(yàn)手段。
除了風(fēng)冷冷熱水機(jī)組外,在屋頂空調(diào)機(jī)組方面也搞結(jié)合,使之冬送熱風(fēng),夏送冷風(fēng),在我國,這作為一個(gè)新機(jī)種正在開拓前進(jìn)。
另一種正在我國開拓?zé)岜脩?yīng)用的是“水源熱泵/空調(diào)機(jī)”。這種型式,不是單機(jī)獨(dú)立應(yīng)用,而是通過冷水管路連成環(huán)路組合成系統(tǒng)來解決整個(gè)建筑全年空調(diào)需要。確切說應(yīng)稱為閉環(huán)式水源熱泵/空調(diào)機(jī)系統(tǒng)。其中每臺機(jī)組通過風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)一個(gè)房間或幾個(gè)房間,對于建筑物內(nèi)同時(shí)有供暖和供冷需要的不同房間時(shí)應(yīng)用于種系統(tǒng)是最合理的。目前產(chǎn)品是以國外進(jìn)口為主。
重建大等單位試驗(yàn) 研究 了混合工質(zhì)替代R22的可能性,清華大學(xué) 研究 熱泵結(jié)霜、融霜切換過渡過程,以為改進(jìn)熱泵產(chǎn)品設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制提供科學(xué)依據(jù)。青島建工學(xué)院試驗(yàn)了以土壤為熱源的熱泵供暖供冷的可行性,已進(jìn)行了數(shù)年觀測。
六、關(guān)于控制系統(tǒng)
從空調(diào)系統(tǒng)常年變負(fù)荷運(yùn)行的特點(diǎn)考慮,真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能,必須用自控系統(tǒng),因此除了單元機(jī)自帶控制器且不斷更新技術(shù)內(nèi)涵外,中央空調(diào)系統(tǒng)及相應(yīng)空調(diào)設(shè)備帶自控的也在普及中。隨機(jī)帶單片機(jī)的控制器,帶神經(jīng)元芯片的控制器,帶PLC(可編程控制器)的空調(diào)設(shè)備我起來了。眾與建筑自動(dòng)化系統(tǒng)相配合來看,有此已做了可以互相通訊。目前產(chǎn)品主流仍以國外公司產(chǎn)品為主。
變頻調(diào)速,模糊控制的應(yīng)用都在發(fā)展,為越來越多的空調(diào)業(yè)界人士所了解和熟悉。
七、關(guān)于室內(nèi)空氣品質(zhì)
我國習(xí)慣了重視室內(nèi)溫度,社會上對空調(diào)簡稱為“冷氣”就是一例證。對于通風(fēng),也即新風(fēng)供給不大重視,當(dāng)然南方地區(qū)人們習(xí)慣開窗(即使冷天,也如此),從另一側(cè)面說明居民自己是注意室內(nèi)空氣新鮮的。隨著現(xiàn)代化大樓設(shè)計(jì)思路從國外引入,建筑物密閉性好,采用新建筑裝飾材料,不用機(jī)械通風(fēng)已不可能。實(shí)踐中首先提出的是室內(nèi)含塵濃度高的問題。以后則是有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)問題、氫的問題。
國外七十年代能源危機(jī)后,推進(jìn)建筑密閉,少送新風(fēng)來節(jié)能,時(shí)間一長,出現(xiàn)“建筑病綜合癥”,隨這呼吁重視和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。從空調(diào)專業(yè)來說,改善室內(nèi)空氣品質(zhì)就是提高新風(fēng)質(zhì)量和數(shù)量,提高新風(fēng)在室內(nèi)被人利用的有效性。
我國清華大學(xué)、湖南大學(xué)等運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù) 研究 通風(fēng)換氣的有效性。上海城建學(xué)院從八十年代后期致力改善室內(nèi)空氣品質(zhì)方面 研究 工作,目前已有成果推出。
改善室內(nèi)空氣品質(zhì)是個(gè)復(fù)雜而又綜合性很強(qiáng)的問題,需要多專業(yè)多方面人員參予,需要大量資金投入,這在我國目前還有困難。
八、關(guān)于熱舒適
創(chuàng)造健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境是空調(diào)工作者的工作目標(biāo),雖然國際上對于舒適已有完善理論表達(dá)及實(shí)用指標(biāo),但從我國國情出發(fā),能否推出更適合中國條件的熱舒適理論仍待 研究 。清華大學(xué)堅(jiān)持了這方面工作,在動(dòng)態(tài)熱舒適理論方面已提出了新觀點(diǎn)和試驗(yàn)驗(yàn)證,受到人們的關(guān)注。
