作者：Loris Pandiani， 瑞士聯邦材料科學與技術實驗室 編譯 陳講運
到 2050 年，空調可能佔全球二氧化碳排放量的 40%。圖片來源：Chromatograph / Unsplash
由於氣候變化，未來幾十年全球平均氣溫將上升。這也應該顯著增加所謂的冷卻度天數。它們測量高於特定環境溫度閾值的小時數，在該閾值時建築物必須冷卻以將室內溫度保持在舒適的水平。不斷上升的價值可能會導致家庭中交流系統的安裝增加。這可能會導致對冷卻建築物的更高能源需求，由於氣候變化和人口增長，預計這種能源需求還會增加。
加熱和冷卻之間的夾縫競賽
為了更好地瞭解這種增長在瑞士的規模有多大，Empa 研究人員分析了 NEST 研究和創新大樓的加熱和冷卻要求。“透過包括環境溫度，我們能夠使未來熱的投影能源基礎上的氣候情景瑞士建築的需求。除了氣候變化，我們也採取了人口的增長和越來越多地使用AC裝置的考慮， ” Empa 城市能源系統實驗室的博士後 Robin Mutschler 解釋說。
結果預測對冷卻能源的需求將顯著增加：在整個瑞士都依賴空調的極端情況下，到本世紀中葉，製冷所需的能源幾乎與供暖所需的能源一樣多。從數字上看，這相當於每年大約 20 太瓦時 (TWh) 用於加熱和 17.5 TWh 用於冷卻。計算所需的冷卻能量時不考慮技術。如果這是透過反轉熱泵過程來提供的，例如，使用 COP 3 進行冷卻，則17.5 TWh 冷卻能量的電力需求約為 5.8 TWh。
NEST 住宅單元的供暖需求可與現代公寓樓相媲美。因此，如果假設瑞士建築的平均水平與 NEST 建築相當，那麼這些數字是具有代表性的。何時會出現這種情況取決於翻新率。然而，即使在更溫和的情況下，瑞士的製冷需求也會顯著增加。在這種情況下，研究人員假設每年額外的能源需求為 5 TWh。
來自杜本多夫 Empa 校區 NEST 大樓的供暖和製冷能源資料為衡量瑞士未來供暖和製冷能源需求提供了基準，同時考慮了氣候變化、交流裝置使用的增加和人口增長。圖片來源：瑞士聯邦材料科學與技術實驗室
對瑞士能源系統的重大影響
如今，瑞士建築的能源需求約佔總能源需求的 40%。其主要部分用於加熱。這種情況可能至少會持續到 21 世紀中葉，而冷卻建築物的能源需求預計將顯著增加。如果熱能由也可以冷卻的熱泵提供，這可能會對整個能源系統，尤其是作為能源載體的電力產生重大影響。
假設目前只有少數瑞士家庭擁有空調裝置或系統。然而，配備熱泵的房屋數量正在增加。Empa 的研究人員估計，由於降溫天數的增加，擁有降溫系統的家庭數量可能會增加到 50% 以上。這可能會導致在炎熱天氣出現明顯的需求高峰。如果是透過提供冷卻的冷卻能源的需求增加了5億千瓦時將相當於約兩今天的電力需求的百分之熱泵. 在更極端的情況下，用於冷卻的電力需求甚至可能接近當今總需求的 10%。然而，這不會在全年均勻分佈，而是與可能導致需求高峰的炎熱時期相關。從積極的方面來看，製冷需求與光伏系統的電力生產相對匹配。與辦公樓相比，住宅樓降溫的影響將明顯更高，因為它們約佔建築面積的三分之二。
基於這些發現，研究人員很明顯在建造新建築時必須考慮到這些發展，並且必須充分利用被動冷卻的可能性。Mutschler 說：“建築結構不應再只關注最佳化熱量損失，尤其是在冬天，還應該減少夏季的熱量增加。” 例如，這可以透過城市規劃措施以適應地區一級的氣候、實施減少熱量的計劃或減少建築物中的玻璃窗來實現。“此外，政策制定者還必須解決這一發展問題，並研究如何最好地滿足不斷增長的冷卻能源需求，同時最大限度地減少對未來脫碳能源系統的影響，”Mutschler 補充道。冷卻系統，這些系統已經在瑞士成功實施——例如在日內瓦。其他的正在出現，例如在楚格。
