1、家用燃氣空調行業發展現狀2008 年，日本家用空調市場銷售規模約為 700 萬臺，其中僅有萬分 之一左右為家用燃氣空調。 2000 年，日本家用燃氣空調的銷售量曾登上 1.2829 萬臺的高峰，此后銷售量以年平均約 30的速度下滑，至 2008 年已跌破千臺 大關，僅售出728臺。制造額定制冷量8kW以下規格的家用燃氣空調的日本企 業，數量最多時有 56 家，目前只有大阪煤氣公司仍在經營。從市場角度看， 家用燃氣空調已經退出歷史舞臺，而家用燃氣熱電聯產裝置的登臺，已使得歷 史在不經意間進入了后家用燃氣空調時代。家用燃氣空調時代20世紀 80 年代后半期，家用燃氣空調進入日本市場。剛經歷過第一

2、次石油危機的日本，進口了大量價格低廉的天然氣和液化石油氣，按照當時合 同的規定，即使在用氣負荷低谷的夏季，日本也必須保證基本的進口量。因 此， 1981年，日本政府組織了十幾家企業，合作開發采用燃氣發動機驅動的家 用燃氣空調。按照最初的設想，在住宅中普及燃氣空調可以利用夏季富余的燃 氣替代部分電力，平抑夏季空調大量使用形成的電力尖峰負荷，實現電力和燃 氣的季節性互補。日本企業聯合開發的家用燃氣空調采用小型燃氣發動機直聯 開式壓縮機，以蒸汽壓縮式循環方式運行。本文所提及的燃氣空調為采用燃氣 發動機驅動的蒸汽壓縮式循環空調機組（GHP，又稱燃機空調。在家用燃氣空調進入日本市場前，日本矢崎公司已具有

3、多年生產小型 燃氣空調機組的經驗，利用直燃溴化鋰 -水吸收式循環原理進行生產，部分型號 已經可以在住宅中使用。在歐洲和美國，適用于家用和類似場所的、采用直燃 氨-水吸收式循環的小型燃氣空調機組也已銷售多年。家用燃氣空調開發之初，人們都對這種產品寄予厚望，但是在產品投 放市場后卻暴露出一系列的問題。家用燃氣空調是以燃氣作為運行能源的，理 論上可將電動空調必須經歷的“燃氣 -機械動力 -電力-電力傳輸 -機械動力”的 轉換過程，簡化為“燃氣 -機械動力”，但是小型燃氣發動機的熱功轉換效率較 低，若將相同數量的燃氣用于大型發電機組發電，再經電網輸送供電動空調運 行，燃氣的利用效率更高。家用燃氣空調產

4、生節能效益的前提是，燃氣發動機運行過程中產生的 余熱被有效利用。在夏季運行時，燃氣空調不僅需要通過冷凝器排放熱量，還 需要將發動機運行的余熱排放到環境中，后者的排放量大致相當于冷凝器排放 熱量的一半左右。燃氣發動機運行過程中排放的煙氣與汽車發動機的排氣類 似，會造成一定污染；同時，由于燃氣空調須在住宅區內長期運行，污染危害 程度比汽車更為嚴重。而大型發電設施通常遠離用戶，余熱排放不會直接影響 用戶所在區域的熱島效應。在獲得相同動力的前提下，大型發電設施排放的熱 量不到家用燃氣空調所配套的小型燃氣發動機的一半。家用燃氣空調采用的燃氣發動機和開式壓縮機均為維護頻次較高的部 件，一般情況下，須每 3

5、 年進行一次全面維護，并每年檢查制冷劑泄漏情況； 同時，壓縮機軸封至少每 3 年須更換一次，且更換操作復雜。相較電動空調 1015年免維護，家用燃氣空調的維護工作量大且復雜。由于家用燃氣空調結構復雜且產量低，家用燃氣空調的制造成本明顯 高于電動空調，雖然使用燃氣可以降低運行費用，但是，在住宅場所，電動空 調約有一半的運行時間處于電網低谷負荷時段，以日本東京地區為例，此時段 的電價僅為日間電價的 1/5 左右，這種情況下家用燃氣空調的經濟性并不能得 到體現。目前，商用燃氣空調仍然活躍在日本市場，但是銷量也在不斷下滑， 自 2000年起，商用燃氣空調在日本的銷售量平均每年約降低 4。 2008 年

