建筑节能博士论文范文

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1 引言

玻璃幕墙是现代建筑重要的一种护体系和装饰构件，但由于玻璃自身热工性能限制，其成为建筑保温隔热的薄弱环节。虽然近些年，玻璃幕墙技术发展迅速，产生的多种节能措施以解决其热工性能不足问题，但是对于玻璃幕墙的节能设计往往是由幕墙公司来完成，所以玻璃幕墙设计和节能措施选择之间往往出现某种程度脱离[1]。本文希望通过对玻璃幕墙的各种节能措施的探讨，总结出其中对建筑设计具有影响的多个方面进行分析，希望从建筑设计角度分析节能措施选择和注意事项，以便为建筑师在玻璃幕墙建筑设计过程中对节能措施的考虑提供思路和方法。

2 玻璃幕墙的一般构造措施

根据《玻璃幕墙工程技术规范》的定义，玻璃幕墙是指由支撑结构体系和玻璃面板组成，不承担主体结构受作用，可相对主体结构有一定位移能力的建筑护结构或装饰体系，玻璃幕墙在建筑中的广泛应用是在二十世纪五六十年代，在美国兴起的“玻璃盒子”式的摩天大楼成为建筑现代化的象征，以现代主义建筑大师范罗德设计的以玻璃幕墙为摩天大楼标志的“国际主义”建筑风格风靡全球，使得玻璃幕墙建筑得到飞速发展。

经过多年的发展和改进，玻璃幕墙技术有了长足进步，不同结构方式也给玻璃幕墙建筑创造出丰富的立面效果和细部表现，其中的变化主要是体现在幕墙的框架结构和玻璃面板的形式和相互之间的组合方式上[2]。

2.1 框式玻璃幕墙构造体系

所谓框架式魔力玻璃幕墙，是指由金属框架支撑玻璃面板的幕墙构造方式。此种玻璃幕墙形式可以通过金属框架与玻璃面板之间不同的构造方式创造出不同的形式效果。

2.1.1 明框玻璃幕墙

明框玻璃幕墙是指固定玻璃面板的金属型材显露于外表面的玻璃幕墙。原始的金属型材是作为功能性构建，而现在的框架玻璃幕墙的露明框架则具有里面装饰的作用的多重断面形式，作为明框玻璃幕墙，玻璃面板以及金属框同时成为玻璃幕墙建筑表皮形式的重要组成元素。

2.1.2 隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙称为结构胶粘接玻璃幕墙。隐框玻璃幕墙分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙。全隐框玻璃幕墙利用结构胶达到固定玻璃和抵抗水平风载荷甚至承受玻璃自重等作用。半隐框玻璃幕墙，则是指幕墙的竖向或者横向金属框架显露于玻璃外表面，另一方面则是由结构胶代替金属框的结构作用，从而达到隐框的效果，全隐框玻璃幕墙可以形成通透纯净的建筑立面。而半隐框玻璃幕墙则刻意强调显露于玻璃面板外表面的横向或者竖向金属框，从而达到相应的立面形式。

2.1.3 外置玻璃肋框架式玻璃幕墙

这是一种利用外置玻璃肋作为结构构件的一种框架式玻璃幕墙。玻璃肋在此处所起到分担金属框的结构功能作用，同时，由于玻璃肋外置，使其成为了重要玻璃幕墙立面形式要素。由KPF建筑设计事务所设计的北京中关村金融中心便是采用玻璃肋框架式玻璃幕墙的成功案例。

2.2 全玻璃幕墙构造体系

全玻璃幕墙是以玻璃肋版、玻璃面板构成的玻璃幕墙形式。由于直接利用玻璃材料作为结构构件代替了常用的金属框架，全玻璃幕墙因而获得最大程度的视觉和光线的通透性。

2.3 点式玻璃幕墙构造体系

点式玻璃幕墙是一种以精巧的钢连接件连接玻璃面板和支撑构件的玻璃幕墙构造方式。从钢链结构件的不同构造方式，可以分为：钻孔式，夹固式，被栓式点玻璃幕墙；按照支撑结构不同方式，点式玻璃幕墙可以分为下述几种。

2.3.1 金属支撑结构点式玻璃幕墙

只是用金属材料做支撑结构体系，通过金属连接件和紧固件将面玻璃牢固地固定在它上面的一种幕墙系统，充分利用金属结构的灵活多变以及满足建筑造型的需要，人们可以通过玻璃清楚看到支撑玻璃的整个结构体系。

