【關鍵詞】空調
【摘要】我國能源現狀與空調冷熱源的選擇
空調制冷制熱方式的選取，受到我國能源政策，能源結構及環保政策的制約和影響。因此，要合理選擇空調制冷制熱方式，應從國家的能源情況，能源政策和環境保護方面多加考慮。
1,我國的能源形勢：
隨著我國國民經濟的快速增長，我國能源生產有了很大發展，煤炭生產自90年以來，一直穩居世界第一，99年達到14.6億噸;石油生產達1.67億噸,居世界第5位;2002年我國發電量達到1.6萬億度,居世界第二,僅次于美國。我國能源平均以每年4%~5%的速度增長，而國民經濟發展以8%的速度增長，所以能源的增長遠遠不能滿足國民經濟發展的需要，不能滿足經濟和社會可持續發展的需要。原因有以下幾個方面：
1.1,我國人口眾多，人均能耗水平遠遠低于發達國家，而且低于世界平均水平。
1.2,我國能源資源偏少,和我國的人口比例不相稱。我國人口占世界人口的21%,而煤炭儲量占世界的11%,石油儲量占世界的2.4%,天然氣儲量僅占世界的1.2%。我國人均能源資源遠遠低于世界平均水平。
1.3,我國能源利用率不高,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。
我國目前是世界第二大能源消費國,所以供需矛盾十分突出。按照現在的能源消費增長速度，予測到2010年，我國總能耗量將趕上西歐各國總和。而到2020年，我國將超過美國成為世界第一大能耗大國。
為了解決能源的缺口,我國從94年起,從國外進口石油。僅2002年進口石油就達到6941萬噸，化費166億人民幣，占石油消耗總量的30%。予計到2005年，我國石油進口將達到1億萬噸，占石油消費總量的45%。
當石油的進口量達到50%的時候，就有能源的安全問題，是必須考慮的。萬一發生戰爭，石油輸出國無法正常供油，就會影響到我國國民經濟的發展，影響到我國的現代化建設，也關系到我國的國家安全。
2001年，我國從中東地區進口的石油數量已占進口石油總量的48%，而預測這一比例還將增加。全球最大的石油源頭在中東地區，伊拉克戰爭以來，美國在這地區的勢力正在急速擴大，包擴中國在內的其它國家影響力在減弱，所以這給中國的能源安全帶來重大的潛在威脅。
為了保證國家的能源安全，開辟多渠道的進口能源通道，中國與俄羅斯早在96年簽訂了中俄能源合作協議，決定從俄羅斯的安加爾斯克油田修一條輸油管，直通中國大慶，稱為安大線。原計劃于2003年底動工，可在2005年向中國提供2000萬噸石油，到2010年將增加到3000萬噸。2003年5月，中俄又簽署了中俄原油管道原油長期購銷的總協定。這條線路如能建成，中國可以從俄羅斯獲得長期穩定的石油供應，大大減少了中東地區動蕩對中國能源安全的隱患，戰略意義十分重大。
但誰也沒想到，由于日本的加入，使該供油協議節外生枝。日本給俄羅斯巨大的經濟利益，使俄不得不動心，向中國供油還是向日本供油，在俄羅斯內部引起激烈的爭論。前一時間，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家自然生態保護區而被否決。
我國是世界上唯一沒有石油戰略儲備的國家，為保證國家的能源安全，國家發展改革委員會正在計劃石油的戰略儲備：
2005年600萬噸可用9~10天
2010年1500萬噸可用22~25天
而日本的戰略石油儲備已達8100萬噸，相當于日本172天的石油用量。
由于安大線的被否決，我國加快了石油戰略儲備的進程。目前，已成立了國家石油儲備辦公室，已圈定浙江鎮海，杭州灣附近，山東黃島，廣東大亞灣四大石油儲備基地。現正在運作60億元建立國家戰略石油儲備一期工程。最終要達到供全國90天的儲油量。