6、，商 用燃氣空調在日本的銷售量為 2.3212 萬臺。與家用燃氣空調相比，商用燃氣空 調的技術經濟競爭力較強，在一些全年熱負荷需求較大的場所（如醫院、旅館 等），由于余熱得到較充分利用而具有一定優勢。同時，商用燃氣空調的運行 時段覆蓋白天電網尖峰負荷時段，削減電網負荷效果明顯。此外，較大的燃氣 發動機的熱功轉換效率較高，約比家用燃氣發動機高 1 倍，運行經濟性相對較 好。盡管商用燃氣空調市場仍在繼續縮小，但是在可以預見的未來，這種產品 仍有生存空間。中國燃氣空調泡沫 2003年，中國開始建設“西氣東輸”工程，曾有一段時間，中國空調 制造行業形成了巨大的“燃氣空調泡沫”，有人甚至樂觀地預測，到

7、2030 年燃 氣空調的產業規模可以與電動空調平分秋色。事實上，即使在產銷量最大的日 本市場，家用燃氣空調的市場占有率最高僅為 0.2 左右。值得一提的是，當 時中國制冷空調行業幾乎言必及燃氣空調，似乎燃氣空調已經成為中國空調制 造行業技術升級和產業擴張的新領域，卻幾乎無人提及當時日本燃氣空調市場 已經出現明顯收縮。20032005年，中國形成了約 2 萬臺商用燃氣空調的生產能力，但家 用燃氣空調的產業化并未開始，雖然一些企業積極開發以住宅和類似場所為對 象的直燃溴化鋰 -水吸收式循環和直燃氨 - 水吸收式循環的小型燃氣空調機組， 但是均未形成產業化能力。溴化鋰 - 水吸收式循環必須在真空條件

8、下進行，小容 量系統長期維持較高真空度的困難較大，家用產品的維護問題比較突出；同 時，制冷性能系數偏低、體積大、造價高等問題都影響了這種產品在中國的產 業化。氨 - 水吸收式循環是在正常壓力條件下進行的，而且氨為天然物質，不存 在溫室效應和臭氧層損耗等環境問題，但是氨制冷劑的安全性分類為B2,即有毒且可燃，由于受相關標準的制約，氨 -水吸收式循環機組不能在民用場所安裝 使用，包括家用和類似用途場所，目前這類產品的開發只能作為技術跟蹤和儲 備；同時，制冷性能系數偏低等問題也是制約該類產品發展的主要原因。在中國，燃氣空調的使用還受到資源問題的制約。從中國全國范圍 看，目前燃氣供應量不足能源供應總量

9、的 3。除了個別以石油為主要能源的 國家，世界各國燃氣的能源供應比重平均為 20左右。雖然近年來中國燃氣供 應量保持著兩位數的增長速度，但是仍存在約 20的供需缺口。 2004 年，一些 地區發布了鼓勵使用燃氣空調的政策，但實施僅一年就不得不進行調整，直接 原因之一就是燃氣供應量難以適應燃氣空調的需求。在燃氣資源相對富裕的地 區，燃氣質量又成為制約燃氣空調應用的突出問題，低質量的燃氣不僅可能造 成發動機運行不穩定、效率降低等問題，而且可能對發動機的可靠性造成嚴重 影響。家用燃氣熱電聯產裝置 與家用燃氣空調退出市場形成對照的是，日本家用燃氣熱電聯產裝置 的市場規模迅速擴大。 2008年，日本采用

10、燃氣發動機驅動的家用熱電聯產裝置 的銷售量約為 5 萬臺，并保持著約 20的年平均增長率， 2009 年，采用燃料電 池的家用熱電聯產裝置的銷售量預計約為 4000 臺。從熱力學角度分析，家用燃氣空調是一種能源梯級利用方式，在燃氣 進行能源轉換的過程中，先獲得品位較高的機械能，余下的品位較低的能量以 熱能方式加以利用，將不同的能源轉換過程進行合理組合。與燃氣直接燃燒獲得熱量用于采暖和供應生活熱水的方式相比，家用 燃氣空調用于采暖和供應生活熱水，至少可以節省 30的燃氣。相同原理應用 于家用熱電聯產裝置，在日本演變為兩種產品 EcoWill （生態愿景）和 EneFarm （能量田園）。EcoW

11、ill是日本以燃氣發動機驅動的家用熱電聯產裝 置的商品名，是目前世界上銷售量最大的家用燃氣熱電聯產裝置。日本政府在 1996年組織多家企業、大學和研究機構聯合開發 EcoWill ，并于 2002 年底投放 市場。其中，較有代表性的是本田公司 2003年推出的MCHP1.0截至2008年 該產品的累積銷售量已經突破 8 萬臺，約占日本 EcoWill 市場份額的 50%。該 產品采用燃氣內燃發動機發電，同時利用發動機的余熱提供熱水，額定發電功 率為1kW供熱量為2.8kW,燃氣利用效率約為85%。此外，日本新能源產業 技術綜合開發機構（NEDO已開發出配備斯特林發動機的家用燃氣熱電聯產裝 置，

