中國制冷空調工業(yè)的發(fā)展趨勢

中國制冷空調工業(yè)的發(fā)展趨勢

　　高效節能是制冷空調設備制造業(yè)永恒的目標

　　◆我國的能源形勢

　　就能源物質(zhì)的儲量而言，我國是能源資源大國，但更是人口大國，如按人均占有量計算，又是能源短缺的國家。如按人口平均，可利用的煤炭和水能源不及世界人均水平的一半。

　?。?）能源資源的儲量是有限的—就世界范圍而言，據世界能源專(zhuān)家的預測，煤炭還能用220年，天然氣可用60年，而石油將在40年左右枯竭。這意味著(zhù)再過(guò)兩個(gè)世紀左右的時(shí)間，被現在大量消耗的煤、天然氣和石油均被全部用光，如找不到新的能源，則世界將要變成寒冷黑暗的星球。

　　我國的能源資源的儲量同樣是有限的，煤炭探明的儲量是億噸，可直接利用的煤炭?jì)α?886億噸，天然氣是38萬(wàn)億立方米，石油是32億噸。這些儲量如果平均分配到占世界20%的人口就會(huì )發(fā)現如果按現在的消費速度進(jìn)行下去，中國將是第一個(gè)用光能源資源的國家，因為我們人均煤炭、石油、天然氣資源量?jì)H占世界平均水平的60%、10%和5%，因此我們不得不關(guān)心我國的能源安全問(wèn)題。

　?。?）能源利用率低下—以煤為例，我國每噸標準煤的產(chǎn)出效率僅相當于日本的10.3%，歐盟的16.8%、美國的28.6%。我國每1美元的GDP的能耗是世界平均水平的3倍，是發(fā)展中國家的2倍?？梢?jiàn)我國能源利用率之低。

　?。?）能源資源分布不均—我國能源資源地域分布大體上是75%～80%分布在當前經(jīng)濟發(fā)展落后又貧窮、能源消耗小的北部、西部地區，如東北、西北地區，而能源消耗的60%以上是在東部、南部經(jīng)濟發(fā)達人們生活富裕的地區，于是形成了北煤南運、西氣東輸的局面，鐵路運輸能力40%以上是用于煤炭運輸，同時(shí)造成了鐵路沿線(xiàn)的環(huán)境污染。

　?。?）能源結構不合理—我國長(cháng)期以來(lái)能源消費都是以煤為主，煤在能源產(chǎn)量中所占的比例有越來(lái)越高的趨勢。

　　在世界許多國家實(shí)現了由煤到石油、天然氣的能源結構調整，而我國由于石油、天然氣儲量低，以煤為主要能源而進(jìn)行大量開(kāi)采是必然的，而且這種情況會(huì )長(cháng)期繼續下去，這就要求我們時(shí)刻關(guān)注以煤為主的一次能源消費所帶來(lái)的環(huán)境保護的壓力與影響。

　　自改革開(kāi)放以來(lái)，我國經(jīng)歷了能源消費由低到高的發(fā)展過(guò)程，同時(shí)拉動(dòng)了我國GDP的增長(cháng)。但二者的增長(cháng)速度不同，如2002～2003年我國GDP增長(cháng)9.1%，而電力增長(cháng)了16.3%，就是這樣仍然出現了不少地方拉閘限電的現象，使一些地方的經(jīng)濟發(fā)展受到了影響。

　　◆制冷空調設備的能耗

　　我國制冷空調設備制造業(yè)已成為向國民經(jīng)濟各個(gè)部門(mén)提供裝備，向提高人民生活水平的各個(gè)方面提供保證的裝備制造業(yè)的重要組成部分之一。

　?。?）制冷空調設備能源消費增長(cháng)迅猛—隨著(zhù)國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)一步提高，制冷空調設備的應用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛和普及，于是使制冷空調設備的能源消費增長(cháng)很快，在能源消耗總量中所占的比重越來(lái)越大。

