國家“雙碳”政策以來,數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排成為行業(yè)重要指標,自然冷源的有效利用成為空調系統(tǒng)節(jié)能的創(chuàng)新點,而間接蒸發(fā)冷卻技術在充分利用自然冷源方面處于優(yōu)勢地位,成為了數(shù)據(jù)中心的“新寵”。
國家“雙碳”政策以來,數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排成為行業(yè)重要指標,自然冷源的有效利用成為空調系統(tǒng)節(jié)能的創(chuàng)新點,而間接蒸發(fā)冷卻技術在充分利用自然冷源方面處于優(yōu)勢地位,成為了數(shù)據(jù)中心的“新寵”。
專用性蒸發(fā)冷卻設備為代表的環(huán)境調節(jié)設備之整體下游市場具備廣闊的發(fā)展空間。以目前國家鼓勵的"新基建"產業(yè)為例,其所涵蓋的5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等多個板塊均屬于專用性空調的重要應用領域,長期市場空間不可限量。
蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)主要包括板式換熱器、噴淋系統(tǒng)、壓縮機補冷系統(tǒng)三大核心部件。降溫過程中,數(shù)據(jù)中心內部的待處理空氣通過板式換熱裝置,首先利用室外空氣對待處理空氣進行冷卻,同時噴淋系統(tǒng)噴淋水利用室外空氣的熱量,在板式換熱裝置中蒸發(fā),利用蒸發(fā)吸熱,來降低待處理空氣溫度,使其最大程度地冷卻機房內部循環(huán)空氣。整個處理過程,室內空氣是一個閉式循環(huán)系統(tǒng),而室外空氣是一個開系統(tǒng)。室外空氣并不進入數(shù)據(jù)中心內部,從而避免室外空氣中水分、污染物進入數(shù)據(jù)中心。由于處理空氣不與水直接接觸,其含濕量不變,實現(xiàn)空氣的等濕降溫。
蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境與投資前景規(guī)模分析
國內機房專用空調在未來較長時間內仍將繼續(xù)保持需求旺盛態(tài)勢,除電信和金融等已經廣泛應用機房專用空調的行業(yè)外,其他諸如IT行業(yè)、制造和軌道交通行業(yè)的投資速度也保持了較快水平,對機房專用空調的需求也在持續(xù)、快速釋放。
對于其他類型專門性空調而言,其下游應用行業(yè)整體性需求同樣旺盛。如地鐵軌道行業(yè)仍處于建設高峰期,對地鐵專用空調設備的需求在未來數(shù)年間仍將持續(xù)釋放;"十三五"規(guī)劃綱將VOCs新納入總量控制指標,在該指標強制約束下,預計VOCs治理進度將加快,未來伴隨油站、油庫油氣排放提標和碼頭油氣回收市場放開對于VOCs治理特種空調的需求同步提升。
截止2022年12月13日,國內累計蒸發(fā)冷卻行業(yè)相關企業(yè)數(shù)量達1472家,相比年初增長83家;預計到2027年末國內蒸發(fā)冷卻行業(yè)相關企業(yè)數(shù)量有望突破2000家。
據(jù)中研普華產業(yè)院研究報告《2022-2027年蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境與投資分析報告》分析
第三章 我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)運行現(xiàn)狀分析
第一節(jié) 我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展狀況分析
一、我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展階段
2019中國制冷展各種蒸發(fā)冷卻設備的展出促進了蒸發(fā)冷卻及相關行業(yè)的技術交流,對行業(yè)同仁探討蒸發(fā)冷卻、制冷技術新進展,傳播綠色節(jié)能設計理念起到了積極作用。
蒸發(fā)冷卻技術的發(fā)展與空氣調節(jié)技術的發(fā)展息息相關,從世界上第一臺空調的誕生到數(shù)據(jù)中心的自然冷卻,再到蒸發(fā)式冷氣機、蒸發(fā)式冷風扇,蒸發(fā)冷卻空調在我國地鐵站、機場、數(shù)據(jù)中心及其他相關領域得到廣泛應用,在工業(yè)與民用建筑通風空調中發(fā)揮著越來越重要的作用。
隨著國家“一帶一路”倡議的提出,蒸發(fā)冷卻技術面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。蒸發(fā)冷卻這種節(jié)能、環(huán)保、經濟、健康的降溫方式,與“一帶一路”沿線國家的經濟及能源狀況等方面高度契合,尤其是哈薩克斯坦、伊朗、沙特阿拉伯等氣候干燥、干空氣能富足的地區(qū)。研究人員應對“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的氣候特征、能源形式做更深入的了解,因地制宜地使用蒸發(fā)冷卻空調技術,相信在不久的將來,蒸發(fā)冷卻技術會成為“一帶一路”沿線國家(地區(qū))空調的主導方式,成為這些地區(qū)空調的未來,為環(huán)保和節(jié)能減排做出應有的貢獻。
二、我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展總體概況
