城镇采暖能耗状况
我国建筑采暖据其能耗状况可分为三大类：北方城镇、长江流域城镇、农村建筑采暖。其中农村建筑采暖能耗状况在1.6节中给出，本节讨论前两类建筑的采暖能耗状况。
由于历史沿革，我国黄河流域以北地区的城市建筑普遍提供采暖设施，而长江流域以南则不提供采暖服务，这样就形成完全不同的采暖方式，也就导致采暖能耗状况完全不同。
1.3.1 北方城镇采暖
黄河流域以北地区包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、新疆、青海、甘肃、宁夏、山西、北京、天津、河北这些省市自治区的全部城镇及陕西北部、山东北部、河南北部的部分城镇。2004年这些省份城镇建筑面积总量约64亿平米，其70％以上的建筑采用不同规模的集中供热进行采暖，剩余部分则采用各类不同的分散采暖方式。图1-7给出构成集中供热采暖方式的各个环节和各环节的能源消耗。如图所示，采暖能耗涉及建筑物需热量与实际供热量、集中供热系统管网效率，以及为采暖系统提供热量的热源系统效率三大因素。下面分别进行分析。
图1-7 北京城区各种供热采暖方式的能耗及损失 数据来源：北京市民用建筑采暖现状和发展研究，供热顾问团研究报告, 2005.3 注： 1） 这是北京的采暖能耗，东北、西北地区气候与北京不同，因此能耗也与北京不同，总的用能数量高于北京 2） 粗线框内表示供热热源方式，不同的热源种类分别对应的能源燃煤、燃气或电力。 (1) 建筑物需热量与供热量。 表1-4为在北京对一百多个各类供热小区统计出的各类建筑物采暖当室温维持于18℃时所需要热量的范围，这是在2006年实际运行数据的基础上加上外温修正得到（2006年属暖冬，外温高于北京设计气象参数，因此乘了大于1的修正系数），并且截掉只占统计样本数量10％的最高值和只占统计样本数量10％的最低值。表1-5为欧洲一些国家的采暖能耗，由于其外温与北京有所不同，因此表中同时列出采用同样方法进行外温修正后的采暖能耗。比较表1-4与表1-5，可以看出北京市建筑采暖需要的热量与目前欧洲国家相差不大。 北京市各类建筑采暖需热量（室温18℃） 表1-4 建筑类型 普通住宅楼 普通办公楼 旅馆酒店 商场 学校 采暖需热量范围kWh/m2.年 50～100 30～90 40～90 10～120 30～100 一些国家的采暖能耗调查值 表1-5 年份 建筑类型 国别 采暖度日数 采暖能耗修正为北京气kWh/(m2年) 候的采暖能耗 kWh/(m2年) 2450 4043 3126 3430 2747 5303 83 124 185 57 150 55 83 75 145 41 134 25 2004 1998 2004 1998 2004 1998 住宅 住宅1 住宅 住宅2 住宅 住宅3 北京 波兰 德国 德国 法国 芬兰 1998 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 2004 住宅11 住宅 办公楼 办公楼 办公楼 办公楼 宾馆 宾馆 学校 学校 学校 学校 瑞典 希腊 德国 法国 荷兰 希腊 德国 法国 德国 法国 荷兰 希腊 3230 1565 3126 2747 2784 1565 3126 2747 3126 2747 2784 1565 20 120 120 166 310 100 225 179 160 118 145 55 15 188 94 148 273 157 176 160 125 105 128 86 注： 1)能耗数据来源： a) 1998年数据表示一批节能建筑的调查值，数据来源：INDICATORS OF ENERGY EFFICIENCY IN COLD-CLIMATE BUILDINGS, Results from a BCS Expert Working Group, http://eetd.lbl.gov/EA/Buildings/ALAN/indicators99/index.html. b) 2004年数据为国家或地区的统计数据平均值，数据来源：北京：清华大学2005－2006年北京住宅采暖测试结果，其它国家：Applying the EPBD to improve the Energy Performance Requirements to Existing Buildings- ENPER-EXIST, Intelligent Energy of EPBD,2007. 2）气象数据来源：北京来自民用建筑节能设计标准JGJ26-95，基于18摄氏度;美国来自monthly state, regional, and national heating degree days weighed by population, National Climate Data Centre, USA,2006, 基于65华氏度，即18.3摄氏度;日本来自Handbook of Energy & Economic Statistics of Japan， energy conservation centre, 2006, 基于14摄氏度；其它欧洲国家来自2007 Earth Satellite Corporation www.earthsat.com,基于18.3摄氏度. 3）修正为北京气候方法： 某地区的修正能耗＝该地区的采暖能耗/该地区的采暖度日数*北京采暖度日数。 