空调产品可再生能源利用探讨及其绿色技术评估分析

侯玉梅

摘要：从暖通空调专业出发，探讨了在绿色技术银行研究背景下，暖通空调相关设备，包括小型户用分体空调、大中型中央空调系统的可再生能源利用技术，并以绿色技术整体评估框架为基础，以家用空调器为例，构建了绿色家用空调器评估标准。

关键词：绿色技术;评估标准;空调

中图分类号：P754.1

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0168-05

1引言

为实施科技成果转化、加快绿色技术国际化转移、落实联合国2030年可持续发展议程和气候变化《巴黎协定》的重大举措，我国作为全球可持续发展的积极倡导者和先行者，提出建设“绿色技术银行”，以促成先进技术向其它国家转移，一方面通过将绿色技术“走出去”来支撑中国科技强国的建设，另一方面通过绿色技术的国际转移与转化，推动实现2030年可持续发展议程的目标，为全球科技创新驱动可持续发展做出贡献。“绿色技术银行”以技术服务、金融服务和价值实现为功能定位，构建“绿色技术信息平台”“绿色技术转化平台”“绿色技术金融平台”等。其中，“绿色技术信息平台”以定义绿色技术，构建绿色技术分类体系、评估方法等为核心任务。

2绿色技术研究现状

目前国内外尚没有统一公认的绿色技术定义。经过大量调查和研究分析，笔者及所在团队将绿色技术定义为：以促进人与自然和谐发展以及实现区域可持续发展为目标，能提高资源能源利用效率，避免、消除或减轻污染的动态技术系统，包括工艺流程、产品设备和技术服务等。进一步，将狭义的绿色技术定义为：致力于解决水、气、固废、能源、生态保护等问题的工艺流程、产品设备和技术服务。广义的绿色技术定义为：所有能够提升资源效率和保护环境的技术，包括用于改善生态环境质量、提升资源能源效率、促进人体健康和生态系统良性发展的所有相关技术。

绿色技术分类与评估方法是推动绿色技术转移转化的前提和基础，但国内外尚没有统一公认的绿色技术分类体系和评估方法体系。在绿色技术分类方面，借鉴国内外分类方法，笔者及所在团队将从发展导向和产业类型两个维度构建绿色技术的分类矩阵。发展导向维度方面，基本方向为：绿色、循环、低碳;共分为五大类：环境质量、资源利用、能源利用、生态系统、生命健康。产业类型维度方面，主要从第一产业、第二产业、第三产业出发。每一类指标留有接口，便于后续对接新的绿色技术类型。在绿色技术评估方面.通过构建通用绿色技术评估框架体系，针对具体某一项技术确定相应的、更具体的标准，从而评判是否属于绿色技术。

本研究从暖通空调专业角度出发，主要以小型家用分体空调、大中型中央空调系统为主，探讨以可再生能源利用为代表的绿色技术，并结合“绿色技术银行”出发点，分析绿色技术评价指标框架，对其进行应用分析，以家用空调器为例，构建绿色家用空调器技术标准。

3空气调节产品概述

空气调节产品都是以调节一定区域内的空气品质为目的的设备，包括空气的温湿度，洁净度等。用于调节温湿度并对有害物有一定处理能力的设备的通常称为空调;用于处理空气中污染物的设备通常称为过滤器或净化器。

3.1小型家用分体空调

分体空调一般由室内机和室外机组成，室内机安装在室内，夏季降低室内温度并进行除湿、冬季升高室內温度;室外机安装在室外，夏季将室内热量连同机器本身产热释放到室外，冬季则相反。室内机与室外机冬夏两季的功能不同，两者通过管路和电线连接，是最简单的空调器，如图1所示。

3.2大中型中央空调系统

中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成。如图2所示，通过冷热源机组产生冷冻水，冷冻水由输送系统输送到多个空调箱，各个空调箱进行空气处理后再送到一个或多个房间。根据各末端类型的不同，分为全空气系统，半空气系统等。

4空调产品可再生能源绿色技术分析

根据绿色技术定义，所有能够提升资源效率和保护环境的技术属于绿色技术。在空调产品领域，能够明显提升资源效率和保护环境的技术即是可再生能源的利用，因此，本节主要针对可再生能源在暖通空调中的利用进行分析。可再生能源主要指太阳能、风能、生物质能、低热能、水能、海洋能及潮汐能等能源。可再生能源在采暖空调产品中的应用主要包括：太阳能的应用、自然通风的应用、地道风供冷、地下水应用、地热（冷）的应用等。

