從能量效率的角度看,空調供暖和暖氣供暖在現代城市中哪一種更高效?
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本題希望能限定在物理學範疇之內討論,謝謝。擴展討論請移步相關問題:
從城市規劃和公共管理的角度,如何評價中國北方地區的集中供暖?這幾天想到這個問題,自己的分析思路如下:
- 空調的供暖過程相對簡單,使用電能加熱空氣,因為和製冷不同不需要向系統外散熱,所以能量轉換效率較高。(參見最後的補充,這裡還有熱泵效應)
- 暖氣則稍複雜,限定於北方城市的集中供暖,主要通過燃燒煤在鍋爐中對水加熱,熱水通過管線到達民居,最後加熱空氣實現供暖。在鍋爐房和傳輸管線中,都有一定程度的能量散失和消耗。
- 為了讓比較有意義,需要考慮空調電能的來源,一般為化石燃料和水力風力發電。對於熱力發電,發電過程中也有較大的能量損失。
- 實際情況中加熱不是持續進行的。空調一般只會在有人時開啟。暖氣供暖的話大部分地區也都會在部分時段降低溫度。但水的比熱很高,高峰供暖前需要首先加熱管線中的水,所以集中供暖不能靈活根據需求分配能量,這個過程會造成一定能量損失(體現在屋裡沒人時,系統仍然在散熱)。
我沒有相關的專業背景,上面的分析受限於篇幅也做了一些簡化,歡迎指出考慮不周和不合理的地方。
對於城市或小區範圍的供暖,兩種方法的主要能量損失環節分別是:
- 暖氣:燃燒化石燃料加熱水(鍋爐熱效率一般小於 70%),管線散熱(效率不好估計,希望有專業人士能提供),非高峰供暖時段的系統散熱(效率未知)
- 空調:熱力發電(煤/石油約 33%,天然氣約 60%),電網傳輸消耗(小於 90%)
以上不考慮水力和風力發電(不能直接產生熱量,無法對比),不考慮發電站和鍋爐建設在原料產地附近還是城市中在燃料運輸中產生的能量損失差異,不考慮暖氣管線施工和家庭安裝空調等廣義的能量損失差異。二者最後一步都是加熱空氣,不需要向系統外散熱所以能量效率接近 100% ,因此不再分別列出。因為不清楚現在熱電廠供暖的普及情況,所以也沒納入考慮。
當然,空調和暖氣功能在使用體驗上的差異也是不能忽視的。暖氣能整體加熱房間,提供更恆穩的溫度。空調有噪音。二者對室內濕度有不同的影響。這些就不在本題內討論了。
我個人經過簡單計算和估計後的判斷是,空調供暖的整體能量轉換效率更高,而且在不使用化石燃料的情況下優勢更明顯。不清楚業內人士如何看待這個問題。期待有專業的回答解惑!
更新:
剛剛忘記考慮空調的熱泵效應,冬季室外溫度零度的情況下,一般家用空調的能效(COP)還能達到 2 左右(也就是 200%),因此空調的整體效率還要更高。
Feng Yang 與 陳新 已經回答得了很多了,也都說的對,我只是再補充一些南方供暖和大集中供暖的問題. 1.由於南方地區與北方地區氣候上存在很大差異,最大的差異就是南方濕度大、冬季溫度高,這導致了南方在圍護結構的保溫性與門窗的氣密性上與北方存在巨大的差距。所以如果前期不做建築節能改造,在南方推行像北方一樣的集中供熱方式,必定將帶來很大的能源浪費;同時,濕度大這個問題,也得不到很好的解決。 熱泵廠商提供的額定cop均是在7攝氏度的情況下測試得到,溫度的降低將會帶來cop的成倍衰減。另外南方冬季溫度相對高,雖然冬季也會出現風冷式熱泵(空調機)結霜的情況,但是cop(制熱能效比)不至於像北方成倍的衰減,因此若是分散式供暖的話,風冷熱泵相對來說更節能。 2.建築類型與建築住戶的使用特性是一個很大的決定因素。就現在我接觸到的一些數據來看,有些寫字樓和公建,採用了集中供暖(包括中央空調與市政熱力採暖)的採暖能耗遠遠大於用單體式空調的。這在很大程度上是因為雖然集中式的系統能源利用率更高,但是不同用戶使用的時間和需求的不同性才是決定因素,因為單體式空調開關與調節更靈活。因此,現在關於「分散」還是「集中」的討論很多,不能一概而論。個人以為,不同類型建築需要有不同的解決方案,可以更精細地按區域劃分進行設計。
