【关键词】空调
【摘要】我国能源现状与空调冷热源的选择
空调制冷制热方式的选取，受到我国能源政策，能源结构及环保政策的制约和影响。因此，要合理选择空调制冷制热方式，应从国家的能源情况，能源政策和环境保护方面多加考虑。
1,我国的能源形势：
随着我国国民经济的快速增长，我国能源生产有了很大发展，煤炭生产自90年以来，一直稳居世界第一，99年达到14.6亿吨;石油生产达1.67亿吨,居世界第5位;2002年我国发电量达到1.6万亿度,居世界第二,仅次于美国。我国能源平均以每年4%~5%的速度增长，而国民经济发展以8%的速度增长，所以能源的增长远远不能满足国民经济发展的需要，不能满足经济和社会可持续发展的需要。原因有以下几个方面：
1.1,我国人口众多，人均能耗水平远远低于发达国家，而且低于世界平均水平。
1.2,我国能源资源偏少,和我国的人口比例不相称。我国人口占世界人口的21%,而煤炭储量占世界的11%,石油储量占世界的2.4%,天然气储量仅占世界的1.2%。我国人均能源资源远远低于世界平均水平。
1.3,我国能源利用率不高,平均利用率约30%。每1美元GDP的耗能是世界平均水平的三倍。
我国目前是世界第二大能源消费国,所以供需矛盾十分突出。按照现在的能源消费增长速度，予测到2010年，我国总能耗量将赶上西欧各国总和。而到2020年，我国将超过美国成为世界第一大能耗大国。
为了解决能源的缺口,我国从94年起,从国外进口石油。仅2002年进口石油就达到6941万吨，化费166亿人民币，占石油消耗总量的30%。予计到2005年，我国石油进口将达到1亿万吨，占石油消费总量的45%。
当石油的进口量达到50%的时候，就有能源的安全问题，是必须考虑的。万一发生战争，石油输出国无法正常供油，就会影响到我国国民经济的发展，影响到我国的现代化建设，也关系到我国的国家安全。
2001年，我国从中东地区进口的石油数量已占进口石油总量的48%，而预测这一比例还将增加。全球最大的石油源头在中东地区，伊拉克战争以来，美国在这地区的势力正在急速扩大，包扩中国在内的其它国家影响力在减弱，所以这给中国的能源安全带来重大的潜在威胁。
为了保证国家的能源安全，开辟多渠道的进口能源通道，中国与俄罗斯早在96年签订了中俄能源合作协议，决定从俄罗斯的安加尔斯克油田修一条输油管，直通中国大庆，称为安大线。原计划于2003年底动工，可在2005年向中国提供2000万吨石油，到2010年将增加到3000万吨。2003年5月，中俄又签署了中俄原油管道原油长期购销的总协定。这条线路如能建成，中国可以从俄罗斯获得长期稳定的石油供应，大大减少了中东地区动荡对中国能源安全的隐患，战略意义十分重大。
但谁也没想到，由于日本的加入，使该供油协议节外生枝。日本给俄罗斯巨大的经济利益，使俄不得不动心，向中国供油还是向日本供油，在俄罗斯内部引起激烈的争论。前一时间，俄罗斯能源部已否决了安大线，理由是安大线石油管道穿越国家自然生态保护区而被否决。
我国是世界上唯一没有石油战略储备的国家，为保证国家的能源安全，国家发展改革委员会正在计划石油的战略储备：
2005年600万吨可用9~10天
2010年1500万吨可用22~25天
而日本的战略石油储备已达8100万吨，相当于日本172天的石油用量。
由于安大线的被否决，我国加快了石油战略储备的进程。目前，已成立了国家石油储备办公室，已圈定浙江镇海，杭州湾附近，山东黄岛，广东大亚湾四大石油储备基地。现正在运作60亿元建立国家战略石油储备一期工程。最终要达到供全国90天的储油量。
