我国家电节能发展趋势与技术进展

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1、我国家电节能发展趋势与技术进展 张立志 ( 华南理工大学教育部传热与节能重点实验室，广州5 1 “ 0 6 4 0 ) 瘸要家电正以每年增长1 5 的速度进入百姓家庭。家电的急剧增长带来对电力、能源和环境的空前压 力。家电节能是走出这个困境的必由之路。介绍我国家电在节能方面的研究趋势，及常用家电的节能技术， 重点介绍新开发的二种新技术：无水加湿技术和基于膜的全热由收换气机。 关键词家电节能技术 P R O G R E S S O NE N E R F YS A V I N G ST E C H ，N O L 0 目： YO FE L E C T R I C A P P L I A N C E

2、Sf NC H I N - A Z h a n gL i z h i ( K e yL a b o r a t o r yo f H e a tT r a n s f e ra n dE n e r g yC o n s e r v a t i o n ，S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo f T e c l m o l o g y ，G u a n g z h o u2 0 0 0 3 0 ) A b s t r a c tH o u s e h o l de l e c t r i ca p p l i a n c e sa r ei n c r

3、e a s i n ga tar a t eo fy e a r l y15 ，w h i c hr e s u l t si ng r e a tp r e s s u r e s o nu t i l i t y ，e n e r g ys o u r c e s ，a n de n v i r o n m e n t E n e r g ys a v i n g sa r et h eo n l yr o u t et os o l v et h i sp r o b l e m T h ep a p e r r e v i e w st h ec u r r e n ts t a t

4、u so fe n e r g ys a v i n g st e c h n o l o g i e si nC h i n a E s p e c i a l l y ，t w on e wt e c h n o l o g i e si n a i r c o n d i t i o n i n gi n d u s t r ya l ei n t r o d u c e d ：n o n - w a t e ra i rh u m i d i f i c a t i o na n dm e m b r a n eb a s e dt o t a lh e a tr e c o v e

5、r y K e yw o r d s E l e c t r i cA p p l i a n c e sE n e r g ys a v i n gT e c h n o l o g yP r o g r e s s 0 前言 我国目前电视机的社会保有量达3 5 亿台，冰 箱达1 3 亿台，洗衣机1 。7 亿台，空调器l 亿台。 这些电器多数是2 0 世纪8 0 年代中后期进入家庭 的，按照l O1 5 年的使用寿命，从2 0 0 3 年起， 我国每年将至少有5 0 0 万台电视机，4 0 0 万台冰箱， 5 0 0 万台洗衣机，4 0 0 万台空调器进入更新期，另 有6 0 0 万台其它小

6、电器进入家庭。老龄化的家用电 器也同时是能耗较大的产品。 我国目前各种家用电器耗电量如图1 所示，空 调器用电量排在各种家电之首，每年耗电5 0 0 7 0 0 亿度，第二位是热水器，每年5 0 0 亿度，电冰箱为 4 0 0 亿度，其次是电视机和洗衣机，每年合计3 0 0 亿度，其它小家电每年2 0 0 亿度。各种家电能耗占 基金项目：国家与广东省自然科学基金项目( 5 0 3 0 6 0 0 5 0 5 0 0 6 5 5 7 ) 作者简介：张立志( 1 9 7 0 一) 。男，教授 家电总能耗百分比如图l 所示。 图1 我国家电耗能分布状况 数据显示，未来几年中国家用电器每年新增电 量将

7、达到2 0 0 0 万千瓦，占全国每年新增发电容量 的一半以上。，在各种电器中，空调已经成为电力紧 张的主要原因之一。据有关部门统计，每年北京最 热的几天，空调用电量已经占北京市用电量的4 0 。深圳、广州更是达到5 0 的水平，平均来说， 空调能耗已经占我国总用电的2 0 。 1 常用家电节能技术发展 1 1 彩电 彩电的节能之重是待机能耗的降低。根据2 0 0 1 年的市场调查，我国每户居民彩电每天正常工作时 间为5 1 3 小时，平均待机时间为2 小时，平均关 机时间为1 6 8 7 小时。被调查家庭彩电平均待机能 耗是8 1 瓦，平均正常工作能耗是7 9 5 瓦，平均 关机能耗是0 瓦

