廈門市氣象局 任秋芳

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空調(diào)氣象指數(shù)在節(jié)能減排中的潛力分析

廈門市氣象局 任秋芳

空調(diào)電力消耗是城市能源消耗的重要組成部分。該文利用空調(diào)氣象指數(shù)來嘗試分析廈門市在節(jié)能減排中可能存在的潛力，研究發(fā)現(xiàn)，近5年廈門每年平均需要使用空調(diào)制冷的天數(shù)為147天左右，空調(diào)使用有大量的節(jié)能空間。

空調(diào)氣象指數(shù) 節(jié)能減排 潛力

0 引言

近年來，隨著全球氣候的不斷變化，廈門天氣的極端冷熱事件發(fā)生頻次增多，伴隨而來的是城市制冷電力負(fù)荷和能耗的不斷增加。隨著溫度的變化，制冷空調(diào)設(shè)備的使用對城市電力負(fù)荷有顯著影響，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[1,2]，對比日電力負(fù)荷與日最高氣溫發(fā)現(xiàn)：在最高溫度高于25℃時，城市電力負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的增長趨勢。

目前廈門市從普通居民住宅到公共場所的空調(diào)制冷設(shè)備的使用都缺乏科學(xué)有效的節(jié)能使用指導(dǎo)。根據(jù)國家對“十二五”期間做好節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化、促進(jìn)低碳發(fā)展等工作的要求，如何有效地節(jié)約城市空調(diào)制冷的能耗，進(jìn)而減少相關(guān)溫室氣體的排放，為廈門市“十二五”節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)就變得十分重要。

1 空調(diào)氣象指數(shù)內(nèi)容

目前空調(diào)指數(shù)還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)。上海市氣象局較早開展了相關(guān)研究，并在其日常業(yè)務(wù)中發(fā)布和使用了空調(diào)指數(shù)預(yù)報。上海氣象局研制的空調(diào)開啟指數(shù)綜合考慮了當(dāng)日溫度、濕度情況，結(jié)合風(fēng)力的情況，根據(jù)人體的生理與健康要求，計算出指導(dǎo)人們適當(dāng)使用空調(diào)的指數(shù)。同時考慮到天氣的復(fù)雜多變，該指數(shù)還將雷雨、大風(fēng)等特殊的天氣因素和房屋所處的高度等因素也做了充分考慮。

本文所用的空調(diào)指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本沿用了上海市氣象局開發(fā)的空調(diào)指數(shù)[3]。該空調(diào)指數(shù)與常見的生活氣象指數(shù)一樣分為4個級別（見表1），其中1級是氣象條件最為舒適、不需要開空調(diào)的情況，4級則是非常需要開空調(diào)的情況。

表1 空調(diào)指數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)和提示語

2 利用空調(diào)指數(shù)科學(xué)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的節(jié)能空間評估

2.1 廈門近五年空調(diào)使用天數(shù)計算

氣象條件是影響空調(diào)制冷系統(tǒng)合理使用的最重要因素?，F(xiàn)有的城市空調(diào)使用習(xí)慣一般以身體感覺為標(biāo)準(zhǔn)，缺乏定量化的指標(biāo)。我們以日最高溫度大于等于28℃，空氣相對濕度大于等于60%作為需要開啟空調(diào)制冷的標(biāo)準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn)，近5年廈門每年需要制冷的天數(shù)為147天（126～163天），全年1/3的天數(shù)需要使用空調(diào)（圖1）。

圖1 廈門市2006年～2010年需要開啟空調(diào)制冷日數(shù)

2.2 可節(jié)省空調(diào)利用空間估算

在目前空調(diào)使用習(xí)慣中，居民和公共場所往往僅以身體感覺為標(biāo)準(zhǔn)使用空調(diào)，并在開啟后持續(xù)使用。但在空調(diào)開啟日中，由于氣溫和相對濕度的變化，實際需要開空調(diào)制冷的時間僅為空調(diào)開啟日中的某個時段。

因此，依據(jù)氣象空調(diào)指數(shù)來科學(xué)指導(dǎo)空調(diào)制冷設(shè)備的使用，就可以帶來直接的節(jié)能效果。通過每日逐時的氣象空調(diào)指數(shù)預(yù)報給出實時的空調(diào)使用指導(dǎo)（即氣象空調(diào)使用指數(shù)服務(wù)），這樣可以及時提醒用戶在空調(diào)開啟日中不需要使用空調(diào)的時間段，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

以2010年為例，我們以實時溫度超過28℃作為空調(diào)制冷標(biāo)準(zhǔn)，計算了2010年廈門需要制冷時間為1290小時，相對于現(xiàn)有習(xí)慣制冷1512小時（空調(diào)使用日數(shù)×12小時/天）還有很大節(jié)省空間。即每部空調(diào)制冷設(shè)備全年可以少開啟的時間總計達(dá)到222小時。