4.1太阳能空调

太阳能空调是主动式太阳能建筑技术利用的一部分，制热时以太阳能为主要能源;制冷时借助少量的电能利用地源等其他可再生能源，采用超导能量输送系统直接制冷，可以达到最合理的节能的制冷效果。从理论上讲，太阳能空调的实现有两种方式：一是先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷;二是利用太阳的热能驱动进行制冷。第一种方式与常规的电制冷技术无异，另还增加了大功率的太阳能发电设备，成本昂贵，因此，常说的太阳能空调技术一般指热能驱动的空调技术。太阳能空调的性能系数（COP）-般取决于热媒水的温度，热媒水温度越高，COP越高，当热媒水温度达到120℃左右时，COP可达到110。

4.2地源热泵

地源热泵是指以地球表层的浅层地能为冷热源，实现建筑物供冷、供热以及供热水的热泵系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），实现能量从低温热源向高温热源的转移。地源热泵一般由3个子系统组成：室外浅层地能换热系统、热泵机组和室内末端系统。

室外浅层地能换热系统是地源热泵的基础，一般以水为载热介质，与浅层地能进行热交换。浅层地能包括岩土体、地下水或地表水（包括江河湖海水）中蕴含的低品位热能。浅层地能不同于地热能，地热能温度在25℃以上，只有特定地区存在;浅层地能温度在25℃以下，普遍存在。

热泵机组是地源热泵的核心，实现制冷功能的热泵相当于一个制冷机。室内末端系统包括空调箱系统、地暖盘管、风机盘管、热水供应系统等。

目前，已有大量地源热泵系统应用于实际工程，但是，并不是所有地源热泵系统都是节能有效的。在地源热泵系统安装初始，需对气候特征、埋管条件、负荷需求等做综合评估，尽量避免由于地方政策补贴，而成就一种省钱不节能的工程实例。

4.3自然冷源技术（freecooling）

自然风的供冷是可再生能源在制冷采暖空调应用中的重要部分。当室外空气的焓值和温度低于室内时，在供冷期或者是供热期的供冷区域，就可以利用室外新风的自然冷量来全部或部分满足室内冷负荷的需要。由于利用了自然风，与常规空调系统相比，在运行中减少耗电或者根本不用电，一方面节约能源，另一方面又减少对环境的污染，并且还改善了室内空气品质。

4.4地道风供冷技术

我国是20世纪70年代才逐渐发展起来的地道风空调，其由于系统简单、造价低廉而被行业内关注。由于全年地道内（土壤）温度变化不大，因此利用地道（或地下埋管）冷却空气，然后送至建筑物或房间内。现有空调系统也通常利用地道对新风进行预冷或预热，经实践，夏季可将室外高温空气降低2～3℃，冬季可将室外低温空气预热1～2℃，由此可减少空调系统的能耗。

4.5空气源热泵

空气源热泵系统是以空气能作为冷热源的热泵系统，目前家用小型空调系统多属于这种类型，其具有体积小、结构简单、使用方便的优点。但是它的缺点同样非常突出，在冬季寒冷天气和夏季高温天气时其效率大大降低，甚至停止工作。

5绿色技术评估方法

在国外，技术评价最早出现在工业基础雄厚、科技发达的美国，它作为政策性的研究用于指导国家的科技发展规划，为科技项目的可行性提供评价信息。随着绿色技术的出现，并逐渐开始影响到社会生产方式、生活方式以及意识形态的发展。绿色技术被认为是人类未来最具发展前景的技术，对绿色技术的关注引发了我们对绿色技术评价的研究。什么是绿色技术，什么样的技术可以被评为绿色技术？而随着绿色技术的出现和快速发展，技术评价的目的、对象、内容和方法都发生了深刻的变化，传统的技术评价理论已经无法满足人类现代技术发展的需要。与传统技术评价相比，其最明显的特征在于评价对象从一般技术变成了绿色技术。正是由于评价对象的变化，使得绿色技术评价在目的、内容和方法上都显现出独有的特性。在暖通空调领域，针对绿色建筑的评价体系建立比较完善，而对技术的评价体系则屈指可数。

