南方周末专访 | 江亿院士:我为什么反对集中供冷

来源:南方周末 作者:宋炳晨 钟财芬 关键词: 集中供冷 冷热电联供        收藏 0   

2022
09/14
10:54
南方周末
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导读

集中供冷,以及早已在北方实行几十年的集中供暖,都属于区域能源系统,其背后隐含的是节能减碳以及建筑节能路径的讨论。在能源短缺的当下和“双碳”战略的背景下,建筑节能身上的担子越来越重——我国建筑耗能占全社会总能耗的20%以上,建筑已成为我国能源消耗的三大“耗能大户”之一。不过,业界针对区域能源系统利弊的争议已久。中国工程院院士、清华大学教授江亿在该领域研究多年,曾多次在公开场合对集中供冷表达过反对意见,他即认为,集中供暖“仅有一利”,但集中供冷、冷热同供均存 在资源浪费。

中能供热网讯:2022年夏天,济南将集中供冷这一鲜有关注的模式拉到了聚光灯下,引发热议(具体参见2022年8月18日《南方周末》报道《不开空调就能26℃? 济南“集中供冷”探访》《集中供冷“飞入寻常百姓家”有多难?》)。

集中供冷,以及早已在北方实行几十年的集中供暖,都属于区域能源系统,其背后隐含的是节能减碳以及建筑节能路径的讨论。在能源短缺的当下和“双碳”战略的背景下,建筑节能身上的担子越来越重——我国建筑耗能占全社会总能耗的20%以上,建筑已成为我国能源消耗的三大“耗能大户”之一。


集中供冷2

舜玉花园小区是济南较早采用类似集中供冷的居民小区,但仍有不少居民自行安装空调。(南方周末记者 宋炳晨/图)


不过,业界针对区域能源系统利弊的争议已久。中国工程院院士、清华大学教授江亿在该领域研究多年,曾多次在公开场合对集中供冷表达过反对意见,他即认为,集中供暖“仅有一利”,但集中供冷、冷热同供均存 在资源浪费。


在接受南方周末记者采访时,江亿院士指出,未来建筑节能在用先进技术手段提高效率之外,更重要的是保持中华民族节俭的美德,继续保持养成的绿色使用模式。


供冷与供热不一样


南方周末:几年前,你就集中供冷这个话题接受过采访,当时你是持反对意见的,如今的态度有无变化?


江亿:我依旧持坚决反对的态度,而且走到哪里都是这个观点。2000年,我应邀到日本东京、大阪、名古屋多地与热力公司研讨,当时他们跟我说,日本在搞集中供冷,我跟他们举行了三场辩论,一开始他们举了许多优点,到最后花了一个星期双方达成共识,集中供冷只有一个优点:日本缺少足够的工程师管理制冷设备,集中便于管理。


南方周末:我注意到,你也做了不少集中供热研究,为什么集中供热你是支持的?


江亿:北方集中供热,能耗高、损失大、投资大,问题很多,但为什么还要做呢?这是因为“有一利”。因为供热需要烧煤,只有越大的锅炉才越干净、越好管理。


现在一些地方想要“煤改气”,用天然气供热,就有人想直接将煤锅炉改成燃气锅炉,我认为这极其不对——天然气应该是分散的,让大家自己烧就可以了。


我们曾经做过一个调查。2005年前后,北京回龙观小区开始分户用天然气壁挂炉供热,用户可以调节温度,我们入户测温、调查住户的感受。结果发现,壁挂炉用户家里平均18-19度时,用户就觉得很舒服,而集中供热用户家里平均21度,用户还觉得冷。我们调研既用过集中供热,也用过壁挂炉供热的用户,七八成都觉得壁挂炉好——省钱了,还可以自己控制冷热。现在北方集中供热只有不到10%是按照热表收费,多数还是按面积收费。


对于集中供热而言,不管家里有人没人,即便一栋楼只有一户交钱,供热公司也要供热。我们统计过全国供热企业的运行数据,在能源价格上涨的情况下,北方供热公司能源成本占52%左右,其余48%都是人工费和设备折旧费等。


综合算下来,如果用壁挂炉,成本实实在在比集中供热低。


南方周末:集中供热还有这一“利”,集中供冷就没有了吗?


