夏天正在變得越來越熱。我國剛度過了歷史上最熱的6月,就又迎戰(zhàn)7月“熱浪”。最高氣溫不低于35℃的天氣持續(xù)3天,就構成“熱浪”。在河南周口,截至7月28日,整個7月,每天的最高氣溫都超過35℃。由于黑龍江省漠河市也連續(xù)多日出現(xiàn)超過35℃的高溫,“中國最北的北極村安裝空調(diào)”登上新聞。多家空調(diào)企業(yè)甚至宣布,調(diào)集百余名南方空調(diào)師傅北上“馳援”。
高溫的煩惱南北一致,“開空調(diào)”是最直接的解法,與之相應的是空調(diào)總量的持續(xù)增長。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2024》,中國每百戶家庭平均擁有145.9臺空調(diào)。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,1998年,城鎮(zhèn)地區(qū)每百戶家庭還只有20.01臺。
有一種觀點是,我們正通過讓全球變暖的方式,給自己降溫——空調(diào)需要大量電力,而電力消耗化石能源。屢被提及的另一個隱憂是,大量空調(diào)在高溫時同時開啟,給電網(wǎng)帶來巨大壓力。2022年和2024年夏季,川渝地區(qū)連日高溫,局部地區(qū)不得不拉閘限電。
正值盛夏,有網(wǎng)友發(fā)帖問:既然有集中供暖,能不能有集中供冷?把管道中的熱水換成冷水,帶走室內(nèi)熱量。這聽上去更節(jié)能更舒適,行得通嗎?
沒有一項技術是萬能的
集中供冷,行業(yè)內(nèi)稱之為區(qū)域供冷,和集中供暖的原理確實是相似的——利用水的性質(zhì)。
7月中旬,北京市昌平區(qū)一片正在裝修中的醫(yī)學企業(yè)園區(qū)里,供能機組藏在地下車庫里一處封閉空間。這是一個冷熱同供的項目,還未正式運行。中青報·中青網(wǎng)記者了解到,市政供暖時,暖水管道里水溫大約60℃;供冷項目中,管道里流淌7℃左右的“冷凍水”。冷凍水要通過風機盤管擴散,送出冷風。
“可以理解為用風扇吹冷水管。”項目負責人介紹。
其實,集中供冷在業(yè)界不是新鮮事了。2000年就有集中供冷項目啟動。如今,在濟南CBD和深圳前海的大廈里,在廣州大學城的教室、宿舍里,在廣州、長沙、香港一些地鐵線路中,在合肥、鄭州、重慶、江西的一些住宅區(qū)中,都有冷凍水正在管道中循環(huán),為室內(nèi)提供冷源。
華南理工大學建筑設計研究院有限公司副總工程師、區(qū)域能源規(guī)劃與設計研究室主任王釗參與設計過多個集中供冷項目。他預計,目前全國有上億平方米的室內(nèi)空間在采用集中供冷。這可能占我國總建筑面積的千分之一。
比起集中供暖,集中供冷落地有點難。
清華大學建筑節(jié)能研究中心主任、中國工程院院士江億是暖通空調(diào)領域的專家。江億指出,北方供暖時,室外可達零下10℃,室內(nèi)要達到20℃左右(集中供暖時,多地執(zhí)行18℃室溫的最低標準——記者注),約30℃溫差。如果供暖不持續(xù),外墻內(nèi)的溫度也較低,外墻的內(nèi)表面溫度低,使得室內(nèi)即使達到20℃以上,人還覺得冷,“像在地道里”。冬季供暖的重要任務是加熱周邊墻體。
但夏天,室外即使按照35℃算,如果室內(nèi)26℃(公共建筑制冷的標準溫度為夏季不低于26℃——記者注),還不到10℃溫差。墻的內(nèi)表面溫度即使在30℃,也比人體溫更低。這時只要空氣溫度合適,就不會太熱??照{(diào)主要對付的是室內(nèi)的熱源,包括室內(nèi)發(fā)熱設備、人體散熱以及通過外窗進入室內(nèi)的太陽輻射。這種特性決定了供暖要連續(xù)運行,維持室內(nèi)溫度在一定標準以上,冷房子重新加熱周邊的圍護結構,需要很長的時間。而空調(diào)則可以隨開隨關,把空氣溫度降下來就行了,沒人的時候可以關閉空調(diào)。
這種差異帶來的現(xiàn)實結果是,供暖需求較為一致、明確、穩(wěn)定;供冷需求則瞬時、靈活、不好統(tǒng)一。這引發(fā)一系列問題。
集中供冷概念進入中國20多年,行業(yè)內(nèi)始終爭論不休。分歧圍繞:是否真正節(jié)能減排?項目是否能賺到錢?項目運行中,用戶真實體驗如何?