因為工作關係,對以上幾種採暖方式都有接觸。既然樓主希望了解的是能量效率,那我們就以業內較為成熟的解決方案來對比。
首先讓我們簡單認識一下系統。供熱系統分為熱源部分和末端。熱源可以是市政熱水、家用壁掛爐、電纜、空調。末端可以是暖氣片、地暖管和空調室內機。
理論上來說,從能量效率角度考慮,應該是空調&>熱電聯產的市政熱水&>家用壁掛爐&>普通市政熱水&>電纜。因為空調作為熱源時,其實是一個「熱泵」,能源效率必然大於1;市政熱水有些來源於熱電廠,因此算是餘熱回收,家用壁掛爐(冷凝)的熱效率接近甚至超過100%;電纜效率則只能達到1。
然而題主的意思應該不僅於此。一方面,北方冬天室外溫度過低,除水源熱泵和地源熱泵外,普通空調無法制熱;二來,集中供熱必然存在中間環節,水泵、管道的損耗很大,因此往往不如獨立式供熱節能。這就不一一展開了,展開來講,可就說來話長了。從能量輸送哪種方便,到用戶使用習慣,等等。
下面只說推薦方案;
1. 北方地區堅持區域供暖,關注傳輸效率、變流量控制和水力平衡,強推熱計量,改變用戶使用習慣;家中安裝散熱器恆溫閥,如果改成了地暖,則在分集水器上安裝熱電頭,配合房間溫控器做獨立控制,白天出去的時候可以把溫度調低。另一個關鍵點是做好牆體保溫。
2. 南方地區堅持獨立供暖,多種方式並存。新建建築做好牆體保溫,對舒適性要求不高的客戶冬天使用空調就夠了,而若需要更高的舒適性(地暖、暖氣片),則在現有常用的燃氣壁掛爐基礎上,推薦有條件的客戶安裝空氣源熱泵,冬天供熱夏天製冷(可惜這類產品目前還不太成熟並且佔地較大)。衛生間、酒店大堂等特殊場合使用電地板採暖,單位面積發熱可以很高。謝邀!
僅從能源效率來講,就算考慮"熱-電-熱"因轉換效率而造成的損失,空調供熱肯定比燃煤採暖的效率更高。若算上環保因素,更是不可同日而語。但,採暖在我國北方地區(一般指淮河—秦嶺以北)關乎民生,真不能撇開這個背景只談經濟或能源效率甚至是環保問題。我個人是在中部地區(夏熱冬冷地區)做暖通設計的,僅按我的理解說說。如果空調能源僅限於電能,那麼可用作冬季空調熱源的有以下幾類:1.直接利用大氣取熱(這類限制相當較小,應用廣泛,相對比較常見如:家用分體空調、多聯機空調、風冷熱泵機組等)2.利用土地的熱能(這類使用限制較大且成本較高,管理也很複雜,其中中典型的有:地源熱泵和地下水源熱泵)3.間接利用大氣取熱(這類我沒用過,只是有設備公司在推廣,基本原理是利用乙二醇溶液淋閉式冷卻塔,吸收空氣潛熱)第1類的限制已經有人說過了,在冬季的北方地區基本無法使用。當室外氣溫低於5攝氏度時,蒸發器繼續運行就已經很可能結冰(原理類似冷凝),且溫度越低效率越低。此類基本不能作為北方地區採暖的唯一熱源。
第2類本身就有使用限制,在地熱不充足的地區不可能大面積使用。
第3類可能已經有些公共建築在用,但要求的管理水平高,基本不可能用於住宅。很多機組都是熱點聯產的,我印象中東北火電機組大概80%都是。不是熱動專業燃燒效率不太懂,但我想如果熱電聯產能充分利用燃燒熱能效率應該還是高一點的。其實這個問題往深里討論還有很多情況需要考慮,比如說大量熱電聯產的機組在冬季為完成供熱任務就必須開機,而電力需求不足自然就不能在額定工況效率比較高的點運行,也會造成燃燒效率降低,或者調峰能力不足無法接納更多的新能源風電之類
謝邀!
