製冷行業低碳發展
隨著社會的發展，人民生活水平的提高，我國建築總能耗也在不斷升高，尤其是對於空調暖通系統的需求。暖通行業涉及的領域不是很大，但對節能減排的作用卻是不可被忽視的。根據建築碳排放來源統計顯示，暖通空調系統能耗佔建築總能耗的50％以上，約佔社會總能耗20％以上。
細分到製冷空調行業，根據中國製冷空調工業協會統計資料顯示，截至2020年底，我國擁有製冷空調企業近1200家，其工業總產值約6700億元人民幣，工商用製冷空調行業約3400億元。
由於製冷行業的發展與空調的大面積應用，其造成的整體能耗水平也在不斷提高。結合我們對國家“雙碳”政策的解讀與理解，怎樣實現製冷空調行業的碳達峰，乃至最後的碳中和對我們來說是巨大的考驗，同時，從行業整個生命週期的角度去看待它的減碳過程也是至關重要的，結合常州行有嘉科技有限公司對製冷空調行業的理解，就其減碳路徑做以下設想。
製冷空調
（一）關注能源結構變化，開展多種能源綜合利用
隨著全社會“雙碳”目標的推進，國家的能源結構和供給方式必然發生變化，行業推進“雙碳”目標的實現，首先要適應這種能源結構的調整變化。一方面要大力推進可再生能源等清潔能源的利用使用，如太陽能、餘熱廢熱、空氣源熱泵、天然冷源等；另一方面，對使用清潔能源製取的冷量和熱量，應從冷熱兩端加以全面利用，同時結合儲能技術開發，解決清潔能源生產的不穩定性問題。
1.大力推進清潔能源高效利用
太陽能、風能等是大自然提供的取之不盡用之不竭的最清潔的能源，未來的產業發展中，要充分考慮製冷空調裝置引入和利用清潔能源的問題，創新應用方法和手段，實現低碳發展目標。風能、太陽能等可再生能源均呈現為直流供電特性，對這些可再生能源的利用必須考慮與直流技術的有機結合。在製冷空調行業，直流驅動調節技術近年來取得迅猛發展。直流技術的飛速發展為機組的變工況執行提供了可靠保障，使得被控制目標溫度波動更小，製冷量調節更加連續穩定，在增加舒適性的同時還可以有效地提高系統的綜合能效水平。直流技術的普及應用給行業的產業和產品結構帶來了革命性的變化，直流調速技術除了壓縮機的轉速調控外正在向更多的產品領域延伸，包括風機、水泵、冷卻塔等附屬裝置的控制和調節，更高水平的系統整合與控制調節技術將會帶來更多的節能潛力和經濟社會效益。
研究太陽能和製冷裝置的多種有機結合和利用方式，大幅度地提高太陽能的利用效率也是清潔能源利用的重要方向之一。目前行業內已經開發出太陽能光伏直驅的空調（熱泵）系統併成功應用在多種場合。降低太陽能空調的初始投資成本和發展太陽能複合建築供能系統，提升太陽能的利用效率，是未來太陽能在製冷空調行業應用的主要方向。
2.餘熱（冷）、廢熱利用
我國餘熱資源非常豐富，提升利用潛力巨大，對於實現能源產業的可持續發展至關重要。在冶金、化工機械、電力等各種工業生產過程中，往往伴生大量餘熱資源。據相關機構測算，這些資源可換算成約6億噸標準煤。採用不同的製冷或熱泵技術對各種餘熱、廢熱熱源進行充分地回收再利用，將可為國家節約大量能源資源。近年來，新型餘熱回收再利用技術不斷湧現，如餘熱有機朗肯迴圈（ORC）發電技術、超高溫熱泵技術、噴射器餘熱發電、冷（熱）電聯供技術等。民用領域，在製冷空調系統內加裝熱（冷）回收裝置，將製冷空調迴圈系統餘熱（冷）回收再利用，可以充分提高能源的綜合利用率。
3.熱泵技術推廣