國家2030碳達峰和2060碳中和的目標的提出,自然冷卻解決方案將是綠色數(shù)據(jù)中心的必然選擇。在合適的氣象環(huán)境以及資源環(huán)境下盡可能的使用高效的、綠色的制冷空調空調系統(tǒng)。目前在數(shù)據(jù)中心中蒸發(fā)冷卻空調的系統(tǒng)的風側蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)、水側蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)以及氟利昂側蒸發(fā)冷凝散熱空調系統(tǒng)的應用已經趨于成熟化。對于數(shù)據(jù)中心不同的蒸發(fā)冷卻空調系統(tǒng)形式,應當綜合考慮其應用條件和場景,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)最大程度的利用可再生能源-干空氣能,從而降低數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)的能耗。
隨著數(shù)據(jù)中心熱流密度的進一步升級,有效地將自然冷卻技術與液冷技術、背板熱管等可靠近散熱芯片段的制冷技術相結合,形成內外循環(huán)互補、高效梯級用能使得“干空氣能”等可再生能源更好地迎合數(shù)據(jù)中心高速發(fā)展、快速建設的需求。同時在“東數(shù)西算”的背景下應盡可能地將數(shù)據(jù)中心的熱量進行熱回收用于生活生產,實現(xiàn)高效集約、節(jié)能低碳化可持續(xù)發(fā)展打造真正的零碳數(shù)據(jù)中心。
三、我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展特點分析
蒸發(fā)冷卻技術按照最終產出產品的不同分為風側蒸發(fā)冷卻、水側蒸發(fā)冷卻、氟側蒸發(fā)冷卻等。按照機組設備形式又可分為蒸發(fā)冷卻新風機組、蒸發(fā)冷卻空調機組、蒸發(fā)冷卻冷水機組、蒸發(fā)冷卻—機械制冷復合機組等。
蒸發(fā)冷卻技術之所以能夠受到如此重視,不僅是因為其工作原理簡單,而且還有較低的冷卻設備成本,初投資是傳統(tǒng)制冷空調的一半,能有效緩解夏季用電高峰的問題。以水為制冷介質,從而減少了傳統(tǒng)空調中對氟利昂的使用,能有效保護大氣環(huán)境,因此被稱為“零費用制冷技術”“綠色空調”和“仿生空調”,是一種真正意義上的節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的制冷空調技術。經過我國科技工作者的多年努力,目前已在我國工業(yè)建筑、發(fā)電廠(核電站)、公共建筑、軌道交通、數(shù)據(jù)中心及戶外場所等領域得到廣泛應用,取得了良好的成效和反饋
第二節(jié) 我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
一、我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場規(guī)模
中國蒸發(fā)冷卻市場規(guī)模在2021年的時候,達到了341億元,2022年市場規(guī)模達到了400億元,鑒于中國蒸發(fā)冷卻下游需求量大幅增長,行業(yè)增速變快。
圖表:中國蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場規(guī)模(億元)
數(shù)據(jù)來源:中研普華研究院整理
二、我國蒸發(fā)冷卻行業(yè)發(fā)展分析
目前,美國、日本和德國的一些燃氣輪機生產廠家,如通用電氣、三菱重工、西門子等公司已經將蒸汽冷卻技術投入實際生產,制造出渦輪進口溫度更高的燃氣輪機,取得了很好的經濟效益。
通用電氣公司的MS9001H和MS7001H兩型產品采用了蒸汽冷卻技術,使機組聯(lián)合循環(huán)凈效率由55%提高到60%。以MS9001H機組為例,據(jù)估算,在機組30年的使用壽命中,效率每提高1個百分點,將使電廠運行成本減少約1500到2000萬美元,所以在整個使用年限中,由于采用了蒸汽冷卻技術,機組運行成本將節(jié)約近1億美元,經濟效益十分顯著。
通用電氣公司的H系列燃機的渦輪第1、2級靜葉及動葉采用了蒸汽冷卻,用蒸汽取代從壓氣機中引氣,增加了進入燃燒室的空氣流量,可事燃機效率提高1.5%~2%。同時大大減少了渦輪第一級靜葉的燃氣工質溫降,從氣冷式的155℃左右(F級)降到44℃左右(H級),即在相同的燃燒室出口溫度條件下,可提高燃氣初溫110℃。
日本三菱重工的高性能燃機(G、H系列)渦輪靜葉采用了蒸汽/空氣雙工質冷卻方式,除蒸汽冷卻外,在葉片的尾緣部分依然保留了空冷的柱肋冷卻方式,即從壓氣機引氣冷卻,最終排入主流。與常規(guī)的空冷比較,蒸汽冷卻節(jié)省了10%~20%冷卻空氣量,渦輪進口溫度比空冷的F型相應提高150℃,聯(lián)合循環(huán)總輸出功率提高近20%。
日本另一家著名企業(yè)東芝公司推出的新一代聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)“HSystem”中的燃氣輪機采用了蒸汽冷卻方式,使熱效率達到了60%以上。燃氣輪機第1級靜葉大部分采用高壓蒸汽冷卻,只在葉片頭部附加少量的空氣氣膜冷卻。
欲了解更多關于蒸發(fā)冷卻行業(yè)的市場數(shù)據(jù)及未來行業(yè)投資前景,可以點擊查看中研普華產業(yè)院研究報告《2022-2027年蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境與投資分析報告》。
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2022-2027年蒸發(fā)冷卻行業(yè)市場發(fā)展環(huán)境與投資分析報告
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