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新型蓄冷介质与住宅节能

明岗陈沛霖

(同济大学上海200092)

1上海电力供求状况

能源的合理开发和利用是人类赖以生存和发展的重要基础。随着人口与经济的增长，能源消费急剧增加。在总能耗中，建筑的能耗占有很大比例。据统计，在日本、美国，其能耗占总能耗的30％-40％，并且逐年呈上升趋势。

近年来，我国能源工业有较大的发展，电力工业作为国民经济的基础产业之一已取得较大的进步。截止1996年底，全国发电的装机容量已达23600万kW，居世界第二位。但从长远来看，我国电力供求矛盾仍将十分突出，特别是整个用电结构不合理，用电高峰和低谷负荷相差较大，造成大量能源浪费及众多设备的闲置。以上海为例，1993年日最高用电峰谷差是198．7万kW，平均日用电峰谷差为147．3万kW，而整个华东电网的峰谷差高达660．1万kW，约占电网装机容量的25％。到1996年，上海地区的峰谷差更是高达306万kW。随着用电结构的变化，电网的用电高峰和低谷的差距将日益扩大。

随着人民生活水平的提高，空调也日益被普通家庭所接受，使住宅能耗在整个能耗中所占的比例迅速增加，以上海每百户居民所拥有的空调台数为例，1995年为33台，1996年则增加到50台，1997年8月的调查结果是61台。从此可以预见，今后上海绝大部分居民都会拥有空调，由此带来的用能缺口是不能忽视的。目前，上海近年来用于空调的电负荷已超过150万kW，其中大约一半为中央空调。一半为独立式空调，这些空调大多在用电高峰时开启，所造成的电力缺口达40—70万kW。

2蓄能空调的节能意义

大量的能量需求不仅造成市政建设的巨大压力，而且伴随着大量温室气体的排、破坏臭氧层的氟里昂的泄漏，造成了诸多环境问题。许多学者以可持续发展的思想为基础，极力构筑人与自然和谐统一的未来建筑的发展方向。这些理论的核心就是要采用各种可能方法来减少建筑本身能耗，同时用最经济的能耗来满足人们迅速增加的健康和舒适感的要求，从而提高工作效率和生活质量。在节能方面，现在国外较新的，也是较为有效的分析方法之一是需求方管理技术(DemandSideManagement，简称DSM)。它的思想核心是，改变过去单纯以增加能源供给来满足日益增加的需求的做法，将提高需求方的能源利用率而节约的资源，统一作为一种替代资源。其中一个重要思想就是主张将资金投入能耗终端的节能(需求端)，其所产生的效益要远高于将资金投资在生产更多能源上的效益。举例讲，由于蓄冷空调能够在用电低谷时将冷量蓄存下来，待到用电高峰时使用(即将用电高峰时的负荷移到了用电低谷)，从而具有平衡负荷，优化用能结构的优点。但从传统节能的观点上看，在制造单位冷量上，蓄冷空调的效率不会比普通空调的制冷效率高，反而对蓄冷空调通常采用的冷蓄冷系统而言，由于制冷循环的蒸发温度比普通空调所采用的蒸发温度低，其循环的效率因而较低，所以它也是一种“耗能”技术。这却恰恰反映了DSM的思想：因为用蓄冷空调的办法将1kW的电高峰的电耗移到低谷去所需要的投资是1200元，而建一座30万kW的火力发电厂的投资平均为6670元／kW，并且，这种做法所带来的环保效益就更不用说了。

可见，蓄能完全符合DSM思想所发展起来的一种节能技术。由于其在改善用能结构及环保上的优势，它在各国都受到极大的重视。日本由于地理位置上的原因，资源较为短缺，因而，在50、60年代，水蓄冷中央空调技术在日本得到了较大发展。1952年，日本第一个采用水蓄冷的中央空调系统东日会管大楼投入运行。之后，有大量的水蓄冷中央空调在日本得到了应用70年代以来，世界范围的石油危机促进了蓄冷技术的迅速发展：美国首先将蓄冷技术的作为电力负荷的调峰手段广泛应用于建筑空调中。我国在蓄冷空调的应用及研究上起步较晚，相关政策还有待完善。

3新型蓄冷介质在住宅节能中的前景

正如前面所述，由于人们生活水平的迅速提高，家用空调的普及率迅速增加，导致空调的制冷量不断增加，综合起来使住宅耗能在整个建筑中的能耗比例迅速增加。这些除加剧电力的供需矛盾的同时，由于在目前的居民住宅中，通常是使用电力驱动的冷暖两用的分体式空调来实现冬夏两季的冷热供应。这种系统是没有新风供应的。人们长期在这种环境中生活，将对身心健康产生严重的危害。日益严重的“空调病”正受到社会普遍的关注。此外，分体空调室外机的噪声、滴水等现象不仅恶化了居民的居住环境，而且对城市景观具有相当大的负面作用。作为国际大都市的上海，有必要从长远出发，在有条件的小区实施示范工作，积累经验，为未来家庭的空调节能作好总体规划。

研究表明，当住宅的空调房间数超过一定数量后，集中空调方式会比独立空调的方式经济节能。由于家中所有房间的空调同一时间打开的机率是比较小的，同时，由于空调热负荷出现的高峰也正是电网负荷的高