【關(guān)鍵詞】空調(diào)
【摘要】我國(guó)能源現(xiàn)狀與空調(diào)冷熱源的選擇
空調(diào)制冷制熱方式的選取,受到我國(guó)能源政策,能源結(jié)構(gòu)及環(huán)保政策的制約和影響。因此,要合理選擇空調(diào)制冷制熱方式,應(yīng)從國(guó)家的能源情況,能源政策和環(huán)境保護(hù)方面多加考慮。
1,我國(guó)的能源形勢(shì):
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),我國(guó)能源生產(chǎn)有了很大發(fā)展,煤炭生產(chǎn)自90年以來(lái),一直穩(wěn)居世界第一,99年達(dá)到14.6億噸;石油生產(chǎn)達(dá)1.67億噸,居世界第5位;2002年我國(guó)發(fā)電量達(dá)到1.6萬(wàn)億度,居世界第二,僅次于美國(guó)。我國(guó)能源平均以每年4%~5%的速度增長(zhǎng),而國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以8%的速度增長(zhǎng),所以能源的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。原因有以下幾個(gè)方面:
1.1,我國(guó)人口眾多,人均能耗水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家,而且低于世界平均水平。
1.2,我國(guó)能源資源偏少,和我國(guó)的人口比例不相稱。我國(guó)人口占世界人口的21%,而煤炭?jī)?chǔ)量占世界的11%,石油儲(chǔ)量占世界的2.4%,天然氣儲(chǔ)量?jī)H占世界的1.2%。我國(guó)人均能源資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。
1.3,我國(guó)能源利用率不高,平均利用率約30%。每1美元GDP的耗能是世界平均水平的三倍。
我國(guó)目前是世界第二大能源消費(fèi)國(guó),所以供需矛盾十分突出。按照現(xiàn)在的能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度,予測(cè)到2010年,我國(guó)總能耗量將趕上西歐各國(guó)總和。而到2020年,我國(guó)將超過(guò)美國(guó)成為世界第一大能耗大國(guó)。
為了解決能源的缺口,我國(guó)從94年起,從國(guó)外進(jìn)口石油。僅2002年進(jìn)口石油就達(dá)到6941萬(wàn)噸,化費(fèi)166億人民幣,占石油消耗總量的30%。予計(jì)到2005年,我國(guó)石油進(jìn)口將達(dá)到1億萬(wàn)噸,占石油消費(fèi)總量的45%。
當(dāng)石油的進(jìn)口量達(dá)到50%的時(shí)候,就有能源的安全問(wèn)題,是必須考慮的。萬(wàn)一發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng),石油輸出國(guó)無(wú)法正常供油,就會(huì)影響到我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,影響到我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè),也關(guān)系到我國(guó)的國(guó)家安全。
2001年,我國(guó)從中東地區(qū)進(jìn)口的石油數(shù)量已占進(jìn)口石油總量的48%,而預(yù)測(cè)這一比例還將增加。全球最大的石油源頭在中東地區(qū),伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái),美國(guó)在這地區(qū)的勢(shì)力正在急速擴(kuò)大,包擴(kuò)中國(guó)在內(nèi)的其它國(guó)家影響力在減弱,所以這給中國(guó)的能源安全帶來(lái)重大的潛在威脅。
為了保證國(guó)家的能源安全,開(kāi)辟多渠道的進(jìn)口能源通道,中國(guó)與俄羅斯早在96年簽訂了中俄能源合作協(xié)議,決定從俄羅斯的安加爾斯克油田修一條輸油管,直通中國(guó)大慶,稱為安大線。原計(jì)劃于2003年底動(dòng)工,可在2005年向中國(guó)提供2000萬(wàn)噸石油,到2010年將增加到3000萬(wàn)噸。2003年5月,中俄又簽署了中俄原油管道原油長(zhǎng)期購(gòu)銷的總協(xié)定。這條線路如能建成,中國(guó)可以從俄羅斯獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的石油供應(yīng),大大減少了中東地區(qū)動(dòng)蕩對(duì)中國(guó)能源安全的隱患,戰(zhàn)略意義十分重大。
