燃气空调设备前景看好
随着我国经济的快速发展,人民生活的不断提高和全球气候日益恶化,空调已成为人们室内环境的重要组成部分,促使我国的商业建筑用中央空调和家用房间空调器的迅速发展,中国已成为仅次于美国、日本的第三大空调市场,中国家用房间空调器的产量已居世界第一位,这些空调设备使用的能源大部分是电能。一方面我国夏季气温变暖,尤其是北方,如今年夏季北京室外气温超过40℃,不少家庭安装空调,造成夏季短期集中的高峰负荷,使城市电不堪重负,再次造成拉闸限电。另一方面我国发电的能源是以煤炭为主,由此引起环境污染。
以电为能源的空调设备,今后将继续存在,并会不断发展。不过需注意两点:一、减少和改变燃煤发电,增加水力发电(我国正在建设三峡大型水力发电站等)和燃气发电。二、改变空调器用的制冷剂,对臭氧层有破坏作用和产生温室效应较严重的CFC-11、CFC-12等制冷剂已大量淘汰,目前主要用HCFC-22,尚在研究它的替代制冷剂,已取得一定进展。
减少煤炭消耗,大量采用天然气是解决中国环境问题的技术上最佳、经济上可行、国力上可能的方案。今年年初开发实施“西气东输”等大型能源工程,为我国天然气的大规模应用提供了条件,也带来了中国能源的变革。
值得注意的一个问题,就是以天然气为能源的终端产品。近几年来,我国在燃气直燃型溴化锂冷热水机(可提供制冷、采暖、生活热水)的研发和生产方面取得不少进展,在生产技术方面已处世界一流水平,在生产能力方面已处世界第二位。但在以天然气为能源的终端产品还很少,甚至是一片空白。由此值得我们重视这方面的研发和生产工作,同时需向美国、日本发展以天然气为能源的终端产品较好的国家学习。
从终端能源来看,电力是一种清洁能源。如果采用燃煤火力发电将产生巨大的污染。则煤电不是一种清洁能源。在开发天然气能源后大量采用天然气火力发电是必然趋势。这样发电厂周围环境的空气才能清新。
现在采用天然气直接燃烧的直燃型溴化锂冷热水机,提供制冷、采暖和生活热水,不但避免了发电损失及污染,提高了效率,更避免了电力空调器因使用氯氟烃对环境的破坏。
1999年3月11~12日芝加哥会议。会议的目的是规划CCHP在楼宇应用上的技术发展步骤。冷热电联产(CCHP)在大幅度提高能源的使用率及降低碳的污染空气的排放方面具有很大潜力。CCHP既能产生电或输出功率,也能产生可利用的现场或非现场的热能,这样多达90%的燃气燃料可转变为有用能量。这意味着电力经远程输送所产生的损耗可通过CCHP系统得到弥补,同时可用于建筑物的制冷、供热、温度控制、生活热水等诸多方面,现场或非现场发电可避免能源传送过程中的损耗,使余热得以回收利用,并能减缓电力输送的过度蔓延。
CCHP技术包括以下领域:先进的燃气涡轮机、微型涡轮机、先进的内燃发动机、燃料电池、吸收式制冷机及热泵、干燥及能源回收系统、电力驱动系统、热能的储存和传输技术和控制及系统集成技术。
现在工业发达国家的“集中供热(冷)”的概念已有更新,“供热(冷)工质”采用城市燃气(天然气占80%,其它为人工煤气、油气和工业尾气等)。
现在日本的电力公司与燃气公司并驾齐驱,最近几年日本有15个以上的城市成立燃气公司,并在日本各大空调冷冻设备生产厂家使用、开发燃气空调冷冻产品,而且向城市燃气空调系统发展。它的主要优点:(1)基本消除环境污染;(2)大量减轻城市交通运输压力;(3)管投资节约50%~70%;(4)节能能源;(5)多种用途,炊事、采暖(包括生活热水)、制冷可同时满足需要;(6)设备利用率比供热锅炉高一倍以上;(7)供气范围大,供气半径可超过100公里。
在日本以燃气为能源的空调热源方式,过去以燃气作直燃型吸收式制冷机的能源方式和通过燃气在锅炉燃烧后获得蒸汽或热水后作为吸收式制冷机的热源方式这两类为多。现在则利用燃气为能源驱动燃气机带动压缩式制冷机(或热泵)为多。以下简单说明各种方式:
1.燃气锅炉+蒸汽吸收式制冷机:最为普通的方式,可用于大型建筑物或中小型区域供冷供热工程。对于要求直接蒸气或热水供应的旅馆建筑亦较适用。
2.燃气蒸汽锅炉+蒸汽透平驱动离心制冷机:燃气锅炉产生高温高压蒸汽(2~4.5MPa,300~400℃)经减温减压后用蒸汽供热。供冷利用蒸汽涡轮机驱动离心制冷机(单台容量可达35000kW)。由于离心制冷机的容量较大,故本系统可用于大型区域供热供冷。对于要求热水供应和直接提供蒸汽的旅馆建筑亦可适用。
3.燃气直燃型吸收式冷热水机:一般建筑物的冷暖气均可采用,大型建筑物和中小型区域供冷供热亦可采用。要求热水供应和不直接使用蒸汽的办公楼等很适用。
4.燃气轮机发电+蒸汽吸收式制冷机:在利用燃气发电的同时,充分利用燃气轮机的排热,有较高的运行效率,适用于需用蒸汽的大型供冷供热工程。这种系统方式称为“合产系统”,是一种很有效的燃气供能系统。
5.燃气机发电+直燃型吸收冷热水机:燃气机发电可供空调部分用电,其排热(热水)可回收,空调利用直燃型吸收式冷热水机。排热回收的热水可直接供采暖,亦可作为供冷时吸收式制冷机的辅助热源。因利用排热回收,运行效率较好。
6.利用燃气在冬季加热分体式电动热泵的室外机组以提高热泵的出力。
7.直燃型小容量氨-水为工质对的吸收式冷水机组:开发用于家庭,容量为10.5~17.5kW。
8.燃气吸收式热泵:能利用垃圾焚烧工厂的排热及其它废热场合可以采用,可获得最高温度为95℃以内的热水。
9.燃气机热泵(GHP):利用燃气机驱动螺杆或压缩式热泵。运行效率较高。对于暖气负荷较大,全年有空调(冷、暖气)需要的建筑可使用,当装置入力为100%时,热出力可达150%~170%。一般容量在70~7000kW左右。除开发大容量机组外,亦可开发小型商用机组。
我国房间空调器的生产已居世界第一位,但在燃气机热泵(GHP)方面还是一个空白。