熱泵技術透過提取環境介質、餘熱資源中的低品位能量，提供可被利用的高品位熱能，具有較大的節能利用價值。熱泵每消耗一份能量，可以獲得一倍甚至數倍的熱量，大幅度地提高了能源的利用效率，是一種高效節能的產品。空氣源、水源、地源、餘熱、廢熱等都可能成為熱泵能量的來源。空氣源熱泵是近年來“煤改電”應用的主要形式之一，為國家的霧霾治理髮揮了重要的作用。據有關資料，目前全國公共建築存量近150億平方米，公共建築能耗3。6億噸標煤。按廣義空調系統能耗佔建築能耗的50%計，則透過利用熱泵技術解決公共建築供熱系統的化石能源替代，減排效益將是巨大的。在未來“雙碳”目標驅動的大背景下，熱泵技術作為化石能源替代的主要手段之一，必將迎來更大廣闊的發展機遇和市場應用空間，做好不同應用場合的功能匹配與應用技術開發將是需要關注的發展方向。
4.天然冷源利用
我們祖先很早就有收集冰和雪等天然冷源應用於食品保鮮、防暑降溫等方面的先例現代北方的冰雕是自然冷源利用與藝術展現的有機結合利用自然冷源的滑冰場和滑雪場則為人民群眾提供了愜意的運動場所。除了冰和雪，自然冷源還包括冷的空氣、水、永久凍土等。近年來，隨著能源短缺問題的加劇，自然冷源在製冷空調行業得到越來越多地應用。
在合適的季節裡，透過引入自然新風可以較為顯著地降低建築物空調系統能耗。近年來，資料中心隨著網際網路和行動通訊的普及而得到蓬勃發展，資料中心空調系統需要全年不間斷執行，在冬季或其過渡季節等氣溫較低的環境下，可以充分利用自然冷卻替代部分或全部的機械製冷為資料中心降溫冷卻，取得顯著的節能效果。
自然冷源利用受地區或者季節影響比較大，自然冷源如何跟使用側需求、機械製冷系統和負荷之間最佳化匹配是需要重點解決的問題。
5.為清潔能源生產提供全方位保障服務
“雙碳”目標將帶來清潔能源生產設施建設高潮。清潔能源生產建設離不開製冷空調裝置的服務保障，將形成新的巨大市場。清潔能源設施工作環境複雜多樣，對配套的製冷空調裝置提出更高技術和質量要求。針對風電、光電、核電、水電、儲能等不同新能源生產技術要求，研究和開發適用的專有技術和產品，將會贏得更多的市場發展空間。氫氣作為零碳的能源載體，正在得到越來越多的關注有機構預測到2050年世界上20%的二氧化碳減排可以透過氫能替代完成，氫能消費將佔世界能源市場的18%。氫能的高壓儲能、加壓低溫液化儲存都需要用到壓縮製冷裝備。未來不管是氫能還是其他的清潔能源的生產和應用都離不開製冷技術的保駕護航，這也是對製冷行業提出了新的需求。
光伏、風電等一些清潔能源的輸出不穩定是其一個重要特徵，為解決這一問題，儲能技術將會是重要的解決方案，儲能技術作為清潔能源利用不可或缺的伴生品，將迎來高速發展良機。未來不同儲能方式將在不同場合和領域各盡所長包括有機械能儲能、電氣儲能、電化學儲能、熱化學儲能等，儲能技術開發應用也少不了製冷空調裝置的保障。另外，隨著電池技術的快速發展，電池成本快速降低，電池儲能電站、電動汽車等近年來也都取得了快速發展。由於電池儲能密度大，短路引起的火災爆炸事故時有發生，因此新型儲能材料開發至關重要。電池儲能技術的發展帶動了熱管理技術開發的需求，包括儲能電站的熱管理、電動汽車的熱管理，也都是未來行業技術開發的重要方向。
製冷空調
（二）提升產品和系統能效
1.提升產品能效
國際上有一個流行的觀點，即節能是緊隨煤炭、石油、天然氣和電力之後的世界第五大能源。對於當今經濟高速發展的能源需求巨大的中國而言，“節能是第一能源”已是政府和社會公認的基礎理念。大幅度提升產品能效，是多年來行業重點開展的工作。