欧洲这些国家建筑围护结构保温水平都远优于北京市的大多数建筑，为什么采暖需热量却在大多数情况下与北京相差不大？这是因为采暖需热量不仅仅由建筑保温状况决定，还与建筑物的体型系数 、建筑物的通风换气状况、以及室内温度设定值有关。欧洲住宅多为独立别墅，其体型系数约为我国大型公寓式住宅（12层）的两倍，欧洲多数层高低体量小的办公建筑其体型系数也为我国大型办公建筑的1.5倍以上。此外别墅型建筑通风换气次数在一次以上，欧洲的各类公共建筑也从近年来开始严格控制室内空气质量，普遍采用机械通风换气，换气次数也多在1次/小时以上。除了个别采用排风热回收措施的建筑外，非住宅建筑通风换气的热损失已接近或超过围护结构热损失。此外欧洲采暖室内设定温度在21～24℃，对于北京的气候条件来说，这样的设定值比18℃的采暖设定值能耗高出约15％。
然而我国北方地区大多数集中供热的采暖建筑的实际供热量在很多情况下都高于为了维持18℃的室温所需要的热量，这就导致部分采暖房间温度偏高，部分采暖季节（例如供热初期和供热末期）室温普遍偏高。为了避免过热，居住者只好开窗散热，大量的采暖热量通过外窗散掉。图1-8给出了北京市21座围护结构相同的住宅楼05－06采暖季的能耗状况。可以看出，各楼之间供热量差别较大，供热能耗在66－98kWh/(m2.年)不等。如果认为能耗低的楼可以满足采暖要求的话，其他楼的超过该楼的供热量，就可以认为是过量供热了。图中表明，目前集中供热系统的过量供热率约为20％～30％。换言之，如果能够使集中供热末端房间温度真正维持在18℃，而不是依靠开窗散热，则采暖能耗能够在目前基础上降低20％以上。造成过量供热的原因是：①集中供热系统调节性能不良，造成采暖房间冷热不均，为了满足偏冷的房间温度不低于18℃，只好增大总的供热量，导致其它建筑/房间过热；②末端没有有效的调节手段，由于某些原因室温偏热时，只能被动地听任室温升高或开窗降温；③部分热源调节不良，不能根据外温变化而改变供热量，导致外温偏暖时过量供热。实行供热改革，通过热计量和改进末端调节能力来实现调节，就是为了使实际供热量接近采暖需热量，降低过量供热率，从而实现20％以上的节能效果。
图1-8北京市21个围护结构相同的楼（37墙）年采暖耗热量分布 2) 集中供热外网损失。
我国目前的集中供热系统管网损失参差不齐，差异非常大。对于近年新建的直埋管热水网，其热损失可低于输送热量的1％，而对于有些年久失修的庭院管网和
蒸汽外网，管网热损失可高达所输送热量的30％，这就导致供热热源需要多提供30％的热量才能满足采暖需要。由于管网热损失差别非常大，因此很难进行全面统计给出整体水平。根据初步调查，管网损失偏大的主要是两类情况：①蒸汽管网，采用架空或地下管沟方式，由于保温脱落、渗水，再加上个别的蒸汽渗漏，造成10％到30％的管网热损失。②采用管沟方式的庭院管网，由于年久失修和漏水，有些管道长期泡在水中，造成巨大的热量损失。外网的热损失可以很容易在下雪时根据地面的融雪状况简单判断。如果存在这类管网损失，实行“蒸汽改水”和整修管网，可以大幅度减少采暖供热量。这可能是目前各种建筑节能措施中投资最小、见效最大的措施。
(3) 集中供热热源。
我国北方城镇的集中供热系统目前有约50％由热电联产热源提供，其中约35％是热电联产发电产生的热量，其余15％为调峰锅炉房产生的热量。图1-9为我国近年来热电联产集中供热面积的逐年增长状况。其余50％的集中供热则由不同规模的燃煤和燃气锅炉提供热量。热电联产热源主要是5万到40万千瓦的燃煤发电机组在发电的同时用余热供热。这些机组在以热电联产模式运行时，以输入的燃煤所含热量作为100％的输入，其发电效率为20％～25％，产热效率为60％～55％。与我国燃煤的纯发电电厂35％的发电效率比较，热电联产所生产的22％的电力折合63％的燃煤输入，所多出的37％的燃煤热量可以视为生产热量所付出的燃煤。如果热电联产此时产热效率为55％，则相当于37％的输入燃煤热量生产出55％的热量，所以从这个角度看，这一工况下热电联产的效率高达150％，这就是说热电联产是最节能的热力生产方式的原因。然而当气候变暖，采暖热负荷降低后，这些热电联产电厂为了维持其经济效益往往仍全负荷发电运行，部分余热排到冷却塔；采暖季结束后，许多热电联产电厂改为纯发电方式运行，这时，容量小的机组发电效率很低，夏季发电的损失甚至抵消了冬季高效供热所节约的燃煤。表1-6为我国常用的不同容量的热电机组热电联产模式时的发电效率与产热效率，以及纯发电工况的发电效率。因此，大力支持和发展热电联产方式的集中供热热源，同时尽可能使这些机组在供热期间能够全负荷供热，（即减少其部分负荷运行时间），而在非供热期，严格限制小容量、低效率的热电机组运行，应作为我国热电生产的重要政策。