燃?xì)饫錈犭娙?lián)供制冷系統(tǒng)節(jié)能分析

楊海波

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，目前人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題就是節(jié)能和環(huán)保，冷熱電三聯(lián)供能夠極大的提高資源的利用率，是符合時(shí)代需求和人們對(duì)節(jié)能環(huán)保預(yù)期的發(fā)電形式。燃?xì)饫錈犭娙?lián)供的制冷模式一般為吸收式制冷，而傳統(tǒng)的制冷方式則是電壓縮制冷，本文對(duì)上述兩種制冷形式的能耗進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算和對(duì)比分析，希望通過本文的閱讀，能夠給研究燃?xì)饫錈犭娙?lián)供的制冷系統(tǒng)能耗相關(guān)問題的研究工作者提供一定的幫助和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：燃?xì)饫錈犭娙?lián)供；制冷系統(tǒng)；節(jié)能

1 燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的熱力學(xué)分析

1.1聯(lián)供系統(tǒng)的工作原理

燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)，顧名思義，就是以天然氣為主要燃料，實(shí)現(xiàn)冷、熱、電三要素聯(lián)合供應(yīng)的目的，也就是說，燃燒天然氣產(chǎn)生的熱能通過內(nèi)燃機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)化變成電能，在這個(gè)過程中，會(huì)有大量的熱能逸散而變成廢熱，造成不必要的浪費(fèi)。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)就是在發(fā)電的同時(shí)，將廢熱收集利用，實(shí)現(xiàn)加熱或制冷的功能，因?yàn)槔玫臒崮転楸緛響?yīng)該耗散在空氣中的廢熱，所以體現(xiàn)出了能源的二次利用，符合環(huán)保節(jié)能的理念，被很多發(fā)達(dá)國(guó)家所追捧。

1.2制冷系統(tǒng)當(dāng)量熱力系數(shù)

制冷系統(tǒng)的當(dāng)量熱力系數(shù)是用來衡量一個(gè)制冷系統(tǒng)的制冷效率的專有名詞，其定義為一單位（通常為1kJ）熱量的燃料燃燒后，能夠獲得的制冷量。直白點(diǎn)說就是在燃燒同等單位的燃料的情況下，獲得的制冷量越大，證明冷卻系統(tǒng)的制冷效率越高，想要達(dá)到相同的制冷效果，其需要消耗的能源就越少。

冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中使用的是吸收式制冷系統(tǒng)，整個(gè)制冷系統(tǒng)包括制冷劑和其他輔助設(shè)備，如：冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、溶液泵等設(shè)備。而傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)也除了制冷主機(jī)的工作機(jī)理不同，輔助設(shè)備也有一定差異。通過查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)一些研究中對(duì)兩個(gè)制冷系統(tǒng)的當(dāng)量熱力系數(shù)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，沒有算上輔助設(shè)備的能耗，這顯然是不準(zhǔn)確的，也容易造成結(jié)果的錯(cuò)誤。

通過查閱資料，可以得到以下結(jié)論：

電壓縮式制冷系統(tǒng)的當(dāng)量熱力系數(shù) ，其中 為制冷量，單位為千瓦， 為全國(guó)平均發(fā)電效率， 為電網(wǎng)輸送效率， 為電動(dòng)機(jī)總效率。而冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)的當(dāng)量熱力系數(shù) ，其中， 為制冷量，其單位是千瓦， 是吸熱式制冷系統(tǒng)的制冷機(jī)組消耗的能量，單位也是千瓦， 是整個(gè)制冷系統(tǒng)的總耗電量，單位也為千瓦， 是蒸汽管道輸送效率，通過查閱相關(guān)資料可知，上式中的 的計(jì)算公式為： =

其中 是燃料所含有的能量，單位是千焦；P為電功率，單位千瓦； 表示余熱鍋爐的效率； 是發(fā)電機(jī)的排氣比熱容，單位是千焦每千克開爾文； 是發(fā)電機(jī)的點(diǎn)耗熱率，其單位是千焦每千瓦時(shí)； 代表的是產(chǎn)生的蒸汽量和鍋爐的排氣量，單位千克每小時(shí)； 是鍋爐進(jìn)水口的焓和出口蒸汽的焓，單位是千焦每千克； 是外界溫度和機(jī)組排氣溫度，單位為開爾文。

1.3制冷系統(tǒng)的一次能耗

一次能耗的定義為一次能量消耗與所需要的輸出能量之間的比值，在計(jì)算上來講，一次能耗率的數(shù)值等于當(dāng)量熱力系數(shù)的倒數(shù)，即

我們以此就能求出兩個(gè)制冷系統(tǒng)的一次能耗吸熱式制冷系統(tǒng)的一次能耗 電壓縮式制冷系統(tǒng)的一次能耗

2 計(jì)算分析

2.1 值的計(jì)算

通過收集一些常見的發(fā)電機(jī)的參數(shù)帶入上述計(jì)算公式當(dāng)中，可以得到 值。

2.2 一次能耗的計(jì)算分析

通過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，吸熱式制冷系統(tǒng)的一次能耗要低于電壓縮式制冷系統(tǒng)，也就是說，制造相同量的冷氣，吸熱式制冷系統(tǒng)更加節(jié)能，換而言之，燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的節(jié)能性要高于傳統(tǒng)分供系統(tǒng)，不論是在制熱還是制冷工況下。

