随着社会的发展，人民生活水平的提高，我国建筑总能耗也在不断升高，尤其是对于空调暖通系统的需求。暖通行业涉及的领域不是很大，但对节能减排的作用却是不可被忽视的。根据建筑碳排放来源统计显示，暖通空调系统能耗占建筑总能耗的50％以上，约占社会总能耗20％以上。
细分到制冷空调行业，根据中国制冷空调工业协会统计数据显示，截至2020年底，我国拥有制冷空调企业近1200家，其工业总产值约6700亿元人民币，工商用制冷空调行业约3400亿元。
由于制冷行业的发展与空调的大面积应用，其造成的整体能耗水平也在不断提高。结合我们对国家“双碳”政策的解读与理解，怎样实现制冷空调行业的碳达峰，乃至最后的碳中和对我们来说是巨大的考验，同时，从行业整个生命周期的角度去看待它的减碳过程也是至关重要的，结合常州行有嘉科技有限公司对制冷空调行业的理解，就其减碳路径做以下设想。
制冷空调
（一）关注能源结构变化，开展多种能源综合利用
随着全社会“双碳”目标的推进，国家的能源结构和供给方式必然发生变化，行业推进“双碳”目标的实现，首先要适应这种能源结构的调整变化。一方面要大力推进可再生能源等清洁能源的利用使用，如太阳能、余热废热、空气源热泵、天然冷源等；另一方面，对使用清洁能源制取的冷量和热量，应从冷热两端加以全面利用，同时结合储能技术开发，解决清洁能源生产的不稳定性问题。
1.大力推进清洁能源高效利用
太阳能、风能等是大自然提供的取之不尽用之不竭的最清洁的能源，未来的产业发展中，要充分考虑制冷空调设备引入和利用清洁能源的问题，创新应用方法和手段，实现低碳发展目标。风能、太阳能等可再生能源均呈现为直流供电特性，对这些可再生能源的利用必须考虑与直流技术的有机结合。在制冷空调行业，直流驱动调节技术近年来取得迅猛发展。直流技术的飞速发展为机组的变工况运行提供了可靠保障，使得被控制目标温度波动更小，制冷量调节更加连续稳定，在增加舒适性的同时还可以有效地提高系统的综合能效水平。直流技术的普及应用给行业的产业和产品结构带来了革命性的变化，直流调速技术除了压缩机的转速调控外正在向更多的产品领域延伸，包括风机、水泵、冷却塔等附属设备的控制和调节，更高水平的系统集成与控制调节技术将会带来更多的节能潜力和经济社会效益。
研究太阳能和制冷设备的多种有机结合和利用方式，大幅度地提高太阳能的利用效率也是清洁能源利用的重要方向之一。目前行业内已经开发出太阳能光伏直驱的空调（热泵）系统并成功应用在多种场合。降低太阳能空调的初始投资成本和发展太阳能复合建筑供能系统，提升太阳能的利用效率，是未来太阳能在制冷空调行业应用的主要方向。
2.余热（冷）、废热利用
我国余热资源非常丰富，提升利用潜力巨大，对于实现能源产业的可持续发展至关重要。在冶金、化工机械、电力等各种工业生产过程中，往往伴生大量余热资源。据相关机构测算，这些资源可换算成约6亿吨标准煤。采用不同的制冷或热泵技术对各种余热、废热热源进行充分地回收再利用，将可为国家节约大量能源资源。近年来，新型余热回收再利用技术不断涌现，如余热有机朗肯循环（ORC）发电技术、超高温热泵技术、喷射器余热发电、冷（热）电联供技术等。民用领域，在制冷空调系统内加装热（冷）回收装置，将制冷空调循环系统余热（冷）回收再利用，可以充分提高能源的综合利用率。
3.热泵技术推广
热泵技术通过提取环境介质、余热资源中的低品位能量，提供可被利用的高品位热能，具有较大的节能利用价值。热泵每消耗一份能量，可以获得一倍甚至数倍的热量，大幅度地提高了能源的利用效率，是一种高效节能的产品。空气源、水源、地源、余热、废热等都可能成为热泵能量的来源。空气源热泵是近年来“煤改电”应用的主要形式之一，为国家的雾霾治理发挥了重要的作用。据有关数据，目前全国公共建筑存量近150亿平方米，公共建筑能耗3.6亿吨标煤。按广义空调系统能耗占建筑能耗的50%计，则通过利用热泵技术解决公共建筑供热系统的化石能源替代，减排效益将是巨大的。在未来“双碳”目标驱动的大背景下，热泵技术作为化石能源替代的主要手段之一，必将迎来更大广阔的发展机遇和市场应用空间，做好不同应用场合的功能匹配与应用技术开发将是需要关注的发展方向。
4.天然冷源利用
我们祖先很早就有收集冰和雪等天然冷源应用于食品保鲜、防暑降温等方面的先例现代北方的冰雕是自然冷源利用与艺术展现的有机结合利用自然冷源的滑冰场和滑雪场则为人民群众提供了惬意的运动场所。除了冰和雪，自然冷源还包括冷的空气、水、永久冻土等。近年来，随着能源短缺问题的加剧，自然冷源在制冷空调行业得到越来越多地应用。