製冷空調裝置常見的換熱部件包括蒸發器、冷凝器、過冷器、中間換熱器等。換熱裝置的傳熱特性對製冷空調裝置的整機效能具有重要的影響。國內外對製冷換熱器研究的總趨勢是∶透過傳熱機理及強化傳熱的研究，開發高效、緊湊、重量輕、可靠性高、經濟性好的新型換熱器。當前圍繞“雙碳”目標和製冷劑綠色替代，對換熱器研究也進一步提出了新的課題和要求。
壓縮機是製冷空調系統的“心臟”，是系統迴圈動力的來源。近年來，壓縮機技術發展方向主要圍繞環保、節能和應用範圍的拓展。而新的替代製冷劑的應用，如採用CO2、NHg、R290、R32、HFOs等，也需要圍繞壓縮機開展改進設計或重新開發，以保證產品的效能和可靠性滿足替代要求。
2.系統節能
除了提升製冷系統中各個裝置的能效，製冷系統實際執行能效的提升問題近年來也受到社會各界越來越多的關注。系統能效提升是一項複雜的工作，涉及對應用系統的整合最佳化設計及系統中各個裝置的最佳化匹配控制等方面內容。
以空調系統為例，空調系統包括冷水（熱泵）機組、水系統、風系統、控制系統等裝置。按照兼顧動態負荷和使用保障要求的原則，要對空調系統進行最佳化設計和裝置匹配，並結合自動控制和調節手段，使得系統在不同執行場合和時段均處在高效執行狀態，達到節能執行的目的。推進使用者端的系統整合設計和工程節能應用（負荷匹配、系統模擬、整合設計、經濟運維），透過全面的系統整合和增效服務，充分適應新市場、新業態、新需求，不僅延伸了產品服務的內涵和外延，也拉動更多新的市場需求，為產業發展創造了新機會，增添了新動能。
行有嘉冷熱源節能系統
3.非蒸氣壓縮迴圈制冷技術推廣應用
“雙碳”經濟發展為各類非壓縮迴圈制冷技術，包括蒸發冷卻技術、吸收式製冷、吸附式製冷、半導體制冷等的需求和發展帶來新的發展機遇和市場空間。蒸發冷卻技術作為一種利用可再生的“幹空氣能”的冷卻方式，具有節能、環保、運維費用低等優點，在中國北方氣候乾燥地區取得越來越多的應用。目前已成為快速發展的資料中心機房產業中有效利用自然冷能進行冷卻降溫的重要方法之一，節能降耗效果顯著，呈現出更加廣闊的發展前景。雖然其技術特點決定了應用範圍有一定的侷限性，但由於蒸發冷卻系統不用壓縮機，其系統在可用領域的實際執行效率高，在“雙碳”大背景下必將迎來更多的市場機會，發揮出更大的節能價值和作用。
吸收式製冷技術在熱回收和餘熱、廢熱利用方面具有獨特的推廣應用價值，在二十世紀八九十年代為解決全國性的電力短缺問題發揮了重要的作用，並取得長足發展。在電力供應充足的今天，吸收式製冷技術已迴歸其基本功能，成為工業熱回收和餘熱、廢熱再利用市場的主力軍，“雙碳”目標將驅動吸收式技術再次迎來發展春天。
製冷空調-1
（三）開發低碳環保材料，推進資源迴圈利用
1.開發低碳環保材料
未來要更多地開發和探索可能的低碳環保材料的應用，包括奈米材料、碳纖維等非金屬材料、各種複合材料和新型功能材料以及零ODP（臭氧消耗潛值）和低GWP（全球變暖潛值）的製冷劑等。開發與這些低碳環保材料對應的新工藝、新方法，促進這些材料的使用和推廣，提升材料的回收再利用率，將對行業實現“雙碳”目標起到重要的支撐作用。
中國製冷空調行業一直以來開展《蒙特利爾破壞臭氧層物質管制議定書》履約工作，在消耗臭氧層物質的淘汰已經取得重要進展。同時，按照《<關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書>基加利修正案》的要求，開展HFCs削減活動時要關注能效提升的協同效應。在未來製冷劑的替代選擇上，多年來國際社會公認的選擇標準是，替代製冷劑不僅要滿足零0DP、儘可能低的GWP外，還應綜合考慮製冷劑本身的性質、製冷系統的節能性、環保性、安全性、經濟性以及製冷劑的整個壽命期氣候效能，選擇對全球氣候變化影響更低的替代物，這樣才能實現環境效益的最大化。
