对我国城镇住宅空调发展方向的思考

对我国城镇住宅空调发展方向的思考总装备部工程设设计研究总院院李兆坚清华大学江江亿摘要住宅空调应应走分散式空空调还是集中中式空调的发发展道路？这这是目前争论论较大的一个个重要问题。本本文从运行能能耗和费用、经经济性、环境境影响、资源源消耗、舒适适性等方面，对对住宅分体空空调和集中空空调方式进行行综合比较分分析，认为分分体空调仍然然是目前最经经济实惠、节节能环保、适适合中国国情情的住宅空调调方式，我国国住宅空调应应坚持走分散散式空调的发发展道路。关键词城镇住宅宅空调方式集中空调分散式空调综合比较我国城镇住宅建建筑面积巨大大、增长迅速速,随着国民经经济的长期高高速增长、人人民生活水平平的快速提高高，我国城镇镇居民空调消消费需求呈现现爆炸性增长长趋势，近十十年我国城镇镇住宅空调器器拥有量增加加了16倍［1-3］，如何防止止城镇住宅空空调能耗的过过快增长？这这是我国建筑筑节能工作亟亟待解决的一一个重要课题题。以往我国国住宅基本上上都是采用分分体空调方式式，十多年前前，人们开始始探索户式空空调方式，一一些高档住宅宅选择了户式式空调。近年年来，分体空空调和户式空空调方式似乎乎均无法满足足人们对高品品质空调的消消费需求，集集中空调成为为了住宅空调调的热点。在在研究方面,不少专家认为为集中空调的的美观性好、舒舒适性高，而而且集中空调调系统冷机的的能效比大大大高于分体空空调器，由此此认为采用集集中空调方式式可以大幅度度减少住宅空空调能耗，得得出了“空调集中度度越高、其能能耗越低，我我国城镇住宅宅空调应走集集中空调的发发展道路”的推论。在在工程应用方方面,恒温恒湿的“高舒适”集中空调成成为一些房地地产开发项目目的卖点，越越来越多的高高档住宅采用用了“高档”的集中空调调，一些住宅宅小区采用了了集中度更高高的区域供冷冷。但笔者对对一些住宅楼楼空调能耗的的调查发现住住宅集中空调调的实际运行行能耗大大高高于分体空调调，一些采用用了集中空调调的节能样板板楼却成为空空调能耗大户户，那么究竟竟哪一种住宅宅空调方式最最节能？我国国城镇住宅空空调应走何种种技术发展道道路？这是一一个亟待研究究解决、意义义重大的课题题，因为如果果出现技术发发展方向的失失误将可能造造成严重损失失，因此有必必要对这一问问题进行分析析探讨。1不同住宅空空调方式的实实际运行能耗耗调查对比1.1调查对对象概况为了了解不同住住宅空调方式式的实际能耗耗状况，2006年和2007年，笔者对对北京市采用用不同空调方方式的一些住住宅楼的空调调能耗进行调调查分析，其其中4栋为高层住住宅，它们分分别采用了分分体空调、户户式空调和集集中空调三种种不同的空调调方式，因此此具有较好的的可比性和代代表性，本文文以这四栋住住宅楼的2006年的调查结结果进行对比比分析，这四四栋楼的基本本情况见表1。其中D楼采用集中中空调方式，它它是2005年新建成的的节能样板楼楼，建筑保温温性能很好，外外墙传热系数数仅为0.4W//(m2.K),优于北京市市现行住宅节节能标准［4］的要求，外外窗采用双层层断热中空Low-e膜玻璃窗，并并且全部设置置了外遮阳，空空调系统采用用了先进的温温湿度独立控控制的集中空空调系统，并并采用了辐射射空调、排风风热回收、无无风机冷却塔塔、水泵和风风机变频控制制等众多先进进的节能技术术和设备，运运行调控状况况良好。表1调查查对象基本情情况住宅代号总建筑面积／mm2总层数户均建筑面积／／m2建成时间住宅性质总户数空调方式常住率/%建筑物达到的节能标准A11146181031996年普通住宅108分体空调941988年标准准B27220261412003年高档住宅192分体空调841997年标准准C27489261322004年高档住宅207户式空调（多联机）881997年标准准D29120262802005年高档住宅104集中空调54优于2006年年标准1.2调查方方法和结果对于采用分体空空调和户式空空调方式的住住宅楼，采用用逐户抄表调调查分析的方方法进行住宅宅空调能耗调调查。将住户户的夏季总耗耗电量减去基基础耗电量，拆拆分得到各住住户的夏季空空调耗电量，基基础耗电量按按春秋过渡季季的住户耗电电量的平均值值计算。对于于采用集中空空调的住宅楼楼则直接采用用空调系统的的分项计量电电度表进行空空调能耗调查查分析。调查查分析结果见见表2。