在合适的季节里，通过引入自然新风可以较为显著地降低建筑物空调系统能耗。近年来，数据中心随着互联网和移动通信的普及而得到蓬勃发展，数据中心空调系统需要全年不间断运行，在冬季或其过渡季节等气温较低的环境下，可以充分利用自然冷却替代部分或全部的机械制冷为数据中心降温冷却，取得显著的节能效果。
自然冷源利用受地区或者季节影响比较大，自然冷源如何跟使用侧需求、机械制冷系统和负荷之间优化匹配是需要重点解决的问题。
5.为清洁能源生产提供全方位保障服务
“双碳”目标将带来清洁能源生产设施建设高潮。清洁能源生产建设离不开制冷空调设备的服务保障，将形成新的巨大市场。清洁能源设施工作环境复杂多样，对配套的制冷空调设备提出更高技术和质量要求。针对风电、光电、核电、水电、储能等不同新能源生产技术要求，研究和开发适用的专有技术和产品，将会赢得更多的市场发展空间。氢气作为零碳的能源载体，正在得到越来越多的关注有机构预测到2050年世界上20%的二氧化碳减排可以通过氢能替代完成，氢能消费将占世界能源市场的18%。氢能的高压储能、加压低温液化储存都需要用到压缩制冷装备。未来不管是氢能还是其他的清洁能源的生产和应用都离不开制冷技术的保驾护航，这也是对制冷行业提出了新的需求。
光伏、风电等一些清洁能源的输出不稳定是其一个重要特征，为解决这一问题，储能技术将会是重要的解决方案，储能技术作为清洁能源利用不可或缺的伴生品，将迎来高速发展良机。未来不同储能方式将在不同场合和领域各尽所长包括有机械能储能、电气储能、电化学储能、热化学储能等，储能技术开发应用也少不了制冷空调设备的保障。另外，随着电池技术的快速发展，电池成本快速降低，电池储能电站、电动汽车等近年来也都取得了快速发展。由于电池储能密度大，短路引起的火灾爆炸事故时有发生，因此新型储能材料开发至关重要。电池储能技术的发展带动了热管理技术开发的需求，包括储能电站的热管理、电动汽车的热管理，也都是未来行业技术开发的重要方向。
（二）提升产品和系统能效
1.提升产品能效
国际上有一个流行的观点，即节能是紧随煤炭、石油、天然气和电力之后的世界第五大能源。对于当今经济高速发展的能源需求巨大的中国而言，“节能是第一能源”已是政府和社会公认的基础理念。大幅度提升产品能效，是多年来行业重点开展的工作。
制冷空调设备常见的换热部件包括蒸发器、冷凝器、过冷器、中间换热器等。换热设备的传热特性对制冷空调设备的整机性能具有重要的影响。国内外对制冷换热器研究的总趋势是∶通过传热机理及强化传热的研究，开发高效、紧凑、重量轻、可靠性高、经济性好的新型换热器。当前围绕“双碳”目标和制冷剂绿色替代，对换热器研究也进一步提出了新的课题和要求。
压缩机是制冷空调系统的“心脏”，是系统循环动力的来源。近年来，压缩机技术发展方向主要围绕环保、节能和应用范围的拓展。而新的替代制冷剂的应用，如采用CO2、NHg、R290、R32、HFOs等，也需要围绕压缩机开展改进设计或重新开发，以保证产品的性能和可靠性满足替代要求。
2.系统节能
除了提升制冷系统中各个设备的能效，制冷系统实际运行能效的提升问题近年来也受到社会各界越来越多的关注。系统能效提升是一项复杂的工作，涉及对应用系统的集成优化设计及系统中各个设备的优化匹配控制等方面内容。
以空调系统为例，空调系统包括冷水（热泵）机组、水系统、风系统、控制系统等设备。按照兼顾动态负荷和使用保障要求的原则，要对空调系统进行优化设计和设备匹配，并结合自动控制和调节手段，使得系统在不同运行场合和时段均处在高效运行状态，达到节能运行的目的。推进用户端的系统集成设计和工程节能应用（负荷匹配、系统模拟、集成设计、经济运维），通过全面的系统集成和增效服务，充分适应新市场、新业态、新需求，不仅延伸了产品服务的内涵和外延，也拉动更多新的市场需求，为产业发展创造了新机会，增添了新动能。
3.非蒸气压缩循环制冷技术推广应用
“双碳”经济发展为各类非压缩循环制冷技术，包括蒸发冷却技术、吸收式制冷、吸附式制冷、半导体制冷等的需求和发展带来新的发展机遇和市场空间。蒸发冷却技术作为一种利用可再生的“干空气能”的冷却方式，具有节能、环保、运维费用低等优点，在中国北方气候干燥地区取得越来越多的应用。目前已成为快速发展的数据中心机房产业中有效利用自然冷能进行冷却降温的重要方法之一，节能降耗效果显著，呈现出更加广阔的发展前景。虽然其技术特点决定了应用范围有一定的局限性，但由于蒸发冷却系统不用压缩机，其系统在可用领域的实际运行效率高，在“双碳”大背景下必将迎来更多的市场机会，发挥出更大的节能价值和作用。
