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在美国的家庭,就是大人跟孩子谈话时也永远是蹲下来同孩子在同一个高度,同孩子脸对脸、目光对视着,体现了家长对孩子的尊重,让孩子意识到自己同成年人一样是平等的,有利于培养孩子自尊、自信的人格。
美国人在日常生活中充分提供孩子参加和表现的机会,无论结果怎么样,总是给予认可和赞许。在这样宽松的环境里成长起来的孩子开朗活泼、勇于创新、充满自信。
二注重培养动手能力
在美国,父母从孩提起就为孩子创造一种环境和条件,对孩子进行早期劳动训练,让孩子做力所能及的事情,使孩子拥有一双勤劳的手。
小孩子具有好动的天性,比如在墙壁上乱画,用嘴咬玩具,拿剪刀或刀子在书本、衣服等物品上乱剪乱划,在我国大人定会坚决制止。而在美国父母们看了会笑嘻嘻的,高兴于孩子学会了某种技能,而不是痛惜某件东西被孩子损坏了,然后耐心地告诉孩子一些操作的技巧和知识。
美国父母认为劳动能给孩子带来很多好处,比如:劳动可以培养孩子的独立性;劳动能促进手脑并用,促进智力发育;劳动能促进身体健康、增强体质;劳动能促进良好的个性品质的形成。
三注重培养独立能力
在美国,孩子从小睡小床,稍大后单独一间,从没听说过孩子与父母睡在一起。在孩子日常事务的处理上,父母只帮助孩子做一些在当时年龄上还无法做到的事情,凡是孩子自己力所能及的事都尽量由孩子自己去完成,自小培养孩子对自己负责任的潜意识。美国人认为孩子应该自立,很早就培养孩子生活自理能力。
在美国,绝大多数18岁以上的青少年,都是靠自己挣钱来读书,因此,美国社会上的一个清洁工,一个跑堂的,也可能是正在接受高等教育的一分子。
四注重培养创造能力
美国《教育文摘》就儿童创造力教育的观点与措施问题,提出8条对策:
1用儿童读物和玩具等物创造一种环境。在这种环境中儿童易于表达自己的思想,提出问题并可以自己找到答案;
2鼓励儿童自己去探索,去行动,从而树立起自己对自己负责的信心;
3对儿童提出的问题,甚至是一些荒唐的问题,也应该重视,鼓励,有时不置可否也是一种鼓励;
4允许儿童对自己所做事情表示后悔,鼓励他嘲笑自己所犯的错误,引导他从中吸取教训。
5给儿童布置一定的任务,并提出具体要求。但完成任务的时间不能过长,应让儿童用大部分时间干自己喜欢的事情;
6给儿童订立微高于同龄孩子所能达到的目标;
7供同一问题的几种答案,让他自由挑选,使他产生信任感;
Abstract:This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology,and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.
Key word:Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消费量为143851TWh,其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭,世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋,不断加大科技和资金投入,以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能(海流能)、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的,据估计与全球一次能源消费能源的50%相当,其中,全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右,全球潮汐(含潮流)发电的理论储量为7800TWh/年左右,全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右,全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀,但在每一个海岸,往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用,将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来,我国先后设立了“908专项(我国近海海洋可再生能源调查与研究项目)”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等,支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等,并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站,开展万千瓦级潮汐电站建设工作。
2.国外海洋能发电技术现状
2.1 波浪能发电技术
现阶段,波浪能发电技术的基本原理是:利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能,或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构:一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的机械能;三级能量转换通过发电机将旋转机械的机械能转换成电能。根据一级能源转换系统的原理,波能发电技术可分为振荡水柱技术、筏式技术、收缩波道技术、点吸收(振荡浮子)技术和鸭式技术等。振荡水柱技术是利用空气作为转换介质的,其优点是转动机构不与海水接触,防腐性能好,安全可靠,维护方便;其缺点是二级能量转换效率较低。目前,国外建成的振荡水柱发电装置有英国的LIMPET电站(500kW固定式)、葡萄牙的400kW固定式电站和澳大利亚的500kW漂浮式装置。应用筏式技术的发电装置主要由铰接的筏体和液压系统组成,其优点是设备抗浪性能较好,缺点是设备成本高。目前,国外建成的筏式发电装置有英国Cork大学和女王大学研究的McCabe波浪泵波力装置和苏格兰Ocean Power Delivery公司的Pelamis(海蛇)波能装置。
应用收缩波道技术的发电装置主要由收缩波道、高位水库、水轮机和发电机组成,其优点是一级转换没有活动部件,可靠性好,维护费用低,在大浪时系统出力稳定;不足之处是小浪下的系统转换效率低。目前,国外建成的收缩波道发电装置有挪威350kW的固定式收缩波道装置以及丹麦的WaveDragon。
应用点吸收技术的发电装置主要由相对运动的浮体、锚链、液压或发电装置组成,其主要特点是点吸收式发电装置的尺度与波浪尺度相比很小。目前建成的点吸收式发电装置有英国的AquaBuOY装置、阿基米德波浪摆、PowerBuoy以及波浪骑士装置。
应用鸭式发电技术的发电装置的横截面成鸭蛋形,发电效率很高,在短波时的一级转换效率接近于100%,但抗风浪能力有待提高。
2.2 潮流能(海流能)发电技术
潮汐是一种周期性海水自然涨落现象。在太阳和月球引力作用下,海水作周期性的运动,它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流动。垂直升降部分为潮汐的位能,被称为潮差能;水平流动部分为潮汐的动能,被称为潮流能。潮流能的主要特点是:
①较强的规律性和可预测性;
②功率密度大,能量稳定;
③潮流能的利用形式通常是开放式的,不会对海洋环境造成大的影响。
一般说来,最大流速在2m/s以上的水道,其潮流能均有实际开发的价值。
新型潮流能发电装置作为一种开放式的海洋能量捕获装置,无需巨额的前期投资;利用该装置发电时,由于叶轮转速慢,不产生大的噪声,不影响人们的视觉环境,各种海洋生物仍可以在叶轮附近流动,因此可保持良好的地域生态环境。潮流能发电装置根据其透平机械的轴线与水流方向的空间关系可分成水平轴式和垂直轴式2种结构。垂直轴式发电装置研究起步较早,目前国外主要的设备样机有加拿大Blue Energy公司的Davis四叶片垂直轴涡轮机、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大学航空工程系合作研发的Kobold涡轮垂直轴水轮机(130kW)、美国GCK Technology公司的螺旋形叶片的垂直轴水轮机和日本Nihon大学的垂直轴式Darrieus型水轮机。水平轴式发电装置是近10多年才兴起的,与垂直轴式结构相比,水平轴式潮流能发电装置具有效率高、自启动性能好的特点。目前国外主要的设备样机有英国Marine Current Turbine公司的1.2MW双叶轮结构的“Seagen”样机、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并网型潮流能发电原型样机。
2.3 潮汐能发电技术
潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本相同,也是利用水的能量使水轮发电机发电。潮汐能发电技术研究始于欧洲,早期的潮汐能电站有德国(1912年)的布苏姆潮汐电站和法国(1966年)的朗斯河口潮汐电站,其中朗斯电站的建成及其近40年的成功运行证实了潮汐电站技术的可行性,它使潮汐电站进入了实用阶段。目前,在英、加、俄、印、韩等13个国家运行、在建及拟建的潮汐电站达139座,进行规划设计的10余座潮汐电站均为100MW~1000MW级。据资料显示,韩国正在建设世界上最大的潮汐电站――Shihwa湖大型潮汐电站。
2.4 温差能发电技术
