江亿院士谈当前流行的建筑节能技术

　　在社会惯性和市场经济规则的影响下，环保、节能在建筑领域已部分等同于购买新材料、新技术、新产品，那么，先进的就一定是必要的吗?要环保就要多花钱吗? 一起来听一听中科院院士、清华大学教授、我国建筑热环境学科倡导者江亿对中国建筑节能方向的思考和对节能技术的独家讲解。

　　首先，我坚决反对现在到处上马的大规模区域供冷技术。2006年和2007年夏天，我曾经到日本各个城市的电力公司、燃气公司进行过研究交流，充分了解了这个技术的缺点。区域供冷的温差不能超过10 ℃，供水5 ℃，回水最多15℃。目前北京市集中供热系统的供水温度是130 ℃，回水温度是60～70℃，温差近70℃。这样的话区域供冷在输送过程中损失的能耗至少是供热的6倍以上。

　　同时循环泵的电耗还将转换为热量，加热冷水，也造成了冷量的浪费。我在日本新宿调查，那里有世界最早建成，也是目前最为完善的集中供热系统。新宿是高密度的办公区域，供冷范围在几公里之内。他们的技术人员介绍，经过测算，他们的冷量损失可以控制在10%左右。我很奇怪，北京供热管网的保温材料远不及日本，热网总长度近1000km，且冬季管网内温度为130 ℃，室外0℃，温差130℃，损失才1%，他们的管网内温度5℃，室外温度30℃，温差才25℃，损失怎么可能达到10%呢?把统计数据分析了一遍才发现，全年循环水泵的耗电量相当于供冷量的8.5%，除了电动机效率，其他的热量全跑到水里去了。所以管网损失大不是因为管道保温差，而是因为水泵发的热在加热冷水。

　　第二，供冷和供热不同，集中供热的负荷在40%～100%之间变化，但供冷负荷不光和室外温度有关，还和室内发热有关，比如会议室，很多人来开会，末端负荷马上大幅增长，散会后负荷又大幅下降。因此供冷末端负荷在1%～100%之间变化，但这么大的变化范围很难通过水量的调节得到充分实现。

　　此外，在集中供冷过程中，供冷公司通常处于强势，使用者处于劣势，如果计算冷量收费，往往会为了卖出更多的冷量，增加实际用冷量。经过调查，日本的办公楼采用集中供冷的，单位面积能耗量在150～160 kW•h/m2以上，而用自身的冷机供冷的办公楼能耗只有80～110 kW•h/m2，比集中供冷低30%，这就是强势造成的。可能有些人认为集中供冷的优势在于提高效率，但电动制冷机效率的提高是有限的，机器容量只能到2～3 MW，再加大容量，效率也不会进一步提高了。

　　上面提到，日本使用集中供冷的办公楼能耗反而大于独立冷源供冷的建筑，即使是公认效率最高、效果最好的一个例子，每平方米的用冷量也比独立冷源的楼高。美国大学校园里也都普遍采用集中供冷，但实际能耗也都高于分散供冷。可目前我们国家却不断把集中供冷当作节能减排的最佳途径，各种项目纷纷上马。2008年，海南开工建设一个号称亚洲最大的区域供冷项目，作为海南岛节能减排的最大项目。但我要说，这绝对不是节能减排，一定会使能源消耗量增加。

　　区域供冷与热电联产

　　再看用工业余热制冷。热电厂夏季的热量就是废热吗?如果用吸收机制冷水进行制冷，只能抽取温度为150 ℃的蒸汽，但只有蒸汽热量的12%能进入发电机发电。另外，至少还需要6%的电力驱动循环泵。少发的电和循环泵耗电合计，折合为冷量的18%，当电制冷的COP=6时，二者效能是相同的。因此用热电联产区域供冷，跟把热量转换为电能送入电网供用户制冷，折合成一次能源，效率是一样的。如果再考虑到冷量输送的困难和损失，就显得没有多大必要了。

　　如果不在电厂做吸收机制冷水，可行的技术途径可能是直接用热水循环制冷，COP<0.7;或者用溶液除湿，拿热水送新风，等效cop>1.5，还能解决蓄能问题。但这些方法都要求有足够多的末端用户，但如何让那么多的公共建筑采取这种技术方式，进行大量的设备改造，还是一个难题。

