中国城市能源供应系统需要创新

摘要：本文对占建筑能耗80%的暖通和热水供能模式进行了热力学第二定律分析，指出了把传统模式的佣效率从不到10%提高到65%以上的理论依据和新技术途径。主要是：在围护结构优化节能的配合下，采用低佣损耗的空调末端新技术，规模化的区域供冷技术，以及冷热电多联供的新一代城市能源供应系统。文章提出了借鉴国外成熟经验，实现中国城市建筑物能源供应系统创新的挑战和机遇；指出主要的障碍是观念和机制；分别提出了新建城区和现有区域的实施步骤，以及政府应起的主导作用。

 

关键词：  城市能源系统  热力学分析  冷热电联供  集成创新

一、           现状和问题

 

经济持续快速发展使我国能耗以10%左右的速度增加。2006年，GDP占世界5%的中国耗用了占世界15%的近25亿吨标煤能源。换句话说，单位GDP 能耗是世界平均值的3倍。能源利用效率33.5%，远世界平均水平。世界能源终端利用分布大体上是工业、建筑物、交通各占3成左右。而还处于工业化发展阶段的中国则是：工业60%多、建筑物20%多、交通10%多。低能效在建筑物方面的表现是：单位建筑面积能耗比同气候条件的发达国家高2-3倍。以空调能耗来说，发达国家住宅单位空调耗电20-30 W/m^2、，而中国则近100 W/m²。

 

据建设部统计，我国近年来新增建筑的95%是不节能的。可以看到：一个个新兴的城市，到处是玻璃幕墙，落地飘窗，分体（或楼宇中央）空调，室内末端都是风机盘管，电或燃气热水器；北方则还有大量小锅炉-金属散热片供暖，水温80-60℃或更高，采暖费用多仍按每年每平方米缴纳---还是30年前石油1美元/桶时候的局面。城市发展规划只考虑功能区块、交通、供电、上下水和绿化，没有城建能源规划；新建房屋以“毛坯房”交工，能源供应设施任业主随意而为---还是30年前的模式。尽管近30多年来，随着能源价格成十倍上涨，能源利用，包括建筑节能技术日新月异：节能建材、新型围护结构和系统节能技术、冷热电多联供、分布式能源、集中供热、区域供冷、蓄冷、新型空调末端技术等，许多都是革命性的进展。我国北京、上海等大城市的若干项目也都有采用。然而并没有像家电、计算机和汽车制造那样，很快地被我国所掌握、推广和创新，取得建筑节能效果。其原因并不是技术问题，而是观念和机制问题。现代城市的建筑节能，决不是个体行为，而是由市政当局的观念、政策、体制和规划所驱动的系统工程。因此，当我们看看30年来的欧洲，再展望30年后16亿中国人的90%将会居住的城市建筑的能源状况时；我们会意识到：改变必须从现在开始！

 

二、           热力学分析指出的创新方向

 

根据建设部的统计，我国建筑用能各部分所占比例如下表.表中给出了反映各种终端用能品位的能级系数。

 

表 1  我国建筑能耗各部分所占的比例

 

能耗构成

采暖通风空调

热水供应

电气

炊事

比率

65％

15％

14％

6%

 

采暖        空调

 

 

 

目标温度/环境温度°C

18-20/-10      26/35

60/10

 

 

能级系数

0.099      0.0301

0.081

1.0