就目前的情況來看,在中國還是暖氣更高效一點(主要針對華北、東北地區,不包括現在不供暖的南方地區)。原因主要有以下三點:
1. 現在我國的主要電力來源還是火電(佔全部電力的80%以上),也是把熱能轉化為電能。如果再大規模將由熱能轉化而來的電能轉化回熱能,那就有點不值當了。在我國的主要集中供暖區(主要是華北、東北),電力基本來自外地輸入及火電廠,與其將煤燃燒產生的熱能辛辛苦苦轉化為電能(存在一個轉化率的問題,在40%左右),再傳輸到供暖地區(傳輸過程中有損耗,且需要其他成本),再轉化回熱能,還不如直接用煤把水燒熱供暖,而且一般的熱力站都是同時供電供暖,盡量提高能量利用率。此外當前我國的電力資源還是比較緊張的,特別是到了枯水季節,水電緊缺,很多地方必須要拉閘限電。電能最大的優點是易傳輸、易儲存、易兼容,可以用在各個領域,大量用來加熱未免太浪費了,還是用在更需要的地方比較好。
2. 每年北方各大城市集中供暖需要很大的能量傳輸負載量,如果把暖氣全部改為電熱,那對當前的輸電網路來講將是不可能實現的。當前很多舊一點的小區連用個大功率電器都不能保證絕對安全,何況家家都大量用電供暖。如果對線路進行全面改造,成本也實在是太高了。
3. 相對於製冷來說,空調的制熱能力的確是差了很多,冬天用空調製熱貌似也不常見,沒有集中供暖的地方一般也是生爐子或者用天然氣(或其他燃氣)通過地暖來制熱。
題主對當前中國的電力現狀過於樂觀了!題主在上面所做的種種假設並不符合我國當前的實際情況,華北地區基本上全部是燃煤的火電資源,而且電能還是相當緊缺的,至於風能發電、核能其實比例都很少(加起來不超過10%),水電在冬天因為枯水季也不能發揮太大的作用。
補充一些關於能量轉換效率的問題:
一般燃煤火電機組的轉換效率在35%-38%,如果熱電聯產(同時供熱供電),加上能利用到的熱能,能達到45%左右。而燃煤集中鍋爐房的能量轉換效率在40%-45%左右,燃煤集中熱電聯產,能量轉換效率能達到48%-53%。單從能量轉化率來看,還是熱電聯產的暖氣效率高一點。先給結論,如果只討論能源效率的話,在特定的情況下,就像 @Feng Yang 的答案所說的,暖氣的效率會更高一點。相信聰明的你一定看到了我的答案中的「特定」這兩個字,因為目前最高效的能源利用方式是熱電聯供,也就是高溫蒸汽用來發電以後,「低溫」蒸汽可以給周圍的居民供熱。不過能滿足這一點的條件非常苛刻,畢竟不是每個城市都有火電廠,即使有火電廠,火電廠的供暖範圍也有限。所以在當前題目「現代城市」這個定語下,單純的討論能源利用效率沒有意義,最起碼不完整。~~~~正式答題的分割線~~~~要討論能源效率,首先要確定環境,在不同的環境下,空調和暖氣的效率當然是不同的。空調製暖的優點是利用逆卡諾循環,效率高,工作時間靈活,但是在低溫環境中的效率低下,制熱效果差。地暖的優點是制熱效果超一流,長期運行下的費用較低,效率穩定。對於長江以南大部分的地區而言,冬天的氣溫很高,就算是最冷的天氣,溫度也只是在0度左右徘徊,持續時間也不長。
在這種環境下,空調能滿足一般人的制熱需求,房間熱的很快。空調的功率調節靈活,反應迅速,此時的效率更高一些。
在北方的冬天,空調基本喪失了制暖的能力,討論一個不能制暖的設備在制暖時的能源利用效率問題……我去喝口水我剛才說空調在北方基本喪失了制暖的能力,這個話也是太絕對了一點,帶電輔熱空調內機和吸收式空調其實也能發揮制暖的作用,但這兩種空調的效率其實與制暖站一樣,不過在經濟性上相差比較大而已。最後給出結論:傳統意義上的南方,比如廣東(?),空調供暖更高效一點;傳統意義上的北方,比如東北,暖氣更高效一些;至於長江沿線這種不南不北的地方,應該還是空調的效率更高一些,但從效果上考慮,有錢就上地暖;沒錢就用空調。以上。學的是暖通...就是給大家裝暖氣片空調的...進來回答一下