從目前的技術發展狀況看，在全球範圍內尚未找到符合零oDP、低GWP、安全且高能效的完全理想的替代製冷劑，今後的趨勢是在不同的產品領域使用不同種類的替代製冷劑，在目前全球技術的發展趨勢下，零0DP值、低GWP值的替代品，如CO2、NH3、R290、R32、HFOs及其混合物等正在逐步走入我們的生活，也將成為未來新一代替代製冷劑的主要選擇方向。
在新一代替代製冷劑選擇過程中，由於首先需要考慮其環保性，故當今流行的替代製冷劑與上一代的製冷劑相比，或多或少地存在著不同方面的不足和缺陷，如壓力過高、可燃、易爆或具有毒性等，在未來的推廣應用中，需要針對替代製冷劑存在的問題，透過技術手段對不同製冷劑進行相應的“缺陷管理”，開發出適用的技術和裝備，以此保證新型替代產品的安全推廣使用。另外，減少系統中製冷劑的充注量，逐步完善製造、運輸、儲存、使用和維護過程中的安全設定和防護措施，制定或修訂相關的法規、標準，加強培訓等，也是保證這些新型替代技術走向市場應用所必不可少的環節和手段。
2.推進資源迴圈利用
國際上普遍形成了在資源迴圈利用過程中實施生產者責任延伸制度（ExtendedProducerResponsibility，簡稱EPR）的共識，即明確產品生產者承擔產品廢棄後的回收和資源化利用責任，引導企業構建產品綠色設計、綠色生產、綠色消費、綠色物流以及綠色回收和處理的全生命週期綠色供應鏈的責任，激勵生產者推行產品源頭控制，採用市場化的原則建立起廢棄產品的迴圈利用體系，在產品全生命週期中最大限度提升資源利用效率。
中國已成為全球最大的製冷空調裝置生產國和消費國，關注對眾多廢棄製冷空調裝置的回收處理，在實現對緊缺源迴圈利用的同時，也可大幅減少碳排放和對環境的汙染和破壞。中國政府近年來先後頒佈了《中華人民共和國迴圈經濟促進法》《廢棄電器電子產品回收處理管理條例》《生產者責任延伸制度推行方案》《中國製造2025》《綠色製造工程實施指南（2016—2020年）》《消耗臭氧層物質管理條例》等法規和政策檔案，規範和引導了資源的迴圈利用，促進了行業可持續發展。
多年來，國家大力推動廢棄電子電器產品回收、拆解工作。我國廢棄製冷空調產品處理技術和裝置發展迅速。廢舊產品拆解工藝、製冷劑及各類金屬、非金屬材料的回收流程和處理技術向高效、低耗化發展。隨著處理企業的成長，處理產品品種和產能的擴大，廢舊裝置的迴圈利用率也在逐步提升，為國家迴圈經濟的構建與發展作出貢獻。
目前製冷空調產品中普遍採用的HCFCs和HFCs製冷劑，多具有強溫室效應，排放後將破壞臭氧層或者帶來溫室效應，受到《蒙特利爾議定書》的管控，正在或即將逐步淘汰或削減。對製冷劑的回收再利用將減少新制冷劑的使用，同時也將顯著減少對環境的破壞性影響，因此國家大力鼓勵對各類製冷劑的回收、再生和迴圈再利用技術，包括鼓勵回收製冷劑的淨化和再生技術的研究和開發，提高回收製冷劑的再迴圈使用率，降低迴收製冷劑的再生成本針對回收後無法再應用的廢舊制冷劑處理成本高昂的特點，鼓勵資源化利用技術的開發將回收的製冷劑轉化為其他高附加值的產品，實現資源的高效利用和節能減排。
————《大道碳中和 產業篇》
製冷空調-2
