暖通专业英文翻译美国地区房间空调器的效能标准评价.doc
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1、美国地区房间空调器的效能标准评价Alex Lekov, Victor Franco, Steve Meyers*Environmental Energy Technologies Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA邮箱地址:spmeyerslbl.gov认定时间:2012/7/5 修改时间:2012/8/7 接收时间:2012/9/6摘要:本文介绍了房间空调器在我们消费者、整个国家能源和可能的能源效率标准的经济影响分析。为了确定这些标准对具有代表性的美国消费者的影响,我们使用了两个指标:寿命周期成
2、本变化和投资回收期。对于国家影响的分析,我们评估了国家能源节约归因于每一个潜在的标准,节能房间空调器消费者的货币价值的增加,由于标准是得总安装成本增加,而净现值节约能源的价值和增加总安装成本之间的差额。我们的分析表明,标准的房间空调器的效率水平是3,这是今天的典型单元情况下(房间空调器小于6000 Btu/h的百叶窗)的17%还多,是高效房间空调器8000 - 13,999 Btu/h的百叶窗的12%以上,将节省近一四能量超过30年,有一个净现值消费者利益的140 000 000美元和1 820 000 000美元之间的值,这取决于贴现率。另外,该标准将减少二氧化碳排放量和氮氧化物的排放。关键
3、字:能效标准;房间空气调节器;消费者受益;节能;寿命周期成本;投资回收期;减排量1. 介绍每个提出的新的或修改的节能标准设计必须实现大量额外的能源节约,还必须在技术上是可行的在经济上是合理的。在做出有关决定的一个潜在的标准是否经济合理的能源的美国能源部(DOE )必须评估拟议标准的益处是否超过其负担实际最大程度。美国能源部发布了修订节能标准房间空调器20111。作为美国能源部的评估的一部分,我们分析了房间空调器在我们的消费者和整个国家的能源效率标准的可能的能源和经济的影响。标准对个人消费者的影响,包括在营业费用的变化(通常是下降),并在采购价(平时增加)的变化。为了确定这些标准对具有代表性的美
4、国消费者的影响,我们使用了两个指标。寿命周期成本(LCC)是在一个电器的生活总消费支出,包括购买费用和运行费用(包括能源支出)。我们低估了购买后的未来运营成本,并总结这个产品的生命周期。投资回收期( PBP )测量它需要消费者通过降低运营成本来恢复更节能的产品承担更高的收购价的时间量。为了分析国家影响因素,我们评价1)国家能源节约( NES )归属于每一个潜在的标准;2)所积蓄的能量到房间的空调消费者的货币价值;3)由于标准增加的安装成本;4)净现值(NPV)节约能源的价值和增加总安装成本之间的差额。2.参考技术方案为了这项研究,我们检测了当今市场中最常见的改进的住宅房间空气调节器的效率。表1
5、和表2列出了六个效率水平为每一个在本文所讨论的两个产品类别相关联的效率改进:房间空调器小于6000 Btu/h的百叶窗,和房间空调器8000 - 13999 Btu /h的百叶窗。我们选择专注在本文中这两个产品类,因为它们占了大多数房间空调器的销售。能源部的规则制定执行的分析也评估其它产品类。表1.带百叶窗边的房间空调器,6000Btu/h; 效率水平考虑效率等级综合能效比设计改变基准线9.52现行标准(备用1.4 W)110.1提升后(0.7W)和增加蒸发器的宽度210.6增加正面线圈面积311.1添加冷凝器管排411.4PSC风扇电机和厚度的蒸发器翅片厚度的增加512.7ECM风扇电机 表
6、2. 带百叶窗边的房间空调器,8000-13999Btu/h; 效率水平考虑效率等级综合能效比设计改变基准线9.72现行标准(带支架1.4 W)110.2增加过冷器210.7高效10能效比(能效比)压缩机310.95改进的备用(0.7W)411.5PSC风扇电机和添加蒸发器排512.0正面线圈面积增加*数据为12000Btu/h单位代表。基线的效率水平,反映了现有的艾莱依标准和呈待机功率为1.4W。房间空调器的效率表现为综合能效比(CEER),这是冷却的Btu/h每瓦的输入功率(W)。CEER是是一个综合性的度量,包括待机和关闭模式和主动模式。效率水平1表1和表2的3级代表效率改进技术,降低待