照例先上結論,北方集中供暖的地方集中供暖划算。南方的話使用空調划算。
首先,對於同一個房間,使用地暖和使用空調需要的熱量是不一樣的。
空調因為使用空調需要將空氣加熱人才會覺得暖,而暖氣只要讓人感覺到足夠熱輻射就可以很舒服了。所以在設計規範裡面使用暖氣的情況下室內設計溫度會低2-3攝氏度。室內溫度低一點的話,房間內相對濕度就會大一點。人就不會那麼干,而且地暖暖在腳底,所以一般我們說地暖比空調用著舒服。
北方的話,空調要麼用不了,不停地在化霜....而且蒸發溫度太低。效率也就剛剛大於一。把煤燃燒發電效率才30%左右,乘上著1.幾也沒有多少。遠遠趕不上用鍋爐燒水進行供熱。另外我記得區域鍋爐房的效率可以有60%以上的。所以效率當然是供暖的高
南方就不一樣了,對於使用空調來說,室外溫度較北方高不少(比東北最冷的時候平均溫度高20 度是有的)。除開最冷的那麼一段時間,空調的制熱效率還是比較可觀的。
最重要的是南方供熱時間短,一般不超過80天,如果進行集中供暖那麼在這80天以外,管路、設備長時間閑置,本來就是一種低效率的行為。並且,南方地區暖氣集中使用係數低,因為大家對冷的敏感程度不一樣,不怕冷的可隔壁老王整個冬天就開10天暖氣,沒有規模就更沒有效率。最後南方城市多有江,湖。居住不如北方集中,供熱管網將更長。從這幾方面分析在南方進行集中供暖是不可行的。
最後說一下,空調能讓房間更快暖起來,對於南方這種間歇性使用的地區來說比較合適。而暖氣最好連續使用,不然等熱起來你也該出門了。
另外另外中部地區情況複雜,等過段時間再來答...謝邀。我覺得能量效率講每個地方都會不同,取決於鍋爐效率,熱管長度等等因素。
我只講一點經濟上的考慮。我岳父家在東北,就是那種小區集中供暖的設施。有的親戚家暖氣相當足,一進門就熱得不行,必須把窗戶打開,讓外面-10度的風進來一下才受得了。
供暖的模式是包季而不按用量計費。這樣導致的是用量不受控制,無法按需要調節。如果是空調,至少可以每個單位單獨控制開關和溫度,比如高級的辦公室也有用紅外線來探測有沒有人活動而選擇進入節能模式。只要是自己按用量付費,那麼終端使用者也會有節約的動力。整個社會的能源效率也會跟著一起增高。
所以當南方人在呼籲我們也要集中供暖的時候,我覺得與其改造相應的設施,不如補貼給每家一台空調,讓大家都按自己的需要去買電取暖。況且問題提到了現代城市,我覺得現代城市裡,電氣化是大趨勢。其中一個重要考慮是把污染重的發電過程集中起來放在人口稀少的地方,並且集中處理污染的效率會比每個供暖站自己脫硫要高。此外,中國在國家層面也在探索新能源,而新能源一定會以電力的形式進入消費市場。所以電氣化更是適合長遠考慮的方案。不談能量品質談節能就是耍流氓哦(′-ω-`)電能相比於燃燒所得熱能是要高一個等級的,電能為二級能源,煤是一級能源。
假設我們現在有100份煤用於供暖,我們來分別談談嚴寒地區(北方大部分地區)和夏熱冬冷區(長江流域)的冬季採暖。嚴寒地區:
方案A 熱電聯產,100份煤→30份電+40份熱方案B 熱泵,100份煤→30份電(熱量浪費了)→60份熱量(嚴寒地區5℃以下空氣源熱泵的效率會急劇下降,姑且設為COP=2)比較A和B,明顯A方案中,既獲得了30份高品位的電能,又獲得了40份熱量,其中30份電能還可以做更多的事,要遠好於用高品質的電能取熱。夏熱冬冷區:
方案A 熱電聯產 同嚴寒區
方案B 熱泵 100份煤→30份電→105份(姑且認為COP=3.5)雖然在長江流域熱電聯產也是不錯的選擇,但熱力管網建設幾乎為零,採暖時間短,方案B的經濟性就提高了很多。同時,夏熱冬冷區冬季室外平均溫度高於5℃,空氣源熱泵效率很高。而且,長江流域的氣象學冬季明顯短於北方地區,空氣源熱泵的靈活性就得到了最大的發揮。因而,在現階段條件下,嚴寒區熱電聯產集中供暖較好,夏熱冬冷區使用熱泵更好。
歡迎拍磚~這是個實際應用的問題,不僅僅能通過能源轉換來確定。 首先從能量需求來說,兩者沒有區別,不存在空調採暖會更乾燥的說法,室內含濕量、溫度兩個參數確定,室內整體的相對濕度是一樣的。不過由於空調出風口溫度更高,相對濕度會更低,避免直吹就好很多。 既然能量需求是一樣的,在熱泵系統理想的運行的情況下,很可能一次能源利用率要更高,畢竟熱泵的電是用來搬運熱量而不是產生熱量,比較理想的供暖熱泵例子如地源熱泵系統。 但地源熱泵這樣的系統非業內人事很少接觸,大家接觸的最多的是家用空調,也就是空氣源熱泵。空氣源熱泵在額定工況下效率也是不錯的,但是一旦偏離了額定工況,比如室外溫度達到零下10度左右,機器自身的換熱效率降低、需要頻繁的除霜、機器出力衰減,導致整體效率下降嚴重。 上面說的熱泵都是作為獨立的熱源來負責供暖的,如果是那種也用市政熱網,利用空調末端供暖的話就真的是沒什麼本質區別了。但效果上來說也是各有利弊,散熱器系統運行能耗低、效果穩定,但加熱速度慢,需要持續運行並保持維護結構蓄熱,如果間歇運行的話效果會比較差;空調系統散熱量大,制熱速度快,更適合間歇運行的場合。 回到最初的問題,如果有合適的低品位熱源,熱泵系統顯然是個更好的選擇,套用一句廣告詞「我們不生產熱,我們只是大自然的搬運工」。
從整個話題來講,我只能說不同城市甚至相同城市不同的區域選擇能效都是不相同的,具體的需要專業人員來計算到底使用用哪一個能效更高,哪一種能有更多的經濟和社會效益。我的回答也一定有片面的地方,不能當做選擇依據
下面分析僅從能效來分析 生活供暖 (60℃左右),未考慮其他因素,其他因素應該還包括環境因素,能源使用是否經濟,是否環保,是否冬夏季使用一套設備等,由於其他因素太多,很難將其包括。
以我對本題的理解,說空調供暖是不準確的,應該是熱泵供暖。熱泵根據提取能源不同又分成地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵等。看了本題的很多回答,大家很多都說的是多聯機(空氣源熱泵一種)(就是家家掛外建築外面的那種,但是那種都是小型的)。
多聯機在冬季室外溫度較低的地區(東北:特別是夜晚溫度達到零下很多)一定是不經濟的。
煤能量=1 鍋爐制熱(燃氣可以達到0.8以上):【1*0.7=0.7或0.8】 多聯機:【1*30%(熱電轉化)*2(cop)-化霜能耗=約0.5以下】。土壤源或者水源熱泵(限制較多,對土地與水源熱平衡有很大要求)就不會受到空氣溫度的影響同時提取能源較為穩定,但是其工作效率【1*30%(熱電轉化)*4(cop)=1.2】。寒冷地區(東北、華北北部) 水地源熱泵&>普通鍋爐&>空氣源熱泵多聯機在冬季室外溫度相對較高(0℃以上)的地區(華中地區例如武漢)