全世界的石油，按现在的开采速度，只能用95年，所以石油资源是有限的。煤炭在今后300年左右，也会用完，矿物燃料供应枯竭。而我国的石油,按现在的开采速度,25年就用完了,我国煤炭开采250~300年也会用完。在我国依靠煤炭石油发展起来的城市有390个，为我国经济发展提供了大量的煤炭石油能源资源。但目前已有50个城市正处于衰退状态，面临矿业资源枯竭的威胁。如新疆的克拉马依，黑龙江大庆，河南平顶山，山西大同等。大庆作为全国最大的石油生产基地，可开采储量远远不能满足年产5000万吨的长期需要，今后，将以每年150万吨的速度递减，直至枯竭。所以，面对即将到来的能源危机，必须采取开源节流的措施。既要开发新的能源，又要大力节约能源。就空调行业而言，要加大开发和推广节能新产品的力度。
2,我国的能源结构：
我国是以煤碳为主要能源的国家。在能源的生产和消费中，煤炭的比例占70%以上，这是我国能源结构中一个很不利的因素。以煤碳为主要能源，造成了我国严重的大气污染。
我国的发电量占世界第二位，但用来发电的一次能源中，煤炭占的比例高达77%。在用煤炭发电的过程中，产生大量的粉尘，CO2，SO2。造成严重的大气污染，加剧了大气的温室效应和产生大面积的酸雨，对我国的生态环境产生严重威胁。因此，在我国，电力不能算清洁能源。
在各种能源中，煤炭燃烧产生的CO2排量是最大的。目前，我国的CO2排量占全世界的12.8%,美国占24%。但随着我国能源消费的增长，估计到2015~2020年，中国将取代美国，成为世界第一大CO2排放大国。到那时，我国将面临巨大的道义压力，我国经济发展和对外贸易也可能面临新的问题。
CO2是造成地球温室效应的主要因素。20世纪是温度上升幅度最大的一个世纪。在20世纪90年代，人们发现80年代是20世纪最热的10年，而到21世纪初，又发现90年代是20世纪最热的10年。全球气温正在毫无疑问地越来越热。今年7月，我国多个城市的气温创历史新高，其中上海最高气温达39.6℃,杭州达到40.3℃,福州41.1℃。全球气温变暖，在各地引发干旱，洪水，热浪，暴风雨等自然灾害，造成的损失以千亿美元计算。
为了彻底整治环境，减少CO2的排放，我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构。计划到2030年，我国能源结构中煤炭的比例将下降到60%，石油不变，而天然气从目前的2.1%提高到8%。
天然气作为一种优质清洁能源，是矿物能源中污染最少的能源。天然气在燃烧过程中不产生二氧化硫和灰尘，而CO2的排量仅为煤炭的48%。因此，对天然气的利用，将起到空气净化的作用，使天空更蓝，空气更清新。
我国的天然气集中在西部地区，占全国天然气总量的60%，特别是新疆塔里木地区，近年来相继发现5个大中型气田，储量达4190亿立方米。而我国东部地区，长三角地区，经济发达，但能源短缺，大气污染严重，急需清洁能源。2000年2月，国务院决定启动“西气东送”工程，从新疆塔里木轮南铺设天然气输送管线，跨越7省到达上海，每年可输气120亿立方米，稳定供气可达30年。已于2003年底到达浙江，我省可分配到20亿立方米的天然气。而东海油气田也将给浙江提供十几亿立方的天然气。这将为我省的经济发展，改善环境提供了新的基础。也为制冷空调能源多元化提供了更多的选择的机会。
- 空调冷暖热源的选择
据统计，空调能耗占整个建筑物能耗的60~70%，而我国建筑能耗占全社会商品能源消费的30%，已接近发达国家的标准。随着经济的发展，人民生活水平的提高，空调的普及率会进一步提高，建筑能耗也会进一步增大。所以，空调是一个能耗大户，在选择空调能源种类时，应从高效节能，环境保护等方面加以考虑。下面几个问题值得探讨：
3.1,电力供应问题：
