夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖的探討

方徐根 梁利霞 楊敏 蘇翠霞 方堅(jiān)堅(jiān)

（1 浙江建科節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?浙江杭州 310012 2 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 浙江杭州 310063）

0 引言

隨著人民生活水平的日益提高，夏熱冬冷地區(qū)居民對(duì)提高生活舒適性的要求越來(lái)越迫切，對(duì)冬季采暖的呼聲也越來(lái)越高。由于夏熱冬冷地區(qū)采暖周期短、采暖負(fù)荷小、熱負(fù)荷波動(dòng)大，同時(shí)各地資源條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、居民歷史生活習(xí)慣存在個(gè)體差異，因此，夏熱冬冷地區(qū)如何進(jìn)行冬季采暖成為了1 個(gè)熱門話題。

1 夏熱冬冷地區(qū)采暖現(xiàn)狀

筆者曾于2019 年參與開(kāi)展了一項(xiàng)以重慶、衡陽(yáng)、武漢、宣城、合肥、南昌、杭州等為目的地，為期1 個(gè)月的夏熱冬冷地區(qū)采暖現(xiàn)狀大樣本調(diào)研工作。調(diào)研主要采用現(xiàn)場(chǎng)填寫問(wèn)卷的形式開(kāi)展，具體調(diào)研內(nèi)容包括：居住建筑本身的基本情況、居民冬季的采暖習(xí)慣、采暖舒適度感覺(jué)、采暖設(shè)施情況以及改善愿望和預(yù)期共5 個(gè)模塊。經(jīng)過(guò)綜合分析，總結(jié)出了夏熱冬冷地區(qū)的采暖具有以下特點(diǎn)：

（1）采暖方式多樣化，大多采用分散式采暖，且每天采暖時(shí)長(zhǎng)與時(shí)段差異性較大，室內(nèi)熱環(huán)境差異也比較大，總體能耗比較高。調(diào)研住戶中采暖方式為房間空調(diào)器的占比為39.3%，占比最大，選擇電采暖散熱器的占比26.6%，選擇燃?xì)鉅t的占比為7.2%，選擇如電熱毯、熱水袋、燒炭等其他方式的占比26.2%，采用地源熱泵、風(fēng)能及太陽(yáng)能等可再生能源為熱源的采暖方式使用比例極低，占比不到2%。

（2）居民采暖開(kāi)始月份多集中在11、12 月份，在第2 年的2、3 月份結(jié)束采暖，基本上同夏熱冬冷地區(qū)氣候變化同步。

（3）約1/3 的調(diào)研住戶每天采暖時(shí)間為6 h 左右，采用間歇運(yùn)行模式，運(yùn)行模式基本為有人的時(shí)候開(kāi)啟采暖設(shè)施，人離開(kāi)時(shí)關(guān)閉采暖設(shè)施，導(dǎo)致夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖能耗高、室內(nèi)環(huán)境差。

（4）調(diào)研住戶中達(dá)到40%的居民傾向于選擇地暖輻射采暖，地暖輻射采暖的熱源是從地面向上傳輸，室內(nèi)溫度從下往上逐漸遞減，室內(nèi)空氣的對(duì)流較弱，舒適度較高，同時(shí)具有高效節(jié)能、運(yùn)行管理方便的優(yōu)點(diǎn)。

2 中國(guó)能源狀況

2.1 能源數(shù)據(jù)分析

筆者統(tǒng)計(jì)分析了國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的2015—2019 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)我國(guó)能源消耗總量基本上趨于穩(wěn)定增長(zhǎng)的模式，除了電力和煤炭基本上能實(shí)現(xiàn)自給外，天然氣和原油每年的進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)，而且天然氣和原油對(duì)外依存度也在逐步提高。2015—2019年我國(guó)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 2015—2019 年我國(guó)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

“十三五”時(shí)期，我國(guó)能源消費(fèi)增長(zhǎng)換檔減速，保供壓力明顯緩解，供需相對(duì)寬松，能源發(fā)展進(jìn)入新階段［1］。通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可得，天然氣、水電、核電、風(fēng)電等清潔能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比例逐年上升。隨著人民對(duì)能源與環(huán)境的日益關(guān)注，發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向，堅(jiān)持發(fā)展非化石能源與清潔高效利用化石能源并舉將成為今后能源發(fā)展的主要方向。

2.2 中國(guó)電力現(xiàn)狀

“十三五”期間，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，增長(zhǎng)速度換擋，結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，發(fā)展動(dòng)力轉(zhuǎn)換，節(jié)能意識(shí)增強(qiáng)，全社會(huì)用電增速明顯放緩［2］。隨著我國(guó)電力結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化和電力體制改革的深入推進(jìn)，風(fēng)電、光電、核電發(fā)展進(jìn)入了快車道，可再生能源發(fā)電的裝機(jī)占比不斷提高。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年水電、核電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電已占全部發(fā)電總量的27.7%。