但誰(shuí)也沒(méi)想到,由于日本的加入,使該供油協(xié)議節(jié)外生枝。日本給俄羅斯巨大的經(jīng)濟(jì)利益,使俄不得不動(dòng)心,向中國(guó)供油還是向日本供油,在俄羅斯內(nèi)部引起激烈的爭(zhēng)論。前一時(shí)間,俄羅斯能源部已否決了安大線,理由是安大線石油管道穿越國(guó)家自然生態(tài)保護(hù)區(qū)而被否決。
我國(guó)是世界上唯一沒(méi)有石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的國(guó)家,為保證國(guó)家的能源安全,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)正在計(jì)劃石油的戰(zhàn)略儲(chǔ)備:
2005年600萬(wàn)噸可用9~10天
2010年1500萬(wàn)噸可用22~25天
而日本的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備已達(dá)8100萬(wàn)噸,相當(dāng)于日本172天的石油用量。
由于安大線的被否決,我國(guó)加快了石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的進(jìn)程。目前,已成立了國(guó)家石油儲(chǔ)備辦公室,已圈定浙江鎮(zhèn)海,杭州灣附近,山東黃島,廣東大亞灣四大石油儲(chǔ)備基地。現(xiàn)正在運(yùn)作60億元建立國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備一期工程。最終要達(dá)到供全國(guó)90天的儲(chǔ)油量。
全世界的石油,按現(xiàn)在的開(kāi)采速度,只能用95年,所以石油資源是有限的。煤炭在今后300年左右,也會(huì)用完,礦物燃料供應(yīng)枯竭。而我國(guó)的石油,按現(xiàn)在的開(kāi)采速度,25年就用完了,我國(guó)煤炭開(kāi)采250~300年也會(huì)用完。在我國(guó)依靠煤炭石油發(fā)展起來(lái)的城市有390個(gè),為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了大量的煤炭石油能源資源。但目前已有50個(gè)城市正處于衰退狀態(tài),面臨礦業(yè)資源枯竭的威脅。如新疆的克拉馬依,黑龍江大慶,河南平頂山,山西大同等。大慶作為全國(guó)最大的石油生產(chǎn)基地,可開(kāi)采儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足年產(chǎn)5000萬(wàn)噸的長(zhǎng)期需要,今后,將以每年150萬(wàn)噸的速度遞減,直至枯竭。所以,面對(duì)即將到來(lái)的能源危機(jī),必須采取開(kāi)源節(jié)流的措施。既要開(kāi)發(fā)新的能源,又要大力節(jié)約能源。就空調(diào)行業(yè)而言,要加大開(kāi)發(fā)和推廣節(jié)能新產(chǎn)品的力度。
2,我國(guó)的能源結(jié)構(gòu):
我國(guó)是以煤碳為主要能源的國(guó)家。在能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中,煤炭的比例占70%以上,這是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中一個(gè)很不利的因素。以煤碳為主要能源,造成了我國(guó)嚴(yán)重的大氣污染。
我國(guó)的發(fā)電量占世界第二位,但用來(lái)發(fā)電的一次能源中,煤炭占的比例高達(dá)77%。在用煤炭發(fā)電的過(guò)程中,產(chǎn)生大量的粉塵,CO2,SO2。造成嚴(yán)重的大氣污染,加劇了大氣的溫室效應(yīng)和產(chǎn)生大面積的酸雨,對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此,在我國(guó),電力不能算清潔能源。
在各種能源中,煤炭燃燒產(chǎn)生的CO2排量是最大的。目前,我國(guó)的CO2排量占全世界的12.8%,美國(guó)占24%。但隨著我國(guó)能源消費(fèi)的增長(zhǎng),估計(jì)到2015~2020年,中國(guó)將取代美國(guó),成為世界第一大CO2排放大國(guó)。到那時(shí),我國(guó)將面臨巨大的道義壓力,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外貿(mào)易也可能面臨新的問(wèn)題。
CO2是造成地球溫室效應(yīng)的主要因素。20世紀(jì)是溫度上升幅度最大的一個(gè)世紀(jì)。在20世紀(jì)90年代,人們發(fā)現(xiàn)80年代是20世紀(jì)最熱的10年,而到21世紀(jì)初,又發(fā)現(xiàn)90年代是20世紀(jì)最熱的10年。全球氣溫正在毫無(wú)疑問(wèn)地越來(lái)越熱。今年7月,我國(guó)多個(gè)城市的氣溫創(chuàng)歷史新高,其中上海最高氣溫達(dá)39.6℃,杭州達(dá)到40.3℃,福州41.1℃。全球氣溫變暖,在各地引發(fā)干旱,洪水,熱浪,暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害,造成的損失以千億美元計(jì)算。