吸收式制冷技术在热回收和余热、废热利用方面具有独特的推广应用价值，在二十世纪八九十年代为解决全国性的电力短缺问题发挥了重要的作用，并取得长足发展。在电力供应充足的今天，吸收式制冷技术已回归其基本功能，成为工业热回收和余热、废热再利用市场的主力军，“双碳”目标将驱动吸收式技术再次迎来发展春天。
制冷空调
（三）开发低碳环保材料，推进资源循环利用
1.开发低碳环保材料
未来要更多地开发和探索可能的低碳环保材料的应用，包括纳米材料、碳纤维等非金属材料、各种复合材料和新型功能材料以及零ODP（臭氧消耗潜值）和低GWP（全球变暖潜值）的制冷剂等。开发与这些低碳环保材料对应的新工艺、新方法，促进这些材料的使用和推广，提升材料的回收再利用率，将对行业实现“双碳”目标起到重要的支撑作用。
中国制冷空调行业一直以来开展《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》履约工作，在消耗臭氧层物质的淘汰已经取得重要进展。同时，按照《<关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书>基加利修正案》的要求，开展HFCs削减活动时要关注能效提升的协同效应。在未来制冷剂的替代选择上，多年来国际社会公认的选择标准是，替代制冷剂不仅要满足零0DP、尽可能低的GWP外，还应综合考虑制冷剂本身的性质、制冷系统的节能性、环保性、安全性、经济性以及制冷剂的整个寿命期气候性能，选择对全球气候变化影响更低的替代物，这样才能实现环境效益的最大化。
从目前的技术发展状况看，在全球范围内尚未找到符合零oDP、低GWP、安全且高能效的完全理想的替代制冷剂，今后的趋势是在不同的产品领域使用不同种类的替代制冷剂，在目前全球技术的发展趋势下，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们的生活，也将成为未来新一代替代制冷剂的主要选择方向。
在新一代替代制冷剂选择过程中，由于首先需要考虑其环保性，故当今流行的替代制冷剂与上一代的制冷剂相比，或多或少地存在着不同方面的不足和缺陷，如压力过高、可燃、易爆或具有毒性等，在未来的推广应用中，需要针对替代制冷剂存在的问题，通过技术手段对不同制冷剂进行相应的“缺陷管理”，开发出适用的技术和装备，以此保证新型替代产品的安全推广使用。另外，减少系统中制冷剂的充注量，逐步完善制造、运输、存储、使用和维护过程中的安全设置和防护措施，制定或修订相关的法规、标准，加强培训等，也是保证这些新型替代技术走向市场应用所必不可少的环节和手段。
2.推进资源循环利用
国际上普遍形成了在资源循环利用过程中实施生产者责任延伸制度（ExtendedProducerResponsibility，简称EPR）的共识，即明确产品生产者承担产品废弃后的回收和资源化利用责任，引导企业构建产品绿色设计、绿色生产、绿色消费、绿色物流以及绿色回收和处理的全生命周期绿色供应链的责任，激励生产者推行产品源头控制，采用市场化的原则建立起废弃产品的循环利用体系，在产品全生命周期中最大限度提升资源利用效率。
中国已成为全球最大的制冷空调设备生产国和消费国，关注对众多废弃制冷空调设备的回收处理，在实现对紧缺源循环利用的同时，也可大幅减少碳排放和对环境的污染和破坏。中国政府近年来先后颁布了《中华人民共和国循环经济促进法》《废弃电器电子产品回收处理管理条例》《生产者责任延伸制度推行方案》《中国制造2025》《绿色制造工程实施指南（2016—2020年）》《消耗臭氧层物质管理条例》等法规和政策文件，规范和引导了资源的循环利用，促进了行业可持续发展。
多年来，国家大力推动废弃电子电器产品回收、拆解工作。我国废弃制冷空调产品处理技术和设备发展迅速。废旧产品拆解工艺、制冷剂及各类金属、非金属材料的回收流程和处理技术向高效、低耗化发展。随着处理企业的成长，处理产品品种和产能的扩大，废旧设备的循环利用率也在逐步提升，为国家循环经济的构建与发展作出贡献。
目前制冷空调产品中普遍采用的HCFCs和HFCs制冷剂，多具有强温室效应，排放后将破坏臭氧层或者带来温室效应，受到《蒙特利尔议定书》的管控，正在或即将逐步淘汰或削减。对制冷剂的回收再利用将减少新制冷剂的使用，同时也将显著减少对环境的破坏性影响，因此国家大力鼓励对各类制冷剂的回收、再生和循环再利用技术，包括鼓励回收制冷剂的净化和再生技术的研究和开发，提高回收制冷剂的再循环使用率，降低回收制冷剂的再生成本针对回收后无法再应用的废旧制冷剂处理成本高昂的特点，鼓励资源化利用技术的开发将回收的制冷剂转化为其他高附加值的产品，实现资源的高效利用和节能减排。