热带海洋表层与千米深处存在着基本恒定的20℃~25℃的温差,这就提供了一个量大且稳定的能源。海洋温差能是利用海洋表面的温海水(26℃~28℃)加热某工作介质并使之汽化,驱动汽轮机获取动力;同时,利用从海底提取的冷海水(4℃~6℃)将做功后的乏气冷凝,使之重新变为液体。按照工作介质及流程的不同可分为开式循环、闭式循环、混合式循环。开式循环的工作介质是表层温海水,其优点在于产生电力的同时可进行海水淡化,缺点是设备尺寸大,机械能损耗高,单位功率的材料占用大,施工困难。闭式循环的工作介质是氨等低沸点物质,其优点是设备尺寸小、机械耗能低、系统转换效率高,缺点是不能进行海水淡化。混合式循环同时包括开式循环和闭式循环,其特点是效率高、设备造价低,且可实现海水淡化。目前,温差能发电技术和装备尚处于示范试验阶段,国外主要有美国奎尔哈公司的开式循环OTEC温差能电站、印度海洋技术国家研究所的陆基温差能电站和日本佐贺大学的混合温差能电站。
3.国内海洋能发电技术现状
3.1 波浪能发电技术
我国波浪能发电技术研究已有30多年的历史,先后研建了100千瓦振荡水柱式和30千瓦摆式波浪能发电试验电站,利用波浪能发电原理研制的海上导航灯标已商业化并出口。目前,国内处于试验阶段的设备主要有:国家海洋技术中心开发的浮力摆波浪能发电系统、广州能源研究所开发的鸭式波浪能发电装置(10kW)和点吸收式波浪能发电装置(10kW)、华南理工大学开发的摆式振荡浮子式波浪能发电系统和七一研究所开发的筏式波浪能发电系统。
3.2 潮流能(海流能)发电技术
“八五”和“九五”期间,我国研建了70千瓦和40千瓦的潮流实验电站。在 “十一五”科技支撑计划和海洋能专项资金支持下,我国启动了一项百千瓦级垂直轴潮流能示范试验电站、一项小型水平轴潮流能示范电站和多项潮流能示范工程建设。
目前,国内处于试验阶段的设备主要有:浙江大学的25kW水平轴潮流发电装置、哈尔滨工程大学的万向系列垂直轴潮流发电装置(70kW和40kW)和东北师范大学的5kW模块化潮流能发电装置。
3.3 潮汐能发电技术
我国大陆海岸线长(达18000km),海湾、河口多(近200个),可开发潮汐能年总发电量大(约60TW・h),装机总容量可达20GW。近五十年来,中国在有关潮汐电站的研究、开发方案及设计方面做了许多工作,但建成投运的潮汐电站数量很少,目前正常运行或具备恢复运行条件的电站有8座,总装机容量不及可开发总量的1%,开发潜力巨大。
3.4 温差能发电技术
2004~2005年,天津大学完成了对混合式海洋温差能利用系统的理论研究课题,并就小型化试验用200 W氨饱和蒸汽透平进行了研究开发。在“十一五”科技支撑计划支持下,国家海洋局第一研究所和华电青岛发电有限公司正开展15千瓦闭式温差能电站研建工作。
4.结束语
海洋温能作为一种清洁、可再生的能源,具有很好的发展前景。其开发、利用对我国经济的可持续发展和人民生活水平的提高具有重要的现实意义。对海洋能发电技术及其装备的研究,是一项可持续能源需求的高技术投资项目,关系国家能源结构优化和可持续发展战略的实施,经济前景广阔,现实意义重大。
参考文献
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主管单位:中国科协
主办单位:中国可再生能源学会
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开
本:16开
国际刊号:1003-0417
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前言
我国将加快海岛的开发建设和保护管理工作,在10年内将使海岛地区的交通、水电等基础设施得到明显改善,垃圾及污水处理得到妥善处理,同时全面改善和提高海岛生活、生产及投资环境。海岛是潜力巨大的资源宝库,也是支撑未来发展的战略空间。我国海域辽阔,海洋资源丰富,开发潜力巨大。经过多年发展,我国海洋经济取得显著成就,对国民经济和社会发展发挥了积极带动作用。大力发展海洋经济,进一步提高海洋经济的质量和效益,对于提高国民经济综合竞争力,加快转变经济发展方式,全面建设小康社会具有重大战略意义。
一、太阳能、风能、潮汐能一体化发电系统
将太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合,太阳能、风能、潮汐能一体化综合发电系统是一个高效率、低成本、节能、环保、极具商业价值的综合发电系统。
利用三种能源的周期性,互补不足,综合利用,有效融合,达到能源的稳定利用,对促进新能源的利用和发展,缓解我国能源资源短缺以及实现经济和社会的可持续发展都具有重要的现实意义,也符合科学发展观的基本要求,对于建设资源节约型,环境友好型社会的意义也十分深远。
1、太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合
在我国的海岛,太阳能、风能、潮汐能三类能源丰富,单独利用技术日趋成熟,但成本较高,三者能源综合利用的设备还不多。为此,我们将太阳能、风能、潮汐能三类能源的利用有机融合,以带动相关产业链的发展,促进新能源的利用和发展,缓解我国能源资源短缺以及实现经济和社会的可持续发展为目的,采用跟踪聚光装置两次反射多面镜太阳能聚光发电和塞内加尔式风力机达到以下创新点:1.太阳能、风能、潮汐能三者一体化综合利用,降低成本;2.跟踪聚光装置两次反射多面镜太阳能聚光发电,低成本、高效、快速、简便利用太阳能;3.塞内加尔式风力机低风速启动运转、高效率持续发电、低噪音;4.解决了潮汐能利用中严格受到地理位置限制的问题;5.聚光架采用三角形桁架结构,在确保其刚性和稳定性的前提下,最大限度节省钢材使用量;6.蜗轮蜗杆传动机构提高传动比和承载能力,易于维修及改造升级用于省力手动装置推广使用。技术指标有:1.风光互补矩阵发电峰值功率为25.116kW;2.聚光器的理论聚光比>6.5,实际聚光比>5.0;3.自动跟踪太阳装置的跟踪误差
太阳能、风能、潮汐能一体化综合发电系统,光电转换部分采用自动跟踪聚光光伏发电,将数倍的太阳光聚集到太阳能电池板上,通过提高单位面积电池板的日照强度,使得产生同样电能所需要的半导体材料大大减少,相当于用普通材料代替昂贵的半导体材料,因此能够大幅度地降低光伏发电的成本,具有商业运行的经验(1.2×10 kWh),潜在的运行温度可达500°C(商业化运行的温度已达到400°C),商业化的年净效率为14 %,有最低的材料要求,可以模块化或联合运行,可以采用蓄热降低成本。风能发电部分采用塞内加尔式风力机产生电能。潮汐能利用部分利用蓄水箱收集海水,把海水的重力势能转化为电能。三者综合一体利用,节约单独利用的成本,大大提高经济效益、实现低成本和高性价比的新能源综合利用。
纵观世界范围内,风-光互补新能源利用设备的研究已经非常普遍,太阳能、风能、潮汐能单独利用技术日趋成熟,相关研究也非常普遍,但是太阳能、风能、潮汐能三者综合利用的设备还不多,相关研究也还有很大的空间。
2、海岛上风力发电将成为重要的能源形式
海岛上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域,使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。兆瓦级风力发电机组在近海风力发电厂的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。随着风力发电的发展,陆地上的风机总数将趋于饱和,海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域,是“方向中的方向”。中国海上风能资源储量远大于陆地风能,储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kW,而且距离电力负荷中心很近。海上风力发电项目的建设,加快了海岛的建设与发展。
3、海岛潮汐发电的发展前景
在探索发展能源新路上,潮汐能和其他新能源一样,已受到很大重视。目前制约潮汐发电的因素主要是成本因素,到目前为止,由于常规电站廉价电价的竞争,建成投产的商用潮汐电站并不多。然而,由于潮汐能蕴藏量巨大及其发电的许多优点,人们还是非常重视对潮汐发电的实验和研究。潮汐发电是一项潜力巨大的事业,经过多年来的实践,在工作原理和总体构造上基本成型,可以进入大规模开发利用阶段,随着科技的不断进步和能源资源的日趋紧缺,潮汐发电在不远的将来将有飞速的发展,其前景是非常广阔的。
要使潮汐能资源开发规模跃上一个台阶,主要应在以下方面做出努力:
(1)在经营和技术改革上,要做好规划方案,提高电站建设的质量及经营管理水平等主观因素。
(2)要多借鉴国外已有潮汐能发电技术的研究以及开发的对潮汐能利用的新技术。我们可以积极借鉴英国、瑞典等潮汐能发电技术相对成熟国家的新技术,例如新型的潮汐发电装置、水下潮汐电站等,并且应自主研发出该方面的新技术,发展我国的潮汐能发电事业。
(3)政府也应加大给予潮汐能利用的开发优惠条件,制定相应的扶持政策加税收减免和电价补贴等优惠政策来吸收投资者,并制定和完善相应的电力竞争,使投资者更注重技术和管理的改革,使得潮汐发电有充足的资金投人和积极的技术开发,从而实现更快更好地发展。
二、海岛清洁能源的利用对海岛的开发价值
风能和潮汐能都是可再生资源,取之不尽、用之不竭的无污染可再生新能源,具有诱人的发展前景,风力发电由于其具有效益和环保上的一系列优势,将首先成为可以与常规能源发电相竞争的新能源发电方式。潮汐发电近年来也获得了很快的发展,技术上不断进步,加之蕴藏量巨大,开发优势明显,未来的发展空间也不可估量。21世纪注定是一个开发利用新能源的时代,而由于发展早,技术进步大,风能和潮汐能的利用注定将在我国的发展中发挥越来越大的作用,风力发电和潮汐发电必将对我国的传统发电行业形成强势的冲击,一个大规模开发风能和潮汐能的时代即将来临!