為了徹底整治環(huán)境,減少CO2的排放,我國(guó)政府正在規(guī)劃改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。計(jì)劃到2030年,我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例將下降到60%,石油不變,而天然氣從目前的2.1%提高到8%。
天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源,是礦物能源中污染最少的能源。天然氣在燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生二氧化硫和灰塵,而CO2的排量?jī)H為煤炭的48%。因此,對(duì)天然氣的利用,將起到空氣凈化的作用,使天空更藍(lán),空氣更清新。
我國(guó)的天然氣集中在西部地區(qū),占全國(guó)天然氣總量的60%,特別是新疆塔里木地區(qū),近年來(lái)相繼發(fā)現(xiàn)5個(gè)大中型氣田,儲(chǔ)量達(dá)4190億立方米。而我國(guó)東部地區(qū),長(zhǎng)三角地區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),但能源短缺,大氣污染嚴(yán)重,急需清潔能源。2000年2月,國(guó)務(wù)院決定啟動(dòng)“西氣東送”工程,從新疆塔里木輪南鋪設(shè)天然氣輸送管線,跨越7省到達(dá)上海,每年可輸氣120億立方米,穩(wěn)定供氣可達(dá)30年。已于2003年底到達(dá)浙江,我省可分配到20億立方米的天然氣。而東海油氣田也將給浙江提供十幾億立方的天然氣。這將為我省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,改善環(huán)境提供了新的基礎(chǔ)。也為制冷空調(diào)能源多元化提供了更多的選擇的機(jī)會(huì)。
- 空調(diào)冷暖熱源的選擇
據(jù)統(tǒng)計(jì),空調(diào)能耗占整個(gè)建筑物能耗的60~70%,而我國(guó)建筑能耗占全社會(huì)商品能源消費(fèi)的30%,已接近發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平的提高,空調(diào)的普及率會(huì)進(jìn)一步提高,建筑能耗也會(huì)進(jìn)一步增大。所以,空調(diào)是一個(gè)能耗大戶,在選擇空調(diào)能源種類時(shí),應(yīng)從高效節(jié)能,環(huán)境保護(hù)等方面加以考慮。下面幾個(gè)問(wèn)題值得探討:
3.1,電力供應(yīng)問(wèn)題:
由于電力水冷式冷水機(jī)組的能效比較高,在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),仍將是空調(diào)冷源的選擇方式之一。特別是離心式冷水機(jī)組,其能效比最高。在大型建筑中,選擇高效的離心機(jī)組,可以節(jié)約電耗,降低日常運(yùn)行費(fèi)用,無(wú)論是設(shè)計(jì)人員還是業(yè)主,都已意識(shí)到這一點(diǎn)。
但電力空調(diào)的大量使用,也給電力供應(yīng)帶來(lái)巨大的沖擊。使電網(wǎng)的峰谷差進(jìn)一步拉大。天氣越熱或天氣越冷,空調(diào)電耗越大,出現(xiàn)冬夏二個(gè)用電高峰。2003年7月初進(jìn)入高溫后,杭州持續(xù)高溫達(dá)35℃以上有30多天,用電負(fù)荷猛增,全杭州市的需求用電量達(dá)350萬(wàn)千瓦~370萬(wàn)千瓦,而省里分配給杭州市的用電負(fù)荷只有280萬(wàn)千瓦,缺口70~90萬(wàn)千瓦。除了錯(cuò)峰輪休外,剩下的缺口只能限電拉閘。這兩年我省的缺電,具有明顯的季節(jié)性和時(shí)段性特點(diǎn),只是在夏季和冬季的高峰時(shí)段,供需矛盾突出,才出現(xiàn)拉閘限電。而在春秋季節(jié),電力供應(yīng)還是相對(duì)寬松。造成這種季節(jié)性和時(shí)段性的用電高峰,就是由于大量電力空調(diào)的使用所造成。杭州市夏季高峰需電350萬(wàn)千瓦,其中空調(diào)用電100萬(wàn)千瓦,空調(diào)用電占近三分之一。上海市2003年夏天的電力尖峰負(fù)荷達(dá)1300萬(wàn)千瓦,其中空調(diào)用電負(fù)荷達(dá)到600萬(wàn)千瓦,占全市用電的46%。浙江省經(jīng)貿(mào)委,電力局曾提出了一個(gè)文件(已見(jiàn)報(bào)),要求新建5000平米以上使用電力空調(diào)的建筑,一律采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng),要求利用晚上低谷電制冰,白天給空調(diào)供冷。