10年前,重慶億眾數(shù)字能源科技有限公司總經(jīng)理吳小龍“一腔熱血”,投入集中供冷領域,做過商業(yè)區(qū)、住宅、醫(yī)院等項目。曾經(jīng)他覺得這里面“有金礦”。如今,不少項目運營艱難,他對記者感慨,里面可能連“銅”都沒有。
20年來,江億是推廣大規(guī)模區(qū)域供冷的堅定反對者,他認為除非極特殊的情況,不應該采用區(qū)域供冷。他對中青報·中青網(wǎng)記者回憶,大約20年前,他和一群日本工程師討論區(qū)域供冷的利弊,最后對方承認,日本使用區(qū)域供冷的原因只有兩個——減少市中心建筑上的冷卻塔,避免影響城市景觀;日本空調(diào)制冷運行管理工程師不多,若分散到每座建筑分別供冷,缺少足夠的運行管理工程師。
江億對記者解釋,從全社會節(jié)能減排角度看,無論冷暖,集中型的供能方式都不如分散的——前者輸送距離變長,管道占用更多空間,且輸送過程中存在能量損失。他說,即使是北方集中供暖,也是百害而一利——其利就是在供暖熱源以煤為主時,只有集中供暖集中燃燒,才有利于燒煤鍋爐的管理、清潔、污染防治;后來,集中供暖的熱源轉(zhuǎn)向利用電廠“余熱”,也只有集中的方式才能利用。除此之外,集中無其他好處。他始終認為,客觀上,集中供暖也在造成浪費,由于建筑散熱性等因素不同,要讓所有家庭達到18℃以上的室溫,一些家庭會“過熱”。
“沒有一項技術是萬能的。”這是王釗的觀點,“任何技術都有它的適用條件”。他對中青報·中青網(wǎng)記者表示,他承認集中供冷模式有上述弊端。但每次項目開展前都會做評估測算,給一個區(qū)域做集中供冷利大于弊、綜合成本低于每個建筑單獨做供冷系統(tǒng),才會開展。他目前合作過的項目運營者大部分是國有企業(yè),沒有住宅區(qū),以城市CBD項目為主,據(jù)他了解,運行情況都不錯。
2022年,他牽頭起草的中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會團標《區(qū)域供冷系統(tǒng)設計標準》發(fā)布,其中對適合采用集中供冷的區(qū)域進行了限定:建筑容積率高,且整個區(qū)域建筑的設計綜合冷負荷密度大;用戶負荷及其特性明確;全年供冷時間長,且各用戶需求一致。
這3個特征指向的主要是城市公共建筑。王釗也從來不主張普通住宅接入集中供冷系統(tǒng),高端住宅還可以嘗試,原因也與用冷“人走即關”的特點有關。例如,集中供冷項目初始投資大,房價、物業(yè)費可能因此增長,但有人一年開不了幾天空調(diào),對他們來說并不劃算。
走過10年的創(chuàng)業(yè)歷程,吳小龍認為,集中供冷在我國很難大范圍推廣。他覺得,供冷方案只能一城一策,要看當?shù)刈匀画h(huán)境、消費指數(shù),附近便捷的資源。
復雜的“冷”
這根冷水管道串聯(lián)起的是多方利益。王釗說,集中供冷在哪里使用,其實不是純粹的技術問題,還是工程、商業(yè)問題。
王釗是廣州大學城集中供冷項目的總設計師。這個2004年啟動的項目覆蓋10所高校。2022年,運營該項目的廣州大學城能源發(fā)展有限公司向媒體透露,在夏季用電高峰時段,這套集中供冷系統(tǒng)單次最高可為全市降低峰值電力負荷4萬千瓦,相當于建設了一座抽水蓄能發(fā)電廠。