圖2 廈門市2010年需要空調(diào)制冷的時間長度分布

另外，通過分析廈門2010年需要空調(diào)制冷的日分布結(jié)果（圖2）和每天不同時刻節(jié)能時數(shù)（圖3）發(fā)現(xiàn)，廈門2010年需要開啟空調(diào)的時間長度集中在9～16小時段。相對全天其他時段，晚間19時到次日08時是制冷節(jié)能空間出現(xiàn)的最主要時段，而中午及午后時間空調(diào)節(jié)能的空間不是很大。

圖3 廈門市2010年一日中各時次可節(jié)能時數(shù)

3 利用氣象空調(diào)指數(shù)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的經(jīng)濟(jì)效益和減排潛力評估

3.1 利用空調(diào)指數(shù)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的經(jīng)濟(jì)效益

為了進(jìn)一步估算空調(diào)指數(shù)使用的經(jīng)濟(jì)效益和碳減排潛力，我們結(jié)合廈門市2010年的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，包括全市戶數(shù)（56萬戶）、百戶擁有空調(diào)臺數(shù)（223.3臺）、公共場所建筑面積（1278萬m2，主要包括辦公樓、商場店鋪、醫(yī)院、旅館、電影院）、公共交通車輛數(shù)（公交車3012輛，出租車4263輛）估算了2010年廈門市居民住宅、公共場所以及公共交通所使用的空調(diào)制冷能耗。

按照空調(diào)能耗公式：住宅空調(diào)能耗=戶數(shù)×每百戶擁有空調(diào)臺數(shù)/100×每戶家庭空調(diào)匹數(shù)×0.75度/小時×空調(diào)使用可節(jié)省小時數(shù)；

公共場所空調(diào)能耗=公共場所建筑面積/100×8匹×0.75度/小時×空調(diào)使用可節(jié)省小時數(shù)；

公共交通空調(diào)能耗=（公交車輛數(shù)量×4.5匹+出租車數(shù)量×1匹）×0.75度/小時×空調(diào)使用可節(jié)省小時數(shù)。

按一戶家庭1臺1.5匹的空調(diào)工作，2010年就可減少250度電的消耗，廈門居民住宅、公共場所和公共交通則分別可節(jié)省3.12億度、1.71億度和0.0297億度電，共計約4.86億度電（圖4），總節(jié)能效率達(dá)到14.7％。如果按每度電0.6元估算，一戶家庭一年可節(jié)約電費150元左右，而全市因制冷設(shè)備通過節(jié)能所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約為2.92億元。

圖4 住宅、公共場所和公共交通空調(diào)節(jié)電量

3.2 利用天氣預(yù)報科學(xué)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的減排潛力評估

我們按照每發(fā)1度電要產(chǎn)生約1千克的二氧化碳估算[3]，如果采用空調(diào)指數(shù)指導(dǎo)，2010年一戶家庭可以少排放二氧化碳0.25噸，廈門全市居民住宅空調(diào)制冷可減排二氧化碳31.2萬噸，公共場所可減排二氧化碳17.1萬噸。公共交通可減排二氧化碳0.297萬噸，制冷方面二氧化碳總減排量潛力約為48.6萬噸。

圖5 住宅、公共場所、公共交通空調(diào)減排所占百分比重

2010年廈門二氧化碳減排潛力合計約48.6萬噸，約占全年廈門碳排放總量（根據(jù)第二次氣候變化國家評估報告中對中國人均排放二氧化碳約10噸進(jìn)行估算，廈門市人口約200萬）的2%～3%。對比居民住宅、公共場所和公共交通領(lǐng)域的節(jié)能潛力發(fā)現(xiàn)，居民住宅方面的減排潛力最大（占總減排量的60%）（圖5），公共場所其次， 而公共交通領(lǐng)域減排量較小，因此應(yīng)該大力開展居民住宅和公共場所的空調(diào)節(jié)能行動。

4 關(guān)于利用空調(diào)指數(shù)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的建議

4.1 盡快加強空調(diào)氣象指數(shù)服務(wù)產(chǎn)品的研發(fā)和推廣，開展氣象節(jié)能指數(shù)預(yù)報，并在夏季空調(diào)制冷用電高峰時段內(nèi)進(jìn)行試運行，將精細(xì)化天氣預(yù)報與城市節(jié)能減排行動相結(jié)合。

4.2 選取有代表性的居民住宅、公共場所、公共交通車輛，作為天氣預(yù)報科學(xué)指導(dǎo)空調(diào)使用措施的試點，積累天氣預(yù)報指導(dǎo)空調(diào)科學(xué)使用措施的經(jīng)驗。

4.3 加大氣象節(jié)能宣傳力度，建立全體市民和各單位更加科學(xué)、合理、低碳的空調(diào)使用習(xí)慣。

[1] 楊續(xù)超, 顧駿強, 陳葆德.近49年中國夏季制冷度日數(shù)的變化[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2011(1): 53-60.

[2] 段海來,千懷遂. 廣州市城市電力消費對氣候變化的響應(yīng)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，2009,20(1): 80-87.

[3]上海市氣象局. 關(guān)于利用空調(diào)指數(shù)指導(dǎo)上海城市空調(diào)科學(xué)使用的建議及其碳減排潛力分析報告[R], 2011.