7、机功耗为0.7 W。剩余的效率水平是通过使用今天市场上常见的改进了,如增加换热面积(例如增加蒸发器的宽度,正面线圈的面积,以及额外的管排向凝汽或蒸发器,添加过冷却器的冷凝器线圈)或使用更有效率的压缩机或风扇更高的效率电动机。3. 寿命周期成本和投资回收期分析对于每一个效率等级,我们计算一个消费者LCC和PBP。我们定义了LCC用方程(1):式中:LCC=寿命周期成本(美元); IC=总安装成本(美元); =从第1年到第N年的寿命值求和; N=电器寿命年; OC=运行费用(美元);r=折现率; t=一年的经营成本是确定的。从数值上来说,PBP是在年际运营支出的减少增加购买支出(即从能源效益较低的
8、设计,更节能的设计)的比值,单位为年。这种类型的计算不考虑随时间或金钱的时间价值营运费用的变化。投资回收期大于产品的寿命表明,增加总安装成本不会降低操作费用。投入的总安装成本包括产品成本和安装成本。对于运营成本包括每年的能源成本,每年的维修费用和每年的维护费用。该PBP使用并不需要相同的输入作为LCC分析,除了能源价格趋势及折现率。消费者对LCC和PBP确定多输入可以是变量或不确定。认识到这一点,我们开发的LCC和PBP的电子表格模型结合Monte Carlo模拟和概率分布,利用微软Excel电子表格结合水晶球(市售的附加程序)。电子表格可在美国能源部的电器标准网站 2 上公布。我们使用美国能
9、源部能源信息署(EIA)的2005个住宅能耗调查(RECS)开发用于房间空调器 3 家庭样本。2005年RECS ,其中包括4382套住房,是由环境影响评价建立在美国户籍人口的国家代表。我们能够分配一个唯一的年度能源使用和/或能源价格,以每家每户的样本。在每年的能源使用和/或能源价格不同家庭的变异有助于计算任何特定的能源效率水平的LCC和藻胆蛋白的范围内。我们还分析了在商业领域使用的空调机。如下所述,房间空气调节器的总存量的估计12是在商业领域。3.1.输入计算为我们收集了我们的大部分数据的LCC和PBP分析了2009年,我们表示美元值2009美元。遵守约会时修改房间空调器能源效率标准将于20
10、14年六月生效。我们计算了所有消费者的LCC和PBP好像都会在2014购买新产品。3.2.总安装成本投入3.2.1. 制造商成本基线制造商成本是指费用由制造商生产的产品满足现有的最低能效标准成本。我们使用的基线制造商成本由美国能源部在2011年的规则制定房间空气调节器研制房间空气调节器(请参见技术支持文件( TSD的第5章)的最终规则) 4 。美国能源部用于提交的主页APPLI - ANCE制造商协会( AHAM )和逆向工程分析,发展与增加房间空气调节器能效水平相关的制造商成本增加的成本数据的组合。表3列出了制造商的成本增加为两个产品类别各自考虑效率水平。3.2.2.盈利美国能源部通过检查年
11、度证券交易委员会( SEC)的10 - K报告提出四个公开交易的厂商主要从事家电制造,其组合的产品范围包括房间空气调节器开发的平均生产厂家的标记。对于零售商来说,我们开发的产品基线(基线标记)和更高效的产品(增量式标记)的增量成本单独标记。增量标记是与在高效率的模型制造商销售价格的变动与零售商的销售价格的变动系数。整个标记是由制造商和零售商的加价和销售税相乘以一个单一的标记值来确定的值。整体基准标记是1.96 ,而整体增量的标记是1.58 。3.2.3.安装成本安装成本涵盖了产品的更换或安装相关的所有人工和材料成本。我们源自2010年的RS安装成本指住宅成本数据,这对安装住宅房间空气调节器所需
