空調氣象指數在節能減排中的潛力分析

廈門市氣象局 任秋芳

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空調氣象指數在節能減排中的潛力分析

廈門市氣象局 任秋芳

空調電力消耗是城市能源消耗的重要組成部分。該文利用空調氣象指數來嘗試分析廈門市在節能減排中可能存在的潛力，研究發現，近5年廈門每年平均需要使用空調制冷的天數為147天左右，空調使用有大量的節能空間。

空調氣象指數 節能減排 潛力

0 引言

近年來，隨著全球氣候的不斷變化，廈門天氣的極端冷熱事件發生頻次增多，伴隨而來的是城市制冷電力負荷和能耗的不斷增加。隨著溫度的變化，制冷空調設備的使用對城市電力負荷有顯著影響，根據有關文獻[1,2]，對比日電力負荷與日最高氣溫發現：在最高溫度高于25℃時，城市電力負荷呈現明顯的增長趨勢。

目前廈門市從普通居民住宅到公共場所的空調制冷設備的使用都缺乏科學有效的節能使用指導。根據國家對“十二五”期間做好節能減排、應對氣候變化、促進低碳發展等工作的要求，如何有效地節約城市空調制冷的能耗，進而減少相關溫室氣體的排放，為廈門市“十二五”節能減排做出貢獻就變得十分重要。

1 空調氣象指數內容

目前空調指數還沒有國家標準。上海市氣象局較早開展了相關研究，并在其日常業務中發布和使用了空調指數預報。上海氣象局研制的空調開啟指數綜合考慮了當日溫度、濕度情況，結合風力的情況，根據人體的生理與健康要求，計算出指導人們適當使用空調的指數。同時考慮到天氣的復雜多變，該指數還將雷雨、大風等特殊的天氣因素和房屋所處的高度等因素也做了充分考慮。

本文所用的空調指數標準基本沿用了上海市氣象局開發的空調指數[3]。該空調指數與常見的生活氣象指數一樣分為4個級別（見表1），其中1級是氣象條件最為舒適、不需要開空調的情況，4級則是非常需要開空調的情況。

表1 空調指數的分級標準和提示語

2 利用空調指數科學指導城市空調使用的節能空間評估

2.1 廈門近五年空調使用天數計算

氣象條件是影響空調制冷系統合理使用的最重要因素?，F有的城市空調使用習慣一般以身體感覺為標準，缺乏定量化的指標。我們以日最高溫度大于等于28℃，空氣相對濕度大于等于60%作為需要開啟空調制冷的標準。分析發現，近5年廈門每年需要制冷的天數為147天（126～163天），全年1/3的天數需要使用空調（圖1）。

圖1 廈門市2006年～2010年需要開啟空調制冷日數

2.2 可節省空調利用空間估算

在目前空調使用習慣中，居民和公共場所往往僅以身體感覺為標準使用空調，并在開啟后持續使用。但在空調開啟日中，由于氣溫和相對濕度的變化，實際需要開空調制冷的時間僅為空調開啟日中的某個時段。

因此，依據氣象空調指數來科學指導空調制冷設備的使用，就可以帶來直接的節能效果。通過每日逐時的氣象空調指數預報給出實時的空調使用指導（即氣象空調使用指數服務），這樣可以及時提醒用戶在空調開啟日中不需要使用空調的時間段，從而達到節能的目的。

以2010年為例，我們以實時溫度超過28℃作為空調制冷標準，計算了2010年廈門需要制冷時間為1290小時，相對于現有習慣制冷1512小時（空調使用日數×12小時/天）還有很大節省空間。即每部空調制冷設備全年可以少開啟的時間總計達到222小時。

圖2 廈門市2010年需要空調制冷的時間長度分布

另外，通過分析廈門2010年需要空調制冷的日分布結果（圖2）和每天不同時刻節能時數（圖3）發現，廈門2010年需要開啟空調的時間長度集中在9～16小時段。相對全天其他時段，晚間19時到次日08時是制冷節能空間出現的最主要時段，而中午及午后時間空調節能的空間不是很大。

