提高制冷系统能效因素分析

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统采用风机水泵变频调速技术,节能门窗、新型墙体材料等。 加快太阳能、地热等可再生能源在建筑物的利用。
家用及办公电器:推广高效节能电冰箱、空调器、电视机、洗衣
机、电脑等家用及办公电器,降低待机能耗,实施能效标准和 标识,规范节能产品市场。
能效比
从2005年3月1日起,我国正式实施新空调能效标准 分五级: 最高的能效为3.4,五级为最低,能效标准为2.6。 美国能源部强制执行的家用中央空调季节能效比标准 : 2002年以前: 10(Btu/W.h, 2.93) 2002年起: 12(Btu/W.h, 3.516) 2006年1月起:13(Btu/W.h,3.8 )
(1Btu/W.h =0.252/0.86=0.293w/w)。
除美国外,世界大部分国家都采用EER作为效率度量标准, 按照新的规定,产品的最高EER等级将提高4%—20%。
能效比
2004年节能法修正案(下表)在日本正式实行,而2003年5hp办 公/商场用变频空调的平均制冷/热泵COP值已提高到4.034.50,远远超过了修正案指定的参考值,各大公司产品能效 的竞争明显加剧
中国家用空调和空调压缩机的发展状况
2004年: 压缩机表观消费量为4200万台 空调的产量高达4746万台 两者之差550万台 无序竞争! (空调器出口增加带动了行业产销量的激增) 2004年,全国空调行业实现销售收入1886亿元, 但利润总额不足49亿元。
中国家用(商用)空调和空调压缩机的发展
日本节能法修正案制定的COP目标值(制冷COP与热泵COP之均值) 产品类型
直接蒸发式/分体式中的壁挂式 直接蒸发式/其它 风道连接式 多联体式 ~2.5kW 5.27 3.96 ~3.2 kW 4.9 3.96 3.02 4.12 ~4.0 kW 3.65 3.20 ~7.1 kW 3.17 3.12 3.02 3.23 ~28.0 kW 3.10 3.05 3.02 3.07
冰箱压缩机新技术
全封闭往复式压缩机 家用电冰箱/冷冻柜和小型商用制冷设备: 年需求量约为8500万台 制冷剂: R22、HFC(R134a、R404A、R407C等)和HC(如: R600a、R290)等 通过压缩过程优化设计,降低气阀损失,改善电机性能等技术,仍 然是制冷系数(能效比)提高的主要因素。
冰箱生产量:1220万台 冰箱压缩机COP值:~1.4-1.5
绿色冰箱(使用HC制冷剂的冰 箱)在欧洲很受欢迎,市场占 有率已超过50%。中国生产HC 机型的压缩机厂商有嘉西贝 拉、伊莱克斯、恩布拉科、松 下等。
2004年:
冰箱累计产量: 2800万台 冰箱压缩机COP值:≥1.6
中国制冷(冰箱)压缩机的发展
滚动活塞式压缩机
降低噪声: 电磁噪声和机械噪声 电磁噪声:控制电机定子和转子的气隙变化,降低磁场振荡引起 的噪声。改进电机转子,避开电机转动的自振频率电源谐波频率;控 制压缩机转子的偏心率。 机械噪声:优化排气阀片运动规律,消除阀片的颤振,降低气体 压力脉动以及各种运动部件激励振动而产生的噪声。降低机械噪声的 措施有: 控制阀片升程,并增大阀片弹簧阻尼;采用亥姆霍兹型消声 室,改善低频噪声,增加压力缓冲孔改善高频噪声;改变外壳形状, 尽量增大外壳的刚度,升高其固有频率,避开激励量比较高的低频区 域,从而降低压缩机的辐射噪声。
节能的重点领域和重点工程
电力工业:发展热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供; 石油石化工业:推广应用高效燃烧器及吸收式热泵技术回收余热和
地热。
机械工业:发展变频电机、稀土永磁电机等高效节能机电产品,促
进风机、水泵等通用机电产品提高用能效率,提高节能型机电 产品设计制造水平和加工能力。
建筑业:鼓励采用蓄冷、蓄热空调及冷热电联供技术,中央空调系