　　2004年上海市最大空調負荷所消費的電力約為657萬(wàn)千瓦，占電網(wǎng)最大負荷的43.8%。而江蘇省全省最大空調負荷消耗電力約為1000萬(wàn)千瓦，占全省最大用電負荷的33%左右。

　?。?）制冷空調設備的使用特性—制冷空調設備的使用大都是沖擊性負荷，而且季節性強，就是在每天不同的時(shí)間段所需的電力也各不相同。冷凍冷藏設備夏季運行與冬季運行由于工況的不同，所需電力是有明顯變化的，但其對電網(wǎng)的影響遠小于空調設備?？照{設備大體上可以分為家用的空調設備（如家用空調器、空調柜機、窗式空調器等）、中央空調兩大類(lèi)。中央空調主要用于工業(yè)用戶(hù)和第三產(chǎn)業(yè)用戶(hù)（如商場(chǎng)、影劇院、飯店酒家、寫(xiě)字樓等）。家用空調使用率較低，而且持續使用的時(shí)間短，工業(yè)及第三產(chǎn)業(yè)所用空調設備則使用率較高，且連續使用的時(shí)間長(cháng)。二者使用時(shí)基本上都是在用電高峰的時(shí)段，加劇了電力供應的壓力，導致了電網(wǎng)的運行安全性、經(jīng)濟性問(wèn)題的產(chǎn)生。

　?。?）制冷空調設備市場(chǎng)空間增長(cháng)—隨房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，隨城鎮化建設速度的提升，隨農、牧、漁業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量的增長(cháng)，為我國制冷空調設備的進(jìn)一步發(fā)展提供了更廣闊的空間。建筑業(yè)的發(fā)展拉動(dòng)了家用空調、中央空調的發(fā)展。近年來(lái)城市總建筑面積年均增加迅猛，其中住宅面積超10億平方米（見(jiàn)下圖）?，F在空調設備已由奢侈性消費品變成生活和工作環(huán)境的必需品，并在城鎮逐步普及。一座現代化建筑沒(méi)有配備空調設施已成為不可理解的怪事了。

　　農產(chǎn)品、畜產(chǎn)品和水產(chǎn)品產(chǎn)量的增長(cháng)、品種的增加和對外貿易的發(fā)展，對冷凍、冷藏及冷藏運輸提出了更高的要求。首先是糧食的儲藏，我國年產(chǎn)糧食～萬(wàn)噸，需大量谷物冷卻機為糧食貯藏服務(wù)。其次肉類(lèi)產(chǎn)量已達7260萬(wàn)噸/年以上，水產(chǎn)品達4855萬(wàn)噸以上，蔬菜產(chǎn)量已近5.5億噸，水果產(chǎn)量已超過(guò)萬(wàn)噸，均需增加大量冷凍冷藏設備為之貯藏與保鮮，必然提出對能源需求。

　　由以上幾點(diǎn)可以看出制冷空調設備與鋼鐵、水泥等工業(yè)部門(mén)相比，雖不能稱(chēng)為用電大戶(hù)，但由于制冷空調往往運行時(shí)正是用電高峰時(shí)間，對電力供應沖擊很大；制冷空調設備的應用范圍越來(lái)越大，國民經(jīng)濟所有部門(mén)，人民生活的各個(gè)方面均已離不開(kāi)制冷空調設備，所以其能源消費量仍然是很可觀(guān)的，應予以足夠的重視。

