空调器全生命周期碳排放技术研究

空调器全生命周期碳排放技术研究

杨亚新

广东美的制冷设备有限公司

摘 要：双碳背景下，如何科学合理的实现空调行业全生命周期合理碳排放是空调行业亟需解决的问题。本文从影响空调系统运行碳排放的主要技术因素和其它因素分析，总结了空调系统碳技术发展的技术路线。

关键词：空调器，全生命周期，碳排放

我国空调系统所消耗能源占我国社会总能耗的21.7％，空调系统节能减排、低碳是国家战略。当前，我国在空调生产、销售和使用数量方面均已占据世界首位，如果未来空调使用量进一步增加，应用场景进一步扩展。空调系统的碳排放水平的控制，势必会成为我国实现碳中和的关键环节之一。

1影响空调系统运行碳排放的主要技术因素

1.1冷热源及输配系统

在冷热源方面，提高冷水供水温度和降低热水供水温度，降低系统的蒸发和冷凝端压差，能够明显提高空调系统的能效水平。在冷量输配环节，减少阀门等零部件对流体的流程阻力损失，实现冷热量的高效分配和调节，提高运输效率。另外，采用热回收技术，将空调运行过程中产生的大量废热收集起来并加以利用，既可减少环境污染，又可显著提高冷热源效率。以上措施都是影响空调系统碳排放的主要技术因素。

1.2系统控制

传统空气处理过程主要采用冷凝方式降温除湿，存在过冷控制问题。同时还存在除湿后又要加湿等冷热抵消浪费能量现象。冷热按需匹配是控制空调器高效工作的重要手段。但是，目前大量空调系统还未实现智能化自动控制，即使实现自控的空调系统，其运行控制仍以基于PID的传统控制方法为主，虽可满足空调系统的调节需求，但并不能完全保证各设备的运行效率最优。传统空调系统设计时基本不考虑其用能柔性，蓄能技术在空调系统中的应用也不多，从而导致现有空调系统消纳可再生能源的柔性不足。

2影响空调系统运行碳排放的其它因素

2.1相关设计标准

现有设计计算方法往往以满足极端工况下的空调需求为目标导向，而极端工况在系统实际运行过程中往往很少出现。这就导致目前设备容量普遍偏大，设备不必要闲置，而且导致大部分工况下系统运行效率较低。目前各类设备标准中的系统性能，主要是在特定的实验工况下确定的，但现行低碳标准对碳排放量做出的要求均是针对实际应用时的复杂工况提出的，这与传统的空调行业标准中大多数系统性能均在特定实验工况下定义的情况尚有一些偏差。

2.2相关政策因素

现有空调行业标准规定了房间空气调节器的能效等级、能效限定级及试验方法，但在政策方面缺少针对限制空调系统全寿命周期碳排放的设计要求与问责机制，这就导致许多厂家及客户会选择低效、便宜的空调设备和组件，进而导致空调系统运行阶段的高碳排放。

3技术发展路线

3.1提高空气处理设备输配效率

传统空气处理过程主要使用空调箱与风机盘管进行冷凝除湿，需要的冷热源品位较高且经常出现冷热抵消。辐射制冷/热可以采用更高/低温度的冷/热水，且舒适性更好。嵌管式围护结构可以采用非常高/低温度的冷/热水处理围护结构负荷。未来的室内环境控制应充分结合空气末端、对流辐射末端和嵌管围护结构（广义末端）的各自特点、优势合理搭配，从而利用不同温度的冷热源处理合适温度品位的负荷，以大幅降低空调负荷处理能耗。利用不同温度的冷热源处理合适温度品位的负荷，以大幅降低空调负荷处理能耗。

3.2提高空调系统柔性与可再生能源应用比例

随着可再生能源大量使用，迫切需要大量能够参与电网运行控制的柔性负荷。未来空调系统应充分利用水蓄冷/热、冰蓄冷、相变储能等蓄热/冷装置，增加空调系统柔性，通过电力系统的需求侧响应，主动错峰或主动消纳可再生能源电力。另一方面还可利用风机、水泵、压缩机等变频调速与送风温度、送水温度、蒸发温度等参数的调节结合，利用空调系统的热惯性和被控环境及建筑物的热惯性，实现冷热负荷短时间的大幅度调节，从而更好地消纳建筑自身产生的能源并适应未来可再生能源占比较高的电力系统要求。

4总结

综上所述，为了达到孔子空调系统全生命周期碳排放，需要按照以下原则：

1）降低负荷侧冷热需求，并显著提高空调系统能效；

2）提高空调系统电力“柔性”，降低用电碳排放因子；

3）减少氢氟碳化物的充灌量，降低空调系统制冷主机或热泵主机运行、维修、维保和拆除过程中制冷机泄漏和避免排放大力发展与推广制冷剂替代技术，并逐步淘汰现有氢氟碳化物设备。

4）推动全面电气化，将空调系统的直接碳排放降低至零。在有条件的地区或实际工程中，以各种适宜的电驱动热泵技术替代燃煤、燃气、燃油锅炉等。

同时，研发和推广智能化技术，提高运行维护精细化程度。充分发挥空调系统运行数据价值，挖掘出实时运行中存在的异常、故障和能源浪费等问题，为进一步自动化提供改进建议和实时运行参数优化建议，乃至直接接管系统调度运行。

最重要的是，要建立完善的标准与政策体系，并降低其实施难度，建立限制空调系统全寿命周期碳排放设计要求与问责机制的相关标准，才能确保整个空调行业健康绿色发展。

参考文献：

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