江亿:供冷与供热不一样。


供热主要对付的是“墙”。冬天的北京,室外零下10度,室内20度,内外温差30度,我们能感受到越靠近墙越冷,想让屋子暖和,就要让墙加热到20度,但墙的热容大,加热墙绝非易事,一个没有供热的房子从开始供热到室内热起来至少需要两天。正因如此,供热不能有人就供热而没人就不供了。


供冷对付的则是室内的热源。南方夏天室外35度,室内25度,内外温差至多也就10度,只有北方供热的1/3,实际上通过墙“跑”出去的冷量只有1/3不到。由于主要是对付室内发热的热量,南方开空调20-30分钟,屋内就凉快了。


而且北方冬天室内冷是因为室外温度低,但夏天热不只有室外温度高一个原因,还有太阳光照射、一间屋子很多人一起开会等,并不是所有房间都热、都需要冷。


正因为这种特点,北方供热需要的是连续供热,而南方供冷不需要连续,有人在就开空调,没人在就关掉。


建筑节能不能单纯看效率


南方周末:会不会有用户为了舒适性,追求这种恒温居住条件?


江亿:2020年,我们对12527套住宅建筑多联机中央空调的运行状况进行了调查,这种多联机制冷空调安装一套的费用要十万多,安装的都是高收入群体。


实际数据表明,开启时间最多也就3000个小时,这种情况很少,多数是1000-2000小时,也有不少只开500个小时。而在空调室外机运行状态下,52.5%的情况,只开一台室内机,28.8%的情况运行两台室内机,这二者就占了绝大部分,同时开启五台室内机的情况只有0.8%,凤毛麟角。


这就是用户的使用习惯,设计的时候认为室内机都开,但绝大多数只开一台或两台,造成大多数情况下系统低效运行,而根本达不到满负荷运行时的高效工况。


南方周末:中央空调不是效率更高吗?


江亿:中央空调确实效率高,用一度电平均出3.5度冷,分体机只出2.6度冷,比中央空调低。有人认为效率高的好,2003-2006年,各地提倡建筑节能,进行补贴,结果都补在了中央空调。


但是建筑节能不能简单看效率,还要看实际使用量是多少。我们十多年前就调查发现,北京安装分体空调——一个屋子一台,平均一平米的住宅耗电量一夏天就是两度电到三度电,最多4度电,而安装中央空调就要20度电。设想一栋楼里只有一家有老人,一直在家,其他人白天都上班去了,你说该开空调还是不开?

办公楼也会有这样的问题,员工都下班了,老板还在加班,中央空调是开还是关?最常见的是老板办公室自己加装一个分体机。

如果上升到一个区域问题就更大了。我上周到外地一个区考察,当地政府为了节能减碳,搞了二十几个区域能源站,每个能源站管一二百万平米。我问怎么算账,他们说便宜——北方供热每平米30块钱,而当地供热和供冷一共50元。我跟他们说,如果我是你的用户,一平米50块钱交给你了,我还会没人就关空调吗?不可能!而且一旦制冷不好了,我还投诉你。用能是不是反倒要高出很多倍?

我考察另一个地方的区域能源系统,管道、系统设计得都很好,运行管理数据也不错,但运行还是赔钱。原来当地根据用户盘管的开启小时数收费,高、中、低速价格各不相同,关闭则不要钱。结果用户实际开机率很低,只有在有人且觉得热的时候才开启。结果运行维护成本很高,却收不到多少钱。要是大家把空调都开起来,效益就不一样了,可是也不能去动员用户多开空调,如果这么干,不就是鼓励人家高碳生活吗?


集中供冷1

建筑节能不能简单看效率,还要看实际使用量是多少。 (视觉中国/图)

冷热同供会造成浪费

南方周末:如果是商业写字楼,做区域能源系统是否更适合?

江亿:一栋楼底下有一套供冷系统无可非议,但把十几栋楼连到一起,直径一米粗的管道互相连接,把地下空间都占了,好处在哪?尤其是CBD这样的地方,不仅地上寸土寸金,地下也是,巨大的管道会为地下空间利用带来很大的负面影响。

每栋楼设独立的供冷系统,通过相互连通也可以靠互相备用来提高可靠性,通过智能化也可以实现无人值守,一个公司同样可以同时管理十栋楼,工作人员进行巡检就可以了。

而且多栋楼集中在一起实现水循环需要有水泵,水泵需要耗电,耗的电都变成热,又加热了冷冻水。我考察日本新宿的一个供冷项目,冷损失10%中,只有1.5%是管道保温不好,其余的8.5%都是水泵电耗转换成的热量。

南方周末:既然南方不适合集中供热,而长江流域冬季又冷,如果采取冷热同供的方式,都用一条管道,会不会是一个好的选择?

