雪灾与分布式能源

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1、雪灾引出的思考——论夏热冬冷地区建筑节能的技术路线同济大学龙惟定2008年春节期间上网，在谷歌搜索引擎中键入“雪灾”、“思考”这两个关键词，居然有63万多个结果。说明2008年初这场席卷中国22个省区的冻害雪灾，给全国乃至全世界带来了震撼，越来越多的人在探寻雪灾的成因、总结雪灾的教训。笔者也想通过这次雪灾中暴露出的问题，对以往在我国夏热冬冷地区建筑节能中的一些误区进行反思，同时对今后的发展路线进行探讨。1.建筑节能，以人为本笔者曾指出，对夏热冬冷地区建筑节能的主要挑战并不是夏季供冷、而是冬季供热。夏热冬冷地区，计划经济时代属

2、于采暖过渡区和非采暖区。因此在住宅建筑中没有集中供暖设施。实际上我国夏热冬冷地区冬季比同纬度乃至高纬度的发达国家城市更冷。表1以长三角城市为例，表明我国夏热冬冷地区有更大的采暖需求。表1沪、宁、杭与国外高纬度城市的采暖需求对比(以18℃为基准的采暖度日)城市纬度采暖度日数1月平均气温东京Tokyo35.715795.2°C旧金山SanFrancisco37.616757.7°C亚特兰大Atlanta33.716625.0°C洛杉矶LosAngeles34127414.6°C达维斯Davis38.715277.3°C上海Sha

3、nghai3116913.7°C南京Nanjing3219673.0℃杭州Hangzhou30.216474.0℃夏热冬冷地区供暖需求有这样几个特点：(1)时间短，往往一场寒流只延续几天，只要阳光露脸，气温就会上升。但此次雪灾和随后的冻害，低温持续达半个月以上。如果以室温16℃作为冬季室内环境的健康标准的话，那么这次雪灾几乎影响了夏热冬冷地区的所有家庭。(2)主要取暖设备是电力驱动空气源热泵空调。空气源热泵的特点是其性能与空气温度呈正相关关系。此次雪灾的持续低温，使空气源热泵的能源效率降低，同一台空调器，气温－2℃时的能效比

4、只有气温7℃时的60%。消耗更多的电力，提供的热量却不足。房间空调器是热风采暖方式，其舒适性远不及用散热器的辐射＋自然对流采暖方式。(3)大部分住宅建筑围护结构没有保温措施，负荷大。我国《采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）》中明文规定，采暖负荷计算适用于连续采暖或间歇时间较短的采暖系统。夏热冬冷地区城市中绝大多数家庭出于节省能源费的考虑，都是间歇使用空调，根本无法抵御连续低温的气候。图1空气源热泵空调机组的供热特性若建筑物围护结构条件一定，则采暖耗热量仅取决于室内外温差的大小。若室内温度维持在设定值，则耗

5、热量只与室外温度成线性关系。而空气源热泵供热能力的变化是由室外蒸发器采热能力随气温变化引起的。如果我们把风冷热泵供热能力随气温变化的关系和建筑物耗热量随气温变化的关系绘在同一坐标图上（见图1），可以发现两根曲线有一个交点（平衡点），该点对应的室外温度称为平衡温度。在平衡温度的左侧，热泵供热量不足，需要辅助加热。平衡温度之右则表示热量有余，热泵在部分负荷下运行。在连续低温条件下，热泵的工作点落到平衡温度左边。此时如果想要保持舒适室温，就必须另外消耗能源补充供热。号称节能的变频空调，由于功率不足，此时也一直处于满负荷状态运行，无

6、法发挥其节能效益。雪灾期间，电视台打出公益广告，号召居民将房间温度调低到20℃以下，节约能源、支援灾区。实际上没有几户家庭的房间温度能够提高到16℃以上，而且也仅限于套内个别房间。尽管如此，上海的电力高峰负荷还是达到了18043kW，突破了冬季高峰负荷的历史记录。此次雪灾充分证明，目前广泛应用的空气源热泵型房间空调器，在夏热冬冷地区冬季应用既不节能、也不能保证起码的舒适和健康的室内环境。调查表明，上海的住宅空调普及率超过了美国，但使用时间短，能源费用开支少。根据调查，上海2004年居民家庭平均能源费开支约为1854元人民币，

7、占当年上海人均可支配收入的11.1%。而美国2001年家庭平均能源费开支为1493美元，只占人均可支配收入的5.3%。因此，对于上海一些中低收入家庭来说，空调和采暖确实成了一种奢侈。在上海某中低收入家庭集中的住宅小区调查发现，有超过半数的家庭（51.8%）冬季基本不使用空调，有36.2%的家庭在感觉很冷的时候才开空调。表2上海与美国住宅用能情况的比较上海(2004)美国(2001)上海与美国之比住宅空调普及率96.8%75.5%1.28/1每户年平均耗电(kWh)2,08110,6561/5.12平均每户空调耗电(kWh)6

8、4540581/6.3每人年均可支配收入16,683RMB(2004)28,180USD(2003)1/11.2住宅电费(/kWh)0.61RMB0.086USD1/1.13平均每户年能源费1,854RMB1,493USD1/6.6能源费在可支配收入中的比例11.1%5.3%—平均每户电力