在社會(huì)慣性和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)則的影響下,環(huán)保、節(jié)能在建筑領(lǐng)域已部分等同于購(gòu)買(mǎi)新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品,那么,先進(jìn)的就一定是必要的嗎?要環(huán)保就要多花錢(qián)嗎?
首先,堅(jiān)決反對(duì)現(xiàn)在到處上馬的大規(guī)模區(qū)域供冷技術(shù)。2006年和2007年夏天,到日本各個(gè)城市的電力公司、燃?xì)夤具M(jìn)行過(guò)研究交流,充分了解了這個(gè)技術(shù)的缺點(diǎn)。區(qū)域供冷的溫差不能超過(guò)10 ℃,供水5 ℃,回水zui多15℃。目前北京市集中供熱系統(tǒng)的供水溫度是130 ℃,回水溫度是60~70℃,溫差近70℃。這樣的話(huà)區(qū)域供冷在輸送過(guò)程中損失的能耗至少是供熱的6倍以上。
同時(shí)循環(huán)泵的電耗還將轉(zhuǎn)換為熱量,加熱冷水,也造成了冷量的浪費(fèi)。我在日本新宿調(diào)查,那里有世界zui早建成,也是目前zui為完善的集中供熱系統(tǒng)。新宿是高密度的辦公區(qū)域,供冷范圍在幾公里之內(nèi)。他們的技術(shù)人員介紹,經(jīng)過(guò)測(cè)算,他們的冷量損失可以控制在10%左右。我很奇怪,北京供熱管網(wǎng)的保溫材料遠(yuǎn)不及日本,熱網(wǎng)總長(zhǎng)度近1000km,且冬季管網(wǎng)內(nèi)溫度為130 ℃,室外0℃,溫差130℃,損失才1%,他們的管網(wǎng)內(nèi)溫度5℃,室外溫度30℃,溫差才25℃,損失怎么可能達(dá)到10%呢?把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析了一遍才發(fā)現(xiàn),全年循環(huán)水泵的耗電量相當(dāng)于供冷量的8.5%,除了電動(dòng)機(jī)效率,其他的熱量全跑到水里去了。所以管網(wǎng)損失大不是因?yàn)楣艿辣夭睿且驗(yàn)樗冒l(fā)的熱在加熱冷水。
第二,供冷和供熱不同,集中供熱的負(fù)荷在40%~*之間變化,但供冷負(fù)荷不光和室外溫度有關(guān),還和室內(nèi)發(fā)熱有關(guān),比如會(huì)議室,很多人來(lái)開(kāi)會(huì),末端負(fù)荷馬上大幅增長(zhǎng),散會(huì)后負(fù)荷又大幅下降。因此供冷末端負(fù)荷在1%~100%之間變化,但這么大的變化范圍很難通過(guò)水量的調(diào)節(jié)得到充分實(shí)現(xiàn)。
此外,在集中供冷過(guò)程中,供冷公司通常處于強(qiáng)勢(shì),使用者處于劣勢(shì),如果計(jì)算冷量收費(fèi),往往會(huì)為了賣(mài)出更多的冷量,增加實(shí)際用冷量。經(jīng)過(guò)調(diào)查,日本的辦公樓采用集中供冷的,單位面積能耗量在150~160 kW?h/m2以上,而用自身的冷機(jī)供冷的辦公樓能耗只有80~110 kW?h/m2,比集中供冷低30%,這就是強(qiáng)勢(shì)造成的。可能有些人認(rèn)為集中供冷的優(yōu)勢(shì)在于提率,但電動(dòng)制冷機(jī)效率的提高是有限的,機(jī)器容量只能到2~3 MW,再加大容量,效率也不會(huì)進(jìn)一步提高了。
上面提到,日本使用集中供冷的辦公樓能耗反而大于獨(dú)立冷源供冷的建筑,即使是*效率zui高、效果的一個(gè)例子,每平方米的用冷量也比獨(dú)立冷源的樓高。美國(guó)大學(xué)校園里也都普遍采用集中供冷,但實(shí)際能耗也都高于分散供冷。可目前我們國(guó)家卻不斷把集中供冷當(dāng)作節(jié)能減排的*途徑,各種項(xiàng)目紛紛上馬。2008年,海南開(kāi)工建設(shè)一個(gè)號(hào)稱(chēng)亞洲zui大的區(qū)域供冷項(xiàng)目,作為海南島節(jié)能減排的zui大項(xiàng)目。但我要說(shuō),這不是節(jié)能減排,一定會(huì)使能源消耗量增加。