圖3 廈門市2010年一日中各時次可節能時數

3 利用氣象空調指數指導城市空調使用的經濟效益和減排潛力評估

3.1 利用空調指數指導城市空調使用的經濟效益

為了進一步估算空調指數使用的經濟效益和碳減排潛力，我們結合廈門市2010年的社會經濟數據，包括全市戶數（56萬戶）、百戶擁有空調臺數（223.3臺）、公共場所建筑面積（1278萬m2，主要包括辦公樓、商場店鋪、醫院、旅館、電影院）、公共交通車輛數（公交車3012輛，出租車4263輛）估算了2010年廈門市居民住宅、公共場所以及公共交通所使用的空調制冷能耗。

按照空調能耗公式：住宅空調能耗=戶數×每百戶擁有空調臺數/100×每戶家庭空調匹數×0.75度/小時×空調使用可節省小時數；

公共場所空調能耗=公共場所建筑面積/100×8匹×0.75度/小時×空調使用可節省小時數；

公共交通空調能耗=（公交車輛數量×4.5匹+出租車數量×1匹）×0.75度/小時×空調使用可節省小時數。

按一戶家庭1臺1.5匹的空調工作，2010年就可減少250度電的消耗，廈門居民住宅、公共場所和公共交通則分別可節省3.12億度、1.71億度和0.0297億度電，共計約4.86億度電（圖4），總節能效率達到14.7％。如果按每度電0.6元估算，一戶家庭一年可節約電費150元左右，而全市因制冷設備通過節能所產生的經濟效益約為2.92億元。

圖4 住宅、公共場所和公共交通空調節電量

3.2 利用天氣預報科學指導城市空調使用的減排潛力評估

我們按照每發1度電要產生約1千克的二氧化碳估算[3]，如果采用空調指數指導，2010年一戶家庭可以少排放二氧化碳0.25噸，廈門全市居民住宅空調制冷可減排二氧化碳31.2萬噸，公共場所可減排二氧化碳17.1萬噸。公共交通可減排二氧化碳0.297萬噸，制冷方面二氧化碳總減排量潛力約為48.6萬噸。

圖5 住宅、公共場所、公共交通空調減排所占百分比重

2010年廈門二氧化碳減排潛力合計約48.6萬噸，約占全年廈門碳排放總量（根據第二次氣候變化國家評估報告中對中國人均排放二氧化碳約10噸進行估算，廈門市人口約200萬）的2%～3%。對比居民住宅、公共場所和公共交通領域的節能潛力發現，居民住宅方面的減排潛力最大（占總減排量的60%）（圖5），公共場所其次， 而公共交通領域減排量較小，因此應該大力開展居民住宅和公共場所的空調節能行動。

4 關于利用空調指數指導城市空調使用的建議

4.1 盡快加強空調氣象指數服務產品的研發和推廣，開展氣象節能指數預報，并在夏季空調制冷用電高峰時段內進行試運行，將精細化天氣預報與城市節能減排行動相結合。

4.2 選取有代表性的居民住宅、公共場所、公共交通車輛，作為天氣預報科學指導空調使用措施的試點，積累天氣預報指導空調科學使用措施的經驗。

4.3 加大氣象節能宣傳力度，建立全體市民和各單位更加科學、合理、低碳的空調使用習慣。

[1] 楊續超, 顧駿強, 陳葆德.近49年中國夏季制冷度日數的變化[J]. 長江流域資源與環境, 2011(1): 53-60.

[2] 段海來,千懷遂. 廣州市城市電力消費對氣候變化的響應[J].應用氣象學報，2009,20(1): 80-87.

[3]上海市氣象局. 關于利用空調指數指導上海城市空調科學使用的建議及其碳減排潛力分析報告[R], 2011.