【1*30%(熱電轉化)*3(cop)-化霜能耗=0.8】(由於室外換熱溫度相對較高cop值也會相應提升)這種設備一般可以在冬季提供較為經濟的熱源(鍋爐還有投資運行與官網成本等)溫和地區(華中,華南) 水地源熱泵&>空氣源熱泵&>普通鍋爐是個很好的問題。不過是不是算算錢的花費更直接?——————————這樣,我們假設每年供暖4個月(11月15日~3月15日),一共120天,暖氣費按600元(較低)計算。平均每天5元。按1000元(較高)計算,平均每天8元。1.5P空調製暖功率大約1500~2000W左右(看了多方來源,這個數據不是很準確,參見http://www.to8to.com/ask/k234834.html)。每天平均工作時間14小時(只算在家的時間),耗電量每天21度左右,按0.5元每度的價格計算,每天花費10元左右,空調還是貴……
謝邀,本不打算回答,蓋因結論和原由各位同行已回答基本完善,但是沒人指出問題本身就千瘡百
孔么?既然對此行業無了解,請勿隨意引用專業辭彙舉證分析。對問題好奇沒有錯,思辨精神沒有錯,但是請先查明各種該學科的基礎知識和常識。在在自己不懂的領域請少腦補,多看書。如果只是好奇哪種更高效就直接提問不要畫蛇添足。「空調的供暖過程相對簡單,使用電能加熱空氣,因為和製冷不同不需要向系統外散熱」,請先查明什麼是空調及其制熱方式。以及「系統」的定義。題中「熱泵效應」及補充資料表明你應該也沒仔細看什麼是熱泵。
「暖氣稍複雜」,複雜?跟空調比暖氣就是草履蟲。不信問問
「最後加熱空氣實現供暖」,我們理解的加熱空氣可能有差別,熱傳導有三種方式:傳導、對流、輻射。看你具體戶內採暖形式而定。
「高峰供暖前需要首先加熱管線中的水,所以集中供暖不能靈活根據需求分配能量,這個過程會造成一定能量損失(體現在屋裡沒人時,系統仍然在散熱)。」你這又從哪腦補出來的?首先目前總體情況來講城鎮集中供暖熱力站出來的水或蒸汽不是直接入戶,得進二次網,不是熱力站那邊咣咣幾鍬煤現燒你屋裡就熱了。直接入戶的話,不說蒸汽不用於民用建築採暖熱媒,熱水整個管網怎麼平衡?熱力站還能不能愉快的玩耍?。其次你大概也沒查訊採暖分戶及地暖形式下單獨控制其迴路溫度的地暖溫控器。「管線散熱(效率不好估計,希望有專業人士能提供),非高峰供暖時段的系統散熱(效率未知)」這些專業人士都已經替你考慮過了,在設計中前面術語叫管網損耗係數(包括熱損失及漏損)後面叫同時使用係數。「二者最後一步都是加熱空氣,不需要向系統外散熱所以能量效率接近 100% ,因此不再分別列出。」也不知道你這個系統外系統內到底是怎麼定義的,熱力學上系統不是廣義上的「系統」。請謹慎對待。「我個人經過簡單計算和估計後的判斷是,空調供暖的整體能量轉換效率更高」你這簡單計算還真是「簡單」。你咋算出來的我好學學,求過程。那麼我姑且認為你說的「空調」是我理解的全空氣空調,那麼我們來簡單算一下。讓一立方20℃的空氣1小時內其溫度上升一度所輸送熱量:同樣讓一立方20℃的水1小時內其溫度上升一度所輸送熱量:那麼我們可以將熱負荷比作貨物,水和空氣比成快遞員(熱媒),顯然同樣1m3,單位時間內水這個快遞員送的包裹是空氣的3000多倍。你就算流水線分揀包裹速度(轉換率)屌炸天際了又有什麼用?-----------------------------------------------------真的,不是我秀專業知識,上面對於業內全部都是基礎的不能再基礎的東西,我就是看不下去這問題描述了發發牢騷。還望題主在不了解的範疇內不要多講話。上面說「當然是空調」那位匿名用戶,您的回答是做夢出來的吧?