江亿:建筑内瞬态所需冷量大于热量,即便是很冷的地方,瞬间最大冷负荷也比热负荷大。例如哈尔滨公共建筑的空调制冷负荷每平米要七八十瓦,而供热负荷只要四十瓦。因此供冷所需的水循环量大,一般情况下,供热屋内每平米需要1千克水循环,而供冷就需要4千克水循环。所以冷热同供的管道直径就需要变大,水泵也需要做改变。冷水热水都在相同的管子里跑,循环流量只能以大流量为准,在冷热同供下,最后只能是也用大流量供热,造成浪费。

绿色用能比提高能效还重要

南方周末:“双碳”背景之下,既然靠区域能源系统做到减碳存在困难,建筑节能还有什么路?

江亿:要实现碳中和就一定把建筑用能降下来。建筑用能降下来主要有两方面:一方面是用先进技术手段提高效率;另一方面就是要坚持维护中华民族节约的传统美德——绿色使用模式,这一点不好好坚持,就很难实现低碳节能,这件事恐怕比提高能效还重要。

我们的用能系统要想方设法做到支持分散、灵活调节,满足各种各样不同的需要,或者称之为部分时间、部分空间提供服务——有人就提供,没人就关掉。绝不能搞那种全时间、全空间,有人没人永远开着的模式。那种模式效率再怎么高,能耗也会非常高。

南方周末:在全国夏天趋热,冬天南方冷冻,特别是人们对舒适性要求越来越高背景下,有什么好的能源解决途径?

江亿:分体空调怎么不舒服了?通过合理的送风方式,分散式空调可以做到在室内侧与中央空调一模一样。中国中央空调设备最权威的研究机构是合肥通用机械研究院,全国的空调制冷设备都要送去检测。他们盖了办公楼,却没有用中央空调,我问他们院长,为什么不装一套中央空调?对他们来说,设备投资根本就不是问题,但他们知道中央空调的电费和维修花销都要比分散式大得多,所以人家最后不用中央空调,而是采用适合于这种办公建筑、能够分别控制每一个房间的多联机方式。

冷热电三联供不能提倡

南方周末:有一些学者比较推崇冷热电三联供,国内也有不少相关项目了,这是未来能源的解决路径吗?

江亿:冷热电三联供的概念上世纪九十年代就开始热了。后来美国能源部还有一个研究报告预测2020年就全是三联供了,但实际上根本没有实现。

国内上海浦东机场、虹桥二期,北京南站都做过冷热电三联供。当时认为燃气发电,冬天余热能供热,夏天余热能供冷,但实际运行效率都不高。一个建筑用多少电是变化的,用多少热、多少冷也是变化的,它们变化规律不一样。每年只有一小段时间热与电或者冷与电需求的比例合适。所以业内一直有争论,应当以电定冷,还是以冷定电。但这样就产生新问题:以电定冷,为了发电,冷会多出来,多出来的冷就浪费了;以冷定电实际上就成为集中供冷,就出现上面说的这些问题。

中国大多数燃气电厂,运行小时数很小,因为燃气比煤贵得多,一发电就赔钱。中国的电力系统,最缺的就是灵活电源,在未来低碳的能源体系下,为了消纳风电、光电,我们需要大量的灵活调节电厂,而燃气电厂适合担此重任。

而燃气电厂一旦变成冷热电三联供,就失去了其作为灵活电源为电网调峰的功能。从上述几方面看,冷热电三联供不能提倡。

未来要重视余热

南方周末:我们发现,不少项目宣称用电厂余热制冷,对此你怎么看?

江亿:热电联产是收集电厂的余热,让它去供热,这是我现在使劲推广的。

热只能从高温向低温处转移,而制冷是让热量从低温向高温处转移,这就必须投入功。电厂余热三四十度,是发完电剩下的“垃圾热”,已经发不出什么电来了,这种热不能做功,更不能制冷,但是这个温度的热却有可能作为供热热源。

想要制冷需要更高参数的热,但如果用更高参数的热,就会减少发电量。例如一台机器能发1万度电,发电后的余热不能制冷,而为了使余热能制冷就只能发9000度电,同时产生3000度冷量。但如果将这1000度电发出来,再通过电制冷,则可以产生5000度冷量。电厂的余热制冷并不划算。

南方周末:那供暖未来的方向是什么?

江亿:我们要充分挖掘各种余热资源,集中的系统把低品位余热送到千家万户,然后再通过末端变换解决供热问题,各种各样的余热都可以收集回来供暖,哪怕三四十度的余热都可以供暖,但它不能用来供冷。做事需要因地制宜,根据实际情况出发,不能违背客观规律。



 
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