空调器的节能技术

Ener gy Conser vat i on Technol ogy节能技术空调器的节能技术王丰美,盛颂恩,蒋宁(浙江工业大学,浙江杭州310023)摘要:本文分析了我国空调器能耗的现状,概述了目前国內空调器的主要节能技术,并介绍了几大厂家的节能技术以及局限性,提出了今后的研究方向关键词:空调器;能耗;节能技术;性价比中图分类号:TB65文献标识码:A文章编号:1003-2355(2006)09-0041-04Abstract: The paper anal yzes the st at us of ener gy consupt i on of ai r-condi ti oner i n Chi na, and sunmari zes the naj or ener gy savi ng t echnol ogi es of donesti c air-condi ti oner. It al so i nt roduces the ener gy savi ngtechnol ogy andt he l i mt at i ons of sone nanuf act urers, and then t bri ngs forward the study trend i nthe fut ureKey wor ds: ai r-condi ti oner; ener gy consunpt i on; ener gy savi ng technol ogy: cost perfor ance1空调器能耗现状以及目前空调器在国内建筑物成装机量约3000万kW2002年面临形势中的普及率不断提高,中国已成占全国发电装机容量的8.4%1.1我国目前的能耗现状为继美国、日本之后世界第三大和2003年国家批准开工的大中建筑行业的迅猛发展带来空调市场,占全世界空调市场利型电厂项目的3300万kW相等了新的能耗问题。目前,中国的用率的12%这主要得益于房地由于空调具有使用时间集中,季能耗主要有三大部分组成:一是产市场的蓬勃发展和人民生活节性负荷大的特点,还加重了峰工业用能,主要是指在治金、建水平的迅速提高,尤其是近10谷电量差距的矛盾,电网负荷率材、化工、石化、煤炭、有色等年内我国空调的社会生产量增下降,造成电力设施的资源浪六大领域的能源消耗。二是交通加20%,大大高于GDP增长速费。近几年新建的电厂,电网仅用能,主要取决于飞机、轮船、汽度。中国城市中家用空调器的普为满足电力空调全年1~3个月车等公共交通用能。三是建筑用及率1997年每百户家庭拥有空的运转,直接导致电力设备年负能,主要是建筑直接用能和建筑调的台数,北京为35,上海为荷利用小时数的下降,目前全国相关用能,占整个社会用能的49.8,广州为54.9,到2001年上有2000多万kW的电力设备和电50%左右。在目前现有的城乡建面三个城市的家庭空调普及率网专为空调服务,而其利用率只筑中,有95%仍属于高能耗的建北京为897,上海100.40,广有10%相当于国家投入的2000筑,单位建筑面积采暖能耗为发州为107.91,也就是说,在南方亿巨资却有90%时间闲置。达国家新建建筑的3倍以上!全的大城市房间空调的普及率基随着经济的发展和人民生国空调高峰负荷已达到4500万本达到100%相比大城市家用活水平的提高,空调用电量会kWh,按照目前建筑能耗水平发空调器的发展,中小城市以及农比较高的速度增长,空调用电负展,到2020年,建筑能耗将达到村的发展相对滞后,但发展空间荷占全国电力负荷的比重更大10.89亿tce,超过2000年的3广阔,很可能在很短时间里达到空调用电会直接影响国家能源倍,能耗问题相当严重,情况十或接近大城市普及率。安全战略和国民经济的可持续分紧迫。1.3空调器的能耗发展。空调节能是一件刻不容缓1.2空调器普及率和应用目前我国每年家用空调形的事。收稿日期:2006-08-01作者简介:王丰美(1981-),女,浙江工业大学在读硕士生,专业为化工过程机械中国煤化工CNMHGvol.28№.9sep.2006第28卷第9期2006年9月节能技术 Ener gy Conser vat i on Technol ogy空调器标准的实施质量、技术水平和运行效率无疑而提高系统的性能。