不懂能不能別出來隨便亂說?100%效率?你能做出來這種空調我指定辭了現在工作跟你發財。如有冒犯請海涵。贊同landmine的所說的,不考慮能量品級的節能比較就是扯淡。樓主所說的暖氣供暖應該指的是「集中供暖」,集中供暖目前基本只存在於北方。空調(熱泵,準確點這裡指的是空氣源熱泵)採暖,由於冬季蒸發溫度過低,基本在北方用不起來,很多廠商聲在樣本中稱在零下十幾度,其機組可以運行(大多是誇大宣傳),基本上就在在夏熱冬冷地區使用。基本上採用集中供暖的地區,想採用空氣源熱泵的用不起來。樓主說的兩種供暖方式在中國很難碰到一起。散熱器對流散熱比吹熱風舒服多了!!!比較能耗,要將能量均折算成一次能源,中國主要用煤,一般都折算成標準煤。就我自己的估算的結果,空調的COP達不到3,基本上不如直接採用一次能源。
空調供暖僅限於室外溫度零度以上(貌似國標是室外7度,要是低於7度效率可想而知),零度以上空調供暖的效率遠高於電熱絲。
但北方冬天會結冰,空調外機需要除霜,空調供暖得不償失。所以南方使用空調供暖會比集中供暖更有效。但是,中國空調只注重製冷效率不注重製暖效率,消費者也不注意,導致空調製暖大多依靠電熱絲加熱,效率極低,錢嘩嘩就沒了。從中國能源方面看:煤多,煤便宜。
從安全上看:小煤爐太危險。從環保上看:小煤爐污染環境。所以北方燃煤集中供暖依然是最好的選擇,至於燃氣鍋爐,反正經濟上是划不來的。
但其實北方好多新小區,別墅都用燃氣鍋爐。新的塔樓用燃氣鍋爐是打著自己控制溫度,省錢的旗號,減少樓房外保溫層,增加出房率。這也是近些年房地產企業快速周轉法下的惡果之一。反正我親戚就住這種房子,冬天怎麼燒都燒不上去。試想要是市熱力集團供暖的房子,保溫不達標,能讓你竣工驗收的了。理論上是空調省電
和電暖氣比。 不考慮經濟, 只考慮物理學。但是空調有個致命的問題就是熱得快冷的也快。 所以要持續開。
否則啟動的時候很耗電。但是電暖氣則很穩定, 慢熱慢冷。
就算自動斷了, 溫度慢慢下去了, 再熱起來, 沒有啟動能量,直接起來。還一個問題是空調是吹風出來的, 你還得配個加濕器。
以上是最近在上海取暖的個人經歷。 沒有進行實際計算。 但是電費是真少了。從能量效率的角度看,空調供暖和暖氣供暖在現代城市中哪一種更高效?------------------------------------------------------------------------------------------------------------從效果和效率兩方面回答:1. 發熱效率: 快速提升室內溫度,當然是暖氣,因為暖氣的發熱功率(我家是天然氣壁掛爐)是24KW左右的話,滿負荷工作,相當於至少7,8台櫃機同時工作,或者24個電爐子。2. 效果: 也是暖氣好,因為牆面地面溫度都升高,各個方向不感覺到冷輻射;3. 經濟效率: 任何一種加熱方式在南方其實都是夠的,普通室內100多平米不到300多立方的空間,空氣比熱容也很小,提升室內氣溫不難; 關鍵在於建築的保溫和門窗密閉; 理論上達到的 舒適溫度範圍以後,建築保溫絕對好,那麼暖氣和空調都可以不需要工作;我還是計算一下吧,有個直觀的概念,查到公式:
濕比熱容
以單位千克絕干氣體為基準,將(1+H)kg濕空氣溫度升高或降低1度所需要吸收或放出的熱量,稱為濕空氣的比熱容,簡稱濕比熱容,用cH表示,單位為kJ/(kg干空氣.K)
cH=ca+cvH (12-9)
式中,ca—干空氣的比熱容,kJ/(kg.K);
cv— 水汽的比熱容,kJ/(kg.K).
