空调气象指数在节能减排中的潜力分析

2013-05-16厦门市气象局任秋芳

海峡科学 2013年7期

关键词：厦门市公共场所公共交通

厦门市气象局任秋芳

空调气象指数在节能减排中的潜力分析

厦门市气象局任秋芳

空调电力消耗是城市能源消耗的重要组成部分。该文利用空调气象指数来尝试分析厦门市在节能减排中可能存在的潜力，研究发现，近5年厦门每年平均需要使用空调制冷的天数为147天左右，空调使用有大量的节能空间。

空调气象指数节能减排潜力

0 引言

近年来，随着全球气候的不断变化，厦门天气的极端冷热事件发生频次增多，伴随而来的是城市制冷电力负荷和能耗的不断增加。随着温度的变化，制冷空调设备的使用对城市电力负荷有显著影响，根据有关文献[1,2]，对比日电力负荷与日最高气温发现：在最高温度高于25℃时，城市电力负荷呈现明显的增长趋势。

目前厦门市从普通居民住宅到公共场所的空调制冷设备的使用都缺乏科学有效的节能使用指导。根据国家对“十二五”期间做好节能减排、应对气候变化、促进低碳发展等工作的要求，如何有效地节约城市空调制冷的能耗，进而减少相关温室气体的排放，为厦门市“十二五”节能减排做出贡献就变得十分重要。

1 空调气象指数内容

目前空调指数还没有国家标准。上海市气象局较早开展了相关研究，并在其日常业务中发布和使用了空调指数预报。上海气象局研制的空调开启指数综合考虑了当日温度、湿度情况，结合风力的情况，根据人体的生理与健康要求，计算出指导人们适当使用空调的指数。同时考虑到天气的复杂多变，该指数还将雷雨、大风等特殊的天气因素和房屋所处的高度等因素也做了充分考虑。

本文所用的空调指数标准基本沿用了上海市气象局开发的空调指数[3]。该空调指数与常见的生活气象指数一样分为4个级别（见表1），其中1级是气象条件最为舒适、不需要开空调的情况，4级则是非常需要开空调的情况。

表1 空调指数的分级标准和提示语

2 利用空调指数科学指导城市空调使用的节能空间评估

2.1 厦门近五年空调使用天数计算

气象条件是影响空调制冷系统合理使用的最重要因素。现有的城市空调使用习惯一般以身体感觉为标准，缺乏定量化的指标。我们以日最高温度大于等于28℃，空气相对湿度大于等于60%作为需要开启空调制冷的标准。分析发现，近5年厦门每年需要制冷的天数为147天（126～163天），全年1/3的天数需要使用空调（图1）。

图1 厦门市2006年～2010年需要开启空调制冷日数

2.2 可节省空调利用空间估算

在目前空调使用习惯中，居民和公共场所往往仅以身体感觉为标准使用空调，并在开启后持续使用。但在空调开启日中，由于气温和相对湿度的变化，实际需要开空调制冷的时间仅为空调开启日中的某个时段。

因此，依据气象空调指数来科学指导空调制冷设备的使用，就可以带来直接的节能效果。通过每日逐时的气象空调指数预报给出实时的空调使用指导（即气象空调使用指数服务），这样可以及时提醒用户在空调开启日中不需要使用空调的时间段，从而达到节能的目的。

以2010年为例，我们以实时温度超过28℃作为空调制冷标准，计算了2010年厦门需要制冷时间为1290小时，相对于现有习惯制冷1512小时（空调使用日数×12小时/天）还有很大节省空间。即每部空调制冷设备全年可以少开启的时间总计达到222小时。

图2 厦门市2010年需要空调制冷的时间长度分布

另外，通过分析厦门2010年需要空调制冷的日分布结果（图2）和每天不同时刻节能时数（图3）发现，厦门2010年需要开启空调的时间长度集中在9～16小时段。相对全天其他时段，晚间19时到次日08时是制冷节能空间出现的最主要时段，而中午及午后时间空调节能的空间不是很大。

图3 厦门市2010年一日中各时次可节能时数

3 利用气象空调指数指导城市空调使用的经济效益和减排潜力评估

3.1 利用空调指数指导城市空调使用的经济效益

为了进一步估算空调指数使用的经济效益和碳减排潜力，我们结合厦门市2010年的社会经济数据，包括全市户数（56万户）、百户拥有空调台数（223.3台）、公共场所建筑面积（1278万m2，主要包括办公楼、商场店铺、医院、旅馆、电影院）、公共交通车辆数（公交车3012辆，出租车4263辆）估算了2010年厦门市居民住宅、公共场所以及公共交通所使用的空调制冷能耗。

按照空调能耗公式：住宅空调能耗=户数×每百户拥有空调台数/100×每户家庭空调匹数×0.75度/小时×空调使用可节省小时数；

公共场所空调能耗=公共场所建筑面积/100×8匹×0.75度/小时×空调使用可节省小时数；

公共交通空调能耗=（公交车辆数量×4.5匹+出租车数量×1匹）×0.75度/小时×空调使用可节省小时数。

按一户家庭1台1.5匹的空调工作，2010年就可减少250度电的消耗，厦门居民住宅、公共场所和公共交通则分别可节省3.12亿度、1.71亿度和0.0297亿度电，共计约4.86亿度电（图4），总节能效率达到14.7％。如果按每度电0.6元估算，一户家庭一年可节约电费150元左右，而全市因制冷设备通过节能所产生的经济效益约为2.92亿元。

图4 住宅、公共场所和公共交通空调节电量

3.2 利用天气预报科学指导城市空调使用的减排潜力评估

我们按照每发1度电要产生约1千克的二氧化碳估算[3]，如果采用空调指数指导，2010年一户家庭可以少排放二氧化碳0.25吨，厦门全市居民住宅空调制冷可减排二氧化碳31.2万吨，公共场所可减排二氧化碳17.1万吨。公共交通可减排二氧化碳0.297万吨，制冷方面二氧化碳总减排量潜力约为48.6万吨。

图5 住宅、公共场所、公共交通空调减排所占百分比重

2010年厦门二氧化碳减排潜力合计约48.6万吨，约占全年厦门碳排放总量（根据第二次气候变化国家评估报告中对中国人均排放二氧化碳约10吨进行估算，厦门市人口约200万）的2%～3%。对比居民住宅、公共场所和公共交通领域的节能潜力发现，居民住宅方面的减排潜力最大（占总减排量的60%）（图5），公共场所其次，而公共交通领域减排量较小，因此应该大力开展居民住宅和公共场所的空调节能行动。