夏热冬冷地区居住建筑采暖的探讨

2021-08-28方徐根梁利霞杨敏苏翠霞方坚坚

能源与环境 2021年4期

方徐根梁利霞杨敏苏翠霞方坚坚

（1 浙江建科节能环保科技有限公司浙江杭州 310012 2 浙江大学电气工程学院浙江杭州 310063）

0 引言

随着人民生活水平的日益提高，夏热冬冷地区居民对提高生活舒适性的要求越来越迫切，对冬季采暖的呼声也越来越高。由于夏热冬冷地区采暖周期短、采暖负荷小、热负荷波动大，同时各地资源条件、社会经济水平、居民历史生活习惯存在个体差异，因此，夏热冬冷地区如何进行冬季采暖成为了1 个热门话题。

1 夏热冬冷地区采暖现状

笔者曾于2019 年参与开展了一项以重庆、衡阳、武汉、宣城、合肥、南昌、杭州等为目的地，为期1 个月的夏热冬冷地区采暖现状大样本调研工作。调研主要采用现场填写问卷的形式开展，具体调研内容包括：居住建筑本身的基本情况、居民冬季的采暖习惯、采暖舒适度感觉、采暖设施情况以及改善愿望和预期共5 个模块。经过综合分析，总结出了夏热冬冷地区的采暖具有以下特点：

（1）采暖方式多样化，大多采用分散式采暖，且每天采暖时长与时段差异性较大，室内热环境差异也比较大，总体能耗比较高。调研住户中采暖方式为房间空调器的占比为39.3%，占比最大，选择电采暖散热器的占比26.6%，选择燃气炉的占比为7.2%，选择如电热毯、热水袋、烧炭等其他方式的占比26.2%，采用地源热泵、风能及太阳能等可再生能源为热源的采暖方式使用比例极低，占比不到2%。

（2）居民采暖开始月份多集中在11、12 月份，在第2 年的2、3 月份结束采暖，基本上同夏热冬冷地区气候变化同步。

（3）约1/3 的调研住户每天采暖时间为6 h 左右，采用间歇运行模式，运行模式基本为有人的时候开启采暖设施，人离开时关闭采暖设施，导致夏热冬冷地区居住建筑采暖能耗高、室内环境差。

（4）调研住户中达到40%的居民倾向于选择地暖辐射采暖，地暖辐射采暖的热源是从地面向上传输，室内温度从下往上逐渐递减，室内空气的对流较弱，舒适度较高，同时具有高效节能、运行管理方便的优点。

2 中国能源状况

2.1 能源数据分析

笔者统计分析了国家统计局公布的2015—2019 年国民经济和社会发展统计公报的统计数据。通过数据分析，发现我国能源消耗总量基本上趋于稳定增长的模式，除了电力和煤炭基本上能实现自给外，天然气和原油每年的进口量持续增长，而且天然气和原油对外依存度也在逐步提高。2015—2019年我国能源数据统计如表1 所示。

表1 2015—2019 年我国能源数据统计表

“十三五”时期，我国能源消费增长换档减速，保供压力明显缓解，供需相对宽松，能源发展进入新阶段［1］。通过统计数据分析可得，天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的比例逐年上升。随着人民对能源与环境的日益关注，发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向，坚持发展非化石能源与清洁高效利用化石能源并举将成为今后能源发展的主要方向。

2.2 中国电力现状

“十三五”期间，随着经济发展进入新常态，增长速度换挡，结构调整加快，发展动力转换，节能意识增强，全社会用电增速明显放缓［2］。随着我国电力结构不断优化和电力体制改革的深入推进，风电、光电、核电发展进入了快车道，可再生能源发电的装机占比不断提高。根据国家统计局的统计数据，2019年水电、核电、风电和太阳能发电已占全部发电总量的27.7%。

根据国家能源局公布的数据，2016—2019 年，我国每年完成替代电量分别为1 079 亿kWh、1 286 亿kWh、1 558 亿kWh、2 066 亿kWh，预计2020 年电能占终端能源消费比重达到27%左右。根据中电联电力发展研究院发布的《中国电气化发展报告2019》预测，2035 年我国电能占终端能源消费比重将达到36%～38%。

2.3 中国天然气现状

近年来，随着我国天然气进口量的逐年增长，我国天然气市场的对外依存度也在逐年提高，2015 年我国天然气的对外依存度为30.3%，2019 年我国天然气的对外依存度已达到了43.6%，较2015 年提高了13 个百分点。根据我国二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和的庄严承诺，我国天然气的消费量将继续增长，天然气的对外依存度将继续增大。2015—2019 年我国天然气数据统计如图1 所示。

图1 2015—2019 年我国天然气统计（数据来源：国家统计局）

3 采暖的能源选择

夏热冬冷地区基本上处于能源资源相对匮乏的地域，同时又是我国经济发达集中的地域，是我国能源消费较集中的地域。随着我国电力输送网络发展的日益成熟，特别是我国高压、特高压电力输送技术的快速发展和投入应用，电力输送具有的输送容量大、输送距离远、经济高效、节约土地资源的优势进一步彰显。电力的安全高效输送大大推动了清洁能源的规模化、集约化开发利用。电力输送能够将我国西南地区的水电、东部沿海地区的核电、西北地区的太阳能发电、北部地区的风电远距离输送至夏热冬冷地区。从国家能源安全和环境排放的影响考虑，充分考虑提升能源利用效率，提高能源清洁替代水平，大幅降低二氧化碳排放强度和污染物排放水平，夏热冬冷地区居住建筑采暖应优先选用电力能源。

4 采暖技术路线

中国工程院院士江亿针对南方是否需要采暖的采访时表示：“大家讨论的核心问题不该是南方是否该供暖，而是有哪些办法供暖，是否要集中供热。”［3］

传统的北方集中供暖系统存在以下缺陷：运行能耗高，但健康舒适度不高；无法满足采暖需求的多样性，运行管理缺乏人性化；供暖计费成本高，收费难公平合理［4］；热力管网投资大，管网水力失调，热源损失严重。鉴于夏热冬冷地区采暖需求的适用性和经济性，笔者认为夏热冬冷地区采暖不应提倡建设大规模集中供暖热源和市政热力管网设施集中供暖，应根据该区域的气象条件、能源状况、节能环保政策、居民生活习惯以及经济承担能力等因素，因地制宜采用分散、局部的分散自采暖方式。

分散自采暖包括小范围区域集中采暖、局部采暖和单户式采暖。分散自采暖独立可调，符合夏热冬冷地区冬季采暖期短、采暖负荷小且波动大等特点。分散自采暖具有建设规模小、周期短，运行、管理灵活方便，便于计量等特点，最大限度地兼顾了夏热冬冷地区冬季采暖法的适用性、节能性和经济性。具体来说，房间空调器、燃气壁挂炉、地暖辐射采暖等分户独立采暖方式以及地源热泵、水源热泵、太阳能辅助等局部采暖方式都是夏热冬冷地区冬季采暖的理想选择。