开空调和暖气相比,谁生活成本会更高? - 小众知识

开空调和暖气相比,谁生活成本会更高?

2013年01月27日 14:18:05 苏内容
  标签: 空调/暖气
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空调的原理是热泵,消耗电力将热量从低温处转移到高温处。 
这可以类比于水泵,消耗电力将水从低处打到高处。 
所以说在不开电辅助加热的情况下,空调消耗1kw电,为室内提供3kw的热量并不违反能量守恒。但这是在额定的工况下,室内外温差越大,空调效率就越低。就像高差越大,水泵的水量就越小。理论上,空调cop总是大于1的,所以空调更省电。 
空调的另一个问题在于,实际上,室外机是一直在散热的,其温度低于室外温度,因此有时会结霜,需要空调反转化霜。 

取暖器的好处是布置灵活,可以快速加热指定区域。先从能源消耗角度来说

空调比取暖器省电。
1,取暖器的原理是电热丝,就是初中物理的焦耳定律,消耗1KW的电能,制造1KW的热量。
2,空调的原理是热泵,一个完整的热力循环。
空调制冷时,消耗电能W驱动压缩机,从房间里取出一部分热量Q,释放到大气热量Q+W。
空调制热时,消耗电能W驱动压缩机,从大气里取出一部分热量Q,释放到房间热量Q+W。
注意:在室外吸热和室内放热的是内部流动的制冷剂,不是压缩机本身。

以1.5匹的冷暖空调为例,在不开电辅热的条件下,一般制热功率是1KW,制热量3000KW。也就是说消耗1KW的电,可以产生3KW的热量。
因此空调的效率更高,所以产生相同的热量,空调更省电。


唉,没想到争议这么大~
承认上面的答案有些地方不是特别严谨,比如能量单位。通常能量单位是焦耳或者大卡,千瓦Kw是功率单位,也就是单位时间内产生的热量或能量。
另外,在电力行业里,用千瓦时指发电量,简称千瓦,所以我习惯性的用千瓦来表示能量了,这点非常不严谨,向大家道歉~

关于能量守恒,热力学有两条定律(严格的说是三条),表述有很多种,但是实质是一样的。我说一下比较简单的描述吧:第一能量守恒,能量不会消失,也不会产生,只能从一个物体转移到另一个物体;第二定律是能量不会自发的从低温物体传向高温物体。
空调、热泵包括火电站、内燃机的基本原理都可以归咎到热力循环,用热力学定律解释。
以空调为例,我上面的表述是没有问题的。
在自然条件下,屋内的温度高于屋外温度,所以热量只能从屋内传向屋外,所以房间要做保温。但是在增加了空调或者热泵设备后,通过消耗一部分的电能,可以驱动制冷剂完成一个完整的热力循环,制冷剂从低温的环境中吸收一部分热量,加上压缩时消耗的电能,在房间按内部完成热量释放。当消耗W的电能时,释放到房间内的热量Q大于W。即便考虑到损耗,Q也是要比W大好很多。
另外,好多朋友提到加热效果的问题,空调会使得整个房间内温度升高,而电取暖器是局部升温很快,这个是毋庸置疑的。但是如果从整个房间和能量角度考虑,空调的确是比加热器省电的。

最后说一点,关于能量。能量是分品位高低的,相对更低的温度,空气里有无限的能量,但是这个能量是很难利用的,所以是低品位能量;而用来发电的高温高压的蒸汽,则是高品位的能量。热力学第一定律没有区分能量品位,只是能量守恒。热力学第二定律的实质则是对能量进行了品位的划分,告诉我们为什么空气、土壤里有无穷无尽的能量,却不能够直接被人类用来发电,为什么还要消耗大量的化石燃料来发电。
所以评论里有朋友提到什么用直接拿空调去发电,给电网供电,唉,真是让洒家欲哭无泪!


集中供热,采用锅炉烧煤,锅炉效率大概0.7,管网效率大概0.9,那最后达到住户的能量就是
1*0.7*0.9=0.63
就是一份煤的能量有0.63份到达了住户

家用空调,空调用电,电从火力发电厂出来,发电效率粗略按0.3算,空调COP按照1.5算,那最后的能量是
1*0.3*1.5=0.45
就是一份煤的能量有0.45份达到了住户

从效率上来说,集中供热的效率更高些
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但是南方气温没有北方低,华北-10度,东北可以到-20度,长江流域也就0度,这个温度差别对建筑能耗的影响是很大的。在一个就是开启时间,采暖是24小时开启,空调对于一般工作家庭来说,开启12小时差不多了,这个时间上就差了一倍。徐州都说是南方最后的一个集中供暖城市,华北地区的能耗可以是徐州地区的1.2倍。如果说徐州用空调开启12小时,那暂可以人为华北地区能耗是徐州的2.4倍,考虑到东北更冷,长江流域以及西南地区要比徐州更暖和一些,认为北方能耗是南方能耗3倍还是可以的。就是南方冬季空调采暖热量消耗为一份,北方则需要三份。
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再往煤的消耗量上追溯
北方冬季需要煤
3/0.63=4.8

南方冬季需要煤
1/0.45=2.2

也就是说,北方比南方采暖的煤消耗量高出一倍。
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好了,那再来谈谈钱的问题。从宏观角度来说,北方采暖煤消耗量比南方多一倍,那就意味着费用高出一倍。但是再加上经济学的考虑,产品转化要增值,但是煤电转化的附加值并不会高很多,就是电的价格不会比煤高出一倍,所以从宏观角度来说,北方采暖的成本还是要高于南方空调的。从微观角度来说,北方采暖费大概是20~30元/平米,拿100平米的房子来说,就是说冬天采暖要花2000~3000元。南方没长待过,但是空调费应该不会这么高(相当于每个月电费要增加700~1000元)。所以,还是北方采暖的生活成本要高一些。
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环保问题,燃煤主要是烟尘污染,比如最近很火的PM2.5。空调主要是氟利昂,造成臭氧层空洞的问题。但是都有一定的办法来较少污染。这两个污染的类型不一样,也没见过有权重对其进行量化分析,所以可以说是各有污染吧。

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