长江流域冬季室内环境调研及热需求分析

长江流域冬季室内环境调研及热需求分析报告人：同济大学张旭博士教授研究团队：同济大学周翔张淇淇张静思杨德润清华大学罗茂辉曹彬朱颖心3/31/2013主要内容长江流域采暖的热点话题上海地区住宅采暖能耗调查上海地区居民采暖行为调查上海地区住宅室内热环境调查行业机遇与新型产业链结论和探讨集中采暖VS分散采暖过渡地区典型城市累年日平均温度低于或等于5℃的日数邻近过渡地区的集中采暖地区城市累年日平均温度低于或等于5℃的日数重庆48济南106成都32郑州102武汉67徐州97长沙45亳州95南京83洛阳95上海62连云港105杭州61西安101合肥75兖州103南昌38潍坊118计划经济时代造成是否应设置集中供暖的结果目前我国北方集中采暖以时间段为启停依据的做法并不科学，应逐步改进到以室内温度为依据的个性化调节系统采暖是人类的基本需求Maslow’sHierarchyofNeedsTheoryJohnShawBillings(1838-1913)wasinstrumentalintheestablishmentofthefirstcomprehensivenationalmedicallibraryandprovidedmuchoftheideasandinnovationsthatmadethemedicalschoolofJohnsHopkinsUniversitytheforemostlearningcenterofitskind.Billings,notedFrankB.RogersinamemorialessaythatappearedinJohnShawBillingsCentennial,didmoretoadvanceAmericanmedicaleducationthananyotherindividualofhisgeneration.MaxvonPettenkofer,1818-1901,Germanchemistandhygienist.HestudiedmedicineatMunich.Pettenkoferisconsideredafounderofepidemiologyandisknownforhisresearchesintheventilationofdwellings,sewagedisposal,andthespreadofcholera.Hedevelopedareactionforthedetectionofbileacidsandamethodforthequantitativedeterminationofcarbondioxide.长江流域冬季供暖热点话题长江流域冬季供暖主要指的什么类型建筑（住宅）住宅是否应该供暖的依据？（政策、标准、金融）冬季供暖配套建筑节能技术体系（墙体保温、窗、气密性）热源集中或分散（基础设施）用电、燃气或煤油那个更合理合理的末端形式（对流、辐射）如何构建针对该气候区供暖产业链长江流域采暖能耗调查清华大学、上海建科院、重庆大学等机构在长江流域的调研结果表明，长江流域城镇住宅采暖年平均单位面积年耗电量约为5~6kWh/m2；而在气候相近的法国中南部地区，其年采暖耗电量达到20~60kWh/m2数据来源：清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能2008年度发展研究报告0102030405060708090100HeatingCoolingKWh/㎡.aNorthChinaYangziRiverBasinSouthFranceElectricityconsumption051015202515913172125293337414549535761656973778185899397101105109113117121125129133137141145149153157161165169173177181185189193197201205209213217221单位面积采暖电耗kwh/m2住户（I）上海地区住宅采暖能耗调查2011-2012冬采暖电耗(上海住宅生活用电为31kwh/㎡·year）调查266户，扣除使用电热水器用户，剩余224户均值4kwh/㎡·year12、1、2、3月为采暖季，4、5、10、11为过渡季（II）上海地区居民采暖行为调查2009年冬，785户居民超过90%居民使用空气源热泵供暖，使用燃气壁挂炉用户1%NoAC,8%1AC,45%2AC,24%3AC,14%4AC,7%5AC,2%燃气壁挂炉,1%*数据来源：清华大学、同济大学、上海大学——城镇居民生活方式与节能状况调查（II）上海地区居民采暖行为调查较多居民采用电加热辐射器、电暖风机、电热毯作为辅助取暖设备26%19%46%0%10%20%30%40%50%电加热辐射器电暖风机电热毯百分比（II）上海地区居民行为调查居民即使在冬季也非常喜爱开窗通风，日均通风时间9.4h69%居民选择先增加衣服，而不是开启采暖设备，采暖设备的实际使用频率不高采暖设备使用频率基本上总是开着,43.8只要室外天气好就开窗通风,25.2有固定的开窗通风时间（如早晨起床时,26觉得室内空气不好时才开窗,3.8基本上不开窗,1.35天,36%5-30天,37%30天,27%居民日常开窗通风频律Parttime&Partspace部分时间&部分空间95%5%0%FeelcoldAthomeAlways开启相关问题88%11%0%SleepingorunoccupiedNotathomeNever关闭相关问题采暖低能耗的重要原因（II）上海地区居民行为调查采暖设备开启方式84%16%1%OneroomOccupiedroomEveryroom空间相关问题有人的房间都开家人在一个房间里才开所有房间都开觉得冷才开进房间就开不在房间也开睡前关或睡前定时关开着空调/壁挂炉睡觉从不关（III）上海地区住宅室内热环境调查Date:2011.12-2013