根據(jù)國(guó)家能源局公布的數(shù)據(jù)，2016—2019 年，我國(guó)每年完成替代電量分別為1 079 億kWh、1 286 億kWh、1 558 億kWh、2 066 億kWh，預(yù)計(jì)2020 年電能占終端能源消費(fèi)比重達(dá)到27%左右。根據(jù)中電聯(lián)電力發(fā)展研究院發(fā)布的《中國(guó)電氣化發(fā)展報(bào)告2019》 預(yù)測(cè)，2035 年我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重將達(dá)到36%～38%。

2.3 中國(guó)天然氣現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著我國(guó)天然氣進(jìn)口量的逐年增長(zhǎng)，我國(guó)天然氣市場(chǎng)的對(duì)外依存度也在逐年提高，2015 年我國(guó)天然氣的對(duì)外依存度為30.3%，2019 年我國(guó)天然氣的對(duì)外依存度已達(dá)到了43.6%，較2015 年提高了13 個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和的莊嚴(yán)承諾，我國(guó)天然氣的消費(fèi)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，天然氣的對(duì)外依存度將繼續(xù)增大。2015—2019 年我國(guó)天然氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如圖1 所示。

圖1 2015—2019 年我國(guó)天然氣統(tǒng)計(jì)（數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局）

3 采暖的能源選擇

夏熱冬冷地區(qū)基本上處于能源資源相對(duì)匱乏的地域，同時(shí)又是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)集中的地域，是我國(guó)能源消費(fèi)較集中的地域。隨著我國(guó)電力輸送網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的日益成熟，特別是我國(guó)高壓、特高壓電力輸送技術(shù)的快速發(fā)展和投入應(yīng)用，電力輸送具有的輸送容量大、輸送距離遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)約土地資源的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步彰顯。電力的安全高效輸送大大推動(dòng)了清潔能源的規(guī)?；⒓s化開(kāi)發(fā)利用。電力輸送能夠?qū)⑽覈?guó)西南地區(qū)的水電、東部沿海地區(qū)的核電、西北地區(qū)的太陽(yáng)能發(fā)電、北部地區(qū)的風(fēng)電遠(yuǎn)距離輸送至夏熱冬冷地區(qū)。從國(guó)家能源安全和環(huán)境排放的影響考慮，充分考慮提升能源利用效率，提高能源清潔替代水平，大幅降低二氧化碳排放強(qiáng)度和污染物排放水平，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖應(yīng)優(yōu)先選用電力能源。

4 采暖技術(shù)路線

中國(guó)工程院院士江億針對(duì)南方是否需要采暖的采訪時(shí)表示：“大家討論的核心問(wèn)題不該是南方是否該供暖，而是有哪些辦法供暖，是否要集中供熱?！保?］

傳統(tǒng)的北方集中供暖系統(tǒng)存在以下缺陷：運(yùn)行能耗高，但健康舒適度不高；無(wú)法滿足采暖需求的多樣性，運(yùn)行管理缺乏人性化；供暖計(jì)費(fèi)成本高，收費(fèi)難公平合理［4］；熱力管網(wǎng)投資大，管網(wǎng)水力失調(diào)，熱源損失嚴(yán)重。鑒于夏熱冬冷地區(qū)采暖需求的適用性和經(jīng)濟(jì)性，筆者認(rèn)為夏熱冬冷地區(qū)采暖不應(yīng)提倡建設(shè)大規(guī)模集中供暖熱源和市政熱力管網(wǎng)設(shè)施集中供暖，應(yīng)根據(jù)該區(qū)域的氣象條件、能源狀況、節(jié)能環(huán)保政策、居民生活習(xí)慣以及經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力等因素，因地制宜采用分散、局部的分散自采暖方式。

分散自采暖包括小范圍區(qū)域集中采暖、局部采暖和單戶式采暖。分散自采暖獨(dú)立可調(diào)，符合夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖期短、采暖負(fù)荷小且波動(dòng)大等特點(diǎn)。分散自采暖具有建設(shè)規(guī)模小、周期短，運(yùn)行、管理靈活方便，便于計(jì)量等特點(diǎn)，最大限度地兼顧了夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖法的適用性、節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性。具體來(lái)說(shuō)，房間空調(diào)器、燃?xì)獗趻鞝t、地暖輻射采暖等分戶獨(dú)立采暖方式以及地源熱泵、水源熱泵、太陽(yáng)能輔助等局部采暖方式都是夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖的理想選擇。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）因地制宜地采用可調(diào)節(jié)、分散、局部的采暖方式是夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖的有效路徑。

（2）夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)根據(jù)該區(qū)域的氣象條件、能源狀況、節(jié)能環(huán)保政策、居民生活習(xí)慣以及經(jīng)濟(jì)承擔(dān)能力等因素，因地制宜選擇合適的采暖方式。

（3）評(píng)估夏熱冬冷地區(qū)冬季采暖對(duì)于國(guó)家能源安全和環(huán)境排放的影響，充分考慮能源利用效率，提高能源清潔替代水平，大幅降低二氧化碳排放強(qiáng)度和污染物排放水平，夏熱冬冷地區(qū)居住建筑采暖應(yīng)優(yōu)先選用電力能源。

（4）加大可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用，因地制宜充分利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行居住建筑采暖，優(yōu)化能源生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)。