12、的劳动力提供了估计。我们假设旅行费用等于一个半小时的每一位船员。安装费用范围从$ 74到$ 213这取决于设备的大小。高效率的设备,有显著更大的尺寸和重量可能需要额外的工时在安装过程中。我们生成具有相似的尺寸和重量更大容量的房间空气调节器上的劳动时间这些额外工时估计。我们使用地区的劳动力成本更准确地估计了安装成本的地区差异。3.2.4.未来产品价格美国能源部的工程分析估计制造商的成本在2010年。经济文献和历史数据表明,某些电器和设备的实际成本可能会下降随着时间的推移,根据学习或经验曲线趋势。大量的文献讨论了学习或经验曲线的现象,通常是根据在制造业的观察 5 。为了解释的经验关系,技术学习的理
13、论来证明生产某一产品为企业积累的技术经验,成本的下降。用来生产成本的演化模型的一个常见功能性的关系如公式( 2 ) :式中:a=初始价格(或成本); b=正的常数被称为学习速率参数; X=累计生产; Y=价格作为累计产量的函数。因此,当经历(生产)的积累,产生下一单元的成本降低。发生与累积产量翻一番成本降低百分比被称为经验速率(ER)和由下式给出。价格(或成本)和累计产量,这是出货的整个长周期的函数:典型经验曲线配方,经验速率参数是使用两个历史数据,得出。为了推导房间空气调节器的体验率参数,我们获得的历史生产者物价指数( PPI)数据从劳工统计局( BLS)的从2090至09年房间空气调节器。
14、计算除以PPI系列消费物价指数(CPI)的“所有项目”指数相同的年通货膨胀调整后的价格指数房间空气调节器。我们组建了一个时间序列的年出货量为1946至2009年,用于从AHAM , AHAM事实书籍,电器和刀库数据的送审房间空气调节器。为了估计一个经验速率参数,最小二乘幂律拟合,在统一的价格指数与累计出货量执行。房间空气调节器,估计经验率(定义为小数降价从累计产量每增加一倍,预期)为( 95 置信度) 。然后,我们得出一个价格因素指数,与2010年相等于1 ,在分析期内预测价格未来每个年度。在某一年的索引值是通过一年的经验和累计产量的预测功能。我们采用相同的值在每个考虑效率水平来预测价格为每个
15、房间空调器产品类。3.2.5. 总安装成本表4列出了在2014年的总安装成本效率水平两个考虑房间空调器产品类别。3.3投入的运行成本3.3.1每年耗电量我们计算使用公式(3)房间空调器的全年能耗:式中:RACENERGY=房间空调器每年的能源消耗( kWh /年) Capacity=额定在Btu/h的能力; OH=每年工作小时; IEER=在Btu/h/w的总和效能比我们开始在每年的能源消耗(现场能耗)的机房空调报2005 RECS的数据,称为FEC(all)RECS。 EIA用回归技术来估算每年的总用电量为每户多少可以归因于各用途类别。所报告的字段能耗是指所有的房间空调器在一个家庭中的消耗。
16、2005 RECS还报道房间空调器在家里的数量。所有使用房间空调器的家园, 35 的有两个房间空气调节器,以及14 拥有三个或三个以上的空调机。为了估计一个房间空调器的能耗,简称RECS, 我们由房间空调器的报告数分FEC(all)RECS。我们使用的是相对使用比例进行缩放的FEC(all)RECS。虽然在现实中每个房间空气调节器在一个家庭中的利用率可能会有所不同,我们没有办法估计这种变化。对于商业部门的房间空气调节器,我们使用特定的样品和数据在每个建筑物上的冷却脱格力天变量估计值交配的能耗。在进行了能够满足将来的某个标准的产品能耗的分析,我们有效地取代了房间空气调节器在具有相同类的产品(容量
17、)的新产品,但不同了能效的样品住宅建设机密和商业建筑。为了让新的房间空气调节器能源消耗,以反映现场情况的估计,我们需要估计房间空调器运行小时数为每个家庭或商业建筑的样本。表3.用百叶窗边的房间空调器与制造商的成本效益关系。表4.房间空气调节器:在2014年的总安装成本,住宅应用。6000Btu/h8000-13999Btu/h综合效能比20095综合效能比200959.523529.6247810.136210.248310.637510.749411.139310.949811.441111.552611.747312.0605我们计算每个住宅样本单位的年度房间空调器主动模式运行小时数使用公
