廈門市氣象局 任秋芳
?
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
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。
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
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)
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)
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
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。
4.1 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.