　　◆制冷空調設備的節能途徑

　?。?）開(kāi)發(fā)應用高能效比的制冷空調設備—制冷空調設備生產(chǎn)企業(yè)在制冷空調設備節能工作中具有決定性作用。企業(yè)生產(chǎn)何種產(chǎn)品、效率如何、對消費者如何導向等，完全取決于生產(chǎn)企業(yè)。但僅僅依靠企業(yè)的自覺(jué)性還不夠，還需要國家的宏觀(guān)調控和政策的導向?，F在已有三項能效限定值及能源效率等級標準發(fā)布并已實(shí)施，即《冷水機組能效限定值及能源效率等級》（GB-2004）、《單元式空氣調節機能效限定值及能源效率等級》（GB-2004）和《房間空氣調節器能效限定值及能源效率等級》（GB.3-2004）發(fā)布實(shí)施，三項標準中對于能源效率劃分了5個(gè)等級，其中第5等為合格，是最基本的要求，如達不到5級則不允許生產(chǎn)、銷(xiāo)售，屬于淘汰產(chǎn)品，倡導企業(yè)生產(chǎn)和銷(xiāo)售1、2級產(chǎn)品，即節能型產(chǎn)品。這三個(gè)標準中的第5等級是強制性要求，是必須達到的，1級產(chǎn)品屬于通過(guò)努力爭取實(shí)現的目標，2級產(chǎn)品屬于市場(chǎng)先進(jìn)水平，3、4級屬于我國平均水平。企業(yè)有了明確的方向，勢必推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

　　制冷空調設備是由制冷壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發(fā)器及各部件間的連接管路所組成的封閉系統。系統中制冷壓縮機是核心部分，研制開(kāi)發(fā)高效制冷壓縮機是獲得高效節能制冷空調設備的關(guān)鍵?；钊綑C械誕生和應用最早，已有百余年發(fā)展史，目前是技術(shù)完善程度最高的機型，現代投入研究開(kāi)發(fā)力度較大的機型是螺桿和離心式制冷壓縮機。

　　螺桿制冷壓縮機作為商品投放市場(chǎng)已有半個(gè)多世紀的時(shí)間了，這期間經(jīng)過(guò)各國的努力，使螺桿制冷壓縮機的效率有明顯提高，應用范圍不斷擴大，以成為各國的主打品牌。我國在20世紀70年代有螺桿式制冷壓縮機投放市場(chǎng)，現在已形成了完整的產(chǎn)品系列，從轉子公稱(chēng)直徑63、80、100、125、160、200、250、315直到510均有產(chǎn)品在運行。對壓縮機效率影響最大的是螺桿轉子齒型，現在我國已開(kāi)發(fā)出具有自己知識產(chǎn)權的高效螺桿轉子齒型；同樣離心制冷壓縮機在我國也形成了自己的研發(fā)隊伍，有了具有自己知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，這一切就是進(jìn)一步提高制冷空調設備能源效率等級的良好基礎。有了高效節能壓縮機還要有高效換熱器與之配套形成完整的優(yōu)化的制冷空調設備系統。而高效換熱器最重要的材料高效傳熱管已有多個(gè)企業(yè)可以大批量生產(chǎn)。今后只需在制冷空調系統優(yōu)化設計的環(huán)節加大投入力度，則可望實(shí)現制冷空調設備能源效率的升級。

　?。?）合理地使用已有的能源—電能不是制冷空調設備唯一的能源，應加大利用廢熱、天然氣為能源的制冷空調設備的開(kāi)發(fā)和應用。如發(fā)展冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)設備，又如開(kāi)發(fā)利用天然氣為能源的溴化鋰吸收式制冷機（三效）、以天然氣為能源的發(fā)動(dòng)機拖動(dòng)制冷壓縮機的制冷空調機組等都應該是值得投入的產(chǎn)品。減少電力高峰用電，減少發(fā)電設備投入。

　?。?）開(kāi)發(fā)與利用蓄冷空調設備—蓄冷式空調系統是使制冷設備利用低谷電制冷，將冷量以水、冰等形式儲存起來(lái)，在空調高峰負荷時(shí)段部分或全部地利用儲存的冷量向空調系統供冷，以達到降低制冷設備安裝容量和減少運行費用，減輕對電力供應的壓力，確保電網(wǎng)運行的安全。此設備雖不是節能的，但卻可以移峰填谷，使電力系統運行安全，同時(shí)也可以降低對電網(wǎng)系統的投資。

　　蓄冷空調設備有水蓄冷空調設備、冰盤(pán)管式蓄冷系統、相變材料式（冰球）蓄冷系統、冰片剝落式蓄冷系統和冰晶式蓄冷系統等，不同型式均有其合適的應用場(chǎng)合，應根據需要確定應開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品型式。