18、式(4):式中:OH=每年工作小时; FECRECS=场能量消耗的空调机; EERRECS=房间空调器样本家庭的估计能效比; Capacity=该空调机的能力以Btu / h计算; Bldgshelladj=调整建筑外壳效率在2014年,%; CDDAdj=冷却度日( CDD)的调整以Btu /h计算。该能力是由产品类给出。为了确保估计运行时间代表了未来的情况下,我们使用了年度能源展望建筑外壳指标因素( AEO )2010到2014年的冷却空间在0.96所有家庭和历史平均CDD由人口普查师 6 。建筑外壳指数系数下降能耗4 ,而CDD调整系数平均降低能源使用量的10 。我们通过匹配由RECS与
19、特定产品类在其年份的年平均能效比定的房间空调器的年龄估计房间空调器在每个样本家庭的能效比。一旦效果明显的年份被确定,我们分配一个能效比的单位等于平均能效比该年度相应的能力。为住宅房间空调器样品运行时间估计平均数量为756个小时的 6000Btu / h产品档次,和611小时的8000到13,999Btu / h产品类。相比之下,美国能源部的测试程序每年使用750小时所有空调机。表5提供的年均能源消耗由效率水平在住宅应用的主要房间空调器产品类别。在商业应用中的能量使用是相当高的。表5. 带有百叶窗房间空气调节器:在效率水平住宅市场上平均每年的能源使用6000Btu/h8000-13999Btu/
20、h综合效能比耗能(kWh)综合效能比耗能(kWh)9.524019.6963610.137610.260410.635810.757611.134210.956511.433411.553511.732612.05143.3.2能源价格我们开发的边际电价的预测来计算节约电费成本,提高效率的空调机。对于一个给定的消费者是电力使用下一个增量成本和效用账单是储蓄,消费者会看到价值一个合适的估计边际价格。对于一个峰值重合的最终用途,如空调,有一个普遍期望操作设备的实际成本比电力的平均价格较高。边际价格的准确估计需要采取的费率结构考虑清楚。审查不同的方法和可用数据的优势和劣势之后,我们选择的基础上分析包
21、括关税分析项目(TAP)的数据库中的公用事业收费 7 。这提供了一个与地理上不同的最新的数据采集方法,可以捕捉真实的准确的价格。两者的平均年度价格和季节性边际价格都需要每个家庭或大楼的样本。其基本方法是估计客户的月度用电量和使用关税数据计算出相应的电费。实证边际价格是由服用该法案为基线用电和使用该法案之间的差别在更高效率水平,并除以该差额,在能源利用的变化计算。这种方法需要估计每月消费用电量为基准模型,并与各能效水平相关的节能效果。无论是费率结构和所需的能源数据都显著用于住宅建设机密和商业消费者,这二者是不同的。对居民用电价格,该方法提供了在LCC的样本上,计算出每个家庭,每年平均每月价格和边
22、际价格。计算这些价格,每月的基准能耗使用从REC 2001数据集包月计费数据估算(最新的在时间的分析)。由于每月的能源使用,每户每12个月的账单作为所使用的资费进行计算。以增加样品的有效尺寸,每户均配以适当该地区的工具。年平均基准价格计算方法为简单平均超过十二个月每月基线法案。要计算每月的边际价格为每个帐户,每月的能源使用是由百分之七,并重新计算该法案递减。边际价格在每个月的定义是该法案通过节约能源节约划分。月度变化的边际价格主要是由于季节性的利率。每年可节约成本等于每月的边际价格倍,每月节约能源,跨月总结。要计算的商业电费既需要每月消费和需求。公用事业适用强制使用时间的( TOU)关税,消费
23、和需求数据都需要每个分时周期。这些月度数据并不适用于商业建筑能耗调查( CBECS )2003记录LCC示例中使用,所以账单不能直接计算得到。CBECS确实为每个记录,这是用来估计平均年度价格为每年的电力消耗和支出。对于三月边际价格,估计是根据商业楼宇的前面的分析区域发展系数 8 。而在今后几年到达的价格,我们乘以在EIA的AEO 2010年年度平均价格变化的预测上一节中描述的平均价格。至2035年后,估计趋势,我们使用2020年至2035年期间,电力平均变化率。对于此研究结果,我们使用从AEO日参考情况下,能源价格的预测。3.3.3. 维修及保养费用通常情况下,在产品效率小的增量变化产生没有
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