綜上所述,我國空調(diào)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展,既是從國家實(shí)際需要出發(fā),又在吸收國際上的先進(jìn)成果,正在形成有中國特色的東西。
第二節(jié) 行業(yè) 科技發(fā)展趨勢
一、 行業(yè) 技術(shù)發(fā)展趨勢綜述
當(dāng)前的空調(diào)技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的發(fā)展趨勢:“節(jié)能環(huán)保、靜音降噪、健康化和時(shí)尚化”這是當(dāng)前空調(diào)器發(fā)展幾大方向:
1、節(jié)能技術(shù):
當(dāng)前“電荒”問題已逐漸成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,也造成人民生活的不便。由于經(jīng)濟(jì)的高速增長和空調(diào)器、冰箱和微波爐等家用電器的日益普及,全國電力需求猛增,造成去年全國很多地區(qū)出現(xiàn)拉閘限電。直接影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活。想要緩解這一矛盾,國家每年將需要投入上千億元的電網(wǎng)改造費(fèi)用。而家用空調(diào)器用電的大幅度增長是造成目前電力緊張的一個(gè)重要原因。資料顯示沿海地區(qū)的空調(diào)器用電量已超過電網(wǎng)負(fù)荷的30%。因此大力開發(fā)節(jié)能型空調(diào)器已勢在必行。國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會也在積極制訂空調(diào)器新的能效標(biāo)準(zhǔn),以使目前大量充斥于市場的低效能比的空調(diào)器淘汰出局。
發(fā)達(dá)國家在空調(diào)器能效標(biāo)準(zhǔn)方面走在了前面,為解決越來越嚴(yán)重的全球氣候變暖問題。1997年12月國際氣候變化框架協(xié)定(FCCC)締約國第三次會議在京都通過了議定書,要求各國限制CO2等溫室效應(yīng)氣體排放。為了減少電廠的CO2排放,節(jié)約電能成了突出的問題,而空調(diào)器是家庭中主要耗電器具,因此發(fā)達(dá)國家都修訂空調(diào)器能效標(biāo)準(zhǔn)。如美國能源部(DOE)在最近將家用中央空調(diào)器的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提高了20%,歐盟已發(fā)布實(shí)施能效標(biāo)識的指令2002/31/EC,具體房間空調(diào)器的能效標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)有望在2004年初完成,并準(zhǔn)備實(shí)施。日本也修訂《節(jié)能法》,要求到2004年度,空調(diào)器的耗能至少降低28%以上,亞洲的其他國家如韓國、泰國等也都制訂能效標(biāo)準(zhǔn),對空調(diào)器實(shí)行了5至7個(gè)等級的產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)識。
應(yīng)該說空調(diào)器的節(jié)能對環(huán)境對消費(fèi)者都是有利的,如按全國每臺空調(diào)器的平均制冷功率為3500W(1.5匹)來計(jì)算,如平均每臺每年運(yùn)行90天,每天6小時(shí),總共運(yùn)行時(shí)間大約500小時(shí);以2003年我國空調(diào)的平均能效比是2.2來計(jì)算,則每年耗電為(3.5/2.2)×500=795千瓦時(shí)(度電),如按全國平均電價(jià)每度電6角計(jì)算,電費(fèi)大約為477元。如節(jié)能型空調(diào)器能節(jié)約30%的耗電量,則每年就能省電239度電,折合電費(fèi)143元。運(yùn)行15年將能節(jié)省電費(fèi)2145元。假如空調(diào)器的能效做得更高些,則日積月累節(jié)省的電費(fèi)更可觀。因此應(yīng)該鼓勵(lì)和引導(dǎo)消費(fèi)者購買節(jié)能型的空調(diào)器。因?yàn)殡m然購買時(shí)的價(jià)格貴了些,但綜合考慮了長期運(yùn)行費(fèi)用,購買節(jié)能空調(diào)器在總費(fèi)用上反而更為經(jīng)濟(jì)。
目前空調(diào)器 行業(yè) 節(jié)能技術(shù) 研究 的內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)包括:
(1)變頻技術(shù):變頻空調(diào)器比普通空調(diào)器節(jié)能,并提高了舒適性能,它集冷、暖、除濕三功能為一體,目前在國外變頻空調(diào)已十分普遍,如日本大約已占家用空調(diào)器產(chǎn)量的90%。在國外變頻小型中央空調(diào)已經(jīng)行銷市場,日本大金,東芝,日立等都已有成熟技術(shù),而國內(nèi)也逐漸成熟,但與國外還有差距。國內(nèi)如海信、海爾、新科等多家企業(yè)都推出了變頻空調(diào)器,其制冷量可隨著頻率的變化而變化,依據(jù)室內(nèi)外的環(huán)境狀況進(jìn)行連續(xù)控制,避免了壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng),因此節(jié)省了壓縮機(jī)的開停損失,因而長期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較普通空調(diào)器有節(jié)能效果。同時(shí)具有舒適性、降溫迅速、低溫供暖能力、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。以低溫供暖能力為例,定速空調(diào)一般情況下到零下5攝氏度就供不出熱風(fēng)了,而變頻空調(diào)在零下10攝氏度仍能出熱風(fēng)。經(jīng)過前幾年的發(fā)展,國內(nèi)空調(diào)企業(yè)的變頻技術(shù)也逐漸成熟,除交流變頻空調(diào)之外,直流變頻空調(diào)器在國內(nèi)也有批量生產(chǎn),名牌變頻空調(diào)的產(chǎn)品質(zhì)量都有保證。但總體來說自主技術(shù)的匱乏已經(jīng)成為空調(diào)器 行業(yè) 發(fā)展的阻力。據(jù)不完全調(diào)查顯示,國內(nèi)的家用中央空調(diào)器廠商的變頻技術(shù)幾乎都源自與日本企業(yè)的合作,或是合資企業(yè);或是國內(nèi)企業(yè)購買日本的技術(shù)。因此缺少自主技術(shù)、不擁有核心競爭力,就很難有發(fā)展。只有掌握了具有自主產(chǎn)權(quán)的變頻控制電路及高效變頻直流渦旋壓縮機(jī)技術(shù),才能降低成本,自由開發(fā)新的產(chǎn)品。同時(shí)變頻技術(shù)還要達(dá)到EMC電磁兼容的國家標(biāo)準(zhǔn)要求,要解決低速運(yùn)行時(shí)低功率因素對電網(wǎng)的影響。目前國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會正在修訂空調(diào)器檢測標(biāo)準(zhǔn),把對變頻空調(diào)器的檢測方法納入標(biāo)準(zhǔn)中去,使我國變頻空調(diào)器能健康發(fā)展。只有擁有核心技術(shù)才能更好地把握市場,引導(dǎo)市場,讓市場沿著良性的方向發(fā)展,否則也只能成為“全球加工廠”。
(2)要進(jìn)行空調(diào)器制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),采用強(qiáng)化傳熱機(jī)理,設(shè)計(jì)蒸發(fā)器和冷凝器,組成高效制冷循環(huán)系統(tǒng)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)對制冷系統(tǒng)優(yōu)化匹配及動(dòng)態(tài)模擬仿真,提高制冷效率,并采用電腦控制,將電子技術(shù)引入空調(diào)器設(shè)計(jì)中,通過工作狀態(tài)的選擇(如最大制冷、快速制冷、假期模式、省電等)、自診斷系統(tǒng)、自動(dòng)處理與報(bào)警功能,使空調(diào)器始終處于最佳工作狀態(tài),以達(dá)到節(jié)能的目的。使用高效壓縮機(jī)、(如雙循環(huán)制冷回路)。
(3)網(wǎng)絡(luò)空調(diào)器的 研究 ,通過無線、有線通訊或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)器進(jìn)行遙控,控制開關(guān)和設(shè)定溫度等,也起到節(jié)能的作用。
2、空調(diào)器環(huán)保技術(shù)的 研究
在制冷劑R-22的替代 研究 方面,冰箱 行業(yè) 已提出到2005年要基本實(shí)現(xiàn)CFCs的替代。在家用空調(diào)器 行業(yè) ,雖然CFC-22的ODP值較低,但蒙特利爾議定書也規(guī)定了禁用的年限為2020年。歐洲和美國都提前了禁用的日期,國外已推出一批采用替代工質(zhì)的“綠色空調(diào)器”,而國內(nèi)的主要廠家都開始這方面的工作。同時(shí)空調(diào)器 行業(yè) 替代CFC-22的工作也已提到日程上來,需要逐步安排。今后 研究 開發(fā)的一個(gè)重要課題是解決替代物使用的安全性(可燃性和電氣絕緣性)問題。目前國際上替代HCFC-22的成熟替代物是HFC-32或其混合物R410A和R407C。而HFC-32存在易燃易爆問題,R410A存在較高工作壓力的問題。