1、海上风电。优化开局,扶持与农渔业兼容发展的潮间带风电建设,积极发展离岸风电项目,提高产业集中度,有序推进海上风电基地建设。加强海上风电输电规划,完善配套基础设施,提高气象保障能力,加强电网并网技术研究。
2、海洋潮汐能。加强海洋能资源勘查,科学选划海洋能利用空间。改变传统的“填海造岛”、“填海造地”的开发方式,充分利用潮汐带,建立蓄能发电系统,其上部可以结合旅游、地产或其他产业进行联合开发建设。建设近岸万千瓦级潮汐能电站、近岸兆瓦级潮流能电站、海岛多能互补独立电力系统等示范工程,积极推进产业化进程。
积极开发利用潮汐能、波浪能、海上风能等清洁能源,鼓励资源节约型和环境友好型产业园区建设。在滨海湿地、三角洲和海岛等典型生态区,鼓励发展生态渔业、生态旅游和海洋清洁能源,充分发挥其蓝色碳汇功能,实现经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。
加快发展海洋产业节能环保技术。增强涉海企业节能减排意识,建立以企业为主体的节能技术创新体系。推广先进节能技术和产品,积极发展海洋环保装备及环保材料,加快淘汰高耗能老旧渔船和装备,着力解决海上溢油、重金属、有机污染物、放射性物质等主要海洋污染物的防治问题。加快制定涉海行业节能减排标准。
三、对我国海岛建设的发展及前景展望
我国海岛资源丰富,区位特殊,是我国海洋经济和社会发展的重要依托。但是海岛一般远离大陆,交通不便,而且淡水资源短缺。近年来,在对海岛的开发利用中出现了一些问题,首先是海岛开发普遍缺少规划,随意炸山采石、倾倒垃圾等已造成海岛生态大规模退化和破坏,工程项目大规模围填造成许多珍贵海岛整体灭失。特别是一些特殊海岛保护不力,危害到国家利益和权益,在我国已经公布的77个领海基点中,位于海岛上的就有75个,有些海岛还是重力点、天文点、水准点、全球卫星定位控制点,而目前这些岛屿普遍存在着安全隐患。据悉,国家海洋局目前已全面启动海岛规划、立法、政策研究和特别保护区建设工作。预计在1-2年内,《国家海岛保护与开发规划》、《海岛开发与保护管理办法》等,建立和完善海岛保护和开发法律制度体系,加强海岛生态和环境管理。今后对海岛的开发利用将坚持保护为主、适度开发的原则,保护海岛资源和生态环境,维护国家海洋权益和国防安全。同时调整海岛开发秩序,发展海岛港口、旅游、渔业及海洋能源等资源优势产业。
海岛作为国防的前沿和海洋资源和环境的核心点,有着很高的权益、安全、资源和环境价值。由于历史原因,有的经济建设相对落后,是我国东部的"西部区域"。因此,从事海岛管理工作必须要有明确的思路,我认为最主要的是把握好以下几条:
一是要坚持开发与保护并重,坚持在开发中保护,在保护中开发的方针,坚定不移地走可持续发展的道路。二是要坚持以经济建设为中心。发展是硬道理,海岛工作必须围绕经济建设这个中心,使海岛经济成为国民经济新的增长点。三是要坚持因岛制宜,打好"特色牌"。每个海岛都有自己的特点,一定要从自身的实际出发,扬长避短,在充分发挥优势上做足文章,切不可照搬别人的经验。21世纪是海洋世纪。发展海洋事业,是中国走向现代化的必由之路。
参考文献
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【 abstract 】 : building energy consumption in China at present already accounts for 30% of the energy consumption, the energy conservation of the building is the necessary product development construction. With China's new energy saving the implementation of the standards, this paper summarizes the development status and energy-saving residential the significance of energy saving, analyzes the residential building energy consumption, green energy-saving building materials content such as development and the relevant measures.
【 key words 】 : energy-saving residential use energy-saving technical measures
中图分类号:TU201.5文献标识码: A 文章编号:
一关于建筑物屋面的节能技术
这主要是因为建筑物的围护结构中的保温性能,在这方面耗能的好处是既能减少空调的耗能量,是人的舒适感增强,还能在一定程度上起到节约造价的问题,下面就针对屋面结构来谈谈哪些措施可以帮助节能。
(一)架空板隔热技术。
这里所说的架空板隔热主要是在已经整理好的防水层面上进行架空板的工作,首先架设平板型的通风隔热层,这样还可以进行通风屋脊的设计,如果不想要被太阳直射,还可以进行通风口的建设,这样进行架设的隔热板就起到了相应的作用,并且在施工的过程中也比较简单,没有太多技术上的问题,在对屋顶的荷载也没有太大的影响,效果也非常好。
(二)进行绿化屋顶的种植。
现在我国很少有绿化屋顶的设计,这主要是因为我国城市建设的迅猛发展,其实如果可以将绿化的创意进行到屋顶的应用当中,也是非常好的办法,这样不但可以实现城市绿化的目的,还可以在一定程度上缓解能源的大量浪费,对于有害气体的排放也可以起到,抵制的作用,最重要的是改善了城市的空气质量,是一项新型的创意。
(三)进行倒置式的屋顶设计。
这种想法是不同于传统屋顶的建设的,主要是将传统屋顶设计上的保温层和防水层进行系统上的颠倒,也就是倒置工作,传统意义上的屋顶设计是将防水层放在保温层的上面,而这种设计理念是将保温层放置于防水层的上面,在这项工作中,要使用“憎水性”的这种保温材料,这样可以增加其导热系数,还有基于传统的设计理念,将防水层放置于保温层的上方,还容易减少防水层的寿命,加速了防水层的老化,更不利于能源的建设,所以说倒置式的屋顶设计也是非常利于节能的。
二外墙体节能施工技术
(一)普通墙体施工
外墙体的砖承重墙一般采用整砖平砌,孔洞垂直方向且长圆孔顺墙长方向设置,空心砖不宜砍凿,不够整砖时用实心砖外砌,墙中洞口预埋件和管道处,应用实心砖砌筑,并在砌筑时留出或预埋,不得随意凿孔和用水泥砂浆填孔,避免外墙体出现通缝、不密实、冷热桥的现象。在空心砌块墙体中,旌工技术部门根据设计施工图和工程的具体要求及旌工条件绘制砌块排列图。要针对砌块建筑的墙体热阻值低、砌体和粉刷易开裂、灰缝和裂缝处易渗漏等不利因素,从施工角度采取技术措施予以确保。
(二)墙体保温施工
墙体保温系统的施工是墙体节能措施的关键环节。墙体的保温层通常设置在墙体的内侧或外侧,设在内侧技术措施简单,但保温效果不如外侧,设在外侧可节省使用面积,但粘结性差,措施不当易产生开裂、渗水、脱落、耐久性减弱等问题,造价一般也高于内设置。
三 外窗系统节能分析
窗系统包括窗框、玻璃、密封材料等。早期的住宅设计中,窗框、玻璃受材料的限制及一些施工遗憾,是建筑耗能的重点部位。此外,选用玻璃的种类,窗与墙体之间,玻璃与窗框之间的密封,窗的结构形式、形状、朝向等,都会影响建筑物的热损失。
(一)窗户类型对保温隔热的影响
传统单层窗的保温、隔热性能较差,所以采用双层玻璃窗甚至多层玻璃窗,通过增加的玻璃及双窗间的空气层,降低外窗系统的导热系数,减少冬季的采暖能耗,达到节能的目的。
(二)窗框选材对保温隔热的影响
窗框材料的选择,将影响外窗系统的传热与散热量。铝合金的导热系数最大,保温隔热性能差,易成为窗系统中的热桥;木材具有良好的保温隔热性能,但容易吸水或吸潮变形,随着季节变化还易发生形变,塑料窗导热系数低,具有良好的热工性能,随着工业技术的发展,其产品日趋成熟,是具有发展潜力的新型窗框材料。
(三)玻璃构造及选材对保温隔热的影响
窗系统热工性能要提高,尤其是玻璃材料的改善,首先结合现代工艺,改善玻璃的热工性能,推广新兴产品应用。如能吸收大量红外线辐射而又保持良好可见光透过率的吸热玻璃;具有较高的热反射性,并保持良好透光性的热反射玻璃;由两层玻璃组成的有极好的隔热效果的中空玻璃。
四 绿色节能建材发展
随着科学技术的不断发展,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题。
(一) 优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成 70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
(二)建筑围护结构材料和部件
开发新的建筑围护结构 部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。
(三)建筑中的可再生能源
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视,开发和利用可再生能源是世界能源可持续发展战略的重要组成部分。
【结束语】
住宅工程建筑节能是一项系统工程,节能已经逐步成为开发商品牌知名度的一部分。全面充分地考虑工程的各主要分部的节能要求,选择节能效果好、应采用全费用成本低的节能方案,并且在设计、施工过程中注意质量的控制、细部节点的把握,将成为我们在住宅工程建筑节能中的主要任务。节能型住宅是指在保证住宅功能和舒适度的前提下,减少能源消耗,并且尽可能对资源进行循环利用,要在设计实践中努力贯彻节能措施,积极探索研究节能技术。
【参考文献】
[1]王立雄.建筑节能[M].天津建工出版社,2004.5
[2]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望[J].能源工程,2001.(2)l-6.