回過頭來，我們?cè)倩氐阶畛醯膯栴}點(diǎn)上來，進(jìn)行探討，為什么國(guó)內(nèi)的眾多期刊和論文中會(huì)提到，制冷工況下燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的節(jié)能效率不如傳統(tǒng)分供系統(tǒng)呢？經(jīng)過檢查對(duì)比計(jì)算過程和帶入的公式我們發(fā)現(xiàn)，基本上大家使用的計(jì)算公式也是相同的，差異就出現(xiàn)在了全國(guó)平均發(fā)電效率 上面了。

本次研究計(jì)算和分析的過程中，全國(guó)平均發(fā)電效率為33%，這是一個(gè)被眾多專家學(xué)者使用和認(rèn)可的數(shù)值，但是隨著時(shí)代的發(fā)展和發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，我們發(fā)現(xiàn)，我國(guó)目前大部分的燃煤火力發(fā)電廠的發(fā)電效率都在40%以上，普遍在40%與42%之間，是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本文的33%這個(gè)數(shù)值的，而目前我國(guó)的燃?xì)獍l(fā)電廠的發(fā)電效率最高可達(dá)到55%，所以我們?cè)倩剡^頭來，將兩組數(shù)值帶入重新計(jì)算一次能耗，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，平均發(fā)電效率在40%的時(shí)候，吸熱式制冷系統(tǒng)在節(jié)能效果上已經(jīng)沒有優(yōu)勢(shì)，而在平均發(fā)電效率為55%的時(shí)候，燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的節(jié)能效果反而比不上傳統(tǒng)的分供系統(tǒng)中電壓縮式制冷系統(tǒng)。這樣也就印證了上文中提到的目前我國(guó)對(duì)于燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)節(jié)能性的問題的爭(zhēng)執(zhí)點(diǎn)了，隨著供電效率的提升，在制冷系統(tǒng)方面的節(jié)能效率在逐漸下降。

3 關(guān)于冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)制冷系統(tǒng)節(jié)能性的分析結(jié)論

通過本次研究、計(jì)算和查閱相關(guān)資料我們能夠得到結(jié)論，冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能性受到燃?xì)廨啓C(jī)的型號(hào)和發(fā)電效率兩方面的影響，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的各方面參數(shù)比較優(yōu)越且發(fā)電效率較低時(shí)，冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能效率十分明顯，不過當(dāng)全國(guó)平均發(fā)電效率到達(dá)40%時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)冷熱電三聯(lián)供制冷系統(tǒng)的節(jié)能性已經(jīng)無明顯優(yōu)勢(shì)，當(dāng)全國(guó)平均發(fā)電效率進(jìn)一步提高，超過50%時(shí)，冷熱電三聯(lián)供制冷系統(tǒng)已經(jīng)不節(jié)能了。

因此，我們?cè)趯?duì)某地的系統(tǒng)進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，要針對(duì)該地的供電效率進(jìn)行分析選擇，當(dāng)該地的供電效率偏低的時(shí)候，選擇冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)勢(shì)十分突出，當(dāng)該地的供電效率在40%左右的時(shí)候，雖然此時(shí)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)勢(shì)不明顯，但是供熱系統(tǒng)仍然有著明顯優(yōu)勢(shì)，此時(shí)我們依然有限選擇冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，不過當(dāng)該地的供電效率進(jìn)一步提高的時(shí)候，我們就需要分別對(duì)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)制熱工況和制冷工況下的節(jié)能和耗能進(jìn)行對(duì)比，若節(jié)能性更突出則選擇冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，若耗能更高，則應(yīng)該選擇傳統(tǒng)的分供系統(tǒng)。

當(dāng)然，具體選擇的時(shí)候，還要根據(jù)該地的氣候條件來進(jìn)行選擇，若是該地的供熱要求遠(yuǎn)大于制冷需求，那么便不用考慮該地的供電效率而直接選擇冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，若是制冷需求明顯，那么就要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)和能源的節(jié)約問題越來越重視，在生活的方方面面，選擇更加節(jié)能環(huán)保的方式，更有助于整個(gè)社會(huì)乃至全人類的資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，是為子孫后代造福的千秋事業(yè)。這就需要我們對(duì)很多生活方式的節(jié)能性進(jìn)行比對(duì)，尋找最優(yōu)的、最節(jié)能的生活方式，本次研究的主要目的就是為了幫助大家合理的選擇冷熱電三聯(lián)供還是傳統(tǒng)分供系統(tǒng)，在這點(diǎn)上，我們既不能抱殘守缺，墨守成規(guī)的態(tài)度，也不能一味跟著發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)，要結(jié)合自身發(fā)展階段和實(shí)際情況，做出合理的選擇。

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（作者單位：新奧能源控股有限公司）