　　開(kāi)發(fā)、應用環(huán)保型制冷空調設備

　　◆推廣使用環(huán)保制冷劑

　?。?）我國淘汰ODS的進(jìn)展概況—制冷劑的排放與泄漏對人類(lèi)共同的家園—地球生態(tài)環(huán)境的影響有消耗臭氧層和使地球變暖加劇溫室效應兩個(gè)重要方面。

　　根據《蒙特利爾議定書(shū)》的規定，1999年發(fā)展中國家就進(jìn)入實(shí)質(zhì)性履約時(shí)期，要求實(shí)現主要消耗臭氧層物質(zhì)氯氟烴（CFCs）生產(chǎn)和消費凍結在1995～1997年的平均水平上。我國政府1993年1月就已批準實(shí)施《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國家方案》，并得到了多邊基金第九次執委會(huì )認可。在國家方案的正確指導下和多邊基金的支持下，我國消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）淘汰活動(dòng)取得了很大進(jìn)展，已實(shí)現了第一階段的淘汰目標。國家要求新生產(chǎn)的CFCs只能用于已在用的制冷空調設備的維修方面，CFCs產(chǎn)量到今年必須消減50%，到2010年全部停止生產(chǎn)，在用設備維修只能使用回收再生的CFCs。

　　一般制冷空調設備的使用壽命在15～25年，在其中使用壽命期間因檢修、泄漏需補充CFCs，因此我國對于制冷空調設備維修行業(yè)給與了很大重視，維修行業(yè)的CFCs淘汰已成為按時(shí)實(shí)現CFCs全面淘汰的關(guān)鍵。中國制冷空調工業(yè)協(xié)會(huì )正在準備起草CFCs回收再利用的有關(guān)規定，以推進(jìn)國家方案的落實(shí)。

　　通過(guò)實(shí)施《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國家方案》，建立了實(shí)施《蒙特利爾議定書(shū)》的多邊基金項目管理體制，有效地控制了消耗臭氧層物質(zhì)的生產(chǎn)和消費，1997年開(kāi)始全面展開(kāi)了淘汰ODS的活動(dòng)，尤其是在《中國汽車(chē)空調行業(yè)CFC-12整體淘汰計劃》、《中國泡沫行業(yè)整體淘汰CFC計劃》等六個(gè)行業(yè)計劃提出并執行后，已提前實(shí)現了《議定書(shū)》要求的控制目標。到20世紀末我國50余家冰箱、冰柜生產(chǎn)企業(yè)均完成了以HFC-134a、R600a取代CFC-12的改造；汽車(chē)空調已于2002年1月1日起所有新生產(chǎn)的汽車(chē)停止裝入以CFC-12為工質(zhì)的汽車(chē)空調，而以HFC-134a替代；目前新生產(chǎn)的各種型式制冷空調設備均已不再使用CFC-12為制冷工質(zhì)。

　?。?）我國當前在用的制冷工質(zhì)—當前我國應用較多的制冷工質(zhì)有HCFCs（R22、R123）、HFCs（R125、R134a）和無(wú)機化合物（NH3[R717]、H2O、CO2），它們的破壞臭氧層潛值ODP和全球變暖潛值GWP如下表。

　　從對臭氧層的破壞和對地球大氣環(huán)境的影響來(lái)看，當前采用的制冷工質(zhì)中CFCs已不再繼續使用，在用的HCFCs和HFCs也不是可以永久使用的制冷工質(zhì)，雖然HFCs對臭氧層破壞潛能值是0，但其使全球變暖潛能值巨大，令人不得不重新審視對此類(lèi)物質(zhì)的應用。而無(wú)機化合物中的H2O、CO2、NH3(R717)無(wú)論是在對臭氧層的破壞還是對形成溫室效應的影響都是值得給予關(guān)注的，應該很有應用前景的物質(zhì)。

