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住宅空调能源发展论文 摘要本文在对上海市住宅能耗现状及空调使用情况调研的基础上，分析了上海市住宅空调及住宅能耗的发展趋势及其对城市能源和环境造成的影响，指出今后住宅空调的能源和形式将日趋多样化新建集合式住宅或住宅小区，将以DHC和BCHP为主，以天然气为燃料或以电力蓄能技术平抑负荷峰谷；独立式住宅将以燃气发动机驱动热泵或多联变频热泵的户式空调为主；而在单生公寓、SOHO住宅和旧有住宅中还会以房间空调器为主从住宅能源的绿色化做起，促进"绿色住宅"的发展 关键词住宅空调能源区域供热供冷（DHC）冷热电联供（BCHP） 1上海住宅建设的现状与前景 上海是中国发展最快的城市之一2000年，中国的城市化水平为36.9%，而上海已达到88.3%，为全国城市化水平最高的地区在2000的全国第五次人口普查中，上海的户籍人口为1321.63万人，而实际人口（加上常住外来人口）为1673.77万人1999年，上海在世界十大城市中名列第六位（世界十大城市分别是：东京、墨西哥城、孟买、圣保罗、纽约、上海、拉各斯、洛杉矶、汉城、北京）但上海在城市形态上有许多先天不足： （1）2000年，上海总面积只有6340.5km2，不到北京市的零头（北京面积约16800km2），发展空间较小； （2）2000年，上海人口密度全市平均3296p/km2，市中心的黄浦区（CBD地区）高达53326p/km2。

（3）由于人口密度大，用排放密度、人均负荷和大气污染指数来衡量区域环境水平，上海排在全国各省市的最后一位 为如此高密度的城市居民解决住房问题成为历届上海市人民政府的头等大事上海曾经以其居民住房狭小而闻名全国现在，上海市区人均居住面积已经从1978年的4.2m2提高到2000年末的11.8m2人均公共绿地面积1999年还只有3.62m2，2001已经提高到5.5m2，上了一个很大的台阶 居住条件的改善得益于经济的发展上海经济近年一直保持两位数的经济增长率，2001年人均GDP已经达到4500美元有经济学家按购买力平价PPP（purchasingpowerparity）计算，1999年上海人均GDP为15516美元，明显高于中等收国家平均水平（8320美元）因此，上海每年竣工的住宅面积一直保持在全国各城市之首，"九五"期间共建成住房7810万m2同时，住宅质量有了明显提高，住宅功能有了明显改善 上海市政府制定的住宅建设发展目标是：2005年人均居住面积13.8m2，实现户均一套房；2015年人均居住面积18m2，实现人均一间房；同时要有优越的居住环境（室内环境和室外环境）和完善的功能，还要实现"四化"，即投资多元化、建设工业化、管理现代化和住宅生态化。

房地产业将成为上海的支柱产业之一，在GDP中的贡献率将由4%～5%提高到10%左右普通住宅将成为房地产业中的投资主体 我们在考虑上海住宅空调今后发展时，不能离开上海的现状和条件可以预测： （1）由于人口密度大、土地资源紧缺，上海的住宅建设还将以"三高（即高层、高密度、高容积率）"集合式住宅为主独立式住宅（俗称"别墅"）或联体住宅（townhouse）会有一定程度增长，以满足一部分富裕人群的需求但任何时候都不会像美国那样成为住宅建设的主体 （2）随着居民经济收的增长和生活质量的提高，住宅消费的重点将从"硬件（装修和耐用消费品）"消费转向"软件（功能和环境品质）"消费上海的气候特点决定了仅靠自然能源不可能完全解决室内环境品质问题因此，保障室内环境品质所需要的能耗（空调、通风、采暖、热水供应）将会迅速增长 （3）2000年上海60岁以上人口已经占到17%，平均期望寿命达到78.77岁，超过中等发达国家的平均水平说明上海已经率先进入老龄化社会因此，在研究住宅空调时，必须考虑老年人的需求和特点另外，随着社会就业结构的变化，新的自由职业的SOHO族和单向族的兴起，也是必须认真对待的特点。

2上海住宅能耗的现状与前景 住宅能耗，主要指运行能耗或终端能耗（enduseenergy）运行能耗中又可分为使用能耗和固有能耗（standbyenergy）两部分 图1中的横坐标表示"需求"，纵坐标表示"能耗"，余线称为"服务曲线"很明显，需求越大或提供的服务越多，能耗就越大提供服务的能耗就是使用能耗如果我们能够提高能源转换效率，即减小服务曲线的斜率，使服务曲线更平坦，就能够以较小的代价（能耗）提供更多的服务服务曲线并不是从原点出发其起点与原点之间的距离即固有能耗在建筑物里，固有能耗就是通过围护结构的冷热损失以及各种耗能以及各种耗能设备（如电脑、电视机等）的待机损失我们应该尽量减少固有能耗，最好达到零损失 图1使用能耗与固有能耗 研究住宅能耗，也应从使用能耗和固有能耗两方面着手在使用能耗中，占比例最大的当数空调耗电目前上海住宅空调使用的能源百分之在是电力而在电力空调中又以分体热泵型家用空调占绝对主导地位根据国家统计局的统计，2000年上海每百户家庭拥有的空调器台数已经接近100台如图2所示上海共有400万个家庭，就是说，按国家统计局数字，上海居民拥有400万台空调器，装机功率为350万kW。