我国自2001年4月1日起就实是影响能效比的关键因素。通过家用空调器常用的制冷剂施了房间空调器标准GB12021.3-采用高效节能型压缩机,可有效是R-22,但R-22对大气臭氧2000《房间空气调节器电耗限定地提高空调器的能效比,从而层有一定的破坏作用,目前主值及测试方法》,该标准强制性实现节电,如旋转式压缩机比往要的替代制冷剂有R407C和规定了最低能效值指标和节能复式压缩节电10%以上,涡旋R410A日本、美国、西欧等评价指标。2005年3月1日又颁式压缩机比往复式压缩机节电些国家率先推出了使用新工质布了新的GB12021.32004《房20%以上。日本空调装置公司R407C和R410A的空调器,其间空气调节器能效限定值及能研制的Rz型空调器就是通过采性能较为理想。上述提到的日本效等级》,根据修订后的房间空调用涡旋式压缩机,很大幅度地提空调装置公司研制的Rz型空调器能效标准,我国房间空调器的高了运行效率。从降低热流体损器就采用了R407C制冷剂。另能效等级分为五级,依次为34失方面来看,力求使涡杆各部的外,环保制冷剂R411B、R411C(一级)、3.2、3.0、2.8、2.6,间隙最佳化,同时改进涡杆的支这两种非共沸的多成分制冷剂企业可根据所生产空调的能效承机构;采用降低涡杆滑动部分「经英国、加拿大、中国等国权威比自愿贴上相应的能效标识。修的摩擦,来减少机械损失。另机构测试表明,其节能率为15%订后的限定值为2.6较2000版外,在压缩机用的直流电机上25%R411B、R411C潜热标准提高了0.3。也就是说,标为了提高磁铁的吸力,采用了性大,相同单位的制冷剂,R411C准实施后,能效比在2.6以下的能更好的钕系磁铁比R22能够有40%的蓄热能力房间空调器不得进入市场。另换热器(冷凝器与蒸发器)由于新型制冷剂的单位容积制外,国家初步制订了2009年的是空调设备的核心部件,其散热冷量大,相对减少了压缩机的结个能效标准,将能效值的准入板一般由铜、锌及铝翅片构成。构尺寸。绝热指数小降低压缩机门槛提升到了3.2,相当于现在通过增加换热器的换热面积,改排气温度,减少了压缩机功耗,的二级能效指数。显然,我国的变铝翅片的表面性能都可起到提高了压缩机的安全性和使用空调能效要达到那个标准还有节能作用。增加换热器的换热面寿命,从而减少了压缩机的消耗定的距离,仅靠常规或现有的积,目前一般采用:(1)减小翅功率。循环的热力完善度增大节能手段来实现将很困难,有相片间距和改善翅片结构。早期的也减少了耗能。当的技术难度,要实现这一目标空调蒸发器所用的是平片,之后2.2改善空调器的设计,意味着我们要积极研究和开发又发展成波纹片,传热量较平片优化结构参数及系统参数,使空新的节能技术。提高20%后又采用窗口片,并调器获得最佳的效率以实现节2空调器的主要节能技配合内螺纹铜管,传热量达到平能的目的。如制冷系统分流设计,术片的2倍。(2)制冷剂侧传热管风道的优化等为了缓和电力紧张问题,的蒸发和冷凝的传热强化。20从提高制冷量的角度出发,很多专业人士和科研人员努力世纪80年代以前,换热器所用为了充分利用蒸发器面积,管路寻找和推广新的节能技术,目前铜管为光管,之后采用内螺纹U可以考虑设计成分2路或者多空调器的节能技术主要有以下型管。目前国外有些空调产品采路走,因为制冷剂走单路时压力三种用铜管组合在换热器上强化传损失很大,同时制冷剂走单路压2.1节能元件与节能技术热,来提高换热效率。改变铝翅缩机的回油也不良。从降低功率的应用,如采用高效压缩机,采片的表面性能可以通过亲水性的角度出发,冷凝器的管路设计用强化传热技术如亲水膜铝箔、涂膜处理,即经过处理使基材表可以考虑将冷媒进口分成2路带内螺纹的铜管、采用新型制冷面亲水,当表面出现水滴时,水或3路,以免压降太大,尽量保剂等滴会自行铺展形成水膜流掉,可证各路换热均匀压缩机可谓是空调器的心以有效地消除“水桥”现象,防风量的大小对提高空调器脏,它的功率消耗约占总功率消止堵塞风道,可以减小空气流动的性能有着很重要的意义。在室耗的90%以上,所以压缩机的阻力,增加风量,强化传热,从「Ⅵ凵中国煤化工的情况下CNMHG:864第28第9期200年9月Vol. 28 Nb. 9 Sep. 2006Ener gy Conser vat i on Technol ogy节能技术通过提高风扇电机的转速而提术。