何敏嫦丁云飛徐曉寧
1廣州市供電局2廣州大學(xué)建筑節(jié)能研究院
我國(guó)幅域遼闊,氣候條件差異明顯,建筑用能有明顯的地域特征。廣州是我國(guó)南方的特大型城市,地處夏熱冬暖地區(qū),夏季炎熱潮濕,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,房間空調(diào)器已逐漸進(jìn)入普通城市家庭成為改善室內(nèi)熱環(huán)境的主要設(shè)備,而冬季氣候相對(duì)溫和,無(wú)需專門(mén)設(shè)置采暖設(shè)施,僅在極少部分低溫時(shí)段采用直接式電加熱器或熱泵式空調(diào)來(lái)滿足室內(nèi)熱舒適要求。在居住建筑能耗結(jié)構(gòu)中除烹調(diào)、洗浴部分使用燃?xì)馔?,其余均使用電能,因此,本文主要針?duì)廣州地區(qū)居住建筑用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究居住建筑電能消耗狀況及規(guī)律,探討該地區(qū)居住建筑節(jié)能的途徑和方法。
以廣州市某城區(qū)居住建筑2011年電能消耗情況為對(duì)象,統(tǒng)計(jì)了478棟近萬(wàn)戶居民家庭的電能消耗數(shù)據(jù)。電能消耗數(shù)據(jù)按居民電費(fèi)收繳時(shí)間以每2個(gè)月為一個(gè)單元進(jìn)行統(tǒng)計(jì),具體用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2010年12月5日~2011年2月4日、2月5日~4月4日、4月5日~6月4日、6月5日~8月4日、8月5日~10月4日、10月5日~12月4日共一個(gè)完整的用電年周期。通過(guò)調(diào)查獲取每個(gè)家庭的建筑面積,建筑面積含公攤部分。以上述獲取的用電量值及相應(yīng)的建筑面積計(jì)算年單位面積用電量指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,統(tǒng)計(jì)區(qū)域居住建筑2011年平均電能消耗量為45.85kWh/(m2a)。
圖1是2011年統(tǒng)計(jì)區(qū)域居住建筑各用電時(shí)段耗電量指標(biāo)圖,從中可以看出,最高耗電量指標(biāo)出現(xiàn)在8月5日~10月4日時(shí)段,為11.696kWh/m2,最低耗電量指標(biāo)出現(xiàn)在2月5日~4月4日時(shí)段,為5.494kWh/m2,高峰時(shí)段耗電量是低谷時(shí)段耗電量的2.13倍。
圖1 各用電時(shí)段耗電量指標(biāo)
從圖1中可以看出,統(tǒng)計(jì)區(qū)域居住建筑耗電量有明顯的季節(jié)性,2月5日至4月4日時(shí)段該地區(qū)氣溫相對(duì)溫和,居住建筑電能消耗主要是炊事、照明、家用電器的用電負(fù)荷,該時(shí)段用電量也可看成是本地區(qū)居住建筑的基礎(chǔ)用電負(fù)荷;12月5日至2月4日時(shí)段比2月5日至4月4日時(shí)段用電量值略高,這是因?yàn)榇藭r(shí)段屬冬季,每年約有4~5天氣溫相對(duì)較低,居民一般使用電暖器或熱泵式空調(diào)器進(jìn)行短時(shí)間取暖;在4月5日至6月4日時(shí)段用電量值較前期增加了16.9%,此時(shí)段屬春季之交的梅雨季節(jié),氣候潮濕,居住建筑有除濕的需求,許多建筑開(kāi)啟空調(diào)進(jìn)行除濕或使用家用除濕機(jī)進(jìn)行除濕,導(dǎo)致耗電量的增加,同時(shí),在5月下旬至6月上旬會(huì)出現(xiàn)部分相對(duì)高溫時(shí)段,居民會(huì)在部分時(shí)段開(kāi)啟空調(diào),也導(dǎo)致了用電量的上升;在6月5日至8月4日時(shí)段、8月5日至10月4日時(shí)段用電量值顯著增加,其中8月5日至10月4日時(shí)段用電量比2月5日至4月4日時(shí)段用電量增加了1.13倍,由于在此時(shí)段,廣州處于夏季,氣候炎熱潮濕,城市居住建筑大部分要開(kāi)啟空調(diào)來(lái)保持室內(nèi)相對(duì)的熱舒適,導(dǎo)致用電量急劇增加。