　　對于制冷工質(zhì)的選擇時(shí)，尚應注意其安全性，其安全性分類(lèi)如下表。

　　NH3(R717)是應用較早的制冷工質(zhì)，直至今天仍有不少制造廠(chǎng)還在生產(chǎn)NH3為制冷工質(zhì)的制冷空調設備，究其原因是其熱力性能好，泄漏易于發(fā)現，且制造技術(shù)發(fā)展到今天，對于泄漏問(wèn)題的解決已有成熟的經(jīng)驗。NH3雖然是高毒性物質(zhì)，NH3的制冷設備仍在不少?lài)一虻貐^使用，甚至有些國家又重新研究NH3的制冷設備。這也是應關(guān)注的趨勢。何況NH3的泄漏對于臭氧層、全球變暖無(wú)影響，所以不排出NH3制冷設備再次進(jìn)入更廣泛的應用領(lǐng)域。

　　◆與環(huán)境友善的制冷空調設備

　　制冷技術(shù)的發(fā)展給人類(lèi)社會(huì )的進(jìn)步和人們生活水平的提高曾有不小的貢獻，但同時(shí)也給人類(lèi)生存的環(huán)境造成了不可忽視的破壞，這種破壞除了機械噪聲對環(huán)境破壞之外，還有上邊提到的破壞臭氧層、溫室效應等都直接影響了人們的正常生活，僅1998年因全球氣候變暖造成的損失就達900億美元?？梢?jiàn)開(kāi)發(fā)與環(huán)境友善的制冷空調設備已是迫在眉睫的任務(wù)。

　?。?）開(kāi)發(fā)并應用低噪聲、無(wú)泄漏的制冷空調設備—對于裝備制造業(yè)，低噪聲、無(wú)泄漏是永遠追求的目標之一。對于任何裝備所產(chǎn)生的噪聲都是由輸入裝備驅動(dòng)能量因裝備設計結構不當，加工粗糙所產(chǎn)生的。這就要求優(yōu)化裝備的設計與制造，以適應環(huán)保的要求。

　?。?）開(kāi)發(fā)應用廢棄的能量（如廢熱驅動(dòng)的制冷空調設備）—在日常的生產(chǎn)活動(dòng)中、日常生活中，不斷有廢棄的熱量和廢水被排到周?chē)沫h(huán)境中，這部分能量如不能被利用，則會(huì )造成城市的熱島現象。同時(shí)加劇了溫室效應。溴化鋰吸收式制冷機就可以很好地利用發(fā)電廠(chǎng)廢熱為能源實(shí)現制冷。但應該注重提高溴化鋰吸收式制冷機的能效比。以工業(yè)廢水和生活污水為主的城市污水作為熱源的熱泵機組是應該開(kāi)發(fā)與推廣的裝備之一。

　?。?）地源熱泵—利用地熱時(shí)應該以不破壞動(dòng)、植物的存活與繁衍為前提，如地下埋管為換熱器的熱泵系統，應將埋管的深度設到冬季不影響冬眠動(dòng)物的生存（如蛇、蛙等），夏季不影響地表植物根系的生長(cháng)。

　　擴大制冷空調設備服務(wù)領(lǐng)域

　　◆為農業(yè)、農村、農民服務(wù)

　?。?）為農業(yè)生產(chǎn)和農產(chǎn)品深加工提供裝備—我國農業(yè)生產(chǎn)穩步發(fā)展，糧食的產(chǎn)量持續上升，已基本解決了吃飯問(wèn)題。2004年糧食產(chǎn)量達萬(wàn)噸，比上年增長(cháng)1.7%；蔬菜萬(wàn)噸，比上年增長(cháng)1.7%；水果萬(wàn)噸，比上年增長(cháng)5.0%；肉類(lèi)總產(chǎn)量7260萬(wàn)噸，比上年增長(cháng)4.7%；水產(chǎn)品4855萬(wàn)噸，比上年增長(cháng)3.2%。產(chǎn)量均為世界絕對第一，特別是糧食歷來(lái)都把它當作戰略物質(zhì)加以重視?，F在已有谷物冷卻機投入使用，但利用低溫技術(shù)進(jìn)行糧食貯存還不普及，應推廣。我國蔬菜、肉類(lèi)、水產(chǎn)品產(chǎn)量巨大，同時(shí)也是國際市場(chǎng)受歡迎的產(chǎn)品，應該為之提供不同用途的速凍、冷藏、冷藏運輸等設備。對于已形成的“冷鏈”，應協(xié)調發(fā)展，消除“冷鏈”中的瓶頸，以適應國內外兩個(gè)市場(chǎng)的需求。