表2全楼有效样样本户空调平平均能耗状况况调查分析结结果住宅编号有效样本户数户均空调器台数数空调普及率%户均空调耗电量量／（kWh）年总耗电指标//（kWh／m22）空调耗电指标/（kWh／mm2）空调电耗与总耗耗电之比／%A1082.69714017.531.367.75B1733.19942016.432.9818.13C189/10069520.595.2325.38D102/100555324.1419.8382.13注：本文的能耗耗指标均按建建筑面积计算算。1.3调查结结果分析B，C，D楼为为同一个高档档住宅小区的的3栋高层住宅宅楼，它们的的总层数均为为26层，总建筑筑面积基本相相同，属于典典型的高密度度住宅，它们们分别采用了了不同的空调调方式，因此此这三栋楼具具有较好的可可比性。尽管管采用集中空空调的D楼的建筑保保温性能大大大优于B楼和C楼，并采用用了大量的节节能技术，而而且入住率只只有54%，但调查结结果表明，D楼的空调能能耗指标大大大高于采用分分体空调方式式的B楼，这4栋楼的空调调平均能耗指指标的比例关关系为：B楼（分体空调调）：C楼（户式空空调）：D楼（集中空空调）＝1：1.8：6.7A楼（分体空调调）：D楼（集中空空调）=1：14.6可见集中空调方方式的空调能能耗指标最高高，分体空调调方式的空调调能耗指标最最低，住宅空空调集中度越越高，其空调调能耗指标也也越高；户式式空调方式的的能耗显著高高于分体空调调。即使对于于城镇高密度度高档住宅，采采用集中空调调也会使住宅宅夏季空调能能耗增加6～7倍，而对于于普通住宅楼楼则可使空调调能耗增加十十多倍！2住宅集中空空调方式能耗耗高的原因分分析为了找出住宅集集中空调方式式的运行能耗耗大大高于分分体空调的原原因，笔者对对D楼集中空调系系统夏季空调调能耗组成进进行了分析，结结果见图1。由图1可以看出，该该集中空调系系统仅水泵一一项的耗电指指标就高达7.6kWWh/m2，占系统总总能耗的38%，集中空调调方式仅水泵泵能耗就大大大超过了分体体空调方式的的空调总能耗耗，分别是采采用分体空调调方式的A楼和B楼空调耗电电指标的5.6倍和2.6倍，而集中中空调系统的的制冷机的能能耗只占系统统总能耗的49.5%。通过分析析发现，住宅宅集中空调方方式的运行能能耗大大高于于分体空调方方式的主要原原因有两个：：1）集中空调调系统的综合合能效比并不不比分体空调调高。图1D楼集中空调系统能耗组成图尽管集中空调制制冷机的额定定能效比大大大高于房间空空调器，但集集中空调系统统的冷水泵、冷冷却水泵、风风机、冷却塔塔等其他用能能设备的能耗耗所占比例较较大；而且冷冷冻水泵消耗耗的电能转化化为热能，大大部分加热了了冷冻水，这这会增加空调调冷水机组的的冷负荷，从从而使冷水机机组耗电量增增加、能效比比下降；另外外集中空调系系统还要考虑虑庞大的冷水水系统管网的的冷损失。综综合考虑这些些因素，集中中空调系统的的综合能效比比通常与普通通分体空调器器相当，而且且会低于能效效等级较高的的节能分体空空调器。图1D楼集中空调系统能耗组成图2）集中空调调方式无法充充分发挥出住住户行为节能能的潜力，因因此实际运行行能耗高。图2A楼分体空调住户空调能耗指标分布状况图2是A楼各住住户的空调能能耗指标分布布图，由图2可以看出，采采用分体空调调的住宅楼各各住户之间的的空调能耗差差异很大，空空调能耗的集集中度高。大大多数住户的的空调能耗指指标低于平均均值，但少数数空调能耗大大户的空调能能耗大大超过过平均值，达达到平均值的的5～8倍。这说明明住宅空调的的不同住户的的空调消费需需求差异巨大大，大多数采采用分体空调调住户的空调调能耗水平很很低，空调行行为节能潜力力很大。另外外住宅空调需需求的显著特特点是：在时时间上具有间间歇性和不同同时性，在空空间上具有局局部性。采用用分体空调方方式可以方便便地适应不同同住户的不同同空调需求，以以及住宅空调调的局部性、不不同时性和间间歇性的特点点，可以充分分发挥出住户户的行为节能能潜力，因此此空调器通常常是短期间歇歇运行的，通通过各住户的的调控，可以以自动实现住住宅楼部分时时间和局部空空间的空调。但但采用集中空空调方式，则则只能按照需需求最大的情情况来运行，难难以充分发挥挥出住户行为为节能的潜力力，因此住宅宅集中空调通通常是连续运运行的，而且且是长时间在在很低的负荷荷率下运行，系系统实际能效效很低，虽然然可以采用变变频调节等调调控手段提高高系统调控性性能，但在很很低的负荷率率下，其调控控的节能效果果十分有限。无无法充分发挥挥出住户巨大大的行为节能能潜力，这是是造成集中空空调方式的运运行能耗大大大高于分体空空调方式的最最重要因素。图2A楼分体空调住户空调能耗指标分布状况3对住宅分体空空调方式的再再认识3.1运行能能耗前面的实际调查查结果表明住住宅分体空调调方式的实际际运行能耗远远低于集中空空调和户式空空调方式，住住宅分体空调调方式的实际际运行能耗只只有集中空调调方式的5％～15％。