改进性能: 工作效率、噪声、可靠性等。 效率提高: 电动机效率:采用特低铁损高磁通量的新型硅钢 片作为铁芯材料,改变传统的绕线技术,提高电机 的槽满率,装配过程中严格控制电机转子与定子之 间的气隙等。 压缩过程: 设计方面:综合考虑制冷剂及润滑油的泄漏、吸气加热、余 隙中的气体膨胀等因素,建来自百度文库压缩过程的数学模型;利用有限元 技术模拟压缩过程中主要参数变化规律和主要零件的热力变形规 律,选取合适的配合间隙,通过优化设计提高压缩机的热效率; 改善润滑油循环系统,采用L形排气管和新型的油封装置,选用 最合适的油槽、油量和制冷剂流通面积。 制造过程:零件加工、装配和性能测试的全程控制
中国制冷空调学术年会 2005.11.28-30, 昆明
提高制冷系统能效因素分析
西安交通大学
汇报提纲
一、能效比提高的国际趋势 二、过去10-20年中国制冷空调产业的发展 三、提高制冷系统能效的关键因素分析
第一部分 能效比提高的国际趋势
节能中长期专项规划(发展改革委)
我国能源利用现状
2000年按现行汇率计算的每百万美元国内生产总值能耗,我国 为1274吨标准煤,比世界平均水平高2.4倍,比美国、欧盟、日本、 印度分别高2.5倍、4.9倍、8.7倍和4.3(?)倍。 2005年统计:中国单位产值能源消耗是日本的7倍、美国的6 倍、印度的2.8倍。 重点规划了到2010年节能的目标和发展重点,并提出2020年的目标。 节能专项规划是我国能源中长期发展规划的重要组成部分, 也是我国中长期节能工作的指导性文件和节能项目建设的依据。
制冷技术的未来
三、室内环境质量研究(空气质量、声质量)
舒适性、健康与提高生产率相结合 室内空气质量控制方法;抗微生物材料的识别 对微粒与气体过滤概念的新认识 温度、湿度、通风、声音和空气流速的综合控制
四、工作流体研究
主要工作流体包括: (制冷剂、吸收剂、润滑剂、第二介质) 制冷设备加工与储存过程的污染物(切 削液、 去污剂、润滑剂、防 绣剂、清洗液等)影响制冷系统工作过程可靠性 综合系统效率、设备可靠性、兼容性、安全性以及对环境的影响等进 行研究
采用环保制冷剂 开发采用双活塞的压缩机 采用变频压缩机技术 可变容量制冷量压缩机
滚动活塞式压缩机
压缩机可靠性: 对于电机,采用双重漆膜耐氟漆包线(H级);装配前,通过对电 机的拆卸检验,控制漆包线的气孔、伤痕; 严格控制压缩机内水分含量和杂质含量; 产品的加速寿命试验和起动耐久性试验; 过流、过热及其它保护装置的应用。 变频压缩机:可以提高空调器和热泵的季节能效比及舒适性。 主要问题:高转速时轴承负荷提升、摩擦磨损问题、寿命问题; 低转速运行的振动、动平衡和供油问题。 可变制冷量压缩机: 在气缸上分别开有多个回气孔,通过阀门与吸气腔相通,其制冷量可 在10%~100%范围内调节。
COP值提高:2.7 噪声降低:1~3分贝
3.2(w/w)
近几年采用新结构(涡旋式) COP值更高:3.4(w/w) 噪声更低:5P机:62分贝左右
近几年中国制冷与空调装置产量
我国1969年成功研制了第一台汽 车空调装置 车辆空调系统 汽车产量:
2003年:≥400万辆,轿车≥180万辆 2004年:≥425万辆, 1~10月份365万辆,轿车180万辆 2005年:≥500万辆 1997年:生产汽车约110万辆
新型(结构改进)的冰箱压缩机 :
变频压缩机 变容量压缩机 直线压缩机
线性(直线)冰箱压缩机
线性冰箱压缩机的的制冷系数已超过 2.0(w/w),市场前景看好。 主要问题是压缩机油路系统的设计和 电机线性位移极限点的有效控制及相 应的防撞缸技术。
韩国LG线性冰箱压缩机的 年产量达50万台
滚动活塞式压缩机
中国家用空调和空调压缩机的发展状况
1978年:中国开始家用空调器,当年产量只有223台; 1980年:产量尚不足2万台。
90年代行业发展迅猛
1990年:产量为22万台 1997年: 家用空调器:750万台 2000年:发展到1826万台 年均增长率保持在20%以上。
2001年:达到2312万台(空调器压缩机的产量达到2076万台) 2002年:空调压缩机的产量达2800万台,过剩也已成定局。 2003年:空调器产量:4812.5万台(包括外销) 空调压缩机3570万台(包括外销)
中央空调压缩机发展现状