　?。?）全面建設小康社會(huì )最重要的方面是農業(yè)產(chǎn)業(yè)化、農產(chǎn)品深加工、農村人口向城鎮轉移，城鎮人口比例大幅度提高，更大程度上縮小城鄉差別，使農民過(guò)上更加富裕的生活。城鎮化建設實(shí)質(zhì)是改變了農業(yè)、農村、農民的生產(chǎn)方式、生活方式和生活質(zhì)量。工作環(huán)境和生活環(huán)境的改善是和空調設備、熱泵機組密切相關(guān)的，生活水平的提高還和冷凍、冷藏設備、冷藏運輸設備相關(guān)?？傊擎偦ㄔO需大量的制冷空調設備、交通運輸設備為之配套、服務(wù)。

　　◆為工業(yè)發(fā)展和改造傳統產(chǎn)業(yè)服務(wù)

　?。?）為食品工業(yè)提供裝備—速凍食品和飲料已成為世界發(fā)展最快的食品工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，近年來(lái)貿易量正以30%的速度在增長(cháng)，世界此類(lèi)食品總產(chǎn)量已達6000萬(wàn)噸以上，品種已達3500個(gè)，而我國速凍食品尚處起步階段。目前我國速凍食品消費水平僅為美國的4%～5%左右，我國必將迎來(lái)速凍食品大發(fā)展的新局面，制冷空調設備制造行業(yè)應根據速凍食品特殊的需要，研制新產(chǎn)品。

　?。?）為水電站建設服務(wù)—水電站建設是我國今后能源發(fā)展重點(diǎn)，制造大型移動(dòng)式制冷機組、冷水機組、片冰機，更好地裝備水電站建設中的混凝土攪拌廠(chǎng)，以提高大壩澆注質(zhì)量和保證大壩工期。

　?。?）為改善工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境提高工作效率服務(wù)—創(chuàng )造車(chē)間合適的溫度、濕度條件，對于提高勞動(dòng)效率是一個(gè)保證條件，不同類(lèi)型的工廠(chǎng)，需不同的環(huán)境條件，各設備制造業(yè)應結合不同需求，開(kāi)發(fā)不同型式的空調設備為之服務(wù)。

　　◆為科學(xué)技術(shù)、文化教育和醫療衛生服務(wù)

　?。?）科學(xué)研究—首先是為科學(xué)家提供一個(gè)最合適的工作環(huán)境，其次是為他們創(chuàng )造一個(gè)科研中的必需低溫條件。如凍土研究所，就必須根據需要創(chuàng )造不同的低溫，協(xié)助科學(xué)家完成研究工作。其他許多方都可能提出對溫度的要求，制冷設備制造企業(yè)應深入實(shí)際，為之提供制冷設備的保證。

　?。?）文化教育、醫藥衛生—一是工作、學(xué)習的環(huán)境保證，一是提供試驗條件，一是生產(chǎn)條件。對于衛生事業(yè)，如醫院，應注意不同病區、療區的環(huán)境的分隔，并注意溫、濕度要求的差異，這樣才能有效地保證患者的康復和無(wú)互相傳染。

　　◆為國防建設服務(wù)

　?。?）我國地域廣大，氣候條件復雜，尤其邊境線(xiàn)漫長(cháng)，條件各異，無(wú)論是武器裝備的貯藏，還是運輸設備等均需有制冷空調設備為之創(chuàng )造合適的條件。如坦克、裝甲車(chē)的空調、艦艇、潛艇的空調等。

　?。?）提供低溫試驗條件以確保武器裝備在任何惡劣條件都可以投入使用，如航空、航天儀表的低溫試驗等，這都需要制冷空調設備制造企業(yè)與用戶(hù)結合，研制最合適的設備為特殊需要服務(wù)。