全世界的石油，按現在的開采速度，只能用95年，所以石油資源是有限的。煤炭在今后300年左右，也會用完，礦物燃料供應枯竭。而我國的石油,按現在的開采速度,25年就用完了,我國煤炭開采250~300年也會用完。在我國依靠煤炭石油發展起來的城市有390個，為我國經濟發展提供了大量的煤炭石油能源資源。但目前已有50個城市正處于衰退狀態，面臨礦業資源枯竭的威脅。如新疆的克拉馬依，黑龍江大慶，河南平頂山，山西大同等。大慶作為全國最大的石油生產基地，可開采儲量遠遠不能滿足年產5000萬噸的長期需要，今后，將以每年150萬噸的速度遞減，直至枯竭。所以，面對即將到來的能源危機，必須采取開源節流的措施。既要開發新的能源，又要大力節約能源。就空調行業而言，要加大開發和推廣節能新產品的力度。
2,我國的能源結構：
我國是以煤碳為主要能源的國家。在能源的生產和消費中，煤炭的比例占70%以上，這是我國能源結構中一個很不利的因素。以煤碳為主要能源，造成了我國嚴重的大氣污染。
我國的發電量占世界第二位，但用來發電的一次能源中，煤炭占的比例高達77%。在用煤炭發電的過程中，產生大量的粉塵，CO2，SO2。造成嚴重的大氣污染，加劇了大氣的溫室效應和產生大面積的酸雨，對我國的生態環境產生嚴重威脅。因此，在我國，電力不能算清潔能源。
在各種能源中，煤炭燃燒產生的CO2排量是最大的。目前，我國的CO2排量占全世界的12.8%,美國占24%。但隨著我國能源消費的增長，估計到2015~2020年，中國將取代美國，成為世界第一大CO2排放大國。到那時，我國將面臨巨大的道義壓力，我國經濟發展和對外貿易也可能面臨新的問題。
CO2是造成地球溫室效應的主要因素。20世紀是溫度上升幅度最大的一個世紀。在20世紀90年代，人們發現80年代是20世紀最熱的10年，而到21世紀初，又發現90年代是20世紀最熱的10年。全球氣溫正在毫無疑問地越來越熱。今年7月，我國多個城市的氣溫創歷史新高，其中上海最高氣溫達39.6℃,杭州達到40.3℃,福州41.1℃。全球氣溫變暖，在各地引發干旱，洪水，熱浪，暴風雨等自然災害，造成的損失以千億美元計算。
為了徹底整治環境，減少CO2的排放，我國政府正在規劃改變以煤為主的能源結構。計劃到2030年，我國能源結構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%。
天然氣作為一種優質清潔能源，是礦物能源中污染最少的能源。天然氣在燃燒過程中不產生二氧化硫和灰塵，而CO2的排量僅為煤炭的48%。因此，對天然氣的利用，將起到空氣凈化的作用，使天空更藍，空氣更清新。
我國的天然氣集中在西部地區，占全國天然氣總量的60%，特別是新疆塔里木地區，近年來相繼發現5個大中型氣田，儲量達4190億立方米。而我國東部地區，長三角地區，經濟發達，但能源短缺，大氣污染嚴重，急需清潔能源。2000年2月，國務院決定啟動“西氣東送”工程，從新疆塔里木輪南鋪設天然氣輸送管線，跨越7省到達上海，每年可輸氣120億立方米，穩定供氣可達30年。已于2003年底到達浙江，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。這將為我省的經濟發展，改善環境提供了新的基礎。也為制冷空調能源多元化提供了更多的選擇的機會。
- 空調冷暖熱源的選擇
據統計，空調能耗占整個建筑物能耗的60~70%，而我國建筑能耗占全社會商品能源消費的30%，已接近發達國家的標準。隨著經濟的發展，人民生活水平的提高，空調的普及率會進一步提高，建筑能耗也會進一步增大。所以，空調是一個能耗大戶，在選擇空調能源種類時，應從高效節能，環境保護等方面加以考慮。下面幾個問題值得探討：
3.1,電力供應問題：