　　楼宇热电冷三联供

　　楼宇式热电冷三联供，就是在楼宇内设置天然气发电机，余热用于冬天供热，夏天供冷和生活热水。很多人认为这是节能的好方法。但他们的论断都建立在一个基本出发点上，就是和燃煤发电效率33%相比，这种技术的发电效率更高，因而更节能。但采用燃气燃煤联合发电的北京市第三热力厂，其发电效率是55%，既然是楼宇式热电冷三联供采用天然气发电，就不应该和燃煤发电比，而应该和天然气发电厂的效率比。

　　楼宇热电冷三联供装置在冬天进行热电时，确实比单独烧天然气锅炉要节能，但在冷电联产的时候，就不如大的天然气发电厂加制冷机节能了。发电效率50%，冷电发电效率最多30%～40%，剩下的余热制冷，算下来远不如燃气热电厂节能。把有限的天然气资源用于效率为40%的楼宇发电，而不提供给原料短缺的燃气发电厂，实际上也是一种能源浪费。

　　但由于这类设备中最贵的就是发电机。当设备投入已经发生后，即使低效地纯发电，热量废弃了，在经济上也比发电机闲置合算。因此出于经济利益，使用者就有可能在过渡季通过单纯发电确保利益，但其能源消耗大于使用公共电网的供电，实际上间接造成了能源的浪费，可谓“省钱不省能”。当前有关部门正在制定政策推广这种技术，可以说只是被其贴着的“节能”标签吸引，而没有认真研究它的实质。

　　太阳能光伏电池和空调制冷

　　大家都知道，太阳能光伏电池价格昂贵，我们先不谈其生产过程是否过多消耗能源，单看它是怎么发电的。

　　太阳能电池发电需要遵循两个原则：一个是哪儿发的电多就把装置设在哪儿，所以光伏电池通常都在房顶上;第二点，需要维持光伏电池的表面清洁。实际上，我们国家的西北地区晴天相对较多，更适于用太阳能发电，那里基础建设落后，也急需电能。而大城市往往能源配套较好，污染和遮挡都很严重，影响太阳能的吸收。例如，上海市政府安装了大量的光伏电池，但不到一年发电量就降低了，因为发电节约的资金不足以形成经济动力刺激人们擦洗电池。所以说，劳动力成本相对较低，能源产生的经济效益更为重要的地区，可能更适于使用光伏电池发电。

　　此外，我个人也不主张使用太阳能进行空调制冷。今天的太阳能空调制冷技术与40年前刚刚发明时相比没有发生本质性的变化，但为什么40年都没有得到真正的推广?原因在于太阳能的经济性取决于年可运行时间。太阳能热水器为什么这么普遍?不用政府组织，老百姓就都自觉使用太阳能热水器，使得中国成为太阳能热水器总量世界第一的国家?因为太阳能热水器一年四季都能得到使用。但太阳能空调一年能开多长时间呢?由于中国家庭夏季普遍开空调的时间还较少，相对它的成本，使用太阳能空调就显得很不经济了，这也显著制约了太阳能空调的推广。

　　VAV系统

　　现在很多十几万平米的巨型建筑都使用VAV系统，成为一个非常时髦的“节能措施”，甚至有人说，没有VAV系统，都不好意思说这是五星级写字楼。

　　我听说有的建筑，一个系统带三四百个变风量箱，把我吓着了。VAV方式能不能满足各个末端的温湿度要求，关键在于末端组合的性质是不是一致。采用超大规模VAV系统，各个末端的组合形式一定是不同的，如果没有有效的再热，各个末端的温度需求很难全部得到满足。比如电视台，一个房间是编辑室，若干编辑机释放着大量热量，而另一个间是总编室，只有一个人和一台电脑。如果要保证编辑室的送风要求，总编室的温度就会过低，很难全部协调好，只能通过再热满足需求。日本也有一些变风量系统的成功案例，但他们的系统都非常小，每个AHU只带五六个末端，而不是这种大型的系统。

　　现在还发展出“冰蓄冷低温送风变风量”的形式，送风温度仅为11～12 ℃。送风温差大，风机电耗自然会降低，但这增加了末端调节室内温度的困难，同时由于送风温差大，只能送饱和风，导致室内偏干，相对湿度30%～40%，又增加了新风处理的难度。

　　VAV空调还有一些其他问题。比如说不能单独关断某个房间，只能设置成最小风量，如果400个VAV变风量箱连在一块，办公楼里有两个加班的，400个就都得陪着，同时，VAV空调的回风是互相串通的，可能会导致传染病的传播，新风也难以保证。所以说，VAV系统不是大型办公楼空调的最佳选择。