在我国,中央空调用螺杆式与往复式压缩机机 组的生产已经形成了中外企业平分秋色的局面 螺杆机组: 2000年:为4,000台;2004年:上升到8000 台左右,其中大连冰山和烟台冰轮各生产了 1000多台。 往复机组: 2004年大连冰山和烟台冰轮生产的往复式压 缩机冷水机组接近3000台之多(分别为1400多 台),其中包括出口海外的机型。 涡旋式制冷压缩机的制冷量较小,单机冷量一般在6-45 kW 之间,且 多为全封闭式; 中央空调采用多台涡旋式压缩机并联运行; 家用小型中央空调以涡旋式机组的应用最为普遍,一拖多又是主要的 运行方式。
第三部分 制冷与空调系统能效提高的 主要因素分析
制冷空调行业面临的主要压力:
竞争激烈、利润空间缩小 系统能效要求不断提高 环保型冷媒应用的强制性
提高制冷系统能效因素分析
设计过程 制造过程 使用过程
节能技术
研究制冷循环改进制冷系统的设计 开发节能型制冷压缩机
变频压缩机和变排量技术
提高热交换设备的传热性能 制冷及空调装置运行的智能控制 其他
节能目标
主要耗能设备能效指标:2010年新增主要耗能设备能源效率达到或接 近国际先进水平,部分汽车、电动机、家用电器达到国际领先水平。 主要耗能设备能效指标 单位 中小电动机(设计) 风机(设计) 泵(设计) 气体压缩机(设计) 汽车(乘用车)平均油耗 房间空调器(能效比) 电冰箱(能效指数) % % % % 升/百公里 % 2000年 87 75 75-80 75 9.5 2.4 62-70 2010年 90-92 80-85 83-87 80-84 8.2-6.7 3.2-4 80
1983年起: 我国开始引进冰箱压缩机的生产技术和设备 1986年底: 第一批采用引进技术和设备生产的压缩机投 放市场 1990年:我国冰箱压缩机生产行业已基本形成,当时压 缩机的产量全年不足300万台 1995年:18家主要企业总产量为855万台 1996年:12家主要企业总产量为920万台 2001年底:冰箱压缩机产量达到了1500万台 2005年生产能力:2500万台
中国汽车空调装置(压缩机)能效
汽车空调压缩机-斜盘式
COP值:1.3提高到 1.6左右(w/w)
涡旋式及旋叶式车用空调压 缩机的制冷系数达2.0
建筑空调——大中型制冷空调机组
我国建筑大楼的空调系统一般采用水—空气型, 即水冷型机组。 在中央空调市场: 螺杆式与往复式机组占2/3 吸收式和离心式机组占1/3 1999年:离心式机组销售量约为1,000台 螺杆式机组约为3,000台 2004年:离心式机组为2500台左右 (无锡约克和特灵各生产了500余台) 我国大部分离心式中央空调机组为美国的三大品牌Carrier、York和 Trane生产,其次是McQuay。
第二部分 过去10-20年制冷空调行业的发展
过去10-20年制冷空调行业的发展
品种规格从无到有、从少到全 产量增加迅速,已供大于求 能效比(制冷系数)不断提高 接近国际先进水平
中国冰箱与冰箱压缩机发展状况
冰箱、小型冷冻、冷藏设备
1990年:
冰箱生产量:300万台 冰箱压缩机COP值:≤1.1
2000年:
制冷技术的未来
一、替代系统(新原理、新系统应用)
适应空调装置的水蒸汽压缩机效率 微通道CO2热交换器 CO2压缩机—膨胀机的性能 CO2压缩机的性能测试
二、提高系统效率
电机、压缩机、热交换器 润滑剂(油)对制冷剂热交换与压降的影响 传感器与控制元件、测试技术、非设计工况下设备运行效率 泵及泵控制 空气过滤与处理 运行控制与故障诊断技术
中国冰箱压缩机的技术进步
性能系数:从1.1上 提高到1.7左右 噪声降低:2~3分贝
能效提高 热效率:使用凹形排气阀,降低气阀损失;减少吸气过热; 机械效率:使用较低粘度的润滑油;采用平面滚动轴承设计。 电机效率:改善电机性能,使用高效电机; 运行控制:采用变频调速控制、运行电容器等. 降噪技术 加厚壳体;加强工艺控制,提高零部件生产精度, 稳定噪声的离散度; 吸排气腔结构的优化设计;电机泵体动平衡最佳化 ; 外壳形状及壳内空间的重新设计。
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