8、。中国家庭的彩电平均能耗是每户 每天0 4 2 4 度，平均每年耗电1 5 4 8 7 度。如果将 中国彩电的待机能耗从目前的8 1 瓦降到节能之星 要求的3 瓦以内，每台电视机需要增加元器件费用 7 8 元人民币，最终可能会使消费者多支出购买成 本1 0 元每台。预计到2 0 1 1 年，节能将达2 7 4 8 亿度，减少C 0 2 排放0 9 3 M t 。 考虑到未来1 0 年数字电视和高清晰电视将逐 渐进入中国的消费市场，按照目前的技术能力，这 类产品的待机能耗很难达到3 瓦以内，而美国节能 之星的待机能耗标准将降到1 瓦以下，按此标准， 需增加成本2 0 元，因此彩电行业的节能在技术

9、进 步方面的任务相当艰巨。 1 2 洗衣机 节水、节电并重是洗衣机未来的发展之路。近 年来，人们的环保意识逐渐增强，各国都对洗衣机 行业制定了相应的能耗、水耗标准。欧盟对市场上 出售的所有洗衣机都贴上一个环保标签，对洗衣机 的能耗、脱水效果、洗涤效果按A 、B 、C 、D 、E 、F 、 G 分级，其前提条件是洗净度达到1 0 。欧盟于1 9 9 9 年1 2 月1 7 日又通过了一个环保标准2 0 0 5 4 5 E C ， 规定耗水量小于1 2 L k g 。目前洗衣机采用的节能节 水新技术包括采用变频电机、新型水流循环布置、 模糊智能控制等。 1 3 热水器 电热水器已经成为继空调之后的

10、耗能大户。在 有些城市，电热水器的耗电量占家庭耗电量的 2 0 4 0 ，每年消耗电力达4 0 0 6 0 0 亿度之多，并且 以每年3 0 9 3 8 2 的速度增长。电热水器的节能要 从加热和保温二方面着眼。目前电加热技术已经非 常成熟，热效率可达9 8 ，所以主要应做好储水箱 的绝热保温，避免散热损失。一台拥有良好保温层 的电热水器，年节能可达4 0 0 6 0 0 k w h 。有些电价开 展分时计价的地区，可以使用错峰加热的方式。 除此之外，在制热循环方式上，应尽量采用一 些新技术，如太阳能热水器、热泵热水器、燃气热 水器。 太阳能热水器。太阳能是取之不尽，用之不竭 的清洁能源。将太

11、阳能用于热水制取已经实现商品 化。据估计，每平方米太阳能热水器，每年可节约 标准煤2 0 0 k g 。太阳能热水器也需要配电加热器， 阴雨天使用，用电概率1 5 左右。 燃气热水器。目前我国有燃气热水器生产厂家 3 0 0 余家，年产量2 0 0 0 万台以上，社会拥有量3 0 0 0 万台，约占热水器份额的6 7 4 。目前我国热水器 的普及率只有6 0 左右，未来5 年市场需求量将达 4 6 6 0 万台。随着西气东输、城市煤炭改用燃气的要 求得到实行，燃气热水器将得到大发展。燃气热水 器要节能，必须从提高燃烧效率、高效强化传热与 充分利用排气余热等措施着手。 热泵热水器。热泵热水器利用

12、热泵的原理来加 热热水，可以大大提高能源利用效率。利用热泵热 水器，在压缩机上消耗l 度电，热泵可以从环境空 气中吸收相当于2 5 度电的热量，从而得到相当于 3 5 度电的热量来加热热水。本技术的难点是由于 制冷系统的工况与传统制冷相比发生很大变化，所 以对制冷剂、蒸发器、冷凝器的设计需要重新考虑， 这些特殊设计往往造成成本过高。 1 4 灯具 灯具是一种必需的家用电器，灯具的作用一方 面是出于照明的需要，另一方面是处于装饰的需 要。荧光灯比白炽灯省电，是由于荧光灯发出的是 冷光，不需要象白炽灯那样，将很多电能转化成热 能白白消耗掉。荧光灯的发光效率相当于白炽灯的 4 倍。为了进一步提高灯具