王釗覺得這樣的區(qū)域供冷,對城市節(jié)能減排、清潔能源利用“是好事”。他介紹,該項目使用冰蓄冷技術。冷站在夜晚的電力低谷蓄冰,第二天的電力高峰,再把冰融化,放冷。這給電網(wǎng)減輕了高峰時期壓力。他說這是國內(nèi)的區(qū)域供冷最主要的技術形式,這種技術管理復雜,通常不會在單體建筑的中央空調(diào)中使用。這也是他認為區(qū)域能源項目的優(yōu)勢之一,能源公司靠賣“冷”掙錢,必然要想盡辦法節(jié)約能源,而物業(yè)公司通常不具備這種動力和專業(yè)能力。
中國城市的CBD建筑密度往往較大,集約化管理的好處也體現(xiàn)出來:假設一棟樓要10個水泵,30棟樓要300個,但集中起來,總共只需要10個就可管理。他舉例。
作為“集中供冷”的使用者,今年從廣州大學畢業(yè)的李鵬軒(化名)覺得,還不夠涼快。
他對記者介紹,“集中供冷”系統(tǒng)有固定開放時間,在他的學校,供冷季節(jié)里,夜晚宿舍供冷,白天教室、圖書館等地供冷。早上他會被熱醒,白天也必須出門,去教室或圖書館。宿舍的冷氣按鈕,他們長期開著,調(diào)到溫度最低值,但感覺用處不大,室溫大約還是27℃。但他也承認“夠用”——晚上能睡著。
“冷”的需求是分散、復雜的。江億因此認為分體空調(diào)適應性最強。而王釗的觀點是,“大系統(tǒng)解決共性問題,小系統(tǒng)解決個性問題,集中供冷就是解決共性問題。”
李鵬軒介紹,學校的集中供冷服務對學生是免費的,他只是想,也許很多同學愿意出一點錢,讓宿舍用上空調(diào)。
“我們遇到反對的阻力,更多的是利益分配帶來的問題,每個人的立場不一樣。”王釗說。
江億也認為,與區(qū)域供冷相關的討論涉及復雜的利益關系。在他看來,很多區(qū)域供冷項目是終端用戶買單:對開發(fā)商來說,省下建中央空調(diào)的空間,樓盤還可以“上檔次”;區(qū)域供冷的運行只要冷價夠高,就可以盈利。項目往往以“綠色、節(jié)能、低碳”的概念獲得地方支持。
吳小龍介紹,這樣采用集中供冷的樓盤,房價比同區(qū)域普通樓盤高300-1000元每平方米。在開發(fā)商、能源公司、用戶之外,還有物業(yè)公司的利益。吳小龍說,物業(yè)公司往往不愿意樓盤、寫字樓使用集中供冷,管理難度更大,成本更高。
作為能源民營企業(yè)老板,吳小龍沒覺得從住宅區(qū)項目賺到了錢。他說這是“叫好不叫座”的生意。
2020年,吳小龍參與一場針對江淮流域的百城調(diào)研,調(diào)查普通民眾對“集中供熱供冷”的消費意愿。調(diào)研結果很積極,大部分人表示愿意在一年的8個月中,每月花約700元費用,購買供熱或供冷服務。于是他積極參與投資,卻沒想項目落地時,愿意買單的人不多。一些住宅區(qū),一棟居民樓最終接入集中供冷系統(tǒng)的用戶不到三成,甚至有的一棟樓只有3戶愿意用,但所有設施是整體投資運維的,用戶多,供冷公司才不虧錢。吳小龍覺得,主要是因為,對如今大部分普通民眾來說,一個月700元費用還是偏高。此外,因為接入率不高,達不到運行的最低成本要求,樓盤里一些本想使用集中供冷的用戶也無法使用,鬧出不少“扯皮的事”。
現(xiàn)在吳小龍的公司已經(jīng)把目光轉(zhuǎn)向給產(chǎn)業(yè)空間供冷,服務產(chǎn)業(yè)園、半導體公司、農(nóng)業(yè)基地等,這些地方對恒溫有剛需,付費能力也更強。他還計劃接洽東南亞地區(qū)的中國企業(yè),給那里的產(chǎn)業(yè)空間供冷。
靈活的“冷”