[3]隋艳娥居住建筑节能研究[学位论文]硕士2005
1 农村能源的概念
在我国农村能源的概念有以下两方面的含意:一是从能源角度讲,是指适应当前农村需求,并可就地开展利用的能源,包括煤炭、石油、天然气、电力和核能等常规能源之外的非常规能源,如太阳能、风能、地热能、海洋能等自然能源;生物质能和畜力等生物能源;小水电、小火电和小煤矿等。目前这些非常规能源还起不到主要作用。因此,称之为辅助和补充能源。另一方面从经济角度讲,农村地区能源的供需和管理,包括当地能源资源的开发利用,以及国家分配和供应的商品常规能源和各种农村用能问题等。
2 农村能源的特征与分类
农村能源的种类具有多样化和分布广、能量密度低、可再生性、互换性、不可替代性等众多特征。在多样性方面有生物能源,如生物质能和非生物性能源,有地下能源,如矿物能源和地热能源、地上能源,如生物质能、水能和太阳能、风能等。分布广方面,到处都有可供利用的能源资源,但各种能源的分布因不均具有明显的地域性,由于地理和自然条件的影响造成了能量的密度低、分散性、间歇性和不稳定性等特点。因此在农村能源建设和开发利用中应采取多能互补的原则。自然能源和生物质能源等,同属可再生能源,取之不尽,用之不竭,而且清洁,如太阳能等。在能源的互换方面,如太阳能被置换为生物质能,水能转换为机械能。所谓能源不可替代性,是指能源作为主体是可被其他任何资源替代的。农村能源分类情况如下:(1)常规能源包括:可再生能源(水能、电能)和非再生能源(矿物能源:煤炭、石油、天然气;二次能源:火电、核电)。(2)非常规能源包括传统能源(新柴、秸杆、畜粪等;太阳能:日晒等;风能:风车、风帆等;水能、水车等;地热能:热水;畜力)和新能源(生物质:沼气、酒精等;太阳能:热收集器、光电池等;水能:小水电;风能:发电;地热能:发电;海洋能:潮汐发电)。
3 农村经济的发展与农村能源建设的关系
农村经济的发展对农村能源的建设起着积极促进和推动的作用,也为农村能源建设奠定了物质基础。然而,农村能源和设施装备的有效提供和提高,又能及时的满足农村经济发展用能的需求。农村经济的规模和速度,又会促进或制约农村能源建设的程度和规模。一般来说,农村能源的发展与能源消费的增长成正比。能源消费愈大,现代化程度愈高,生产总值和能源消费量基本上是同步。随着能源利用水平的提高,能源消费量会减缓或降低。农村能源与农村经济的一般关系,可以通过各种形式反映出来。目前,大都采用的是宏观计量经济分析法,即能源消费弹性系数法。用经济增长率和能源消费量增长率之比表示弹性系数,由以下公式表示:
由此可以看出,当能源消费量增长与经济产量增长趋向同步时,能源消费弹性系数值有趋近于1的自然倾向。所以,其变化是围绕1进行的。在经济发达的农村,能源消费弹性系数大致等于或小于1,在欠发达的农村,该系数通常是大于1的。能源消费弹性系数值在各个年份是不同的,不同的农村处于相同的发展阶段,或处不同发展阶段农村其能源弹性系数值范围都大体相近。而且,在每个阶段系数值也相对稳定。这说明农村经济和能源消费速度,成正相关关系,但由于农村能源弹性系数在一定条件下可以成为负相关。前者为经济增长越快,能源消费量越多。后者为经济持续增长,促使技术进步加快,能源利用率提高。能源消费弹性系数值与单位生产总值的能耗密切相关,当能源消费弹性系数值等于1时,单位产值能耗不变,大于1时单位产值能耗处于上升状态。影响能源弹性系数因素很多,主要是产业结构、能源价格、环保和科技进步等。
4 农村经济的发展对农村能源建设的要求
一般来说,农村经济的发展与能源数量的增长成正比的关系,并且,存在一定的比例。在一定的时空条件下有以下三种情况:一是农村经济的发展慢于农村能源数量需求的增长;二是农村经济的发展与农村能源数量的增长相同;三是农村经济发展快于农村能源数量需求的增长。第一种情况,一般是表现在农村经济发展的初期,主要是因为当时的生产力水平不高所导致的技术和管理水平较为落后,单位产品能耗较高;第二种情况是大都处于农村经济发展的中期,农村经济和生活持续增长和农民生活水平不断提高,导致对农村能源的数量需求要有一定比例的增加;第三种情况,一般是在农村经济发展的稳定期,生产力水平已经较高,技术和管理相当先进,单位产品的能耗已有明显下降,因此,在农村经济持续发展中对能源的数量需求也无须增加,甚至有所降低。农村经济的发展不但要求农村能源产品数量的满足,而且要求在质量上的需求。不同的能源产品,存在着明显的质量差异。在同一类能源产品上,也会存在质量差异。当能源产品质量愈高时,能源利用率和经济效益也就愈高;当农村经济发展水平愈高时,对农村能源质量的要求也愈高。农村经济的发展要求农村能源在品种和结构上满足需要。农村能源的发展,使各行各业都得到了兴起和发展。因此,日益扩大了对农村能源品种的需求。如乡镇企业工业锅炉和民用炉灶的用煤要求也不尽相同。此外,根据农村经济的发展阶段、内容、方式等不同,也要求对能源的结构有所不同,并随着农村经济的发展而改变。
5 农村能源建设对农村和农村经济的发展起着重要的作用
农村能源建设的内容包括开发利用和节能、产业化建设和服务工作等。它在农村和农村经济发展中主要有以下6个方面的作用:一是推动了农村社会经济的发展。农村能源是农村社会经济发展的物质基础,使社会和经济进入到一个新阶段,改变了农村面貌。二是能源是农产品的结构构成要素,从本质上讲,农业生产即是能量转换的过程。三是提供动力,保证了农村系统的正常运转。四是提高了农村居民的生活水平。五是使农村劳动生产率得到了提高。六是促进了农村的技术进步。
风力发电
目前,我国已超过美国,成为全球风电装机容量最大的国家,同时也成为风能设备最大的生产国。随着国内风电产业链日臻完善、研究规模不断扩大,成本下降非常显著,竞争力也逐渐增强,但是在产业链最上游的新型材料及半导体器件(控制芯片、电力电子器件等)研究方面仍较落后,主要研究工作集中在中下游的风电整机制造、关键零部件配套(发电机、电控、传动系统等)以及并网技术领域。
沈阳工业大学在风电整机制造方面具有很强的实力,是我国最早从事风力发电技术研究的少数高校之一,设置有风能技术研究所,师资力量完善,先后承担过多项大型横、纵向课题,成果显著。其设计的具有自主知识产权的1.5MW风电机组实现了产业化,占据一定的市场地位,产学研结合能力很强。
华北电力大学作为教育部直属高校中唯一的以电力为学科特色的大学,成立了国内首家“可再生能源学院”,下设风能与动力工程专业,未来还将筹备生物质发电和太阳能利用专业。研究内容以大容量风力发电接入,对电力系统安全、稳定运行的影响为主,主要研究包括:风电场建模与仿真、风能资源测量与评估、风力发电机组状态监测与故障诊断、风力发电机组只能控制与优化运行、低速风能利用策略与先进风力发电理论,充分发挥了其在电力系统方面的优势。
重庆大学机械传动国家重点实验室,借助其在机械传动领域的优势,在风电机组齿轮箱设计、动态特性研究、工作模态测量及制造工艺方面有深入的研究,并且产学研结合。
汕头大学新能源研究所在大型风电机组空气动力学、结构强度及结构动力学研究方面颇有作为,自行开发了大型风力机优化设计系列软件。
浙江大学流体传动及控制国家重点实验室对风力发电系统中的液压技术有深入研究,包括风机制动系统、定桨距控制和变桨距控制等。
同济大学机械工程学院在风电机组叶片动力学分析、结构优化设计、刚柔耦合系统模型分析方面经验丰富。
东南大学在风力发电机研究、设计方面走在前列。近期又集合学校优势学科,建立了风力发电研究中心,致力于以风力发电为核心的可再生能源发电及应用技术的基础研究。
电控方面,清华大学、北京交通大学、中科院电工所都有很强的实力。清华大学电机工程与应用电子技术系原名电机工程系,历史悠悠,师资力量雄厚,在风电接入对电力系统影响、风电机组建模仿真、风电变流器设计及控制等方面有深入研究。北京交通大学电气工程学院早期隶属于铁道部,主要服务于我国轨道交通电传动装备产业,在大功率电力电子技术领域积累了丰富经验,研究实力在国内高校处于领先地位。新能源研究所成立后从事大功率风电机组(直驱或双馈)并网变流器、中大功率光伏发电逆变器、风电机组仿真及主控系统、微网技术研究,产学研结合能力很强。中科院电工所新能源发电技术研究组是国内最早研究风力发电、太阳光伏发电的单位之一,其大型并网风电机组控制及变流技术、变桨距控制技术以及风电场集中和远程监控技术等较成熟,还有一些特色研究工作包括:风/光互补、风/柴系统及其控制逆变技术、控制逆变技术等。
光伏发电
光伏发电具有系统简单以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电。太阳能发电主要分为并网电源系统和离网电源系统,目前大规模使用的主要是并网系统,一般包括光伏电池组件、光伏逆变器、配电柜、监控系统等。其中光伏电池组件将太阳能转化成电能,光伏逆变器与风能变流器类似,可以将光伏电池组件产生的不稳定电能变成稳定的电能并入电网。
我国光伏业正处在爆发式增长期,中国大陆和台湾的光伏电池厂商占全球总电池产量59%的份额。与风电产业链类似,除了最上游的化合物、硅片提纯、加工外,我国已形成了较完整的光伏产业链,包括晶体硅、薄膜电池片及组件加工、光伏逆变器、系统集成、能源投资商等。