由于电力水冷式冷水机组的能效比较高，在今后相当长的一段时间内，仍将是空调冷源的选择方式之一。特别是离心式冷水机组，其能效比最高。在大型建筑中，选择高效的离心机组，可以节约电耗，降低日常运行费用，无论是设计人员还是业主，都已意识到这一点。
但电力空调的大量使用，也给电力供应带来巨大的冲击。使电网的峰谷差进一步拉大。天气越热或天气越冷，空调电耗越大，出现冬夏二个用电高峰。2003年7月初进入高温后，杭州持续高温达35℃以上有30多天，用电负荷猛增，全杭州市的需求用电量达350万千瓦~370万千瓦，而省里分配给杭州市的用电负荷只有280万千瓦，缺口70~90万千瓦。除了错峰轮休外，剩下的缺口只能限电拉闸。这两年我省的缺电，具有明显的季节性和时段性特点，只是在夏季和冬季的高峰时段，供需矛盾突出，才出现拉闸限电。而在春秋季节，电力供应还是相对宽松。造成这种季节性和时段性的用电高峰，就是由于大量电力空调的使用所造成。杭州市夏季高峰需电350万千瓦，其中空调用电100万千瓦，空调用电占近三分之一。上海市2003年夏天的电力尖峰负荷达1300万千瓦，其中空调用电负荷达到600万千瓦，占全市用电的46%。浙江省经贸委，电力局曾提出了一个文件（已见报），要求新建5000平米以上使用电力空调的建筑，一律采用冰蓄冷空调系统，要求利用晚上低谷电制冰，白天给空调供冷。其目的，减少白天用电高峰时段的电力负荷。但这种一刀切的做法有欠合理，应对每个项目进行科学分析，来确定是否采用冰蓄冷空调。经过可行性分析，对于适合采用冰蓄冷的项目，采用冰蓄冷空调系统是合理的，在宏观上可以起到错峰减负的作用，对用户来说，能降低运行成本，提高经济效益。已经使用了冰蓄冷空调的单位，已尝到了甜头，这已形成共识。
3.2直接用电加热供暖问题
在1997年到2000年之间，我国用电需求出现低位增长，电力供应一度出现供大于求的局面。当时国家采取种种鼓励用电的措施。有些媒体和学术刊物也发表鼓励用电直接加热，采用电锅炉的文章，一时间好象我国电力已经富裕的用不掉了。直接用电加热，无论从一次能效率，还是从能级利用来分析，绝对属于能源的不合理使用，这应该是没有争议的基本概念。
我国的电力，主要是火电。用煤碳发的电占77.7%,用油发的电占3.7%,这二项加起来就是81.4%。在火力发电厂，通过锅炉先把煤，油烧出蒸汽，再把蒸汽送入汽轮机，使汽轮机高速转动，把热能转化为机械能，再由汽轮机带动发电机，将机械能转化为电能。从燃料到蒸气的效率平均为80%，从蒸汽到电能的效率平均为50%。所以，从燃料到电能的总效率为40%。我国发一度电的平均煤耗是300克标准煤，300克标准煤的发热量是2100大卡，而一度电直接加热的发热量仅860大卡，二者的发热量相差甚远。
如果用电能直接加热，就算电锅炉的效率100%，不计热损失，从一次能源看，从燃料→电能→热能，也只有40%的效率，远远低于一般油锅炉85%和煤锅炉75%的效率。
通常认为，夏季电力供应紧张，而冬季供电富余，可以用电直接加热作空调热源或采暖热源。但事实并非如此。请回顾一下2002年冬天的供电情况。2002年12月下旬，我省受北方强冷空气影响，气温大幅下降，导致取暖负荷持续上升，浙江省最高负荷基本维持在1200万千瓦以上，1月6日最高负荷达到1262.8万千瓦,已经超过夏天的最高负荷1258.9万千瓦,创下历史新高。全省各地出现较为频繁的拉闸限电。也有人认为，三峡水电站已开始供电，用电可以宽松了。这是一种误解。三峡水电站2003年可发电61.3亿度，我省可分到7.4亿度电。而我省2002年全社会用电量达到1018亿度，这7.4亿度电仅占我省用电量的0.72%。也就是说，三峡水电对解决我省缺电来说，是杯水车薪，对我省的供电紧张局面不会有大的改变。