2.3.2 全玻璃结构点式玻璃幕墙

通过金属连接件以及紧固件将玻璃肋与玻璃面板连接成整体，成为建筑围护结构。玻璃面和玻璃肋构成开阔的视野，使人赏心悦目，建筑物室内、外空间达到最大程度的视觉交融。

2.3.3 拉杆索结构点式玻璃幕墙

采用不锈钢拉杆或者用玻璃分缝相对应拉索做成幕墙的支撑结构。玻璃通过金属连接件与其固定。此种形式的幕墙结构本身也成为重要的立面造型和层次要素。

2.4 双层通风玻璃幕墙

除了对玻璃面板以及金属型材的合理选择从而改善玻璃幕墙的热工性能，近些年来越来越广泛应用的双层玻璃幕墙成为了提高玻璃幕墙节能措施的有效手段。双层玻璃幕墙又称为呼吸式双层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙一般采用隐框、明框、点式玻璃幕墙，双层玻璃幕墙则采用明框幕墙或者铝合金门窗。内外幕墙之间形成一个相对封闭空间-通风间层。空气可以从头通风间的下部进入，上部流出。空气间层内部经常处于空气流通的状态。热量也在其中流动，形成热量缓冲层，从而调节室内温度。

3 玻璃幕墙设计中的节能策略

3.1 玻璃选择

作为玻璃幕墙的主要材料，玻璃面板的热工性能极大决定玻璃幕墙整体的热工性能。因此，选择合适的玻璃幕墙材料成为了玻璃幕墙的热工性能最为直接方式。

玻璃幕墙不但要满足采光和传热系数要求，一般还要同时考虑到遮阳系数要求。传热系数越小越好，这样保温效果越好，遮阳系数越小，阳光辐射的透过率也就是越低，夏季空调的能耗越少。一方面，普通玻璃热工性能不佳，Low-E玻璃热工性能有了很大改善。同时，玻璃厚度也影响到了玻璃的热工性能，若果玻璃的空气层中加入惰性气体，玻璃对保温效果会更好。另外衣服囊啊你，作为对幕墙玻璃热工性能重要的影响因素，玻璃的遮阳系数也可以通过不同的玻璃材料选择而达到不同的结果。镀膜玻璃，着色玻璃、双层中空玻璃、彩釉玻璃等都可以在某种程度上降低玻璃的遮阳系数。

作为改善玻璃幕墙传热系数和遮阳系数策略，选择不同的玻璃对建筑立面效果也会产生相应的影响。所谓建筑师应该将将此类影响纳入设计过程中，通过选择不同的节能措施以适应建筑立面设计，从而满足双方面的要求。

3.2 窗墙面积比

根据节能设计标准，透明玻璃幕墙的热工性能要求与窗相同，传热系数与遮阳系数应根据其在外墙上所占面积比例确定。透明玻璃所占的面积越大，传热系数和遮阳系数要求也越小。由于透明玻璃的面积不得大于所在外墙面积的70%，而玻璃幕墙背后有建筑结构梁柱，同时还要满足防火规范所要求的玻璃幕墙上下层之间需要设置800mm高的防火墙。我们则可以把两个部位的玻璃幕墙设计成为不透明的玻璃或者其他材料，如果遇到两个部位的面积和不到整个玻璃幕墙的30%，可以通过建筑师设计过程中的计算和设计，适当增加不透明的玻璃幕墙比例，从而调整整个幕墙的系统虚实比例，这样最终满足整个玻璃幕墙的节能要求。

3.3 玻璃幕墙型材的选择

除了玻璃面板之外，玻璃幕墙的金属型材也是影响到整个幕墙系统的外观和节能两个重要因素。框式玻璃幕墙中，应该将玻璃与幕墙结构中的加权平均后的传热系数作为玻璃幕墙的传热系数。如此看来，全隐框玻璃幕墙的传热系数比较接近玻璃面板的传热系数，因为虽然有结构框架，但是由于隐藏在玻璃面板之后，其对整个幕墙的传热系数的影响较小，但从幕墙的安全性来看，明框较为可靠，并通过段热型的明框，减少金属框型的热桥。

3.4 玻璃幕墙的遮阳

玻璃幕墙的遮阳系统是直接降低幕墙遮阳系数最为直接的方式之一，除了可以通过选择不同材料特性的玻璃材质外，还可以通过另外设遮阳系统达到降低遮阳系数的目的。这也成为重要的立面形式手法。玻璃幕墙的这样体系可以根据位置分为外遮阳系统，双层玻璃幕墙间层遮阳系统、内置遮阳系统三种方式。

