我國是一個(gè)能源并不豐富的國家，因此對(duì)生產(chǎn)生活中的能源效率一直保持極高的重視，出臺(tái)了一系列的法律法規(guī)以及國家標(biāo)準(zhǔn)。

 

在工業(yè)用電中占9%的空氣壓縮機(jī)，2003年發(fā)布了《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》國家標(biāo)準(zhǔn)GB19153-2003，2009年升級(jí)了第二版GB19153-2009版，2019年再次升級(jí)發(fā)布了GB19153-2019版，該版本將于2020年7月1日（今年）實(shí)施。

 

GB19153-2019《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》解讀

2019版相比2009版有眾多的變化。如標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍做了詳細(xì)的規(guī)定，部分術(shù)語做了調(diào)整，增加了變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)的能效評(píng)價(jià)，提高了部分產(chǎn)品的能效指標(biāo)。

 

下面分別針對(duì)幾個(gè)重要變化做出解讀。

 

1、統(tǒng)一了一般用噴油回轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)的能效等級(jí)

新的標(biāo)準(zhǔn)將一般用噴油螺桿、噴油渦旋、噴油滑片空壓機(jī)統(tǒng)一為一般用噴油回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，能效等級(jí)在2009版基礎(chǔ)上部分產(chǎn)品做了提升。

 

GB19153-2019《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》解讀

2、對(duì)電機(jī)服務(wù)系數(shù)濫用的約束

標(biāo)準(zhǔn)2009版能效評(píng)價(jià)依據(jù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸入額定功率，但是沒有對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸入功率做嚴(yán)格的規(guī)定，因此有很大部分空壓機(jī)的電機(jī)實(shí)際上是超標(biāo)電機(jī)（服務(wù)系數(shù)）。對(duì)此，標(biāo)準(zhǔn)2009并沒有做出嚴(yán)格規(guī)定。

 

新標(biāo)準(zhǔn)GB29152-2019對(duì)此有了要求，在新標(biāo)準(zhǔn)中，回轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)的機(jī)組功率試驗(yàn)值，應(yīng)小于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)額定功率大一檔的值。

 

其中“機(jī)組功率”在新標(biāo)準(zhǔn)中的定義為“空氣壓縮機(jī)機(jī)組完成壓縮空氣輸出所需總的輸入功率”。

 

新標(biāo)準(zhǔn)的此定義非常重要，也就是用機(jī)組功率而不是電動(dòng)機(jī)額定功率選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如75kW電動(dòng)機(jī)采用1.2服務(wù)系數(shù)的風(fēng)冷空氣壓縮機(jī)，電機(jī)的輸入功率考慮電機(jī)效率已經(jīng)超過90kW，再加上風(fēng)扇電機(jī)功率，機(jī)組功率是超過90kW的，按新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該按90kW進(jìn)行評(píng)價(jià)，而不是之前的75kW。

 

同時(shí)新標(biāo)準(zhǔn)條目6.5.2 中：

 

Pc=evc · qv,corr ，式中，Pc為機(jī)組功率，evc為比功率，qv,corr為氣量

 

給出了機(jī)組功率的驗(yàn)證方式。如某75kW空氣壓縮機(jī)在8bar下的氣量為15m³/min，如聲稱比功率為6.3kW/m³/min，能效一級(jí)，那么機(jī)組總功率為15*6.3=94.5kW，應(yīng)該按90kW進(jìn)行評(píng)價(jià)，則能效等級(jí)為二級(jí)。

 

3、擴(kuò)展了回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的范圍

增加了0.3Mpa和0.5Mpa能效等級(jí)評(píng)價(jià)值。

 

4、增加了變轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)式空氣壓縮機(jī)（也就是目前常見的變頻）

變轉(zhuǎn)速能效等級(jí)的增加是新標(biāo)準(zhǔn)重要的變化之一。

 

通常所說的變頻壓縮機(jī)就是屬于變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)。由于變轉(zhuǎn)速在不同的轉(zhuǎn)速下排氣量不同所需功耗不同。假如評(píng)價(jià)最大氣量的能效值那是不合理的。如下圖中的兩臺(tái)機(jī)器。紅色在最大氣量明顯是占優(yōu)的。

 

GB19153-2019《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》解讀

但是對(duì)于變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)來講，大多數(shù)時(shí)間是運(yùn)行在60~80%負(fù)荷的。GB19153-2019 采用了加權(quán)評(píng)價(jià)的方法。用該方法前文中的藍(lán)色機(jī)器是有優(yōu)勢(shì)的。

 

GB19153-2019《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值和能效等級(jí)》解讀

GB19153-2019對(duì)于變轉(zhuǎn)速空壓機(jī)，也一同增加了0.3MPa和0.5MPa考核指標(biāo)。考慮到變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)變頻器的能耗和在低載荷時(shí)的低能效，變轉(zhuǎn)速的能效評(píng)價(jià)值比同功率同等級(jí)的定轉(zhuǎn)速高3~5%。

 

對(duì)于變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)來講，壓力可以在許可范圍內(nèi)任意設(shè)定，某些廠家的變轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)并不區(qū)分7/8/10bar壓力段，那么怎么做能效評(píng)價(jià)呢？可以選定標(biāo)準(zhǔn)中的某一個(gè)壓力進(jìn)行能效評(píng)價(jià)。

 

5、增加了機(jī)組比功率與機(jī)組等熵效率、輸功效率換算（附錄A）

雖然這部分是一個(gè)附錄，但是增加了輸功效率這個(gè)重要概念。輸功效率已經(jīng)在團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CGMA033001-2018《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》唱了主角。

 

比功率體現(xiàn)了方便性，輸功效率體現(xiàn)了學(xué)術(shù)性。

 

輸功效率的定義是壓縮空氣對(duì)外的做功能力與生產(chǎn)該壓縮空氣所需的功耗的比值，也就是?效率。輸功效率更體現(xiàn)了能源利用效率，而不要考慮不同壓力下不同的值。

 

比如比功率6.0kw/m³/min，在7bar下的輸功效率是57.8%，比功率6.2kw/m³/min在8bar下輸功效率是59.1%。那么后者的能源效率更高，統(tǒng)一用輸功效率，那么空氣壓縮機(jī)的能源利用效率也可以在不同壓力下進(jìn)行比較了。

 

這里可以思考一個(gè)問題：一般用噴油螺桿空氣壓縮機(jī)的輸功效率在60%左右，那么近40%的能源是被浪費(fèi)掉了。理論計(jì)算獲取7bar壓縮空氣等溫壓縮與一般噴油螺桿的理論功耗相差約10%，即使現(xiàn)在最新的噴水螺桿壓縮機(jī)，排氣溫度溫升僅25℃非常接近等溫壓縮，7bar的輸功效率也僅57%。

 

另外從標(biāo)準(zhǔn)中的同壓力的能效來看，機(jī)器越小能效越差，也就是輸功效率越低，7bar壓力11kW一級(jí)能效的輸功效率僅50%，大小不同的功率，是因?yàn)閴嚎s效率導(dǎo)致的不同嗎？顯然不是，這主要是由損失不同造成的。由此看來要提升能源效率的主要途徑是如何減少摩擦、泄漏、壓降等眾多損失。

 

新標(biāo)準(zhǔn)GB19153-2019體現(xiàn)了最新的空氣壓縮機(jī)的能源效率概念，也體現(xiàn)了能效的發(fā)展方向。