据供电部门反映，在最热最冷时期的晚上，已经看不出峰电谷电，供电负荷差不多是一根直线。退一步讲，如果利用后半夜低谷电，采用蓄热式电热装置为冬季空调供热，在经济上是否合算，不妨在此作一比较。以一台2T/H的蒸汽锅炉为例，其燃料分别采用柴油，天然气和电，分别计算出三种锅炉的燃料费用，计算结果如下表：
蒸发量T/H
燃料耗量
燃料单价(浙江省)
每小时燃料价
燃油锅炉
2.0
128Kg/H柴油
3.20元/Kg
409.6元
燃气锅炉
2.0
148M3/H天然气
2.20元/M3
325.6元
电锅炉
2.0
1530KWH电能
0.30元/KWH
459元
从上表的比较可以明显看出,采用电锅炉供热,虽然用低谷电价,但其所消耗电能的费用是最高的,油锅炉的费用其次,而燃气锅炉的费用是最低的。
3.3空调能源的多元化
在大型建筑中,实现空调能源的多元化是比较合理的选择。所谓多元化能源，就是选用二种或二种以上能源作为空调冷热源的能源。较常见的做法是，在一个大型的空调系统中，既采用一部分电力冷水机组，又采用一部分燃气（或燃油）冷热水机组。在夏季采用部分燃气冷热水机组，可以降低高峰用电，减轻电力负荷，减少电网拉闸，让电于民。
另一方面，与冬季的天燃气用量相比，夏季用气量远小于冬季用气量，用气存在季节性的不平衡。而夏季采用天然气制冷和空调，却却起到了平衡天然气负荷的作用，可以说是一举二得的好事。虽然燃气冷热水机组的价格略高于电动冷水机组，但燃气冷热水机组是冷热二用的，省去了冬季的锅炉和锅炉房面积，减少了变压器的台数和容量，综合考虑，燃气冷热水机的一次投资并不比电动冷水机组和锅炉高。从运行成本讲，采用二种能源后，今后无论哪一种能源价格的变动，都不会对运行费用产生较大影响。
燃气冷热水机组并非像人们普遍认为的那样“节电不节能”。如果从一次能源的角度来看，燃气冷热水机组的能效比普遍高于各种型式的风冷热泵机组。下面以一台50万大卡/时的燃气冷热水机组和一台50万大卡/时的风冷热泵机组为例，进行能效分析比较。表中数据按有关样本选取。
冷量
耗气量
耗气折合一次能
耗电量
耗电折合一次能
能耗合计
一次能COP值
燃气冷热水机组
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
390000
Kcal/H
25.3
KW
53100
Kcal/H
443100
Kcal/H
1.128
风冷热泵机组
500000
Kcal/H
234
KW
491400
Kcal/H
491400
Kcal/H
1.017
注:天然气的热值为：8000Kcal/H;一度电的标准煤耗为：300g/KWH。
由上面的比较可以看到，如从一次能源来比较，燃气冷热水机组和风冷热泵机组的能效比相当接近。其运行费用的比较如下表。
冷量
耗气量
耗气费用
耗电量
耗电费用
合计
燃气冷热水机组
500000
Kcal/H
48.75
M3/H
107.25元
25.3+5.5+30
KW
52.90元
160.15元
风冷热泵机组
500000
Kcal/H
234
KW
203.58元
203.58元
注:1,天然气价格为:2.2元/M3;电价为:0.87元/度。2,燃气机组的耗电量包括主机，冷却塔和水泵。
从上表可以看出,风冷热泵机组的运行费用远高于燃气冷热水机组的运行费用。
根据以上分析可知，我国的能源形势是严峻的，供电紧张的局面在相当一段时期内不会有根本的改变。在大型中央空调系统中，采用多元化能源，不仅可以减少用电负荷，平衡天然气的冬夏季用气负荷，减少污染，净化环境，而且可以降低系统的日常运行费用。具有显著的社会效益和经济效益。