13、的发光效率，人们从二 个方面进行了努力。 首先是对荧光物质的改进，以2 0 世纪荷兰菲 利普公司为代表的第三代节能灯为代表。这种新型 的节能灯，以稀土化合物氧化铕、氧化钇等配置荧 光粉，喷涂在灯管壁上，通电后受激辐射，发出近 似自然光的白光，发光效率高达8 5 流瓦以上，比 普通荧光灯发光效率提高了4 0 。 对电子镇流器的改进也利于提高灯的节能效 果。一种新的电子镇流器，用电子元件组成高频振 荡线路，把5 0 赫兹的交流电转换成3 5 万赫兹的 高压电，实现变频变压，可以使荧光粉发光效率提 高2 0 。采用这二项技术，可以使电子节能灯的能 源利用效率大为提高。如一只1 1 瓦三基色电子节 能

14、灯的耗电量，只有同样亮度的6 0 瓦白炽灯耗电 量的1 7 ，是同样亮度的1 5 瓦普通荧光灯耗电量 的6 5 。所以应该大力推广电子节能灯。 1 5 小家电 小家电市场进入快速增长期，2 0 1 0 年估计市场 规模将达到3 5 0 0 亿元。2 0 0 4 年大家电企业纷纷进 入小家电领域。厨卫家电正快速进入家庭。小家电 与大家电相比，寿命周期短，厨卫家电的寿命一般 不超过5 6 年，所以技术上更新换代更频繁。 小家电存在的普遍问题是点多面广、能源效率 低下。在这个领域，应该采取技术革新，实行节能 产品认证，提高能源利用率。小家电由于种类繁多， 难以统一概况它的节能技术。一些小家电也采用了

15、 一些新技术，达到了节能目的。如燃气灶具采用预 混合、湍流燃烧新技术，可节能1 0 以上。抽油烟 机经过C F D 优化设计，可以合理组织风幕，降低风 扇功率，节电2 0 以上。咖啡壶加厚保温材料，降 低了散热损失。 1 6电冰箱 电冰箱是重要的耗能家电，如果每台冰箱每天 节电0 1 k W h ，则全国每年节电量多达1 0 亿元。目 前电冰箱采取的节能措施有： ( 1 ) 采用高效压缩机。压缩机是冰箱的心脏， 其品质和质量对冰箱耗能起决定性作用。现在一般 压缩机的C O P 是1 1 左右，而美国美利冷压缩机公 司生产的R H 系列R 1 4 3 a 旋转式压缩机其C O P 可高 达1 6

16、 。旋转式压缩机具有容积效率高、运转平稳、 噪音小等优势，其效率比活塞式压缩机高1 0 左 右。 ( 2 ) 确定最佳制冷剂充注量。充注量过多或 过少对冰箱性能都不利。利用计算机仿真技术，可 以确定最佳充注量，优化设计。 ( 3 ) 增加蒸发器、冷凝器换热面积，采用高 效强化传热管，采用大内径换热管。，这些措施利于 降低制冷剂流动阻力，降低冷凝温度，增加蒸发温 度，提高系统C O P 。 ( 4 ) 增加保温层厚度，采用整体发泡技术， 降低散热损失。采用真空绝热板发泡技术，其绝热 性能比普通硬质聚氨酯发泡层的绝热性能提高一 倍，不使用氟利昂，保护环境。 ( 5 ) 采用压缩机变频技术，根据冰箱负荷的 变化调整压缩机转速，使压缩机提供的冷量始终与 热负荷处于最佳匹配状态。据日本统计，使用变频 器，冰箱可节能3 l ，多出的投资一年内可从电费 中回收。 ( 6 ) 控制系统优化。由于冰箱启动阶段功率 大，耗能多，所以压缩机的频繁启停对能耗不利。