国内高校对于光伏系统研究主要集中于工程应用方面,合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心是我国迄今为止唯一的专门从事光伏系统技术研究的国家重要的科学研究基地,挂靠合肥工业大学电气与自动化工程学院,主要从事光伏组件建模及仿真、光伏逆变器设计及控制、工程化应用等研究工作,产学研结合较好,承担多个大型光伏电站设计工作。
海外院校
由于新能源行业涉及领域多、范围广,以及我国新能源行业开始起步,人才的缺乏已经成为极为突出的问题,国家、社会、高校、企业都在积极努力培养这方面的人才,学生的择校就业也因此变得十分灵活。同时,也因为刚刚起步,目前面临的多是工程应用技术类问题,因此我们的相关研究工作主要分布在中下游,从前面的介绍也可以看出,在新能源上游高端领域,由于技术壁垒很高,国内的研究工作相对较少,但是可以选择留学欧美高校,得到更进一步的提高。
澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心,由有着“太阳能之父”之称的马丁·格林教授领导,专注光伏电池的研究,自上世纪80年代起,30年间毕业于新南威尔士大学光伏中心的中国留学生已经撑起了中国光伏产业的半壁江山。如今,在屈指可数的几大领头光伏企业中——尚德、中电光伏、英利、赛维LDK都有新南威尔士大学毕业生的身影,其科研实力可见一斑。
在欧洲,各国都十分重视新能源的开发利用。作为生态村理念的首创国,丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。早在2006年,我国就与丹麦签署了“可再生能源”合作项目,国内许多高校分别与丹麦高校开展联系。丹麦奥尔堡大学能源技术学院在风力发电、分布式发电、电力系统、电力电子及控制技术等领域有深入研究经验,并且与许多国家和组织开展合作,产学研实力很强。特别是在风力发电领域优势突出,核心研究领域包括:风力发电机组及风电场的控制与监测、仿真、设计、优化。
随着新能源技术发展以及各项政策效应的逐步显现,开发利用新能源的成本将明显下降,为人类清洁能源利用和产业结构升级带来历史性机遇,新能源终将成为今后世界上的主要能源之一。
Tips:新能源材料与器件专业优势院校
文/南京航空航天大学 郭栋梁
该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件(如通讯、汽车、医疗领域的动力电源),发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。
新能源材料与器件专业设置,主要依托化学化工学院,跨能源科学、材料科学、化学等多个学科,拟培养能掌握新能源材料专业基本理论、基本知识和工程技术技能,掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法,了解新能源材料科学的发展方向,具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料专门人才。毕业生可在化学能源、太阳能及储能材料等新能源材料领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺设计等方面工作,也可继续攻读新能源材料及相关学科高层次专业学位。
新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一,新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设立的,是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉,以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。
高校特色:
华东理工大学
以半导体材料技术、化学电源技术、太阳电池技术等为特色。未来就业集中在光伏太阳能、新能源开发和利用以及半导体材料器件的设计、化学电池开发等。
东南大学
依托电子科学与技术大类专业背景,专业内容侧重光电子材料及其应用方面,主要针对太阳能材料制备、检测和应用,可以拓展到生物能等其他新能源。
四川大学
自上世纪20年代,压缩式制冷机开始飞速发展,暖通空调技术开始广泛应用于各种公共建筑和商用建筑中,起到了保证室内环境,提供舒适感和高品质的室内空气氛围的作用。放眼国内外,使用中央空调的民用建筑和工业建筑越来越多,它的使用标志着一个地区的科技和经济发展水平,也从实质上提高了企业的管理水平。然而随着家用和企业空调系统的普及使用,也产生了一系列的环境问题。
1暖通空调存在的意义和影响
制造暖通空调,是为了向人们提供舒适高品质的生活以及室内生活产热环境。主要包括对空气温度、湿度、气流速度以及人体本身与周围建筑环境如墙面等之问的辐射热交换的改善一般家用空调能够保持人体热平衡以满足人体感官舒适需求,而大型企业用空调系统则提供生产作业所需的恒温恒湿环境,满足生产工艺要求。
同数据调查显示,空调系统的启用对身体健康也产生了威胁。由于近年来建筑物的密闭性大大增加,各种新的装饰物投入使用,这一切都导致室内污染物的增加。使用空调系统的环境内,由于空调的运作原理,对室内空气进行循环利用,新风量严重不足,导致使用空调系统的室内环境污染物远超过国家安全标准。
因此,为了有效地解决空调系统带来的健康和环境问题,研究环保技术在暖通空调系统中的应用是十分有意义的。
2各种环保节能技术的应用和发展
2.1开发利用新能源和新技术
a.各种新兴环保能源的利用
(1)采用天然气作为空调制冷设备的能源,天然气是继煤炭和石油之后的第三大常规能源,能够有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量,减少环境污染,对人体健康危害降低。使用天然气为能源的制冷空调市场前景广阔。
(2)利用各种可再生资源,如地源热、地下水、太阳能、自然风、海洋能等自然资源。地源热泵空调,是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然资源的能量,向建筑提热能,夏天向天然资源释放热量,给建筑物供冷的一种高效节能的空调系统。主要用于居民住宅、别墅、学校以及商业建筑。太阳能空调利用太阳光的辐射为能源进行制冷工作。它的使用,弥补了供电不足的缺口,缓解了供电压力,也非常环保,不会带来传统电空调使用过程中所带来的城市热岛效应,并且由于太阳能空调的使用原理中并不包括氟利昂,就不会产生相关的有害物质致使大气环境遭受破坏。是名副其实的绿色节能空调。
我国地大物博,所发现的地热以中低温为主,大部分是低温热水型资源适宜直接利用。而西藏、云南和台湾的高温地热可用作高温热泵,沿海地区的海水源热泵前景也非常广阔。
b新的环保节能技术应用
(1)蓄冷空调,一般主要利用冰和水两种介质。由于许多大城市白天供电紧张,为了限制用电,白天和晚上的电收费水准不同。一般晚上定点以后,电价低廉,就可以采用冰冷空调。此种空调正是在夜间电价低廉时,开启一部分制冷机组进行制冰,并储存总能量。在白天电价较贵的用电高峰期,再进行融冰用以提供低温水,释放出所储存的能量,用以应对大量的用电需求,这样的方式能够有效降低用电成本。除了冰和水,也有利用变温相变材料做蓄冷介质的,如共晶盐等。但由于技术的不完善和高额的制作成本,此项新技术仍然在研究阶段。
(2)热回收技术,是将空调机组排放出的热量进行回收,避免排风系统直接将空调房内的空气排出室外,造成能量的浪费。此种技术可以有效减少热污染,对热量的回收再利用,也获得了变废为宝的效果。
(3)低温地板辐射采暖技术,是在地板中直接埋设热水管用以加热地板,由地面辐射产生的热来加热室内空气。使用这种方式,常用热水做介质,辐射体表面温度不大于45摄氏度。低温地板辐射采暖过冲中,热量均以对流的方式向上方传递,致使室内温度下高于上,让人们感受到脚暖的同时保持头顶的凉爽,感觉舒适。低温地板辐射采暖,地板供热不仅舒适性和私密性好l而且能减少扬程,有效节省空间,方便计量改造,从各方面节省了维修费用
2.2替代制冷剂的发展
众所周知,过去常用的制冷剂氟利昂对臭氧层的破坏影响很大。为了保护大气臭氧层,制冷空调业对CFCs和HCFCs两种替代工质进行了研究。目前已取得相应进展。人工合成制冷剂有HFCs,天然制冷剂有NH3,C02,碳氢化合物等。HFCs的ODP值为0,用于制冷空调系统将不会对臭氧层造成破坏,从而可避免过多的紫外线照射地球对人类造成的伤害
c空调系统技术进步和展望
1.新风预处理系统分为热回收式新风预处理系统和除湿式新风预处理系统。热回收式新风预处理系统能回收排风中的能量对新风进行预处理,以降低系统的部分制冷量和除湿量,减小系统容量,用于温、湿度要求、湿度控制不太严格的场合。除湿式新风预处理系统避免了冷热抵消和低机器漏电的缺点,减少了制冷量,实现温、湿度独立控制,调节方便,精度高。再生热量可充分利用低品位能源或工业废热,节能效果显著,能用于湿负荷大,要求湿度控制精度高的场合。
2.冰蓄冷低温送风系统是将冰蓄冷系统与低温送风空调紧密结合在一起,将冰蓄冷技术与低温送风相结合,明显改善室内空气品质,有效节省能源。冰蓄冷低温送风系统能够降低室内的相对湿度,使人感觉更加舒适、凉爽和干燥。
3.独立新风系统简称为DOAS,其新风机组采用低温送风机组,将100%的新风直接送到空调房间,承担新风负荷和室内全部潜热负荷和部分显热负荷(或全部空调负荷)。其显冷设备均无回风系统,能大大提高建筑物的环境安全性而不会造成不同房间的污染传播:新风和排风之间采用全热交换器,能够降低空调能耗。
