关于最新容积式空气压缩机能效限定值及能效等

“能效是最重要的第一能源(Energy efficiency is the first fuel)”，这是国际能源署署长Fatih Birol 先生在2019年7月召开的第四届“全球能效大会”上重申的理念。中国早就开始关注能源效率。容积式空气压缩机能效推广更是走在了世界前列。2003年中国发布了《容积式空气压缩机能效限定值和能效等级》国家标准GB19153-2003，2009年升级了第二版GB19153-2009版，2019年再次升级发布了GB19153-2019版，该版本将于2020年7月1日实施。
 
 
2019版相比2009版有众多的变化。变化的主要内容在前言中做了表述。如标准的适用范围做了详细的规定，部分术语做了调整，增加了变转速压缩机的能效评价，提高了部分产品的能效指标。下面分别针对几个重要变化做出解读。
一、统一了一般用喷油回转空气压缩机的能效等级
新的标准将一般用喷油螺杆、喷油涡旋、喷油滑片空压机统一为一般用喷油回转式压缩机，能效等级在2009版表6 《一般用喷油螺杆空气压缩机和一般用喷油单螺杆空气压缩机的能效等级》基础上部分产品做了提升，并在2019版新标准中列为表1。
 
二、对电机服务系数滥用的约束
标准2009版能效评价依据驱动电动机输入额定功率，但是没有对驱动电动机的输入功率做严格的规定，如75kW电动机如果服务系数为1.2，那么输入功率即为75kW*1.2=90kW，应该按90kW输入功率进行评价，但是对此标准2009并没有做出严格规定。新标准GB29152-2019对此有了要求，在新标准“4.3 a）回转空气压缩机的机组功率试验值，应小于驱动电动机额定功率大一档的值。机组功率试验值按式（4）计算；”其中“机组功率”在新标准3.2机组功率中的定义为“空气压缩机机组完成压缩空气输出所需总的输入功率”。新标准的此定义非常重要，也就是用机组功率而不是电动机额定功率选择评价标准，如前文举例的75kW电动机采用1.2服务系数的风冷空气压缩机，电机的输入功率考虑电机效率已经超过90kW，再加上风扇电机功率，机组功率是超过90kW的，按新标准应该按90kW进行评价而不是之前的75kW。同时新标准条目6.5.2 式（4）Pc=evc · qv,corr，式中，Pc为机组功率，evc为比功率，qv,corr为气量，给了机组功率的验证方式，如某75kW空气压缩机在8bar下的气量为15m3/min，加入声称比功率为6.3能效一级，那么机组总功率为15*6.3=94.5kW，应该按90kW进行评价，能效等级为二级。
三、扩展了回转式压缩机的范围
增加了0.3Mpa和0.5Mpa能效等级评价值，同样增加在了表1。
四、增加了变转速回转式空气压缩机
变转速能效等级的增加是新标准重要的变化之一。通常所说的变频压缩机就是属于变转速压缩机。由于变转速在不同的转速下排气量不同所需功耗不同。假如评价最大气量的能效值那是不合理的。如下图中的两台机器。红色在最大气量明显是占优的。
 
但是对于变转速压缩机来讲，大多数时间是运行在60~80%负荷的。GB19153-2019 采用了表7 加权评价的方法。用该方法前文中的蓝色机器是有优势的。
 
GB19153-2019的表2列出的就是一般用变转速喷油回转空气压缩机能效等级。表2也对于表1列出了不同的压力评价值，也一同增加了0.3MPa和0.5MPa。考虑到变转速压缩机变频器的能耗和在低载荷时的低能效，变转速的能效评价值比同功率同等级的定转速高3~5%。
对于变转速压缩机来讲，压力可以在许可范围内任意设定，某些厂家的变转速压缩机并不分7/8/10bar，那么怎么做能效评价呢？可以选定标准中的某一个压力进行能效评价。
五、增加了机组比功率与机组等熵效率、输功效率换算（附录A）
虽然说这部分是一个附录，但是增加了输功效率这个重要概念，输功效率已经在团体标准T/CGMA033001-2018《压缩空气站能效分级指南》唱了主角，而比功率作为换算在附录中存在。比功率体现了方便性，输功效率体现了学术性。输功效率的定义是压缩空气对外的做功能力与生产该压缩空气所需的功耗的比值，也就是效率。输功效率更体现了能源利用效率，而不要考虑不同压力下不同的值。比如比功率6.0kw/m3/min，在7bar下的输功效率是57.8%，比功率6.2kw/m3/min在8bar下输功效率是59.1%。那么后者的能源效率更高，统一用输功效率，那么空气压缩机的能源利用效率也可以在不同压力下进行比较了。
这里可以思考一个问题一般用喷油螺杆空气压缩机的输功效率在60%左右，那么近40%的能源是被浪费掉了。理论计算获取7bar压缩空气等温压缩与一般喷油螺杆的理论功耗相差约10%，即使现在最新的喷水螺杆压缩机，排气温度温升仅25℃非常接近等温压缩，7bar的输功效率也仅57%。另外从标准中的同压力的能效来看，机器越小能效越差，也就是输功效率越低，7bar压力11kW一级能效的输功效率仅50%，大小不同功率是因为压缩效率导致的不同吗？显然不是，这主要是由损失不同造成的。由此看来要提升能源效率的主要途径是如何减少摩擦、泄漏、压降等众多损失。
新标准GB19153-2019体现了最新的空气压缩机的能源效率概念，也体现了能效的发展方向。
 
对于即将执行的新规，阿特拉斯柳富达空压机用户不用过多的担心，柳富达空压机在多年前电机等配件已经达到并优于现在的标准。