由于電力水冷式冷水機組的能效比較高，在今后相當長的一段時間內，仍將是空調冷源的選擇方式之一。特別是離心式冷水機組，其能效比最高。在大型建筑中，選擇高效的離心機組，可以節約電耗，降低日常運行費用，無論是設計人員還是業主，都已意識到這一點。
但電力空調的大量使用，也給電力供應帶來巨大的沖擊。使電網的峰谷差進一步拉大。天氣越熱或天氣越冷，空調電耗越大，出現冬夏二個用電高峰。2003年7月初進入高溫后，杭州持續高溫達35℃以上有30多天，用電負荷猛增，全杭州市的需求用電量達350萬千瓦~370萬千瓦，而省里分配給杭州市的用電負荷只有280萬千瓦，缺口70~90萬千瓦。除了錯峰輪休外，剩下的缺口只能限電拉閘。這兩年我省的缺電，具有明顯的季節性和時段性特點，只是在夏季和冬季的高峰時段，供需矛盾突出，才出現拉閘限電。而在春秋季節，電力供應還是相對寬松。造成這種季節性和時段性的用電高峰，就是由于大量電力空調的使用所造成。杭州市夏季高峰需電350萬千瓦，其中空調用電100萬千瓦，空調用電占近三分之一。上海市2003年夏天的電力尖峰負荷達1300萬千瓦，其中空調用電負荷達到600萬千瓦，占全市用電的46%。浙江省經貿委，電力局曾提出了一個文件（已見報），要求新建5000平米以上使用電力空調的建筑，一律采用冰蓄冷空調系統，要求利用晚上低谷電制冰，白天給空調供冷。其目的，減少白天用電高峰時段的電力負荷。但這種一刀切的做法有欠合理，應對每個項目進行科學分析，來確定是否采用冰蓄冷空調。經過可行性分析，對于適合采用冰蓄冷的項目，采用冰蓄冷空調系統是合理的，在宏觀上可以起到錯峰減負的作用，對用戶來說，能降低運行成本，提高經濟效益。已經使用了冰蓄冷空調的單位，已嘗到了甜頭，這已形成共識。
3.2直接用電加熱供暖問題
在1997年到2000年之間，我國用電需求出現低位增長，電力供應一度出現供大于求的局面。當時國家采取種種鼓勵用電的措施。有些媒體和學術刊物也發表鼓勵用電直接加熱，采用電鍋爐的文章，一時間好象我國電力已經富裕的用不掉了。直接用電加熱，無論從一次能效率，還是從能級利用來分析，絕對屬于能源的不合理使用，這應該是沒有爭議的基本概念。
我國的電力，主要是火電。用煤碳發的電占77.7%,用油發的電占3.7%,這二項加起來就是81.4%。在火力發電廠，通過鍋爐先把煤，油燒出蒸汽，再把蒸汽送入汽輪機，使汽輪機高速轉動，把熱能轉化為機械能，再由汽輪機帶動發電機，將機械能轉化為電能。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%。我國發一度電的平均煤耗是300克標準煤，300克標準煤的發熱量是2100大卡，而一度電直接加熱的發熱量僅860大卡，二者的發熱量相差甚遠。
如果用電能直接加熱，就算電鍋爐的效率100%，不計熱損失，從一次能源看，從燃料→電能→熱能，也只有40%的效率，遠遠低于一般油鍋爐85%和煤鍋爐75%的效率。
通常認為，夏季電力供應緊張，而冬季供電富余，可以用電直接加熱作空調熱源或采暖熱源。但事實并非如此。請回顧一下2002年冬天的供電情況。2002年12月下旬，我省受北方強冷空氣影響，氣溫大幅下降，導致取暖負荷持續上升，浙江省最高負荷基本維持在1200萬千瓦以上，1月6日最高負荷達到1262.8萬千瓦,已經超過夏天的最高負荷1258.9萬千瓦,創下歷史新高。全省各地出現較為頻繁的拉閘限電。也有人認為，三峽水電站已開始供電，用電可以寬松了。這是一種誤解。三峽水電站2003年可發電61.3億度，我省可分到7.4億度電。而我省2002年全社會用電量達到1018億度，這7.4億度電僅占我省用電量的0.72%。也就是說，三峽水電對解決我省缺電來說，是杯水車薪，對我省的供電緊張局面不會有大的改變。