江億所說的可以用集中供冷的“特殊情況”,是指有天然廉價的冷源,或用在工廠中——用冷時間統(tǒng)一。
中青報·中青網(wǎng)記者查詢資料發(fā)現(xiàn),在部分高緯度、近大江大河和海洋的區(qū)域,有進行集中供冷的優(yōu)越條件。
受洋流影響,每年都有一股海水在寒冷的4月出發(fā),7月抵達瑞典斯德哥爾摩附近的海底。瑞典利用這股寒流做的集中供冷項目,曾被中國研究者稱為“無法模仿的近乎完美的區(qū)域供冷神話”。
人類一直在找天然的“冷”。
比如,深層土壤的溫度相對恒定,較之空氣,可謂冬暖夏涼。地源熱泵的冷熱同供項目就是這樣而來:挖出100多米深的井,在土壤里鋪設水管,讓土壤把“冷”傳給水,水再向室內(nèi)循環(huán)。城市的污水里也可以找到“冷”,原理相似。
王釗介紹,在湖南,還有一個項目利用發(fā)電站水壩水底只有4℃的冷水,給數(shù)據(jù)中心降溫。
在法國巴黎,塞納河河水也被用來給城市公共建筑降溫,管道全長超過80公里,已運行多年。
在歐洲一些地區(qū),“宜游泳城市聯(lián)盟”正在發(fā)起一場行動,或改造城市水道,或?qū)⒑恿?、運河和港口恢復到沐浴水標準,讓居民在水中降溫解暑,“將游泳融入城市設計,將人與水重新連接起來”。
在美國,有一種給建筑降溫的方案是,給屋頂刷白漆,或種上綠色植物。有研究發(fā)現(xiàn),綠色屋頂對建筑制冷的節(jié)能效果在30%左右。
而這需要把屋頂空出來。王釗說,集中供冷項目能實現(xiàn)這種對屋頂空間的釋放——如果做單獨的中央空調(diào)系統(tǒng),需要在屋頂放置冷卻塔等設備,噪音大,也很難作其他用途了。一些商業(yè)區(qū)的大廈屋頂,其實有很高的商業(yè)價值。
江億如今正在支持推廣屋頂光伏,這是他認為的屋頂最有效的利用方式。他說,安裝分散的空調(diào)和中央空調(diào),有可能占用部分屋頂,但并不影響屋頂光伏。
7月,中青報·中青網(wǎng)記者探訪北京昌平一座正在修建中的醫(yī)學企業(yè)園區(qū)。這個采用地源熱泵等技術集中供冷供熱的項目,只用了一個冷卻塔。大部分屋頂空出來,按照計劃會放置4000多塊光伏發(fā)電板。項目經(jīng)理介紹,在一天里陽光最好的時候,15棟樓頂?shù)墓夥l(fā)電板加起來,一個小時至少可以發(fā)2000度電。
江億對中青報·中青網(wǎng)記者強調(diào), 如果“全時間、全空間”供冷,區(qū)域供冷的模式不太差。但這將使空調(diào)用電量增長幾倍。“我們提倡的是‘部分時間、部分空間’的空調(diào),有人時開,沒人時關。兩種模式能耗差3-6倍。”
他說,20多年來他和各國建筑用能方面專家交流,發(fā)現(xiàn)中國每平方米房屋用能的數(shù)量低于美國和大部分歐洲國家,比如美國是中國的2.5倍。這不是因為中國建筑使用的科技更發(fā)達,而是因為中國人用能的習慣是,人走就關(燈、空調(diào)、電源等)。
江億認為,從全社會節(jié)能減排的角度說,最重要的就是維持這種節(jié)能的“習慣”,他覺得推廣集中供冷和中央空調(diào),都不利于維持這種習慣。
不僅在住宅中如此——若按照時長收費,項目難以為繼;按照面積收費,又在培養(yǎng)用戶不關閉空調(diào)的習慣。他說,即使在城市CBD的寫字樓中,如果使用分體空調(diào)而非中央空調(diào),不開會時,會議室的空調(diào)也更容易被人們關掉。
責任編輯: 張磊