近年来来随着空调器器节能技术快快速发展，分分体空调器的的能效比也不不断提高，目目前1级节能空调调器的额定能能效比通常可可以达到3.4~4，直流变频频等节能技术术也日趋成熟熟，这使得空空调器的综合合运行能效比比大幅度提高高，能耗进一一步下降。3.2经济性性分体空调器价格格低廉，即使使按全部主要要房间均设置置价格较高的的节能型空调调器计算，分分体空调方式式投资也远低低于户式空调调和集中空调调方式，在这这种对分体空空调方式不利利的极端情况况下，分体空空调方式的投投资通常也只只有户式空调调和集中空调调方式的40％～50％，而按目目前居民的实实际装机情况况计算，采用用分体空调方方式的投资远远低于这一数数据。而且由由于其运行能能耗大大低于于集中空调和和户式空调方方式、几乎不不需要维护费费用，因此其其运行费用也也远低于集中中空调和户式式空调方式。一一些实际调查查结果显示，住住宅分体空调调的运行费用用通常不到集集中空调方式式的10％，集中空空调方式的管管理维护费用用通常就高于于分体空调的的总费用。3.3美观性性图3B住宅楼局部外观照片（分体空调）目前确实有不少少建筑的空调调器室外机对对建筑美观性性造成了不利利的影响，但但这并不是分分体空调方式式的错，而是是建筑和暖通通专业并没有有很好地协调调来考虑和解解决这一问题题。实际上，分分体空调室外外机美观性问问题通过适当当装饰的方法法并不难解决决，这方面有有不少成功的的实例。图3就是采用分分体空调的建建筑，由该图图可见，通过过适当装饰，空空调室外机对对建筑美观性性并没有什么么不良影响。但但如何对空调调器室外机进进行合理装饰饰，既满足美美观性的要求求，又不影响响空调器的能能效和性能，这这是需要引起起注意的问题题。图3B住宅楼局部外观照片（分体空调）3.5空气品质质在室内空气质量量方面，没有有证据表明采采用分体空调调一定会比采采用集中空调调更容易得空空调病，分体体空调的新风风供应问题可可以采用适当当开窗等简单单方法来解决决。而集中空空调新风系统统的风管较长长，清洗不便便，二次污染染通常比较严严重，送出来来的往往并不不是清洁的新新风，另外新新风集中长距距离输送的能能耗也较高。3.6舒适性性在舒适性方面，分分体空调方式式可以达到集集中空调所能能达到的任何何夏季室内温温湿度环境，而而且与集中空空调相比，更更容易实现室室内温度的个个性化调控，更更好地满足不不同居民对空空调舒适性的的不同需求，因因此其舒适性性并不比集中中空调差。不不少人认为分分体空调启停停控制的室温温波动很大，因因此舒适性差差，为此，笔笔者专门做了了一些实测对对比，结果表表明，分体空空调器启停控控制时室温波波动范围通常常不超过2℃，与集中空空调方式基本本相当。虽然然，集中空调调方式可以提提供四季如春春的恒温恒湿湿空调环境，这这是目前分体体空调方式难难以做到的，但但长期处于恒恒温恒湿的环环境中，缺乏乏环境参数变变化的刺激，这这对人体的健健康也是不利利的，而以数数倍甚至是十十多倍的能耗耗代价来获取取这种高舒适适性的空调环环境，这是得得不偿失的，也也不符合可持持续发展的要要求。舒适性性空调的“以人为本”不能只考虑虑空调用户的的舒适性，也也应考虑空调调对公众利益益的损害，更更要考虑可持持续发展问题题；不仅要考考虑营造舒适适的室内环境境，也要考虑虑对室外生态态环境的不利利影响。3.7资源消消耗采用集中空调方方式、提高空空调集中度，能能否使空调设设备的材料消消耗和生产能能耗减少？笔笔者对此进行行了详细的实实例计算分析析，结果表明明，由于集中中空调系统输输配系统的耗耗材量较大，因因此集中空调调方式的材料料消耗量和生生产能耗也显显著大于分体体空调方式。在在三种住宅空空调方式中，分分体空调方式式的材料消耗耗量和生产能能耗也是最小小的，集中空空调方式的材材料消耗量和和生产能耗通通常比分体空空调方式高20％～30％。3.8环境影影响由于住宅分体空空调的运行能能耗、生产能能耗和资源消消耗均远低于于集中空调方方式，因此分分体空调方式式对环境的不不良影响也远远低于集中空空调方式。综上所述，分体体空调仍然是是目前最经济济实惠、节能能环保、适合合中国国情的的住宅空调方方式，正是由由于我国绝大大部分住宅采采用了分体空空调方式，才才使得住宅空空调能耗保持持在目前较低低的水平。因因此应走出对对分体空调方方式的一些认认识误区，我我国的住宅空空调应坚持走走分散式空调调的发展道路路，并加强对对相关问题的的研究。4结语住宅空调应走分分散式空调还