“能效是最重要的第一能源( Energy efficiency is the first fuel)”,這是國際能源署署長 FatihBirol先生在2019年7月召開的第四屆"全球能效大會”上重申的理念。中國早就開始關注能源效率,容積式空氣壓縮機能效推廣更是走在了世界前列2003年中國發布了《容積式空氣壓縮機能效限定值和能效等級》國家標準GB19153-2003,2009年升級了第二版GB19153-2009版,2019年再次升級發布了GB19153-2019版,該版本將于2020年7月1日實施。

       2019版相比2009版有了眾多的變化,如標準的適用范國做了詳細的規定,部分術語做了調整增加了變轉速壓縮機的能效評價,提高了部分產品的能效指標。下面分別針對幾個重要變化做出解讀。

      統一了一般用噴油回轉空氣壓縮機的能效等級

      新的標準將一般用噴油螺桿、噴油渦旋、噴油滑片空壓機統一為一般用噴油回轉式壓縮機,能效等級在2009版表6《一般用噴油螺桿空氣壓縮機和一般用噴油單螺桿空氣壓縮機的能效等級》基礎上部分產品做了提升,并在2019版新標準中列為表1。

      對電機服務系數濫用的約束

標準2009版能效評價依據驅動電動機輸入額定功率,但是沒有對驅動電動機的輸入功率做嚴格的規定,如75kW電動機如果服務系數為1.2,那么輸入功率即為75kW*1.2=90kW,應該按90kW輸入功率進行評價,但是對此標準2009并沒有做出嚴格規定。新標準GB29152-2019對此有了要求,在新標準“4.3a)回轉空氣壓縮機的機組功率試驗值,應小于驅動電動機額定功率大一檔的值。機組功率試驗值按式(4)計算;"

其中“機組功率"在新標準3.2機組功率中的定義為“空氣壓縮機機組完成壓縮空氣輸出所需總的輸入功率”。新標準的此定義非常重要,也就是用機組功率而不是電動機額定功率選擇評價標準,如前文舉例的75kW電動機采用1.2服務系數的風冷空氣壓縮機,電機的輸入功率考慮電機效率已經超過90kW,再加上風扇電機功率,機組功率是超過90kW的,按新標準應該按90kW進行評價而不是之前的75kW。同時新標準條目6.5.2式(4)？：

Pc= evc·qv,corr,

式中,Pc為機組功率,evc為比功率,qv,corr為氣量,給了機組功率的驗證方式,如某75kW空氣壓縮機在8bar下的氣量為15m3/min,加入聲稱比功率為6.3能效一級,那么機組總功率為15*6.3=94.5kW,應該按90kW進行評價,能效等級為二級。

擴展了回轉式壓縮機的范圍

增加了0.3MPa和0.5MPa能效等級評價值,同樣增加在了標準中的表1增加了変轉速回轉式空氣壓縮

變轉速能效等級的增加是新標準重要的變化之一。通常所說的變頻壓縮機就是屬于變轉速壓縮由于變轉速在不同的轉速下排氣量不同所需功耗不同。假如評價最大氣量的能效值那是不合理的。如下圖中的兩臺機器。紅色在最大氣量明顯是占優的。

但是對于變轉速壓縮機來說，大多數時間是運行在60%~80%負荷的。GB19153-2019采用了表7加權評分的方法。用該方法前文中的藍色機器是有優勢的。

       GB19153-2019表2列出的就是一般用變轉速噴油回轉空氣壓縮機能效等級。表2也對于表1列出了不同的壓力評價值,也一同増加了0.3MPa和0.5MPa。考慮到變轉速壓縮機變頻器的能耗和在低載荷時的低能效，變轉速的能效評價值比同功率同等級的定轉速高3~5%。

       對于變轉速壓縮機來講,壓力可以在許可范國內任意設定,某些廠家的變轉速壓縮機并不分7/8/10bar,那么怎么做能效評價呢?可以選定標準中的某一個壓力進行能效評價。

増加了機組比功率與機組等熵效率、輸功效率換算(附錄A)

雖然說這部分是一個時錄,但是增加了輸功效率這個重要概念,輸功效率已經在團體標準T/CGMAO33001-2018《壓縮空氣站能效分級指南》唱了主角,而比功率作為換算在附錄中存在力率體現了方便性,輸功效率體現了學術性。輸功效率的定義是壓縮空氣對外的做功能力與生產該壓縮空氣所需的功耗的比值,也就是效率。輸功效率更體現了能源利用效率,而不只考慮不同壓下不同的值。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,統一用輸功效率,那么空氣壓縮機的能源利用效率也可以在不同壓力下進行比較了。

這里可以思考一個向題:一般用噴油桿空氣壓縮機的輸功效率在60%左右,那么近40%的能源是被浪費掉了。理論計算獲取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%,即使現在最新的噴水螺桿壓縮機,排氣溫度溫升僅25C非常接近等溫壓縮,7bar的輸功效率也僅57%。另外從標準中的同壓力的能效來看,機器越小能效越差,也就是輸功效率越低,7bar壓11kW一級能效的輸功效率僅50%,大小不同功率是因為壓縮效率導致的不同嗎?顯然不是,這主要是由損失不同造成的。由此看來,提升能源效率的主要途徑是如何減少摩擦、泄漏、壓降等眾多新標準GB19153-2019體現了最新的空氣壓縮機的能源效率概念,也體現了能效的發展方向。