在常用的溫度範圍內,ca≈ 1.01kJ(kgK),cv≈ 1.88kJ(kgK),將這些數據代入式(12—9),得
CH=1.01+1.88H (12—10)
考慮到空氣是純空氣和水蒸氣的混合, 我把每個參數都取最大(比熱容,密度)空氣密度每立方是1.25kg (取最大值,水蒸氣密度比純空氣小), 一套住宅的空間是120平米*3米高=360立方米 含有空氣 450公斤,對吧, 溫度升高在南方就按照20度(最冷零下5度也可以到15度,穿羊毛衫肯定不冷了)。 比熱容取常壓飽和的水蒸氣比熱容 1.88KJ/kg ,這裡取更大2便於簡化計算。
升高室內空氣20度需要的能量是:
空氣質量* 比熱容* 溫度升高值= 450* 2(比熱容故意取最大,其實不可能這麼高)*20= 18000KJ,
這就是室內空氣溫度升高需要的最大理論發熱量,但是僅僅考慮空氣沒考慮建築本身的熱量損失。
如果你的空調是3.600瓦,那麼 18000KJ/3.6KW= 5000秒,就是1個小時多左右可以把空氣加熱20度、但是要4度電。
如果是暖氣 27KW,只要700秒不到15分鐘就夠了
如果是1KW的電爐子,也只要18000秒,5個小時就夠了
這都是理論計算,給大家一個對比概念。我們不管用哪種方式取暖,真正其中多少熱量是必要的加熱空氣,多少熱量是無效地被白白浪費了。
實際上暖氣一開起來就斷續不停地燒,空調無法停機,都是因為建築保溫差熱量在不斷流失,必須不停加熱做功來彌補熱量的損失維持住原有溫度啊。
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北方的外保溫建築看似熱得很慢,是因為要加熱整個建築體,包括內部的混凝土磚牆等部分;所以集體供暖需要大約一周的時間達到平衡溫度; 但是達到以後,因為建築本身做了很厚的外保溫(相當於人穿了大羽絨服),實際消耗的熱量就不大了。我在黑龍江齊齊哈爾住在民居里,那裡每天供暖分時段,每天兩次送熱暖氣片發熱(實際就是最粗陋的鑄鐵暖氣片),但是屋裡溫度穩定,始終維持在20"C+
回到我的主要觀點,,發熱不是問題,問題是建築自身的保溫。這就是國外「被動式建築「概念的由來,建築自身保溫特別好,根本不需要空調(或者暖氣),冬天就靠人體自身的發熱量和電器的發熱量(比如冰箱,烤箱),就可以彌補很小的熱量損失,維持溫度水平在舒適的範圍(人體感溫度的舒適範圍不能低於16"C,否則靜坐不運動就感覺手拿不出來必須放在口袋裡了)所以,建築保溫才應該是努力的重點,對於南方的苦逼濕冷和濕熱夏天冬天來說都有好處。不要討論集體供暖了,討論城市建築普遍的外保溫改造肯定更有意義。我想說其實北方集中供暖很多地方都用的是電廠冷卻水
規模產生效益,暖氣效率更高些
謝謝邀請。本人一個暖通屆的無名小輩。樓主考慮的問題之前也試著研究過。研究到最後都有條條框框的特例云云。我做地源熱泵的多一些,所以大致說說自己的想法。說供暖,不得不說秦嶺淮河的一個歷史遺留問題,最近兩年,人大代表也多次提及。一說南方不適用,一說建國初期國家能源不夠。好了言歸正傳,個人沒有數據,只有個人觀點,供暖還是北方集中供暖效率高,但是南方適用與否,這個是科學家的問題了估計。我所在公司做過一例區域能源案例,江水源熱泵,我們統計與分析過數據,能效不賴。再說說,我朋友家的地暖的案例吧,太陽能加地源熱泵供暖,效果剛剛的。空調供暖比較快,但噪音乾燥有的人受不了。有人說地暖熱的慢,的確是的。但結合自控,讓你上班的時候就可以自動開啟,還是不錯的。恆溫恆濕恆氧,so easy。題外話,沒有數據,很空洞,權且茶餘飯後吧。總結,傾向於北方集中供暖模式。到南方特殊,就特殊吧,用新能源代替也不錯。
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