因此各國都在進(jìn)一步 研究 ,美國和歐洲都頒布了可燃性制冷劑及工作壓力的安全標(biāo)準(zhǔn),國際電工委員會也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。因此我們也應(yīng)根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)修訂我國的空調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)環(huán)保問題是要開展 研究 ,應(yīng)對歐盟新提出的廢舊家電指令和禁止使用6種重金屬的指令。同時(shí)要 研究 空調(diào)器的生態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)。
3、靜音降噪技術(shù) 研究
對于空調(diào)器來說,噪聲是消費(fèi)者十分關(guān)注的問題,空調(diào)器室外機(jī)安裝在室外,噪聲過大對鄰居也構(gòu)成一種環(huán)境污染。因此如何最大限度地降低空調(diào)器等運(yùn)行噪聲,一直是各生產(chǎn)廠家所 研究 的課題。
降噪技術(shù)的主要 研究 內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù):
(1)開發(fā)先進(jìn)的渦旋式變頻壓縮機(jī),采用變頻啟動(dòng)、啟動(dòng)柔和不產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲,電流也不大,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音也比普通空調(diào)器降低很多,因此變頻空調(diào)器在降噪方面有了一個(gè)很大的飛躍。
(2)采用超靜音壓縮機(jī),因?yàn)閴嚎s機(jī)是空調(diào)器的最大噪聲源,因此要降噪必須首先采用超靜音壓縮機(jī),如應(yīng)用雙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī),由于平衡性均勻性好,振動(dòng)小,使噪聲下降。
(3)改進(jìn)風(fēng)扇電機(jī)設(shè)計(jì),通過將風(fēng)扇電機(jī)小型化和對壓力波特性進(jìn)行 研究 ,確定風(fēng)扇電機(jī)最佳轉(zhuǎn)速;電機(jī)采用減振橡膠支撐,將扇葉截面設(shè)計(jì)成合理的機(jī)翼形狀以提高送風(fēng)量、降低運(yùn)行噪聲。
(4)優(yōu)化配管設(shè)計(jì),采用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì),并對配管及各種部件的頻率特性進(jìn)行 分析 ,對配管的長度、固定位置及其它零部件的安裝位置進(jìn)行優(yōu)化。
(5)機(jī)械室后蓋設(shè)計(jì)成吸音結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)壓縮機(jī)的放熱量來決定后蓋最小開口面,并對機(jī)械室進(jìn)行隔聲和吸聲處理,在壓縮機(jī)周圍用減振隔音材料降低噪聲。
4、“健康型”、“時(shí)尚型”家用空調(diào)器的 研究
由于SARS疫情的影響,空調(diào)器廠都把“健康型空調(diào)器”作為當(dāng)前的開發(fā)重點(diǎn)。在空調(diào)產(chǎn)品上增設(shè)各種附加部件,使之能夠在一定程度上抗菌抑菌,降低空調(diào)房間的有害物質(zhì)濃度,改善室內(nèi)空氣品質(zhì),已成為空調(diào)器產(chǎn)品的發(fā)展方向和潮流。但目前產(chǎn)品的質(zhì)量好壞不齊,也缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。“健康型”空調(diào)器涉及材料問題:與目前普遍采用的活性炭濾網(wǎng)材料相比,凈化空氣的光觸媒材料,氧化鈦光催化劑及抑菌、抗菌防霉的ABS材料等可更有效吸附空氣中的灰塵、異味和有毒有害氣體,而且使用一段時(shí)間后,可通過光照射再生,使用壽命長。也應(yīng)開展 研究 凈化、負(fù)離子技術(shù)、光觸媒技術(shù)、換氣技術(shù)等,以開發(fā)“健康型”空調(diào)器。目前標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正在制訂“健康空調(diào)器”的標(biāo)準(zhǔn)。以規(guī)范健康空調(diào)器的檢測,防止產(chǎn)品的虛假宣傳。隨著人民生活的提高,空調(diào)器已經(jīng)成為家庭裝修的一部分,出現(xiàn)了木殼空調(diào)器,嵌入式空調(diào)器等時(shí)尚品種,這方面工業(yè)設(shè)計(jì)的技術(shù)還需進(jìn)一步發(fā)展??傊袊照{(diào)器 行業(yè) 必須走開發(fā)有自主產(chǎn)權(quán)空調(diào)器核心技術(shù)的道路。應(yīng)該避免靠惡性的價(jià)格戰(zhàn)來爭奪低利潤或無利潤的低端市場份額。應(yīng)該細(xì)分市場,根據(jù)不同消費(fèi)者的需求開發(fā)不同的產(chǎn)品。使我國真正成為生產(chǎn)家用空調(diào)器的大國、強(qiáng)國。
