廈門(mén)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(mén)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(lái)嘗試分析廈門(mén)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(mén)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(lái)，隨著全球氣候的不斷變化，廈門(mén)天氣的極端冷熱事件發(fā)生頻次增多，伴隨而來(lái)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(duì)城市電力負(fù)荷有顯著影響，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[1,2]，對(duì)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(shí)，城市電力負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

目前廈門(mén)市從普通居民住宅到公共場(chǎng)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(guó)家對(duì)“十二五”期間做好節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)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(mén)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(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。上海市氣象局較早開(kāi)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(bào)。上海氣象局研制的空調(diào)開(kāi)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(jì)算出指導(dǎo)人們適當(dāng)使用空調(diào)的指數(shù)。同時(shí)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(kāi)發(fā)的空調(diào)指數(shù)[3]。該空調(diào)指數(shù)與常見(jiàn)的生活氣象指數(shù)一樣分為4個(gè)級(jí)別（見(jiàn)表1），其中1級(jí)是氣象條件最為舒適、不需要開(kāi)空調(diào)的情況，4級(jí)則是非常需要開(kāi)空調(diào)的情況。

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

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(píng)估

2.1 廈門(mén)近五年空調(diào)使用天數(shù)計(jì)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(jué)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(duì)濕度大于等于60%作為需要開(kāi)啟空調(diào)制冷的標(biāo)準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn)，近5年廈門(mén)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(mén)市2006年～2010年需要開(kāi)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(chǎng)所往往僅以身體感覺(jué)為標(biāo)準(zhǔn)使用空調(diào)，并在開(kāi)啟后持續(xù)使用。但在空調(diào)開(kāi)啟日中，由于氣溫和相對(duì)濕度的變化，實(shí)際需要開(kāi)空調(diào)制冷的時(shí)間僅為空調(diào)開(kāi)啟日中的某個(gè)時(shí)段。

因此，依據(jù)氣象空調(diào)指數(shù)來(lái)科學(xué)指導(dǎo)空調(diào)制冷設(shè)備的使用，就可以帶來(lái)直接的節(jié)能效果。通過(guò)每日逐時(shí)的氣象空調(diào)指數(shù)預(yù)報(bào)給出實(shí)時(shí)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(shí)提醒用戶(hù)在空調(diào)開(kāi)啟日中不需要使用空調(diào)的時(shí)間段，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

以2010年為例，我們以實(shí)時(shí)溫度超過(guò)28℃作為空調(diào)制冷標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算了2010年廈門(mén)需要制冷時(shí)間為1290小時(shí)，相對(duì)于現(xiàn)有習(xí)慣制冷1512小時(shí)（空調(diào)使用日數(shù)×12小時(shí)/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(kāi)啟的時(shí)間總計(jì)達(dá)到222小時(shí)。

圖2 廈門(mén)市2010年需要空調(diào)制冷的時(shí)間長(zhǎng)度分布

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

圖3 廈門(mén)市2010年一日中各時(shí)次可節(jié)能時(shí)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(píng)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(mén)市2010年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，包括全市戶(hù)數(shù)（56萬(wàn)戶(hù)）、百戶(hù)擁有空調(diào)臺(tái)數(shù)（223.3臺(tái)）、公共場(chǎng)所建筑面積（1278萬(wàn)m2，主要包括辦公樓、商場(chǎng)店鋪、醫(yī)院、旅館、電影院）、公共交通車(chē)輛數(shù)（公交車(chē)3012輛，出租車(chē)4263輛）估算了2010年廈門(mén)市居民住宅、公共場(chǎng)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(hù)數(shù)×每百戶(hù)擁有空調(diào)臺(tái)數(shù)/100×每戶(hù)家庭空調(diào)匹數(shù)×0.75度/小時(shí)×空調(diào)使用可節(jié)省小時(shí)數(shù)；

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

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

按一戶(hù)家庭1臺(tái)1.5匹的空調(diào)工作，2010年就可減少250度電的消耗，廈門(mén)居民住宅、公共場(chǎng)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(jì)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(hù)家庭一年可節(jié)約電費(fèi)150元左右，而全市因制冷設(shè)備通過(guò)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(chǎng)所和公共交通空調(diào)節(jié)電量

3.2 利用天氣預(yù)報(bào)科學(xué)指導(dǎo)城市空調(diào)使用的減排潛力評(píng)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(hù)家庭可以少排放二氧化碳0.25噸，廈門(mén)全市居民住宅空調(diào)制冷可減排二氧化碳31.2萬(wàn)噸，公共場(chǎng)所可減排二氧化碳17.1萬(wàn)噸。公共交通可減排二氧化碳0.297萬(wàn)噸，制冷方面二氧化碳總減排量潛力約為48.6萬(wàn)噸。

圖5 住宅、公共場(chǎng)所、公共交通空調(diào)減排所占百分比重

2010年廈門(mén)二氧化碳減排潛力合計(jì)約48.6萬(wàn)噸，約占全年廈門(mén)碳排放總量（根據(jù)第二次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告中對(duì)中國(guó)人均排放二氧化碳約10噸進(jìn)行估算，廈門(mén)市人口約200萬(wàn)）的2%～3%。對(duì)比居民住宅、公共場(chǎng)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(chǎng)所其次， 而公共交通領(lǐng)域減排量較小，因此應(yīng)該大力開(kāi)展居民住宅和公共場(chǎng)所的空調(diào)節(jié)能行動(dòng)。

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(qiáng)空調(diào)氣象指數(shù)服務(wù)產(chǎn)品的研發(fā)和推廣，開(kāi)展氣象節(jié)能指數(shù)預(yù)報(bào)，并在夏季空調(diào)制冷用電高峰時(shí)段內(nèi)進(jìn)行試運(yùn)行，將精細(xì)化天氣預(yù)報(bào)與城市節(jié)能減排行動(dòng)相結(jié)合。

4.2 選取有代表性的居民住宅、公共場(chǎng)所、公共交通車(chē)輛，作為天氣預(yù)報(bào)科學(xué)指導(dǎo)空調(diào)使用措施的試點(diǎn)，積累天氣預(yù)報(bào)指導(dǎo)空調(diào)科學(xué)使用措施的經(jīng)驗(yàn)。

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(qiáng), 陳葆德.近49年中國(guó)夏季制冷度日數(shù)的變化[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2011(1): 53-60.

[2] 段海來(lái),千懷遂. 廣州市城市電力消費(fèi)對(duì)氣候變化的響應(yīng)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，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(bào)告[R], 2011.