图2上海每百户居民拥有空调器台数的增长 我们在2001年夏季动用80余名学生在上海780户家庭进行了一次随机意味着调查调查结果统计如下（国统局是抽样调查500个家庭的2000年数据）： 上海每百户家庭的主要耗能设备拥有量（有效数据780户）表1 设备名称每百户拥有量（台）设备名称每百户拥有量（台）设备名称每百户拥有量（台） 同济数据国统局同济数据国统局同济数据国统局 电热水器34.963.6 (热水淋浴器)微波炉88.778烘干机10.9- 燃气热水器74.1电饭煲94.5-除尘器61.3- 太阳能热水器2.7脱排油烟机92.8-音响66.231.8 电热饮水机81.9-燃气灶93.2-台式电脑65.925.6 冰箱104.3102.2洗衣机10193.4笔记本电脑14.2- 空调器18196.4电视机177.7147 我们调查的空调器拥有量远高于国家统计局数据这可能是因为我们的调查对象主要是新建小区和收相对较高的白领在780户家庭中，没有空调的仅21户，即空调的普及率达97.2%；安装家庭中央空调（即户式空调）的只有两户，占总数的0.26%；而拥有家用空调最多的一户有7台（独立式住宅）。

将调查情况与美国能源部1997年的统计数据（见表2）做比较 1997年美国住宅空调的普及率表2 地区电力空调平均 年能源费用支出（美元）每百户家庭电力空调 的普及率（%）有中央空调的 家庭百分比（%） 全美1407247.1 东北部746322.2 中西部817851.4 南部2019369.7 西部1284127.6 南大西洋地区19593 如果单从住宅空调的普及率来看，上海超过美国的任何一个地区而美国由于是以独立式住宅为主，因此中央空调（户式空调）普及率要远高于上海上海很多家庭还仅限于只有一个房间安装房间空调器（RAC），解决"有"和"无"的问题，还谈不追求更舒适的室内环境品质 另一方面，上海很多家庭空调使用时间很少图3和图4是调查得到的空调使用情况 图3夏季空调使用情况调查（748户） 图4冬季空调使用情况调查（726户） 按表3的条件判别，并按上述调查结果加权平均，可以估算出上海住宅空调的全年平均使用小时数为800～900小时 判别空调开启与否的温度频段和同时使用系数表3 夏季（同时使用系数0.5）冬季（同时使用系数0.4） 有人即开感觉热才开很热才开有人即开感觉热才开很热才开 室外气温频段（BIN）℃2628321062 2000年上海人均耗电量为4004.4kWh，是1998年经合组织（OECD）国家人均水平的86.4%，是世界人均水平的2.44倍。

但上海人均生活耗电量只有402.53kWh，占总耗电量的10%，约为香港人均生活耗电量的30%上海家庭平均人口数为2.8人，2000年上海家庭平均年用电量应为1127kWh.如果每台家用空调平均功率为0.8kW，启停系数为0.7，可估算出上海每个家庭空调耗电量为450kWh，为家庭总耗电的40%每个家庭花在空调上的电费为275元可以将上述情况再同美国相比较（见表4） 1997年美国家用空调使用情况表4 地区从不开少数白天以及夜间相当多整个夏季 全美2.451.225.121.3 东北部3.661.521.510.4 中西部2.953.729.613.7 南部0.333.326.240.1 西部3.759.821.814.7 南大西洋地区54 如果把上海调查中"有人即开"对应于美国的"相当多"一项，而把"感觉热才开"和"很热才开"两项对应于"少数白天以及夜间"一项则可发现，上海的空调虽然普及率高，但应用并不广泛 从图5可以看出，广州的人均居民用电量一直是四城市中最高的，这明显地与广州空调使用频繁有关面北京的居民用电量后来居上，2000年超过上海。

这可能是由于近年来北京夏季多次出现持续高温，同时北京的居民电价要明显低于上海（0.39元/kWhvs.0.61元/kWh）图6是我们调查得到的居民反映家庭能源费用开支最大项目的百分比 图5国内四城市人均居民用电量比较 图6家庭能源消费开支最大的项目（691户） 有待机损失方面，根据美国LBNL在北京和广州157户家庭的调查，平均为37W上海家庭的家电拥有量与北京和广州基本相同，因此可以认为待机损失也在37W左右就是说，每个家庭每天有近0.9kWh、每年约320kWh的电是白白浪费掉了上海全市每年浪费掉的电力达12.8亿kWh，是2000年上海全年用电量的2.3% 根据上述分析，可以预测今后上海能耗趋势： （1）家用空调拥有量将进一步提高，从一户一机向一室一机发展以"十五"期间新增住宅面积7000万m2计算，假定入住率为70%、每平方米装机冷量50W、家用空调平均COP为2.5，可以估计约需要50万kW装机功率再假定现有家庭每百户空调器拥有量以平均每年10台的速度增加，5年后可达150台（按国统局数据）则约需增加200万台RAC，装机电功率约160万kW。

就是说，5年后仅居民空调就需要增加电力供应200万kW （2）上海是典型的夏热冬冷气候计划经济时代没有采暖，北方采暖地区的人冬天很不情愿到上海，因为忍受不了室内温度比室外还要低的环境我们的调查发现，冬季基本不用空调的家庭比例占28%以上，多数人还是靠增加穿衣量来保暖御寒这种状态可以解释为一种生活习惯或适应性，但可能更重要的原因是能源费高（上海的居民电价基本与美国的平均水平相同）如果考虑到冬季是各种老年性疾病的高发时段，老年人冬季死亡率也较高，可以认为，随着人们生活水平的提高和老龄化社会的到来，上海冬季采暖的能源需求逐年上升而目前普遍使用的热泵型分体空调在严寒条件下很难使室温达到舒适标准因此必须关注上海住宅采暖问题 （3）人们的健。