二、空調(diào)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,人民對生活環(huán)境和舒適度要求越來越高,空調(diào)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備已成為人們?nèi)粘I畹囊徊糠郑渲薪ㄖ照{(diào)成為創(chuàng)造室內(nèi)舒適環(huán)境、保證生產(chǎn)工藝,提高工作效率和發(fā)展生產(chǎn)力的重要保證。
空調(diào)在營造舒適環(huán)境的同時(shí),也在消耗大量的能源,其發(fā)展方向影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源應(yīng)用和環(huán)境保護(hù)等方方面面的內(nèi)容。據(jù)數(shù)字顯示:當(dāng)前中國人均煤碳儲量占世界人均儲量的50%,原油儲量占世界人均儲量的12%,天然氣儲量占世界人均儲量的6%,水資源儲量占世界人均儲量的25%,森林資源儲量占世界人均儲量的16.7%。此外,中國已經(jīng)成為世界第三大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費(fèi)國,但人均資源相對匱乏,生態(tài)環(huán)境極其脆弱與不斷增長的能源需求的矛盾日趨明顯,中國的能源問題已經(jīng)不僅僅是中國的問題,更是世界問題。
2003年,我國經(jīng)濟(jì)獲得快速發(fā)展的同時(shí),帶來的是資源的巨大消耗。從資源上看,鋼材消耗為全世界的四分之一,煤碳(石油)占三分之一,水泥為二分之一。從排量來看,二氧化碳和二氧化硫的排放量已經(jīng)達(dá)2120萬噸,已經(jīng)大大超過環(huán)境承受能力的77%,生態(tài)環(huán)境惡化。在這樣的背景下,空調(diào)能耗和節(jié)能工作顯得意義重大。
為緩和電力瓶頸,很多公司和專業(yè)人士在推廣應(yīng)用燃?xì)饪照{(diào)。目前,在世界范圍內(nèi)80.4%的空調(diào)是以電力為能源,其余19.6%中的90%是用燃?xì)鉃槟茉矗娏照{(diào)仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位。但由于燃?xì)饪照{(diào)有著不用氟利昂,有利于環(huán)保,用電少、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),使得它在平衡城市能源結(jié)構(gòu)、緩解城市用電緊張方面起到了較好的作用。在上海就出臺了鼓勵(lì)使用燃?xì)饪照{(diào)的相關(guān)政策。但此類空調(diào)在北京等燃?xì)赓Y源短缺的城市則缺少必要的使用條件,電力空調(diào)仍占相當(dāng)大的比重。因此,降低電力空調(diào)的能耗,提高其能效比仍是目前空調(diào)節(jié)能的重點(diǎn)工作。
空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施主要有水力系統(tǒng)的平衡技術(shù)、水泵和風(fēng)機(jī)的變頻技術(shù)、變水量和變風(fēng)量技術(shù)、熱回收技術(shù)、以及為提高水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的保溫水平、減少熱損失、采用自動(dòng)控制技術(shù),蓄冰蓄能空調(diào)技術(shù)等等。
但就我國空調(diào)系統(tǒng)的整體水平而言,空調(diào)能耗仍比較高,首先表現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。由于目前我國建設(shè)規(guī)模大,建設(shè)周期短,空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很難做到精心設(shè)計(jì)、合理設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì);其次,由于節(jié)能措施應(yīng)用很不普遍,業(yè)主、投資方對采用新型節(jié)能措施仍認(rèn)識不足;此外,還有投資費(fèi)用有限、運(yùn)行管理水平低等因素也制約了節(jié)能效果。根據(jù)測算,具有良好的運(yùn)行管理的中央空調(diào)系統(tǒng)可輕松節(jié)能10%—20%。
