摘 要：從能量轉(zhuǎn)換及一次能源利用系數(shù)角度對(duì)燃?xì)庵评涔┡膸追N方式進(jìn)行了分析，指出應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)計(jì)算系統(tǒng)的綜合一次能源利用系數(shù)，并作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
關(guān)鍵詞： 燃?xì)猓?制冷供暖 ； 能量轉(zhuǎn)換； 一次能源利用系數(shù)
1 引言
燃?xì)獍ㄌ烊粴狻⑷斯っ簹?、液化石油氣和沼氣，其中人工煤氣為煤等固體燃料干餾或氣化而來，屬二次能源。由于人工煤氣生產(chǎn)過程中的污染問題，在發(fā)達(dá)國(guó)家基本已淘汰，在我國(guó)燃?xì)獾谋壤幸仓饾u減少。本文主要指天然氣、液化石油氣燃燒效率高、污染小，是一種清潔的一次能源。過去燃?xì)庠谖覈?guó)主要是通過燃?xì)庠?、燃?xì)鉄崴魈峁┥钣脽?，以及燃?xì)忮仩t、燃燒器等提供生產(chǎn)用熱。隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，制冷供暖高速發(fā)展，其能耗越來越大?？總鹘y(tǒng)的電制冷方式，則需不斷加大電網(wǎng)高峰負(fù)荷，這樣使得峰谷差值增大，電網(wǎng)負(fù)荷率減少，電力系統(tǒng)負(fù)荷特性劣化。“1998年約有2000萬kW裝機(jī)容量?jī)H在高峰時(shí)段運(yùn)行數(shù)百小時(shí)，發(fā)電資源浪費(fèi)很大。”顯然這與電力制冷負(fù)荷有密切關(guān)系[1]。而傳統(tǒng)的燃煤鍋爐供暖的低效率、大污染的弊端也越來越為人們所重視。燃?xì)夤┡壤哟?，使得我?guó)燃?xì)舛募救沼脷饬肯嗖詈艽?，燃?xì)夤芫W(wǎng)能力夏季處于閑置狀態(tài)，利用燃?xì)庵评淇筛纳齐娏ω?fù)載率，填補(bǔ)燃?xì)庀募镜牡凸?，?shí)現(xiàn)資源的充分和均衡利用。目前國(guó)內(nèi)已有燃?xì)夤緸橥茝V燃?xì)馐褂梅秶鉀Q夏季管網(wǎng)閑置問題，擬實(shí)行分季計(jì)價(jià)政策，夏季燃?xì)庥脩粼跉鈨r(jià)、管網(wǎng)投資等各類費(fèi)用上可享受優(yōu)惠。同時(shí)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，國(guó)家的環(huán)?；緡?guó)策也必將使燃?xì)庵评涔┡壤鹉暝黾印?br>2 燃?xì)饣瘜W(xué)能→熱能→制冷、供暖
2.1 燃?xì)怛?qū)動(dòng)吸收式熱泵用于制冷、供暖
吸收式熱泵工作原理見圖1，理想的吸收式熱泵有 Tc= Ta= Tm(中間溫度)。加入系統(tǒng)的能量有燃?xì)庖淮文茉吹墓崃縌g、溶液泵消耗的功WP，因?yàn)閃P << Qg，忽略WP ，則其最大制熱性能系數(shù)、制冷系數(shù)等于相應(yīng)一次能源利用系數(shù)：
式中 εh,a，Eh,a—分別為吸收式熱泵制熱性能系數(shù)和一 次能源利用系數(shù)；
εr,a，Er,a—分別為吸收式熱泵制冷性能系數(shù)和一次 能源利用系數(shù)。
Tc，Ta，Tm— 分別為冷凝溫度、吸收溫度以及在 理想的吸收式熱泵循環(huán)中Tc＝Ta時(shí)相對(duì)冷 源溫度和熱源溫度之間的中間溫度；
Tg，Te—分別為發(fā)生溫度和蒸發(fā)溫度。
對(duì)于同溫度范圍的壓縮式逆卡諾循環(huán)（見圖2右部），其制熱性能系數(shù)、制冷性能系數(shù)永遠(yuǎn)大于吸收式熱泵：
式中εh,c，Er,c—分別為逆卡諾循環(huán)制熱性能系數(shù)、制冷 性能系數(shù)。
但從一次能源利用來看，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮式逆卡諾循環(huán)的一次能源利用系數(shù)為：
式中 εh,c，Er,c—分別為逆卡諾循環(huán)制熱、制冷時(shí)的一次 能源利用系數(shù)；
η—為發(fā)電效率和輸配效率之積，煤變電時(shí)約為 0.27，大型燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電廠約為0.46。
供暖時(shí)，若取Te =264K(－9℃),η=0.27，令
則可得Tg > 361.6K(88.6℃)，制冷時(shí)，若取Tc = Tm = 306.2K(33.2℃)，則Tg > 419.5K(146.5℃)，理想的吸收式熱泵的一次能源利用系數(shù)就大于電驅(qū)動(dòng)的壓縮式循環(huán)。燃?xì)庾冸?#951;=0.46，Tg相應(yīng)取得高些，分別為216℃，294℃。
目前燃?xì)馕帐綗岜?#949;h,a>1.0，單效直燃機(jī)ε r,a＝ 0.7，雙效直燃機(jī)為1.1，新的三效機(jī)組有望達(dá)到1.4～ 1.5。當(dāng)然，若考慮電廠余熱的綜合利用，就不應(yīng)孤立地評(píng)價(jià)某一個(gè)設(shè)備的一次能源利用系數(shù)，而應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)，來計(jì)算系統(tǒng)的綜合一次能源利用系數(shù)，并以此為依據(jù)來評(píng)價(jià)系統(tǒng)的好壞。對(duì)于燃?xì)馕帐綗岜萌裟芡瑫r(shí)制冷、供暖，如夏季向建筑提供制冷的同時(shí)提供洗澡等生活用或生產(chǎn)用熱，冬季向建筑提供供暖的同時(shí)提供生產(chǎn)用冷量，無疑一次能源利用系數(shù)將大大提高。