4.个性化送风系统使每个人能够按照自己喜好控制他所在的局部环境。个体调化节方式是一种节能、对环境友好的调节方式,有着广阔的应用前景。
中图分类号:TM727 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)17-0120-03
我国电力发展迅速,在电力“十二五”规划中提到我国要不断推进电网智能化,因地制宜地发展分布式发电,积极发展风电等可再生能源,而微电网在智能电网中有很大的作用,使得电网更加智能化,并且微电网在某些场合具有很好的经济性,也具有一定的抗灾能力,比如在汶川大地震和雅安地震中运用微电网就可以减少一定的电力灾害影响,微电网很好地解决了许多电力问题。而微电网并网是微电网运行的核心,对微电网的并网进行研究有利于微电网快速稳定的发展。微电网并网的技术问题曾一度被视为微电网并网的重要瓶颈,所以研究微电网并网有着重要意义。
1 微电网并网研究现状
现今电力用户对供电可靠性的要求越来越高,对环保和利用可再生能源的呼吁越来越高,微电网发电和传统的电网结合起来能够达到更高的可靠性;而且有效利用了可再生能源,更加环保,能有效地解决以上问题。随着新材料和新型的发电技术的发展,微电网在技术上得到了支持。而且我国在不断推进智能电网,微电网具有的先进的控制系统和灵活的运行方式是智能电网的重要组成成分。微电网技术能够解决传统分布式发电分散接入、单独并网所带来的整体不受控的问题;当发生电网扰动时,其可有效解决单个分布式电源上关键负荷面临的电能质量问题,同时有利于提升电网可控性,而且未来的电网系统是一个公用大电网系统为主、本地微电网系统为辅的综合型电网系统。若微电网能够在孤岛运行与并网运行之间进行平滑切换,其作用更大。
我国对微电网还没有一个较为统一的定义,综合各研究定义大致是将分散的小型发电设备通过公共连接点(PCC)联结成网就地供电并能与大型电网联网运行的电网。其中微电源发电包括燃气轮机发电、风能发电、太阳能发电等清洁能源发电。对于并网方面,我国对同步发电机与大电网并网(即传统并网方式)研究较为成熟,且如今的准确度和自动化程度较高。而对于微电网的并网研究也是处于起步阶段。它们之间的并网有相同之处也有不同之处。微电网的电源有同步发电机,也有异步发电机,如风力发电。其原理与同步电机、大电网并网有所不同。
微电网系统的并网实现主要是由并网逆变器完成,并网时对微电网的实际运行状态进行判断,并且结合正序电压提取、锁相环和低通滤波等环节对微电网的运行进行监控取得数据进行并网。并网逆变器主要是完成微电网与公用大电网之间的连接和功能交换。三相全桥式逆变器在微电网并网中得到了广泛应用。逆变器作为微源与微电网的主要接口扮演着能量转化和扰动缓冲的重要角色。并网时,它能从PCC处获取主网电压的频率及幅值参考信号以和主网同步运行,三相全桥式逆变器在微电网并网中得到了广泛应用。
通过逆变器进行并网,极好地减小了电流冲击。并网逆变器的控制目标是控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波,且与公共电网同压、同频、同相位。我国的并网逆变器原材料80%来自国外,而90%逆变器卖出国外且面对了一年多的欧美“双反”夹击,发展不太景气,且起步较晚,但近来我国的政策不断激活我国市场需要,促进了并网逆变器的发展研究。
根据现今的研究表明,分布式电源并网,随着数量的增多实现平衡并不容易,而具有储能设备的微电网有利于微电网的并网,且有利于电网稳定性,它能提高微电网电能质量、增加系统稳定系、提高微电网的经济效益,承担着电力调峰的功能。特别是风力发电和太阳能发电都具有一定的波动性。而储能设备很好地解决了不稳定的问题。但储能设备的成本较高,限制了其发展,于是存储设备也需要同步发展提高,以更有助于稳定电网。
有部分学者提出了一些微电网并网的控制方法。总结起来都是通过电力电子器件监测大电网与微电网的电压相角和幅值的变化判断微电网运行状况进而自动转换运行方式的方法。其中控制方法有下垂控制、v/f控制、PV控制、采用VSC结构并网、采用潮流控制器(UPFC)并网,通过动态调节逆变器实现微电网与大电网的各参量相等。现今国际上和国内也有了很多示范工程建立起来,为微电网并网研究提供了基础和条件。
2 微电网并网标准
在国际上,IEEE制定了《IEEE1547分布式电源与电力系统互联的系列标准》,其中IEEE1547.4《分布式孤岛电力系统的设计、操作和集成指南草案》是专门针对微电
网的。
在部分国家也制定了一些相关标准。英国目前主要有《BSEN50438:2007微型发电设备接入低压配电网技术要求和嵌入式发电厂接入公共配电网标准》。德国先后于2008年1月和2011年8月了发电厂接入中压电网并网指南和发电系统接入低压配电网并网指,还了DINEN50438-2008与公共低压配电网并联运行的微型发电机的连接要求系统接入低压配电网并网指南。加拿大目前有2个主要的并网标准,有C22.2NO.257基于逆变器的微电源配电网互联标准C22.3NO.9分布式电力供应系统互联标准。还有一些是针对指定微电源并网的并网标准。
我国微电网发电正处于起步阶段,虽然国家出台了很多利好政策,但我国各方面标准缺乏统一高质量的标准,仍需要不断的优化。我国于2013年2月28日正式了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》这是继支持分布式光伏发电并网后,国家将支持范围扩大至太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电。此服务意见合理确定分布式电源界定标准。意见明确分布式电源,是指位于用户附近,所发电能就地利用,以10千伏及以下电压等级接入电网,且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的发电项目。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型。分布式电源并网服务一系列标准和细则的制订,优化了并网流程,简化了并网手续,提升了服务效率,切实提高并网服务水平。在分布式电源并网标准体系建设方面,国家电网先后编制了16项企业标准、8项行业标准、8项国家标准。在国家能源局的大力支持下,国家电网成功建设了国家级风电和太阳能发电研发(实验)中心,具备了风电和光伏发电全系列并网检测能力。但这些标准还不够细化,需要不断地发展调整。政策标准支持主要在于风力发电和太阳能发电,但对于其他微电源并未出台详细统一的政策标准。
总体而言国际上和其他一些发达国家要比我国的微电网并网标准先进,但仍然缺乏统一的具有很好约束力的标准,而且还有些标准比较滞后。
3 微电网并网条件及现象
微电网的并网要做的是微电网和大电网联结运行并向外送电。微电网主要运行作用是就地供电,但在大电网高峰期和缺电时,微电网如果能够向大电网提供电能便能够缓解大电网的高峰期压力,有助于大电网的稳定运行,但是当微电网并网时如果条件不符合标准会影响大电网和微电网双方的稳定,甚至造成严重危害。微电网与大电网并网运行,无论是运用传统并网方式还是用并网逆变器进行并网,其核心都是要使微电网与大电网在一定条件下稳定并网运行。微电网要与大电网相并网条件有:二者频率相等、相序相同、电压幅值相等和相角相等。当然这些都是理想条件,也不要求完全相等,在相应的允许范围内就可以。根据我国的一些具体并网具体标准:为保证并网安全,需要满足并网前电压差值不应超过额定电压的10%,相角差不应超过10°,频率差值不应超过额定频率的0.5%,即不能超过0.25Hz。这里经过仿真比较,选择相角超前微电网2°,幅值低于微电网0.05p.u.,频率高于微电网0.2Hz。
通过部分文献了解到并网相角差易导致微电网中的发电设备损坏,压差、频差和角差对切换造成影响的大小不同,得出相角差在并网切换时对系统造成的影响要远远大于电压差和频率差对其造成的影响。频率差其次,电压差对并网造成的影响最小。还有针对并网时的谐波问题提出采用电磁耦合的方式对高频脉冲宽度调制(PWM)波进行缓冲,抑制高频谐波注入电网的并网谐波解决方案。
4 仿真验证
图1 微电网并网简化结构
图2 没有相角差的并网情况
图3 相角差为5°时的并网电流
目前已有研究表明:微电网并网时影响最大的是相角差。本文就其相角差并网造成的电流震荡进行研究。并网时是通过10kVPCC母线将微电网与大电网相并网。大电网是50Hz,相间电压110kV,微电网为50Hz,相间电压11kV,微电网由两组微电源构成,一组风力发电机组,一组太阳能发电机组。用不同的相角差将微电网与大电网进行并网,微电网的相角滞后于大电网5°,比较其电流变化。在1s钟的时候进行并网。
通过仿真比较可以看出发电机并网时在没有相角差的时候会有微小的震荡,并网电流增大。但在有5°相角差的时候,并网震荡加大且震荡时间加长,大概要1s左右恢复稳定。并且通过仿真验证相角差越大,震荡电流越大,回复时间越长,造成的影响较大。
5 结语
通过微电网的并网研究现状和并网标准的总结体现了现今微电网的并网发展情况以及需要改进的地方,并通过有相角差的并网进行仿真,得出相角差造成的电网电流震荡波形。对于微电网的并网与仿真目前处于研究探讨阶段,还缺少成熟的经验,还需要不断实践以提高。