12、主要面向寒冷地區，額定發電功率為 841W發電效率為30%，同時由于余 熱回收過程較為簡便，熱效率高達 96%，不僅優于同類斯特林發動機，也優于 功率相同的內燃機，并可適用多種燃料，將于 2010 年開始銷售。En eFarm是采用燃料電池的家用熱電聯產裝置的商品名，該產品2002年由日本政府組織學校、科研機構、生產企業和燃氣供應商進行聯合開發，并 于2009年開始銷售。EneFarm多以天然氣或液化石油氣等燃氣為燃料，個別型 號也可以煤油為燃料。1臺額定發電功率1kW的 EneFarm大致可滿足普通日本 家庭 60%的電力需求和 80%的熱水需求。由于燃料電池將燃料的化學能直接轉 換為電能，

13、不需要內燃機或外燃機等裝置所必須經過的“化學能-熱能-機械能 -電能”的多次轉換，理論上的能源利用效率較高。目前，投放市場的產品基本為質子交換膜型（PEMF），松下公司銷售 PEMF產品的發電效率約為39%，比內燃發動機高30%以上。而將于下一階段 投放市場的固體氧化物型（SOFC產品的發電效率更高，測試樣機的發電效率 已超過 44%。日本礙子公司已成功研制出以氫為燃料且發電效率達 63%的 SOF（產品。澳大利亞CFCL公司宣布，該公司生產的SOF（產品的發電效率可達 60%。日本企業原計劃將在2012年前后批量生產SOFC產品，但是2009年上半 年，大阪燃氣、京瓷、豐田汽車、愛信精機 4

14、家公司，達成加快開發SOFC產品 協議，計劃于2010年上半年完成SOFC產業化開發，使該產品提前兩年進入市 場。家用燃氣空調定位制冷、制熱、供熱水三大功能，而家用燃氣熱電聯 產裝置的定位為發電、制冷、制熱、供熱水四大功能，其中制冷功能利用電動 空調實現。在采用家用燃氣熱電聯產裝置的住宅中，電動空調既可利用熱電聯 產裝置生產的電力運行，也可利用電網供電運行。家用燃氣熱電聯產裝置所配 套的空調機組僅需為普通的電動空調，相對于家用燃氣空調，電動空調結構簡 單、造價低廉，且 1015年內免維護。另外，用于家用燃氣熱電聯產裝置的斯 特林發動機通常采用密閉式結構，在壽命周期內無需維護。En eFarm的

15、使用壽命超過 4 萬小時，可以正常使用 10 年。家用燃氣熱電聯產裝置與電動空調的組 合，不僅實現了當初開發家用燃氣空調的設想，還進一步擴展了產品的應用領 域，增強了產品的技術經濟競爭力。商用燃氣熱電聯產裝置也正在部分取代商用燃氣空調。對于商業用戶來說，購置商用燃氣熱電聯產裝置和電動空調的費用之 和，通常不會高于購買商用燃氣空調的費用，用戶還因此擁有了一套備用發電 設備。盡管市場上已經有直燃式制冷、制熱、供熱水三用的吸收式機組，但 是，從熱力學和運行經濟性角度看，難以與商用燃氣熱電聯產裝置配套電動空 調和余熱驅動型吸收式制冷機組構成的系統相競爭。 家用空調混合供電采用燃氣和電力混合驅動的空調系

16、統，雖然不能完全避免燃燒產物就 地排放產生的問題，但是，由于電力和燃氣各有優缺點，尤其是在一些夏季高 溫天氣持續時間較短的地區，允許一定量的煙氣和余熱就地排放，可以取得顯 著的削減電力負荷尖峰的效果。據介紹，日本住宅用于夏季空調制冷消耗的能量僅為冬季采暖消耗能 量的 1/101/5 ，中國除華南外的廣大地區的情況與之類似。據報道，中國某企 業正在開發一種稱為混合動力的燃氣熱泵裝置，既可利用燃氣動力驅動，也可 利用電網供電運行。采用家用燃氣熱電聯產裝置與公共電網混合供電的方式，除了出于能 源利用效率的考慮，還有一個重要原因是，能夠使相關能源供應網絡的負荷趨 于平緩。無論是供氣網還是供電網，都是按照最大負荷進行建造的，而在最大 負荷條件下運行的時數通常只占總運行時數的較小比例，網絡負荷的峰谷差越 大，最大負荷條件下運行的時間就越短，因此利用縮小峰谷差來改善網絡技術 經濟指標是較為常見的措施。降低負荷峰值，可以減小網絡的容量，從而降低 造價；提高負荷谷值，可以使得閑置的供應能力得到利用，從而降低運營費 用。