其目的,減少白天用電高峰時(shí)段的電力負(fù)荷。但這種一刀切的做法有欠合理,應(yīng)對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)分析,來(lái)確定是否采用冰蓄冷空調(diào)。經(jīng)過(guò)可行性分析,對(duì)于適合采用冰蓄冷的項(xiàng)目,采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)是合理的,在宏觀上可以起到錯(cuò)峰減負(fù)的作用,對(duì)用戶來(lái)說(shuō),能降低運(yùn)行成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。已經(jīng)使用了冰蓄冷空調(diào)的單位,已嘗到了甜頭,這已形成共識(shí)。
3.2直接用電加熱供暖問(wèn)題
在1997年到2000年之間,我國(guó)用電需求出現(xiàn)低位增長(zhǎng),電力供應(yīng)一度出現(xiàn)供大于求的局面。當(dāng)時(shí)國(guó)家采取種種鼓勵(lì)用電的措施。有些媒體和學(xué)術(shù)刊物也發(fā)表鼓勵(lì)用電直接加熱,采用電鍋爐的文章,一時(shí)間好象我國(guó)電力已經(jīng)富裕的用不掉了。直接用電加熱,無(wú)論從一次能效率,還是從能級(jí)利用來(lái)分析,絕對(duì)屬于能源的不合理使用,這應(yīng)該是沒(méi)有爭(zhēng)議的基本概念。
我國(guó)的電力,主要是火電。用煤碳發(fā)的電占77.7%,用油發(fā)的電占3.7%,這二項(xiàng)加起來(lái)就是81.4%。在火力發(fā)電廠,通過(guò)鍋爐先把煤,油燒出蒸汽,再把蒸汽送入汽輪機(jī),使汽輪機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng),把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再由汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī),將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。從燃料到蒸氣的效率平均為80%,從蒸汽到電能的效率平均為50%。所以,從燃料到電能的總效率為40%。我國(guó)發(fā)一度電的平均煤耗是300克標(biāo)準(zhǔn)煤,300克標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量是2100大卡,而一度電直接加熱的發(fā)熱量?jī)H860大卡,二者的發(fā)熱量相差甚遠(yuǎn)。
如果用電能直接加熱,就算電鍋爐的效率100%,不計(jì)熱損失,從一次能源看,從燃料→電能→熱能,也只有40%的效率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般油鍋爐85%和煤鍋爐75%的效率。
通常認(rèn)為,夏季電力供應(yīng)緊張,而冬季供電富余,可以用電直接加熱作空調(diào)熱源或采暖熱源。但事實(shí)并非如此。請(qǐng)回顧一下2002年冬天的供電情況。2002年12月下旬,我省受北方強(qiáng)冷空氣影響,氣溫大幅下降,導(dǎo)致取暖負(fù)荷持續(xù)上升,浙江省最高負(fù)荷基本維持在1200萬(wàn)千瓦以上,1月6日最高負(fù)荷達(dá)到1262.8萬(wàn)千瓦,已經(jīng)超過(guò)夏天的最高負(fù)荷1258.9萬(wàn)千瓦,創(chuàng)下歷史新高。全省各地出現(xiàn)較為頻繁的拉閘限電。也有人認(rèn)為,三峽水電站已開(kāi)始供電,用電可以寬松了。這是一種誤解。三峽水電站2003年可發(fā)電61.3億度,我省可分到7.4億度電。而我省2002年全社會(huì)用電量達(dá)到1018億度,這7.4億度電僅占我省用電量的0.72%。也就是說(shuō),三峽水電對(duì)解決我省缺電來(lái)說(shuō),是杯水車薪,對(duì)我省的供電緊張局面不會(huì)有大的改變。
據(jù)供電部門(mén)反映,在最熱最冷時(shí)期的晚上,已經(jīng)看不出峰電谷電,供電負(fù)荷差不多是一根直線。退一步講,如果利用后半夜低谷電,采用蓄熱式電熱裝置為冬季空調(diào)供熱,在經(jīng)濟(jì)上是否合算,不妨在此作一比較。以一臺(tái)2T/H的蒸汽鍋爐為例,其燃料分別采用柴油,天然氣和電,分別計(jì)算出三種鍋爐的燃料費(fèi)用,計(jì)算結(jié)果如下表:
蒸發(fā)量T/H
燃料耗量
燃料單價(jià)(浙江省)
每小時(shí)燃料價(jià)
燃油鍋爐
2.0
128Kg/H柴油
3.20元/Kg
409.6元
燃?xì)忮仩t
2.0
148M3/H天然氣
2.20元/M3
325.6元
電鍋爐
2.0
1530KWH電能
0.30元/KWH
459元