由于变频技术通过改变频率公司凭着对市场需求的高室内外风量,会导致两种结来调整压缩机功率,因此变频空精确把握与领先的技术实力,于果:(1)增大换热系数,从而提调一方面降低了开关损耗,另-2005年推出了高效氧吧系列健高制冷量;(2)同时也使风扇电方面是低频运转时的效率极高。康节能空调。这款产品主要采用机的功率增大。当风量较小时,实验证明:不管压缩式定速空调世界最先进的数字直流变频技风量增大的比率较大,功率增加系统几次提效,增加变频技术都术(DDC技术),实现空调无级调的相对较小,能效比则随风量的可再实现节能超过30%以上,速,同时在压缩机优化、电控驱增大而增长,但当风量增到一定因此,变频成为最优异的节能技动、系统控制三大方面首次利用程度时,风量增大的比率较小,术方案,是实现空调节能最佳技世界领先的创新技术,能效比大冷量提高不明显,而风机功率仍术途径。大高于目前国内同类产品水平增加,最终使能效比不增反降。变频空调相对于定频空调,比一般变频空调省电60%以上所以并非风量愈大愈有效,而是在节能方面主要有以下特点B公司在2005年的市场推存在一个最佳值,同时风量的增启动性能好普通定频式空广中还是按照既定的变频节能大还要考虑噪音方面的问题。合调器压缩机为定频启动,启动瞬高端策略,表示将一直主推变频理设计风扇电机的转速,可以提间电流可达正常运行电流的3~节能空调,定速方面只有极少量作高空调器的能效比。5倍左右,对电网冲击大,消耗为辅助补充。其推出的变频H系配管对节能效果也存在着电能大,空调器的电气元件也均列空调采用全进口松下e涡旋变定的影响,配管内径的选用影需要按此电流设计,造成很大的频压缩机,工作频率和转速可调响着系统的流量大小。回气管对浪费;变频空调器采用软启动,同时采用世界领先的直流变频技压缩机效率和整机制冷量有影在低频范围内低速启动,启动电术,使空调在工作中处于长期稳响,排气管对压缩机输入功率有流小,对电网冲击小,同时可以定的低频运转,能效比达到5.0。影响,内外机连接管对空调器制有效地节约电能,在设计上也可C公司在空调正式实施能冷量有一定的影响,合理选择回以节省材料费用。效标识制度的前一天,就在京宣气管、排气管、内外机连接管的自动低频维持普通定频式布,从即日起停产所有能效比低管径,可以减小管程中的阻力损空调器压缩机转速固定,靠压缩于2.6的空调,全力主推能效比失和压力降,从而提高整机系统机的开机、停机来保持室内温度4.0以上的双高效空调产品,同的效率。的稳定效果;变频式空调器是通时推出了双效王,其独有两项国2.3运行中的节能控制过采用低频率运转来保持室内际高效专利技术及整合而成的它包含两方面的内容:一方的温度稳定,避免了压缩机的频3U高效优化技术,超静音设计面,消费者使用空调器时所处的繁启动,此时虽然制冷剂的循环备有儿茶素三合一过滤网,三维运行工况绝大多数情况下不在减少,但室内外换热面积并未改流线设计,能效比达到4.4,在定空调器的设计工况下,这就要求变,使空调器始终工作在高效的速空调中可谓首屈一指。空调器在较宽的工况范围内都状态下,能效比大大改善,节电D公司在全国上下普遍推具有较高的效率。遗憾的是目前效果非常明显,同时因为压缩机广节能的潮流下,推出了系列采用单点测试,评价空调器性能不再频繁启动,也延长了压缩机高能效空调,此公司的空调器最的方法对此没有任何制约,处于的使用寿命大的特点就是强劲制冷热。冷得失控状态。另一方面,设备的出国内几大厂家的高能快、热得快,“强劲”功能为D公力与负载相适应是节能的常识,效空调器所采用的节能技术司空调特有的,充分满足了顾客适用于任何设备与用能产品。对以及局限性刚开机时对快速制冷、制热的需于家用空调器来讲,则是力求使面对严峻的用电形势,国家求。该系列集高效节能技术、全空调器的制冷能力与用户的热开始强制性推广节能空调,再加健康技术、环保技术于一体,整负荷相协调,即所谓变容量调上现在消费者对家用空调消费机能效比3.4,省电高达30%以节。