2.2 燃?xì)馊紵苯庸┡?/b>
利用燃?xì)馊紵a(chǎn)生的熱能直接供暖的方式有：
（１）區(qū)域燃?xì)忮仩t房（適宜于幾十萬m2建筑面積）。 一次能源利用系數(shù)為鍋爐燃燒效率ηb與熱網(wǎng)效率η1，熱力站或用戶引入口二次換熱效率η2之積：
（２）集中鍋爐房（十幾萬m2建筑面積） 。一次能源利用系數(shù)為：
（３）直燃機(jī)（供暖時(shí)相當(dāng)于一真空鍋爐）、組合式鍋爐、落地式容積式燃?xì)忮仩t、戶用壁掛爐、燃?xì)饧t外線輻射器、燃?xì)馀L(fēng)機(jī)，無室外管道熱損失。一次能源利用系數(shù)為設(shè)備的燃燒效率：
2.3 燃?xì)饧訜犭姛岜?/b>
利用燃?xì)舛炯訜岱煮w式電熱泵的室外機(jī)以提高熱泵的出力時(shí)一次能源利用系數(shù)：
3 燃?xì)饣瘜W(xué)能→熱能→機(jī)械能→驅(qū)動(dòng)熱泵制 冷、供暖
3.1 利用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵
燃?xì)忮仩t產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)，再驅(qū)動(dòng)熱泵，要考慮汽輪機(jī)消耗的功、效率和余熱，一次能源利用系數(shù)為：
3.2 利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵
燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)按工作原理不同有燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種，從機(jī)器結(jié)構(gòu)形式上有透平式和往復(fù)式。一次能源利用系數(shù)計(jì)算公式同公式（11），（12），ηtur＝0.37～0.42，ηinter＝0.25～0.45。燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵制冷、供暖工作原理見圖2。
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)以燃料在汽缸中燃燒時(shí)生成的燃燒產(chǎn)物為工質(zhì)做功帶動(dòng)壓縮機(jī)，在夏季通過吸收室內(nèi)的熱量排出室外完成制冷循環(huán)，在冬季，則由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，吸收室外熱量和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排出的熱量送入室內(nèi)，達(dá)到供暖的目的。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，無回收缸體冷卻熱時(shí)， Eh= 0.9~1.0 ；回收汽缸余熱時(shí)，會(huì)有所提高；同時(shí)制冷供暖時(shí)，Eh可達(dá)1.74[3]。 目前這種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空調(diào)示范項(xiàng)目已在北京正式開通運(yùn)行，效果良好。
4 燃?xì)饣瘜W(xué)能→電能→制冷、供暖
4.1 燃?xì)饣瘜W(xué)能變電能
燃?xì)饪梢酝ㄟ^蒸汽輪機(jī)發(fā)電，也可以通過燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電；可以通過以上設(shè)備單獨(dú)發(fā)電，也可以熱電冷三聯(lián)供；可以是熱電站發(fā)電，也可以是小型燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)小范圍熱電聯(lián)產(chǎn)，而且小范圍熱內(nèi)的聯(lián)產(chǎn)能源利用率更高些，見表1。
4.2 電變熱用于供暖
電可通過電熱膜、電暖風(fēng)機(jī)、電油汀、電輻射供暖器等直接向室內(nèi)供暖，根據(jù)發(fā)電效率、輸變電損失率和電制冷制熱的性能系數(shù)，以及余熱利用情況，就可以計(jì)算出系統(tǒng)的綜合一次能源利用系數(shù)。
5 結(jié)語
（1）燃?xì)庥糜谥评洹⒐┡绞接卸喾N，其中燃?xì)庾冸娫儆糜谥苯庸┡囊淮文茉蠢孟禂?shù)最小。其次是燃?xì)庵苯尤紵糜诠┡?，兩種方式的一次能源利用系數(shù)都小于1.0。燃?xì)怛?qū)動(dòng)熱泵方式能源利用系數(shù)較高，利于節(jié)能。
（2）同時(shí)制冷、供暖的燃?xì)鉄岜媚茉蠢孟禂?shù)最高，應(yīng)優(yōu)先考慮這種方案的可行性。利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、吸收式制冷機(jī)和余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)冷熱電聯(lián)產(chǎn)，系統(tǒng)的綜合一次能源利用系數(shù)可以大大提高，應(yīng)該是集合住宅空調(diào)冷熱源今后的發(fā)展趨勢(shì)。
（3）應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā),計(jì)算系統(tǒng)的綜合一次能源利用系數(shù)，作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
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