假設(shè)居住建筑全年各用電時(shí)段的基礎(chǔ)耗電量保持不變,高峰時(shí)段增加的電能消耗主要屬于空調(diào)器耗電,從圖1可以看出,在高峰時(shí)段居住建筑空調(diào)耗電約占總用電的53%。
圖2是各用電時(shí)段用電量及典型氣象年月平均氣溫圖,從圖2中可以看出,隨著室外空氣溫度的升高,居住建筑的用電量也逐漸增加,在6~9月當(dāng)月平均氣溫超過(guò)27℃時(shí),為滿足舒適性要求開(kāi)始大量使用空調(diào)器,7~9月溫度都維持在較高水平,用電量明顯增加,可見(jiàn),該區(qū)域居住建筑耗電量對(duì)室外氣象條件依賴性較大。
圖2 耗電量與氣溫關(guān)聯(lián)圖
廣州處于夏熱冬暖地區(qū)南區(qū),夏季依賴空調(diào)設(shè)備維持室內(nèi)相對(duì)舒適的環(huán)境,冬季一般無(wú)須專門(mén)設(shè)置供暖設(shè)備。該區(qū)域居住建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于降低空調(diào)設(shè)備的耗電量,主要從三個(gè)方面采取措施,一是嚴(yán)格執(zhí)行居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),建造節(jié)能型建筑,二是依靠科技進(jìn)步,引導(dǎo)居民使用高效空調(diào)設(shè)備,三是加強(qiáng)建筑節(jié)能專業(yè)知識(shí)普及,引導(dǎo)居民合理用能。
由于地處亞熱帶地區(qū),長(zhǎng)期以來(lái),嶺南地區(qū)勞動(dòng)人民總結(jié)出了一套行之有效的改善室內(nèi)熱舒適的方法,傳統(tǒng)的嶺南建筑十分注重建筑的自然通風(fēng)、遮陽(yáng)和外墻隔熱,作為嶺南建筑典型代表的廣州陳家祠就完整地保留了這些建筑特色。由于城市的快速發(fā)展,現(xiàn)代居住建筑受到空間的限制,紛紛向高層發(fā)展,逐漸喪失了許多傳統(tǒng)建筑特色,而一些建筑師在建筑設(shè)計(jì)時(shí)又盲目追求視覺(jué)效應(yīng),導(dǎo)致出現(xiàn)許多大開(kāi)窗面積卻小開(kāi)啟率、沒(méi)有有效的遮陽(yáng)隔熱措施的建筑,這些建筑在夏季炎熱季節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境必須依靠空調(diào)來(lái)保證,這就導(dǎo)致了建筑的高能耗,而且這種情況將會(huì)長(zhǎng)久持續(xù)下去。目前我國(guó)執(zhí)行的《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》[1]雖然對(duì)建筑熱工設(shè)計(jì)提出了具體要求,但與傳統(tǒng)嶺南民居的自然風(fēng)格相比還有一定差距。因此,因地制宜,弘揚(yáng)傳統(tǒng)建筑文化,建造節(jié)能型建筑是降低建筑能耗的重要途徑。
隨著人民生活水平的不斷提高,房間空調(diào)器已從奢侈品成為普通電器進(jìn)入了平常百姓家庭,成為了居民生活的必需品,其耗電量也已成為居住建筑能耗的主要部分。據(jù)統(tǒng)計(jì),廣州城市居民家庭空調(diào)器擁有量逐年增加,每百戶家庭房間空調(diào)器的擁有量從1998年的107.4臺(tái)增加到2010年261臺(tái)[2],如圖3所示,這一數(shù)值還會(huì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷增加。因此,要降低居住建筑的電能消耗,必須采用高效節(jié)能型空調(diào)器。
圖3 廣州市城市居民家庭空調(diào)擁有量