参考文献
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中图分类号:P75 文献标志码:A 文章编号:1005-9857(2016)01-0073-05
党的十报告明确提出,要“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国,高度关注海洋安全”,凸显了海洋开发与利用和海洋生态环境保护并重的战略思路和要求。我国海洋经济发展的历程也表明,在海洋油气资源的开发利用全产业过程中,海洋油污水处理装备的研发与应用同样十分重要与迫切。2011年发生的蓬莱19-3油田溢油事故和2010年发生的大连新港“7.16”油污染事件对海洋生态环境的影响十分严重,至今依然不能消除[1]。然而,我国油污水处理装备在产品质量、耐用程度、自动化水平、处理效率和处理效果等方面仍有不少问题亟待解决。因此,分析其在管理、研究、制造和实践应用方面落后的原因,加强海洋油污水处理装备的标准化管理是一个值得研究的课题。
1海洋油污水处理装备标准化建设总体思路
海洋油污水处理装备标准化建设工作的总体思路是:重视目标引导,强化过程动态监控和管理,节约公共资源,减少行政干预,充分动员社会资金和人才积极性,建立科学的与国际接轨的标准化管理体系,促进和保障油污水处理装备走上快速发展之路,赶超国际同类装备的先进水平。
2海洋油污水处理装备现状与革新
国内外油污水处理装备的研发和应用,基本上都经过了3个发展阶段[2]:20世纪60年代以前,属于油污水处理装备起步期,装备主要以自然分隔和分流的管道容器组合为主;60-90年代为发展阶段,从油污水处理理论到应用范围,再到装备制造工艺和新产品自动控制,都有长足的发展,不同场合和不同种类的油污水处理装备十分丰富,品种繁多;进入21世纪以来,油污水处理装备在油污水处理效果、能耗控制、新材料应用研究以及装备小型化研究等方面,进入了一个从量变到质变的发展时期,取得丰硕成果。
2.1世界海洋油污水处理装备现状
国外油田含油污水处理采用的设施主要有沉砂池、API隔油池、斜板隔油池(CPI)、自然除油罐、混凝除油罐、粗粒化罐、压力沉降罐、浮选池(柱)、压力滤罐、单阀滤罐、组合式处理装置、水力旋流分离器和精滤器等。从油污水处理过程的工作原理看,有物理法、化学法、理化法、生物法等油污水处理装备种类;从油污水处理装备应用场所看,有陆地油田地表油污水处理装备、陆地油田地下密闭式油污水处理装备、海洋固定平台油污水处理装备、水面移动平台油污水处理装备、潜航器油污水处理装备等类别;从装备工作方式和关键处理材料看,又有膜过滤式、压力分离式、沉砂分隔池式、生物降解式、水力旋流式等油污水处理装备种类。
2.2我国海洋油污水装备开发与应用现状
我国海洋油污水处理装备目前主要依靠进口。国内相关高校与研究机构也纷纷展开了油水旋流分离器的研究,如清华大学、石油大学、四川大学等高校院所。大庆石油管理局申请了两锥体结构的油水混合液预分离水力旋流器专利,胜利油田设计院申请了单锥体结构水力旋流器专利,西安交通大学发表了类似三锥体结构的旋流器的研究论文。国家海洋局东海标准计量中心牵头研制的机械压缩油水处理装置也取得了预期成果[3]。
2.3海洋油污水处理装备管理与技术革新
目前国内参与海洋油污水处理装备开发与研究的热情较高,参与的涉海单位、科研院所及高校也较多,重复研究、重复建设和低水平研究、研究成果的先进性与适用性较差等问题比较突出。同时,在项目研发管理和产品技术规程方面没有统一规划,缺少顶层设计,需要对国内海洋油污水处理装备进行政策引导、标准设置和规范研究应用体系方面的总体布局,从而引导和促进我国海洋油污水处理装备的技术革新。
3组织机构与顶层设计
海洋油污水处理装置标准化建设,要面向国际油污水处理技术前沿、面向国家能源战略需求、面向国家海洋经济主战场,要组织国家层面的海洋油污水处理领域高层次专家,研究制定国家海洋油污水处理装备开发与研究的标准化体系,从标准化建设的角度,做好顶层设计。海洋油污水处理装备标准化体系是规划、引导、管理和规范其研发行为的综合体系,使海洋油污水处理装备从社会需求开始,到项目策划、项目方案评估与论证、项目决策、项目实施和项目成果检验与应用等全过程,纳入标准化体系的制约和引导范围之内,保证各个环节处于国内领先、国际先进的水平,最终实现油污水处理装备研发成果的国际先进水平。
4建立国家海洋油气资源开发油污水处理装备标准化体系
建立海洋油污水处理装备的标准化体系,首先,需要集中国内行业专家和专门机构的力量,制定好能确切反映油污水处理装备市场需求,满足海洋资源开发过程中海洋油污水处理需要的产品标准;其次,要建立起以“管理人员、使用设备材料、生产研发方法和流程”三要素为主轴的管理标准体系;最后,充分发挥油污水处理装备标准体系的保障和促进作用,使油污水处理装备具有适应市场变化的能力,跟上时代的节拍,能够随着其相关材料、技术和方法,乃至其相关产业装备的进步或改善而升级更新,保持其总体技术的先进性。油污水处理装备标准化建设工作应该从技术标准的建设和管理标准的形成两个方面开展。
4.1技术标准
油污水处理装备的技术标准要根据当前国际、国内油污水处理装备的科学技术水平和实践经验,针对具有普遍性和重复出现的技术问题进行研究和设置。4.1.1油污水处理装备物理形态标准海洋油污水处理装备的物理形态,表面上无关乎开发研究的关键技术,似乎不是一个重要的问题。实际上,与其他海洋工程装备不同,由于其应用的环境条件,以及当前海洋资源开发利用的实际需求多数在海洋平台、船舶或海洋其他油气开采装置上,其外在形体的大小,往往是决定能否投入生产实践和发挥作用的最主要因素。因此,海洋油污水处理装置的物理形态控制标准与其他技术指标和标准同等重要,组织和引导涉及海洋油气开发利用的企事业单位,编制应用于海洋油气平台、海洋船舶、海洋建筑工程、海洋观测装置和海洋能源装置等不同场合和功能的海洋油污水处理装备的物理形态标准,作为研发项目立项的控制标准之一,引导油污水处理装备的小型化和集约化发展。4.1.2材料和工艺标准在国内技术专家充分研究掌握当前国际海洋油污水处理装备制造技术水平,特别是加强对各关键技术环节使用的技术标准和新型材料的使用研究,制定国内海洋油污水处理装备的原材料标准、零部件标准、工艺和工艺装备标准、产品成品的标准等系列标准,指导并规范国内海洋油污水处理装备研发项目、海洋油污水处理装备实际使用。4.1.3装备环保技术标准海洋油污水处理装备是属于海洋环保领域的海洋工程装备,其环保技术标准遵循现有《含油污水处理工程技术规范》等技术标准,还必须持续推进现有技术标准的修订。在制定油污水处理装备海洋水质、空气和海洋底质等常规污染防治标准的同时,应该把油污水处理装备的声光电等衍生污染纳入控制体系,一并建立相应的综合污染控制标准。4.1.4装备能源消耗标准油污水处理装备的能源消耗指标是重要控制因素,能源消耗是环境保护和节能的间接指标,是油污水处理装备研发和应用过程中必须重点考核和评估的关键环节。油污水处理装备能源消耗标准应该包括研发过程能耗指标、应用生产过程中的实际能耗指标、运行寿命期维护保养能源指标,以及技术路线的科学合理性和可更新性。4.1.5海洋油污水装备可持续发展为确保油污水处理装备的先进性,就必须在标准体系中规定其“与时俱进”的途径和步骤,主要从国际国内主流技术方法、主要材料的发展方向进行把握,同时也要重视信息技术与油污水处理装备研发与使用之间的跨界融合,特别是3D打印技术的现代研究成果在油污水处理装备方面的应用能力与未来趋势。
4.2管理标准
结合国家科学技术管理的特点和现状,以管理流程体系为基础,建立国家海洋油污水处理装备管理标准,是当前国家海洋油污水处理装备发展的必由之路。按照标准化管理工作的理论,在ARIS平台中实现对制度、标准内容的管理,将制度、标准与流程进行匹配,可实现“三大”标准基于流程的协同[4],从而实现海洋油污水处理装备管理的科学化、现代化、可推广复制,可持续发展。4.2.1建立以行业协会为主的组织管理体系在国家科技计划管理部际联席会议领导下,以国内海洋环保领域相关专家为主,成立油污水处理装备行业管理协会,其职责主要包括跟踪国家油污水处理装备发展水平,引导油污水处理装备发展方向,确认油污水处理装备科技研发工程项目的条件,进行海洋油污水处理装置研发项目和研发产品的综合评估等。行业协会面向社会涉海高校、企事业单位,面向国际国内顶尖专业人才,形成资源配置和项目建设的建议,实现海洋油污水处理装备的有组织、有计划、有目标、有创新的跨越式发展。4.2.2国家资源综合调配制度海洋油污水处理装备是海洋公益性需求,需要国家重点扶持,包括政策扶持、资金扶持、技术扶持。海洋油污水处理装备是国家节能环保战略的重要攻坚方向,在市场资源配置条件下,需要政府利用公共资金的杠杆作用,配合普惠性政策,吸引和鼓励社会市场资源,积极投入海洋油污水处理装备技术创新活动和成果转化应用,支持和鼓励海洋油污水装备的关键技术、关键材料,以及创新技术的研究与应用。4.2.3行业准入制约制度为防止低水平重复研究、重复建设,同时遏制海洋油污水处理装备过度依赖进口,扶持和推动国产油污水处理装备研发,促进新产品转型升级,加快转变发展方式,依据相关法律法规和规划政策,制定油污水处理装备投入生产实践的准入制度。