區(qū)域供冷與熱電聯(lián)產(chǎn)
再看用工業(yè)余熱制冷。熱電廠夏季的熱量就是廢熱嗎?如果用吸收機(jī)制冷水進(jìn)行制冷,只能抽取溫度為150 ℃的蒸汽,但只有蒸汽熱量的12%能進(jìn)入發(fā)電機(jī)發(fā)電。另外,至少還需要6%的電力驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵。少發(fā)的電和循環(huán)泵耗電合計(jì),折合為冷量的18%,當(dāng)電制冷的COP=6時(shí),二者效能是相同的。因此用熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域供冷,跟把熱量轉(zhuǎn)換為電能送入電網(wǎng)供用戶(hù)制冷,折合成一次能源,效率是一樣的。如果再考慮到冷量輸送的困難和損失,就顯得沒(méi)有多大必要了。
如果不在電廠做吸收機(jī)制冷水,可行的技術(shù)途徑可能是直接用熱水循環(huán)制冷,COP <0.7;或者用溶液除濕,拿熱水送新風(fēng),等效COP >1.5,還能解決蓄能問(wèn)題。但這些方法都要求有足夠多的末端用戶(hù),但如何讓那么多的公共建筑采取這種技術(shù)方式,進(jìn)行大量的設(shè)備改造,還是一個(gè)難題。
樓宇熱電冷三聯(lián)供
樓宇式熱電冷三聯(lián)供,就是在樓宇內(nèi)設(shè)置天然氣發(fā)電機(jī),余熱用于冬天供熱,夏天供冷和生活熱水。很多人認(rèn)為這是節(jié)能的好方法。但他們的論斷都建立在一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)上,就是和燃煤發(fā)電效率33%相比,這種技術(shù)的發(fā)電效率更高,因而更節(jié)能。但采用燃?xì)馊济郝?lián)合發(fā)電的北京市第三熱力廠,其發(fā)電效率是55%,既然是樓宇式熱電冷三聯(lián)供采用天然氣發(fā)電,就不應(yīng)該和燃煤發(fā)電比,而應(yīng)該和天然氣發(fā)電廠的效率比。
樓宇熱電冷三聯(lián)供裝置在冬天進(jìn)行熱電時(shí),確實(shí)比單獨(dú)燒天然氣鍋爐要節(jié)能,但在冷電聯(lián)產(chǎn)的時(shí)候,就不如大的天然氣發(fā)電廠加制冷機(jī)節(jié)能了。發(fā)電效率50%,冷電發(fā)電效率zui多30%~40%,剩下的余熱制冷,算下來(lái)遠(yuǎn)不如燃?xì)鉄犭姀S節(jié)能。把有限的天然氣資源用于效率為40%的樓宇發(fā)電,而不提供給原料短缺的燃?xì)獍l(fā)電廠,實(shí)際上也是一種能源浪費(fèi)。
但由于這類(lèi)設(shè)備中zui貴的就是發(fā)電機(jī)。當(dāng)設(shè)備投入已經(jīng)發(fā)生后,即使低效地純發(fā)電,熱量廢棄了,在經(jīng)濟(jì)上也比發(fā)電機(jī)閑置合算。因此出于經(jīng)濟(jì)利益,使用者就有可能在過(guò)渡季通過(guò)單純發(fā)電確保利益,但其能源消耗大于使用公共電網(wǎng)的供電,實(shí)際上間接造成了能源的浪費(fèi),可謂“省錢(qián)不省能"。當(dāng)前有關(guān)部門(mén)正在制定政策推廣這種技術(shù),可以說(shuō)只是被其貼著的“節(jié)能"標(biāo)簽吸引,而沒(méi)有認(rèn)真研究它的實(shí)質(zhì)。
太陽(yáng)能光伏電池和空調(diào)制冷
大家都知道,太陽(yáng)能光伏電池價(jià)格昂貴,我們先不談其生產(chǎn)過(guò)程是否過(guò)多消耗能源,單看它是怎么發(fā)電的。
