建筑节能技术
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第二节 我国的建筑采暖与建筑能耗

一、我国的房屋建筑

我国人口众多,因此房屋建筑规模巨大。从1979年至1995年,全国城乡共建住宅129亿m2,其中城镇住宅25.5亿m2,农村住宅103.5亿m2。近期城镇每年新建住宅2亿m2以上,农村每年新建住宅6亿m2左右。我国城镇1993年新建住宅2.66亿m2,1994年再建住宅2亿m2,1995年又建住宅3.3亿m2,城镇居民生活条件大有改善,人均居住面积已由1979年的3.6m2提高到1990年的6.7m2,1995年的7.9m2(人均建筑面积15m2)。在农村,新建住宅已经成为时尚,1993年新建住宅5.7亿m2,1994年再建住宅5.8亿m2,1995年又建住宅6.5亿m2,至1995年农村人均住房面积即达21.26m2

以北京为例,1994年常住人口1050万人,城市实有房屋建筑面积2.4亿m2,其中住宅建筑面积1.2亿m2,人均居住面积已达8.7m2。北京城市面貌日新月异,建筑增长迅速,1994年新建房屋竣工面积即达1200万m2,其中建成住宅650万m2

然而,数量如此庞大的房屋建筑,保温隔热和气密性却很差,采暖系统相当落后。以北京市建造数量较多的多层砖混住宅为例,过去长期沿用37cm实心粘土砖外墙,24cm实心粘土砖楼梯间墙,单层钢窗。由于门窗单薄,缝隙不严,门窗及空气渗透所损失的热量,占到全部热损失的一半以上,而外墙和楼梯间墙的保温效果也差,散热量超过总散热量的1/3。

二、我国的建筑采暖

我国长期以来,习惯上采暖地区为一年内日平均气温≤5℃超过90d的地区,这个范围大部分在陇海线东、中段以北,主要是“三北”(即东北、华北及西北)地区,全部城镇居住人口有1.5亿。1995年年底,采暖区城镇共有房屋建筑面积37.4亿m2,共中住宅20.2亿m2,占54%。

供热方式大体可分为火炉(火墙、火炕)采暖,分散锅炉房供暖,区域锅炉房供暖,城市集中供热等几种,也有部分工业余热及废热用于建筑采暖。从全国采暖区城镇看,以火炉采暖为最多,约占住宅采暖的3/4,或全部建筑采暖的2/3,而火炉采暖的热效率平均只有15%~25%。从北方采暖区大城市来看,以分散锅炉房供暖比重为最大。据29个大中城市统计,分散锅炉供暖平均占84%。按6城市调查,供暖面积小于5万m2的锅炉房占90.2%,锅炉容量小于4t/h的占91.5%。这些锅炉普遍在低负荷、低效率下运行,实际供暖面积平均只达到额定出力能提供采暖面积的40%;从严寒区城镇看,仍以分散锅炉房供暖居多,火炉采暖次之。从发展趋势看,火炉采暖比例在逐步减少,集中供热、区域联合供热和小区锅炉房供暖量逐步增长,热电联产也日益增加。但是,目前,热效率低,供热成本高,对环境污染大的供暖方式,仍占主导地位。

在上述采暖区域内,由于条件限制,供应农村的采暖用煤甚少,农村采暖主要使用自然能源。此外,有相当一部分城镇的多数房屋缺乏采暖条件,没有采暖设施,在采暖区内,采暖期规定为室外气温≤5℃的期间,例如在北京为124d。集中采暖房屋的室温多数偏低:大城市公共建筑多为14~18℃,中小城市公共建筑多为12~15℃,住宅多为13~18℃,其中接通城市热网的采暖建筑室温较高,平均在16℃以上。在各供热热网中,热水系统水力失调现象十分普遍,同一个系统内室温冷热不匀的现象相当突出。用火炉、火炕、火墙分散采暖的房屋温度普遍很低。

一般建筑均无热水供应。

在采暖区以南的长江流域,城镇人口有1.5亿,城镇建筑面积有31.8亿m2。这个地区水网密布,空气湿度大,冬天和夏天相对湿度平均高达71%~83%,每年炎热季节有3~4个月,寒冷天气有2~3个月,最热月室内平均气温达32~33℃,最冷月室内平均气温只有4~6℃,夏天闷热,冬天阴冷。建筑物保温隔热普遍不良,又无采暖设施。热天防暑主要依靠电扇,近年来空调的使用正迅速增加。冷天防寒,长江中下游城镇除用蜂窝煤炉外,用电或煤气红外辐射炉的也越来越多,为了排出燃烧气味及室内潮气又需要加强通风,结果使室温增加有限,能源效率很低。

三、我国的建筑能耗

对建筑能耗的范围,存在着不同的看法,建筑能耗一般包括建筑采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所使用的能量。本书所指建筑能耗为城乡各类房屋建筑采暖、空调、降温和照明所使用的能源,其中以采暖能耗数量最多。

根据初步统计,在采暖区集中(暖气)采暖建筑为14.7亿m2,采暖用能6230万t(标准煤,下同);分散采暖(火炉)建筑为22.7亿m2,采暖用能5200万t,全部采暖用能为11430万t。初步估算,北方农村采暖用商品能源约为1400万t,长江流域冬季采暖用商品能源为400万t,空调建筑用能为600万t(电折煤),夏季电扇降温用能为130万t(电折煤),建筑照明用能为350万t(电折煤),总计上述建筑使用能耗约1.43亿t,大体占全国商品能源消费总量的11.7%。到2000年,预计建筑能耗将增长至1.79亿t,占全国商品能源消费总量的比例也将上升至13.1%。

根据北方35个城市的调查统计,有24个(占68.6%)城市居住建筑采暖平均单位建筑面积实际耗煤量,比1980~1981年住宅通用设计计算耗煤量平均高出34.5%。与此同时,一些“采暖期度日值”相近的城市,其平均采暖能耗之差,可达1倍甚至2倍,同一城市同类建筑单位建筑面积能耗最高值可为最低值的1.6~3.8倍。这种情况说明,节能潜力很大。

近年来我国带空调的高档旅游宾馆发展迅速,其单位能耗很高,每年每平方米建筑面积能耗,北京地区为190~220kg标准煤(约为一般住宅能耗的6~7倍),上海地区为120~140kg标准煤,广州地区为150~200kg标准煤。宾馆能耗中包括电、煤、重油及煤气消耗,其中电耗占第一位或第二位,每平方米建筑面积的年用电量为100~200kW·h(约为一般城市居民用电的10~20倍)。在各类电耗中,空调通风占50%~60%,照明占25%~35%。

上面的数字指的是建筑中消耗的商品能源,但是我国长期以来,广大农村甚至少数城镇生活用能一直是以生物能源为主。这一半以上的人口为了维持生计,取暖、做饭用燃料主要依靠柴草和农作物秸杆。因此这种生物能的耗用量极为巨大。1994年即耗用生物能2.48亿t标准煤。其数量占全国居住及商业用全部能源的52.1%,超过生活及商业用商品能源消费。