針對以上在能耗方面存在的問題,空調(diào)的節(jié)能方向主要應(yīng)該從設(shè)備和系統(tǒng)兩方面著手進(jìn)行。
首先要提高空調(diào)設(shè)備的能效比。制冷設(shè)備制造廠家要加大科技投入和科技創(chuàng)新,不斷提高制冷設(shè)備的能效比。最近幾年數(shù)碼渦旋技術(shù)、變頻技術(shù)都是提高設(shè)備能效比的方法。設(shè)備能效比在過去的五年里得到廠家足夠的重視,數(shù)值已經(jīng)有所提高,南方有些廠家已經(jīng)達(dá)到5—6。
其次是提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比,關(guān)鍵在于提高空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性,在投資性能價(jià)格比合理的情況下盡可能采用各種節(jié)能措施。
空調(diào)系統(tǒng)安裝完之后,一定要有專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試,制定經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行方案和節(jié)能運(yùn)行策略,加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng),減少設(shè)備和系統(tǒng)的能耗。我國空調(diào) 行業(yè) 歷來存在重設(shè)計(jì)輕運(yùn)行輕施工的問題,大量技術(shù)人員主要分布在科研、高校和設(shè)計(jì)等領(lǐng)域,與之相比,安裝單位、運(yùn)行管理單位的技術(shù)力量則相對薄弱,如果這個(gè)問題不加以妥善解決,將很難使中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行水平。
當(dāng)然,我們還可以利用很多空調(diào)節(jié)能新技術(shù),比如空氣源熱泵以及空氣源熱泵與其它熱泵、采暖形式相結(jié)合技術(shù),為解決電力峰谷差距加大的問題所采用的蓄能及蓄冰技術(shù)等。此外,變頻空調(diào)作為解決峰冷量和均冷量之間矛盾的有效手段,在中小型空調(diào)設(shè)備中占相當(dāng)高的比例,但由于運(yùn)行調(diào)試和管理不善,使得多數(shù)項(xiàng)目沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)效果,變風(fēng)量成定風(fēng)量,自動(dòng)控制變?yōu)槭謩?dòng)控制,投資很高但效果不好。
值得一提的是,熱回收技術(shù)已經(jīng)成為空調(diào)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的趨勢。過去,由于經(jīng)濟(jì)水平、投資限制以及對新風(fēng)量的要求不高等因素使得這一技術(shù)出現(xiàn)后并沒有得到廣泛的推廣,隨著我們強(qiáng)調(diào)空調(diào)制品的健康衛(wèi)生,新風(fēng)量逐漸加大,熱回收技術(shù)逐漸會成為空調(diào)系統(tǒng)中必備的標(biāo)準(zhǔn)之一。熱回收技術(shù)既包括空氣的回收,也包括冷凝機(jī)組的冷凝熱回收。在南方地區(qū)夏季冷凝熱的回收以后,可大量用于生活用熱水。北方地區(qū)在中央空調(diào)里采用熱回收技術(shù)也變得越來越重要,特別是大型的冷源空調(diào)系統(tǒng)。
我們現(xiàn)在還有很多其他的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù),如地源熱泵技術(shù),即通過地下土壤、江水湖水、地下水等提取低品位的能源后,利用熱泵技術(shù)提供空調(diào)的供冷和供熱,這個(gè)技術(shù)在美國、歐洲以及澳大利亞發(fā)展很快,我國也在逐漸發(fā)展。目前土壤源熱泵單體最大面積已經(jīng)運(yùn)行的達(dá)13萬平方米,地下水的水源熱泵的已經(jīng)達(dá)到16萬平方米。我國有關(guān)部門正在制定政策,加大其在建筑中的推廣。
此外,我們必須加快系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的改進(jìn)和完善,因?yàn)樗强照{(diào)系統(tǒng)新技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵組成部分,以上所講的新技術(shù)很大程度上要取決于這一技術(shù)的完善性和穩(wěn)定性。
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