太陽(yáng)能電池發(fā)電需要遵循兩個(gè)原則:一個(gè)是哪兒發(fā)的電多就把裝置設(shè)在哪兒,所以光伏電池通常都在房頂上;第二點(diǎn),需要維持光伏電池的表面清潔。實(shí)際上,我們國(guó)家的西北地區(qū)晴天相對(duì)較多,更適于用太陽(yáng)能發(fā)電,那里基礎(chǔ)建設(shè)落后,也急需電能。而大城市往往能源配套較好,污染和遮擋都很?chē)?yán)重,影響太陽(yáng)能的吸收。例如,上海市政府安裝了大量的光伏電池,但不到一年發(fā)電量就降低了,因?yàn)榘l(fā)電節(jié)約的資金不足以形成經(jīng)濟(jì)動(dòng)力刺激人們擦洗電池。所以說(shuō),勞動(dòng)力成本相對(duì)較低,能源產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益更為重要的地區(qū),可能更適于使用光伏電池發(fā)電。
此外,我個(gè)人也不主張使用太陽(yáng)能進(jìn)行空調(diào)制冷。今天的太陽(yáng)能空調(diào)制冷技術(shù)與40年前剛剛發(fā)明時(shí)相比沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)性的變化,但為什么40年都沒(méi)有得到真正的推廣?原因在于太陽(yáng)能的經(jīng)濟(jì)性取決于年可運(yùn)行時(shí)間。太陽(yáng)能熱水器為什么這么普遍?不用政府組織,老百姓就都自覺(jué)使用太陽(yáng)能熱水器,使得中國(guó)成為太陽(yáng)能熱水器總量世界*的國(guó)家?因?yàn)樘?yáng)能熱水器一年四季都能得到使用。但太陽(yáng)能空調(diào)一年能開(kāi)多長(zhǎng)時(shí)間呢?由于中國(guó)家庭夏季普遍開(kāi)空調(diào)的時(shí)間還較少,相對(duì)它的成本,使用太陽(yáng)能空調(diào)就顯得很不經(jīng)濟(jì)了,這也顯著制約了太陽(yáng)能空調(diào)的推廣。
VAV系統(tǒng)
現(xiàn)在很多十幾萬(wàn)平米的巨型建筑都使用VAV系統(tǒng),成為一個(gè)非常時(shí)髦的“節(jié)能措施",甚至有人說(shuō),沒(méi)有VAV系統(tǒng),都不好意思說(shuō)這是五寫(xiě)字樓。
我聽(tīng)說(shuō)有的建筑,一個(gè)系統(tǒng)帶三四百個(gè)變風(fēng)量箱,把我嚇著了。VAV方式能不能滿(mǎn)足各個(gè)末端的溫濕度要求,關(guān)鍵在于末端組合的性質(zhì)是不是一致。采用超大規(guī)模VAV系統(tǒng),各個(gè)末端的組合形式一定是不同的,如果沒(méi)有有效的再熱,各個(gè)末端的溫度需求很難全部得到滿(mǎn)足。比如電視臺(tái),一個(gè)房間是編輯室,若干編輯機(jī)釋放著大量熱量,而另一個(gè)間是總編室,只有一個(gè)人和一臺(tái)電腦。如果要保證編輯室的送風(fēng)要求,總編室的溫度就會(huì)過(guò)低,很難全部協(xié)調(diào)好,只能通過(guò)再熱滿(mǎn)足需求。日本也有一些變風(fēng)量系統(tǒng)的成功案例,但他們的系統(tǒng)都非常小,每個(gè)AHU只帶五六個(gè)末端,而不是這種大型的系統(tǒng)。
現(xiàn)在還發(fā)展出“冰蓄冷低溫送風(fēng)變風(fēng)量"的形式,送風(fēng)溫度僅為11~12 ℃。送風(fēng)溫差大,風(fēng)機(jī)電耗自然會(huì)降低,但這增加了末端調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的困難,同時(shí)由于送風(fēng)溫差大,只能送飽和風(fēng),導(dǎo)致室內(nèi)偏干,相對(duì)濕度30%~40%,又增加了新風(fēng)處理的難度。
VAV空調(diào)還有一些其他問(wèn)題。比如說(shuō)不能單獨(dú)關(guān)斷某個(gè)房間,只能設(shè)置成zui小風(fēng)量,如果400個(gè)VAV變風(fēng)量箱連在一塊,辦公樓里有兩個(gè)加班的,400個(gè)就都得陪著,同時(shí),VAV空調(diào)的回風(fēng)是互相串通的,可能會(huì)導(dǎo)致傳染病的傳播,新風(fēng)也難以保證。所以說(shuō),VAV系統(tǒng)不是大型辦公樓空調(diào)的*選擇。