目前有变频和变容两种方的日趋理性,国内几大空调巨头上,主要采用了日本松下、东芝式,世界上广泛使用的是变频技也开始主推高能效节能型空调中国煤化工音、更高效CNMHGvol.28№.9sep.2006第28卷第9期2006年9月岗郎节能技术 Ener gy Conser vat i on Technol ogy采用了高效内外风扇电机、热交级的空调产品要提升到能效等级元器件,通过合理的系统优化,換系统,实现室内室外双静音。1级,需要增加成本300500元,使空调器达到同等的能效比。E公司在国家没有进行强反映到市场上的价格大约是700参考文献制性要求之前其节能指标就已元左右。这样一来,节能空调就会[空调发展的永恒主题一能耗与节能经达到甚至高于国家标准,其推在价格上处于劣势,尽管它在省EB/oL].慧聪网行业研究频道出的定频空调“节能王子”,其电方面有一定的优势,但相对较2006-01-20.能效比高达395,远远超过了大的价格落差致使消费者望而(2徐伟空调能耗及节能1(21中国建国家标准。节能王子运用各种高却步,对于厂家来说,极有可能筑科学研究院空气调节研究所科技技术,对风道系统及制冷流是开发生产的高效空调越多,其2005程系统进行优化设计,制热时能在市场中的地位就会越来越处(312021.3204房间空气调节器效比高达4.26,制冷时能效比于劣势。能效限定值及能效等级[S]高达3.95((2451)Z)。它采用4展望[4刘卫华,郭宪民,黄虎,制冷空调多折式高效换热器、优质的铜管随着社会和经济的发展,空新技术及进展[M.北京:机械工及铝箔,与普通空调相比加大了调和人们的工作与生活更加密切业出版社,2004热接触面积及换热效率,大幅度相关,随之而来的空调能耗也越(宋避重节能、低噪、高效变频空提高了空调的制冷(热)效果,来越高,空调用电负荷也越来越科技,2004,Z使室内温湿度更快地达到人们大,我们只有采取有效的节能技8周彬房间空调器高效节能技术分析需要的理想效果术才能解决用电紧张问题,但我[J].制冷与空调,2003,3(4):4446.表1为上述几大厂家典型节们在研究空调器的节能技术或措[7李山平文超,马贞俊,空调能产品的一个基本情况,从表格施时,不能一味的追求提高空调器用换热器的表面处理一亲水膜处中,我们可以看出,这几个厂家都的能效比,而忽视成本。如上所理[].流体机械,2003,31:261通过采取节能技术达到或超过了述的节能技术,它们的能效比相图卢洁,李宇,刘勇,陈林,张华俊,家国家要求的能效标准,从技术角当高,但这也导致了成本和价格用空调压缩机的发展趋势[].流体度来说,他们的节能技术是行之的大幅度提高,所以这些节能高有效的,既达到了标准又缓和了效空调器只能定位在部分消费群9简建伟,空调器高能效节能技术及使我国的供电压力。但是从他们的体中,不是广大消费者所能接受用方法的研究[D.广东工业大学硕售价来看,市场能否接受却是个的,也就达不到真正意义上的节士学位论文.2003问题。很显然的是,这些节能空调电。为了更好地实现国家省电和家电变频技术运用推广利国利民的价格要比普通空调高很多。这消费者省钱,在今后的研究工作(2200年中国家电变频技术推广些厂家在大幅度提升能效比的过中,应该考虑空调器的性价比,程中也使产品的成本和价格直线寻找一些降低成本的途径,比如合理利用冷凝水来提高空调器的上升,一般来说如果能效等级为3研究开发一些新型的低成本的COP值[EB/L].统易装饰家居网表1典型节能产品基本情况2005-06-20.[12薛京力,顾中平,高日新,李卫华厂家产品型号参考价(元)家用空调器节能技术分析].家用KFR-25GWKFR-35GW V( DBPZXF电器科技,2002.(5):57-59KFR-2588GWZBP1回顾思考希望:节能空调的昨天BKFR-3588GWZBP今天·明天[EB/OL].人民网KFR-27GW/S3F2005-0303KFR·35GWS3FKFR-26GW/ DUY-V2599[14变频空调器特点 EB/OL]. ht t p: //KFR.36 GW/ DUY·V3109ww ea 3w com 2005-06-03KFR-24GWE(2451)Z3.95307052005年中国空调行业流行趋势分析KF-32GWE (3231) Z3101报告[EB/L].中华报告网,2005注:价格仅供参考H中国煤化工CNMHG:864第28第9期200年9月Vol. 28 Nb. 9 Sep. 2006