據供電部門反映，在最熱最冷時期的晚上，已經看不出峰電谷電，供電負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供熱，在經濟上是否合算，不妨在此作一比較。以一臺2T/H的蒸汽鍋爐為例，其燃料分別采用柴油，天然氣和電，分別計算出三種鍋爐的燃料費用，計算結果如下表：
蒸發量T/H
燃料耗量
燃料單價(浙江省)
每小時燃料價
燃油鍋爐
2.0
128Kg/H柴油
3.20元/Kg
409.6元
燃氣鍋爐
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,但其所消耗電能的費用是最高的,油鍋爐的費用其次,而燃氣鍋爐的費用是最低的。
3.3空調能源的多元化
在大型建筑中,實現空調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冷熱源的能源。較常見的做法是，在一個大型的空調系統中，既采用一部分電力冷水機組，又采用一部分燃氣（或燃油）冷熱水機組。在夏季采用部分燃氣冷熱水機組，可以降低高峰用電，減輕電力負荷，減少電網拉閘，讓電于民。
另一方面，與冬季的天燃氣用量相比，夏季用氣量遠小于冬季用氣量，用氣存在季節性的不平衡。而夏季采用天然氣制冷和空調，卻卻起到了平衡天然氣負荷的作用，可以說是一舉二得的好事。雖然燃氣冷熱水機組的價格略高于電動冷水機組，但燃氣冷熱水機組是冷熱二用的，省去了冬季的鍋爐和鍋爐房面積，減少了變壓器的臺數和容量，綜合考慮，燃氣冷熱水機的一次投資并不比電動冷水機組和鍋爐高。從運行成本講，采用二種能源后，今后無論哪一種能源價格的變動，都不會對運行費用產生較大影響。
燃氣冷熱水機組并非像人們普遍認為的那樣“節電不節能”。如果從一次能源的角度來看，燃氣冷熱水機組的能效比普遍高于各種型式的風冷熱泵機組。下面以一臺50萬大卡/時的燃氣冷熱水機組和一臺50萬大卡/時的風冷熱泵機組為例，進行能效分析比較。表中數據按有關樣本選取。
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
一次能COP值
燃氣冷熱水機組
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
390000
Kcal/H
25.3
KW
53100
Kcal/H
443100
Kcal/H
1.128
風冷熱泵機組
500000
Kcal/H
234
KW
491400
Kcal/H
491400
Kcal/H
1.017
注:天然氣的熱值為：8000Kcal/H;一度電的標準煤耗為：300g/KWH。
由上面的比較可以看到，如從一次能源來比較，燃氣冷熱水機組和風冷熱泵機組的能效比相當接近。其運行費用的比較如下表。
冷量
耗氣量
耗氣費用
耗電量
耗電費用
合計
燃氣冷熱水機組
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
107.25元
25.3+5.5+30
KW
52.90元
160.15元
風冷熱泵機組
500000
Kcal/H
234
KW
203.58元
203.58元
注:1,天然氣價格為:2.2元/M3;電價為:0.87元/度。2,燃氣機組的耗電量包括主機，冷卻塔和水泵。
從上表可以看出,風冷熱泵機組的運行費用遠高于燃氣冷熱水機組的運行費用。
根據以上分析可知，我國的能源形勢是嚴峻的，供電緊張的局面在相當一段時期內不會有根本的改變。在大型中央空調系統中，采用多元化能源，不僅可以減少用電負荷，平衡天然氣的冬夏季用氣負荷，減少污染，凈化環境，而且可以降低系統的日常運行費用。具有顯著的社會效益和經濟效益。