准入制度应该对社会机构、从业人员资质、研发产品与目标等对象,从质量保证、安全生产、建设布局、节能降耗等方面进行规范,建立并形成进入海洋油污水处理领域的基准条件。4.2.4建立质量担保制度在海洋油污水处理装备管理标准的体系中,建立质量担保责任制度将是一个全新的有益的尝试。在依法治国、简政放权的大形势下,未来海洋油污水处理装备的管理将依赖于行业协会的专家决策和评估团队。强化责任意识,管控科技学术腐败,避免“官员任性”向“专家任性”转移,建立质量担保责任制度将行之有效。海洋油污水处理装备质量担保责任,针对海洋油污水处理装备研发的参与者、生产者、推广应用者和决策与评估者不履行职责,从而导致项目失败、应用效果低下、社会和国家资源浪费等不良后果而应承担的质量担保义务,并负有相应的法律责任。针对不同环节的参与者,按参与者的职责,分别承担不同的质量担保责任,建立质量担保责任清单或责任承担标准,纳入海洋油污水处理装备管理标准体系。4.2.5建立动态监管与跟踪制度结合科技部推出的改革方案,在海洋油污水处理装备行业协会的组织下,召集行业专家团队,组织海洋油污水处理装备研发项目评审、立项、过程管理和结题验收等工作,重点对项目研究过程进行动态跟踪管理,并对成果及应用效果进行综合评估,形成标准化管理流程和环节,适时对项目研发进行干预和控制,对项目取得的优秀成果进行及时推广和应用。4.2.6建立目标明确和绩效导向的激励与制约制度在海洋油污水处理装备研发与应用领域,应当紧随国家科技管理改革的步伐,同步建立海洋油污水处理装备技术进步的目标,对装备研发与应用的全过程进行公开透明的责任专家监督与社会监督的双重监督。对项目研发集体与个人、项目推荐专家与机构、项目评审专家与单位,同时建立责任追究与成果奖励的“三公”制度,强化责任制度,鼓励和激发社会资金和海内外行业优秀人才投入到海洋油污水处理装备的研发与应用领域,推动行业发展和进步。4.2.7建立统一的评估机制使用国家资金的项目或研发产品示范应用,要引入第三方监督和评估机制,进行项目事中监督评估和事后效果评估。第三方监督评估机构应当是具备相应职能和技术水平的社会机构,根据项目性质和内容的需要,通过委托或公开招标的方式确定。评估的内容应该由行业协会在建立海洋油污水处理装备标准体系过程中一并确立,在规定评估指标体系的同时,明确评估结果对项目相对人的制约作用,且确保有效。
5结论
依托国家领域内专家库的技术支持,通过行业协会的组织与协调,建立起包括机构、流程、质量保障、动态监管、激励制约等内容的管理标准体系,建立起包括应用性、操作性、材料与工艺、能源消耗与环保、可持续发展等内容的技术标准体系,形成要素齐备、结构严密、功能完整的海洋油污水装备标准化工作流程,提升海洋油污水处理装备的建设能力,赶超国际先进水平,促进国家海洋战略在海洋油气资源开发利用领域的快速发展。
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Abstract: the energy conservation of the building is implementing the national environmental protection and energy saving the main content of the policy, is the implementation of the sustainable development of the national economy is an important part. In 1995 the national construction ministry issued the city building energy efficiency, the detailed rules for implementation and other documents, put the civil building energy saving design standard < heating residential building part > "JGJ26-95 listed as mandatory standards, at the same time, the ministry of construction and in October 2000 1 issued a decree no 76 the civil building energy efficiency management regulation", do not accord with standard of energy saving of the project, the construction shall not be approved.
Keywords: China's energy building energy saving new energy sav
中图分类号:TE08文献标识码:A 文章编号:
在这样一系列的节能政策、法规、标准和强制性条文的指导下,我国住宅建设的节能工作不断深入,节能标准不断提高,引进开发了许多新型的节能技术和材料,在住宅建筑中大力推广使用。但我国目前的建筑节能水平,还远低于发达国家,我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍~5倍。建筑节能还是我国建筑业的一个重要的课题。
一、中国的能源
说起能源,总能想起对于中国能源现状的经典评价:
1、能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中,煤炭占主导地位。
2、均能源资源拥有量较低。中国人口众多,人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。
3、能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。
4、能源资源开发难度较大。与世界相比,中国煤炭资源地质开采条件较差,大部分储量需要井工开采,极少量可供露天开采。
事实就是这样,在能源方面我国还面临着很多问题。在建筑反面更是如此。更有甚者,有人评价中国的“绿色建筑”、“零能源建筑”都是不存在的,他们甚至比普通建筑的耗能还高。但是,这不是我们止步不前的理由。
二、中国建筑能耗基本情况和几本问题
我国正处于房屋建筑的高峰时期,建筑速度之快,规模之大,可谓前所未有。2003年,我国城乡建筑竣工面积达20.3亿平方米(其中城镇12.7亿平方米),超过所有发达国家年建成建筑面积的总和。但令人忧虑的是,在新竣工的建筑中,节能建筑面积不到1亿平方米,尚不足竣工建筑的5%。至今,在我国城乡既有建筑约400亿平方米中(其中城市约140亿平方米),只有3.2亿平方米房屋是节能建筑,不到全国既有建筑的1%。
我国是一个能源短缺的国家,但我国单位建筑面积能耗目前却是发达国家的2至3倍。与发达国家相比,我国建筑钢材消耗高出10%至25%,每拌和1立方米混凝土要多消耗水泥80公斤;卫生洁具的耗水量高出30%以上,而污水回用率仅为发达国家的25%。此外,在我国人均耕地只有世界人均耕地1/3的情况下,实心黏土砖每年毁田12万亩。
我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍。
三、我国要发展的重点领域
1.优化建筑设计
建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而,建筑物是个复杂系统,各方面因素相互影响,很难简单地确定建筑设计的优劣。例如,加大外窗面积可改善自然采光,在冬季还可获得太阳能量,但冬季的夜间会增大热量消耗,同时夏季由于太阳辐射通过窗户进入室内使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟测试和比较。
2.建筑围护结构材料和部品
开发新的建筑围护结构部件,以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求,甚至可根据变化了外界条件随时改变其物理性能,达到维持室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温和隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型饰面材料。自上个世纪90年代起,我国自主研发和从国外吸收消化的外墙、屋顶保温隔热技术被慢慢的采用。尤其外墙外保温可通风装饰板、通风型屋顶产品、通风遮阳窗帘的使用,都大大提高产品的质量、降低建筑运行成本。
3.建筑中的可再生能源技术
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等多种形式。可再生能源日益受到重视。开发利用可再生能源世界能源是持续发展战略的重要组成部分。太阳能既是一次性能源又是可再生能源,资源丰富对环境无污染,是一种非常洁净的能源。应提倡在建筑中广泛应用。
4.其他方面还有很多包括:通风装置与排风热回收装置与各种泵技术。
四、结束语
虽然,我国在这方面还存在许多问题,但只要我们提高认识,加强管理,那么不久的将来我国一定有望发展成为能源节约大国!
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