.310户住宅测量数据逐时房间的温湿度空调器电耗热感觉、热舒适问卷（一周一次）使用热泵型空调器采暖住宅服装热阻和房间温度的关系（III）上海地区住宅室内热环境调查•2.5外套+羽绒背心+毛衣+冬装长裤+长袖内衣裤+毛线裤/棉裤•1.5羽绒服+毛衣+冬装长裤+长袖内衣裤•1.2外套+毛衣+冬装长裤+长袖内衣裤•1.0外套+长裤+长袖衬衣•0.6长裤+长袖衬衣y=-0.0129x+1.70120.511.522.538111417202326服装热阻温度℃服装热阻线性(服装热阻)居民经常在不同温度环境穿行，服装热阻变化较少（III）上海地区住宅室内热环境调查室内环境参数2011年12月到2012年3月&2012年12月到2013年3月每隔1小时取一个数据（III）上海地区住宅室内热环境调查对流供暖方式，室内温度梯度偏大，舒适度较低889092949698100102020040060080010001200140016001800电耗（kWh）功率（W）功率电耗（III）上海地区住宅室内热环境调查典型住户卧室热环境及空调开启情况010203040506070809002468101214161820湿度（%）温度（℃）温度湿度卧室空调开启时刻19:30左右，持续时间2~5小时卧室温度为（未开空调时）8~10℃，开启空调后为16~18℃住户开空调时温度的累积百分比房间温度低于9℃时，83%住户选择开启空调（III）上海地区住宅室内热环境调查0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%67891011121314151617181920房间温度℃-5-4-3-2-10128101214161820222426PMV/TSV温度（℃）PMVTSV线性(PMV)线性(TSV)-4-3-2-101238101214161820222426PMV/TSV温度（℃）PMVTSV线性(PMV)线性(TSV)PMV、TSV住户未开空调时，热感觉较低，可接受下限温度17℃开空调行为和热舒适间的权衡开启空调的行为改善了住户热感觉（III）上海地区住宅室内热环境调查开启空调未开空调开空调的时间分布不同的住宅空间开启空调规律不同（III）上海地区住宅室内热环境调查0%2%4%6%8%10%12%14%7911131517192123时间（h）书房0%2%4%6%8%10%12%14%16%1357911131517192123时间（h）卧室开空调的持续时间（III）上海地区住宅室内热环境调查0%5%10%15%20%25%012345678910时间（h）书房0%10%20%30%40%50%012345678910时间（h）卧室（III）上海地区住宅室内热环境调查Date:2012.12-2013.310户住宅测量数据逐时房间的温度热感觉、热舒适问卷（一周一次）全年燃气费用使用壁挂炉+地暖住宅（III）上海地区住宅室内热环境调查服装热阻和房间温度的关系y=-0.1217x+3.608200.511.522.5316171819202122服装热阻温度℃地板采暖服装热阻线性(服装热阻)地板采暖各房间温度比较均一，房间温度高后，服装热阻调节明显y=-0.0129x+1.70120.511.522.538111417202326服装热阻温度℃服装热阻线性(服装热阻)空调采暖（III）上海地区住宅室内热环境调查PMV,TSV空气温度PMV/TSV-4-3-2-10121516171819202122PMVTSV线性(PMV)线性(TSV)14.9413.0713.488.4716.3119.388.5028.750510152025303512345678（III）上海地区住宅室内热环境调查燃气用量单位面积年燃气费用平均：15.36元/(㎡·y)（III）上海地区住宅室内热环境调查按2011年上海住宅面积5.5亿平方米计，上海居民若采用壁挂炉分散采暖仅采暖用天然气，将需要增加5-35亿立方米,若采用空气源热泵，电力将增加20-90亿kwh05000010000015000020000025000030000035000040000020%40%60%80%100%供暖耗气量万m3使用壁挂燃气炉供热住宅占总住宅面积的百分比020000040000060000080000010000001200000140000016000001800000020%40%60%80%100%供暖耗电量万kwh使用空气源热泵热水器供热住宅占总住宅面积的百分比目前住宅天然气使用量8.5亿m3目前住宅生活总用电量174亿kwh民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012供暖室内设计参数严寒和寒冷地区主要房间应采用18℃～24℃夏热冬冷地区主要房间宜采用16℃～22℃工业企业设计卫生标准GBZ1-2010讨论采暖环境舒适限值冬季采暖室内温度设计值体力劳动强度级别采暖温度（℃）I≥18℃II≥16℃III≥14℃IV≥12℃注：体力劳动强度分级见GBZ2.2，其中I级代表轻劳动，II级代表中等劳动，III级代表重劳动，IV级代表极重劳动。表1冬季工作地点采暖温度表2冬季辅助用室的采暖温度辅助用室名称气温（℃）办公室、休息室、就餐场所≥18浴室、更衣室、妇女卫生室≥25厕所、盥洗室≥14注：工业企业辅助建筑，风速不宜0.3m/s。目前该地区冬季室内热环境并不舒适，需进行冬季采暖；同时热水供应是国际上普遍的需求，也是生活品质提高的需求。有可能形成的供暖产业链高性能窗户墙体保温体系建筑围护结构体系热源及末端设备家用空调热泵热水器辐射地暖散热器设计施工咨询壁挂炉户间传热建筑设计施工计量控制能源政策咨询房间气密性通风模式冬夏季外墙、外窗传热系数变化对能耗的影响外墙外墙外窗外窗夏季冬季通过加强围护结构保温降低建筑基准能耗•围护结构的保温性能对冬季能耗影响要大于对夏季能耗影响若要供暖，则先要完善建筑保