從上表的比較可以明顯看出,采用電鍋爐供熱,雖然用低谷電價(jià),但其所消耗電能的費(fèi)用是最高的,油鍋爐的費(fèi)用其次,而燃?xì)忮仩t的費(fèi)用是最低的。
3.3空調(diào)能源的多元化
在大型建筑中,實(shí)現(xiàn)空調(diào)能源的多元化是比較合理的選擇。所謂多元化能源,就是選用二種或二種以上能源作為空調(diào)冷熱源的能源。較常見(jiàn)的做法是,在一個(gè)大型的空調(diào)系統(tǒng)中,既采用一部分電力冷水機(jī)組,又采用一部分燃?xì)猓ɑ蛉加停├錈崴畽C(jī)組。在夏季采用部分燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組,可以降低高峰用電,減輕電力負(fù)荷,減少電網(wǎng)拉閘,讓電于民。
另一方面,與冬季的天燃?xì)庥昧肯啾龋募居脷饬窟h(yuǎn)小于冬季用氣量,用氣存在季節(jié)性的不平衡。而夏季采用天然氣制冷和空調(diào),卻卻起到了平衡天然氣負(fù)荷的作用,可以說(shuō)是一舉二得的好事。雖然燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組的價(jià)格略高于電動(dòng)冷水機(jī)組,但燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組是冷熱二用的,省去了冬季的鍋爐和鍋爐房面積,減少了變壓器的臺(tái)數(shù)和容量,綜合考慮,燃?xì)饫錈崴畽C(jī)的一次投資并不比電動(dòng)冷水機(jī)組和鍋爐高。從運(yùn)行成本講,采用二種能源后,今后無(wú)論哪一種能源價(jià)格的變動(dòng),都不會(huì)對(duì)運(yùn)行費(fèi)用產(chǎn)生較大影響。
燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組并非像人們普遍認(rèn)為的那樣“節(jié)電不節(jié)能”。如果從一次能源的角度來(lái)看,燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組的能效比普遍高于各種型式的風(fēng)冷熱泵機(jī)組。下面以一臺(tái)50萬(wàn)大卡/時(shí)的燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組和一臺(tái)50萬(wàn)大卡/時(shí)的風(fēng)冷熱泵機(jī)組為例,進(jìn)行能效分析比較。表中數(shù)據(jù)按有關(guān)樣本選取。
冷量
耗氣量
耗氣折合一次能
耗電量
耗電折合一次能
能耗合計(jì)
一次能COP值
燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
390000
Kcal/H
25.3
KW
53100
Kcal/H
443100
Kcal/H
1.128
風(fēng)冷熱泵機(jī)組
500000
Kcal/H
234
KW
491400
Kcal/H
491400
Kcal/H
1.017
注:天然氣的熱值為:8000Kcal/H;一度電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗為:300g/KWH。
由上面的比較可以看到,如從一次能源來(lái)比較,燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組和風(fēng)冷熱泵機(jī)組的能效比相當(dāng)接近。其運(yùn)行費(fèi)用的比較如下表。
冷量
耗氣量
耗氣費(fèi)用
耗電量
耗電費(fèi)用
合計(jì)
燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
107.25元
25.3+5.5+30
KW
52.90元
160.15元
風(fēng)冷熱泵機(jī)組
500000
Kcal/H
234
KW
203.58元
203.58元
注:1,天然氣價(jià)格為:2.2元/M3;電價(jià)為:0.87元/度。2,燃?xì)鈾C(jī)組的耗電量包括主機(jī),冷卻塔和水泵。
從上表可以看出,風(fēng)冷熱泵機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于燃?xì)饫錈崴畽C(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。
根據(jù)以上分析可知,我國(guó)的能源形勢(shì)是嚴(yán)峻的,供電緊張的局面在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)不會(huì)有根本的改變。在大型中央空調(diào)系統(tǒng)中,采用多元化能源,不僅可以減少用電負(fù)荷,平衡天然氣的冬夏季用氣負(fù)荷,減少污染,凈化環(huán)境,而且可以降低系統(tǒng)的日常運(yùn)行費(fèi)用。具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。