参照国内外评估指标框架的方法，笔者及所在项目组确定出一套以环境、经济、技术、社会等为基本框架的评估体系。环境方面包括全废物排放量（废水、废气、废渣）、噪声、有害物质使用量、资源消耗量、能源消耗量、清洁能源使用量、环境友好材料使用量以及对生态系统的影响等;经济方面包括能源利用效率、资源可回收利用率、能源可回收利用率、污染物去除率以及有效服务时间等;技术方面包括投资成本、运维成本、净现值以及投资回收期等能体现成本、效益等;社会方面包括是否符合当地法律法规/当地文化、对就业的影响、在发展中国家的应用情况等。具体如表1所列，将环境、经济、技术及社会看做一级评估指标，将所含内容看做二级指标。

表1所列为绿色技术总体评估框架，针对某项具体的技术，还需对每一项评价指标进行逐项排查，筛选出适宜的评价指标，再结合该技术本身的适用性、特殊性，对具体指标进行赋值。

6绿色技术评估案例分析：家用空调器

针对暖通空调产品新技术，本节以家用空调器为例，结合前述绿色技术评估框架，构建绿色家用空调器评估标准。在一级环境指标下，由于家用空调器排放物仅有冷凝水，无毒无污染，因此废物排放量这节不适用;由于空调消耗制冷剂，制冷剂的使用有温室效应影响，以等量C02所产生的气候影响为标准，指标值定为1;由于空调器有风机持续运转，因此产生噪声污染，为此，对噪声指标进行规定，參照《绿色设计产品评价技术规范一房间空气调节器》口刀制定指标值，并且各项值按照GB/T4214.1-2000《声学家用电器及类似用途器具噪声测试方法第一部分：通用要求》、GB/T4214.1、GBT7725-2016《房间空气调节器》等进行检测，并提供检测报告;空调器中使用的氟利昂制冷剂种类多种多样，有些对大气臭氧层有直接伤害，因此，需对含氟制冷剂的用量进行限定;如本文第二节所述，可再生能源在空调的应用形式多种多样，再由于当前技术下，对清洁能源的使用无法定量获取，因此，评估指标用“是”与“否”进行评判;空调器中所使用的的材料多属于常规材料，比较特殊的消耗品制冷剂可能对环境产生影响，此处可限定是否使用环境友好型制冷剂，即ODP=O的制冷剂;空调的使用对生态系统的影响是间接的，无法直接量化，目前也无相关规范或者研究明确指出空调的使用对生态系统的影响，因此此项不作要求;针对职业安全和健康风险这一项，主要是空调制冷剂的安全等级、制冷剂回收处理，电器安全等方面。

在技术方面，空调器的能效等级是一个最能反映能源利用效率的一项指标，按照相关规范，明确规定空调器能效等级应达到1级;资源利用效率可以定义为单位额定制冷量的材料消耗量，并且有相关研究已给出明确的限定值;资源科回收利用率主要是制冷剂和相关金属材料的回收;由于空调的能耗不能积存，因此没有能源可用于回收利用，对能源可利用回收率不作要求;空调器的能效比是反应空调器技术性能的一项重要指标，此项可按照空调器的相关标准值确定;在产品类型的新技术上，有效服务时间值得就是该产品的使用年限;技术应用情况可以认为是空调器的社会保有量和前一年社会保有量的比值，若大于1，则说明技术应用情况是较好的;技术知识产权则是在研发、生产、使用空调过程中的一些专利技术是否具有知识产权。

在经济方面，投资成本只要不超过市场平均投资成本的50%即可;运维成本为O;由于空调器是一项纯消费产品，不存在投资回收等经济关系，因此，无要求。

在社会方面，由于空调器产品的大量投入、生产、销售等，是否创造就业机会可以直接评估;由于一些地方文化要求，空调器的外观，使用习惯等是否能被接受，需要进行评估。

以上为在绿色技术评估框架下，针对家用空调器进行的逐项解释与分析，具体如表2所列。利用此表2，可以针对某一项具体的家用空调器产品进行评估，进行绿色技术认证。

7结语

本研究叙述了集中典型的空调产品，对空调产品在能源利用方面的绿色技术进行了分析，后面根据绿色技术银行绿色技术总体评估框架，以家用空调器为例，构建了绿色家用空调器评估标准，对相应指标进行筛选并赋值。笔者认为，虽然评估指标确定，但是具体的评估方法上还有待完善。一方面，须明确各项指标值获取方法（直接测量、第三方测量，有无测量依据）之;另一方面，在表1中所列的多种指标中，每一项指标都有其重要程度之分，因此，具体评估过程中，后续可考虑对各项指标的权重值进行分析，以获得客观、完整的评估体系。