隨著科技的不斷進(jìn)步,我國(guó)房間空調(diào)器的能效提高較快,對(duì)于制冷量(CC)≤4500kW的房間空調(diào)器能源效率限定值從2000年的COP=2.3(5級(jí)能效)、2005年的COP=2.6(5級(jí)能效)逐漸提高到2010年COP=3.2(3級(jí)能效)[3],10年間房間空調(diào)器的COP提高了近40%,可見(jiàn),由于科技的進(jìn)步所帶來(lái)的節(jié)能效果非常顯著。但另一方面,由于房間空調(diào)器使用壽命長(zhǎng),一般可達(dá)8~10年,部分維護(hù)保養(yǎng)好的可達(dá)12年,由于價(jià)格相對(duì)便宜,過(guò)去所安裝的房間空調(diào)器絕大部分是COP為2.3、2.5的空調(diào)器,這部分空調(diào)器目前仍在運(yùn)行,這也是導(dǎo)致建筑耗電量居高不下的原因之一。
顯而易見(jiàn),如采用高效節(jié)能空調(diào)器,可大大降低居住建筑電能消耗,特別是城市用電高峰期的電力消耗,在一定程度上起到削峰的效果,不僅具有較大的經(jīng)濟(jì)效益,而且還會(huì)產(chǎn)生一定的社會(huì)效益。因此,政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用,制訂鼓勵(lì)政策,對(duì)使用達(dá)一定年限的老舊空調(diào)器予以淘汰并給予一定的補(bǔ)貼用于購(gòu)置高效節(jié)能型空調(diào)器,同時(shí),加大科研力度,進(jìn)一步研發(fā)新型節(jié)能產(chǎn)品。
近年來(lái),隨著節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)等政策宣傳力度不斷加大,已逐漸在全社會(huì)形成了節(jié)約能源的共識(shí),特別是在建筑節(jié)能領(lǐng)域,通過(guò)各級(jí)政府與社會(huì)輿論的不斷宣傳,加之政府強(qiáng)力推行的階梯電價(jià)政策,節(jié)能意識(shí)已逐漸深入人心。但另一方面,節(jié)能技術(shù)專業(yè)知識(shí)的普及還相對(duì)較弱,如對(duì)建筑能效標(biāo)識(shí)、家用電器特別是房間空調(diào)器能效標(biāo)識(shí)等專業(yè)性知識(shí)的了解不多,對(duì)空調(diào)器的維護(hù)、保養(yǎng)及清洗等未引起足夠的重視,高效節(jié)能燈的普及面不大,電直接加熱的熱水器仍在大量使用等??傊?,目前城市居民的節(jié)能行為仍停留在“省著用”的階段,政府及相關(guān)部門(mén)應(yīng)加大節(jié)能專業(yè)知識(shí)的普及力度,提倡建筑合理高效的使用能源。
對(duì)廣州市某城區(qū)居住建筑2011年電能消耗進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,居住建筑平均電能消耗量為45.85kWh/(m2a),夏季高峰時(shí)段耗電量春季低谷時(shí)段耗電量的2.13倍,該區(qū)域居住建筑用電有明顯的季節(jié)性,在夏季高峰時(shí)段,空調(diào)器耗電量約占建筑總耗電量的53%。該地區(qū)居住建筑可通過(guò)弘揚(yáng)傳統(tǒng)嶺南建筑特色,嚴(yán)格執(zhí)行居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),建造節(jié)能型建筑,依靠科技進(jìn)步,引導(dǎo)居民使用高效空調(diào)設(shè)備,加強(qiáng)建筑節(jié)能專業(yè)知識(shí)普及,引導(dǎo)居民合理用能等途徑降低居住建筑能耗特別是空調(diào)器的耗電量。
[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)(JG J75-2003)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003
[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級(jí)(GB1202 1.3-2010)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010
[3] 廣州市統(tǒng)計(jì)局.廣州統(tǒng)計(jì)年鑒2010[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2010