4 结语

玻璃幕墙在当今建筑应用越来越广泛，随着玻璃幕墙技术应用进一步发展和改进，其在建筑设计中的地位将会更加重要。建筑师应该用适当的设计形式来考虑玻璃目前的形式表现的同时来兼顾其热工性能，提供按建筑的节能效率，以顺应我国“节能减排”政策和节约能源的大趋势。

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中图分类号：TM71文献标识码

目前，环境污染、生态破坏和资源短缺带来的直接或衍生影响和破坏危害问题日益突出，危害着人们的生存与发展。我国对能源的过度采伐导致诸如地面下沉、塌陷且还产生了大量的CO2和SO2等有毒气体严重污染环境，造成生态恶化。因此，在传统能源枯竭之际，太阳能成为人类利用的主要新能源之一。

一、太阳能开发利用

地球上的风能、水能、生物质能和潮汐能等都是来源于太阳。太阳能具有：储量的“无限性”、存在的普遍性、利用的清洁性和经济性等优点，是最理想的可再生能源。

目前，从利用形式、环保节能和造价方面，太阳能都比现有的利用煤炭和水力发电的形式都较经济和无污染行等特点，通过主动式太阳能设备和系统进行统一的管理和控制，已达到优化太阳能应用系统使太阳能得到充分利用，从而使建筑能耗最大限度的降低，此技术与目前国家政策相适应，促进经济的持续快速发展，保护生态环境，节能降耗，解决国内能源短缺等问题。

二、光伏系统与建筑结合的研究

（一）光伏建筑一体化

一体化是把建筑、技术和美学融为一体，不是两者的简单相加，而是二者的有机结合，改变了传统太阳能发电设备对建筑外观的影响。它是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是将太阳能光伏发电作为一种体系纳入建设工程基本建设程序中，同步的设计、施工、验收、使用和后期管理，是一种理念、设计、工程的总称。

（二）建筑结构对节能的影响因素

对建筑设计方面研究建筑体对节能的影响因素，其主要有以下几方面：

1.地理位置的影响

太阳能建筑应建在太阳能辐射丰富的地区，因此，在建筑选址时宜选在向阳的周围无遮挡的山地、坡地及位置较高的地方，以便于更好地接收太阳光，增大辐射量提高发电率。

2.建筑朝向的影响

从地理学角度来看：我国建筑一般坐北朝南：我国居住采光的朝向是南向的，这是因为我国位于地球北半部，一天中阳光大多数时间都是从南面照射过来。

3.建筑间距的影响

日照间距是影响太阳能建筑辐射量的重要因素。建筑类型、建筑朝向、用地地形、当地地理纬度位置等因素影响日照间距。其理想的间距：D≥Hctg。

4.建筑外形的影响

太阳能建筑一般采用的屋顶，这是因为光照条件不受影响，可自由接受太阳辐射。目前遮阳板常选择pv材质，其材料不但具有很好的遮阳功效，还能够光伏发电。

（三）在建筑设计中应考虑的因素

太阳能光伏建筑一体化是利用各种光伏电池特殊的特性与建筑进行有机整合，同时考虑环保、节能、美观、安全和经济实用等因素。建筑设计中应考虑建设造价、楼层高度、日光的控制、美学和冷却等问题的影响，建筑师在设计时就需要平衡、协调、解决彼此之间的矛盾。

1.美学要求

建筑应该从初步设计时就将太阳能系统作为建筑中不可或缺的元素加以设计，将其包含的各个部件融入建筑之中进行一体设计，使其成为建筑组成不可分割的一部分，以达到其与建筑物的完美结合的目的。

2.屋顶倾角的要求

太阳电池方阵倾角影响方阵面接受太阳的辐射量。固定的光伏方阵若倾斜面设计的未达到最佳合理角度，就需要靠太阳电池组件来补给。对倾角固定的屋顶满足负载用电的条件，而平屋顶要确定方阵的最佳倾角。

3.建筑形体的要求

太阳能辐射量集中在每天的9：00-16：00，地面反射对建筑的影响约为32%。所以，为了使太阳能辐射热量更多地获取，常把建筑墙体设计为东西轴朝向的长方体，正方形次之，南北朝向的长方体体型的建筑节能效果最差。

4.光伏系统及光伏组件的要求

将光伏系统和建筑这两个独立的系统有机结合，涉及诸多方面，如建材的隔热性、抗风、绝缘性、美观、抗老化能力以及强度和刚度等性能要求。

5.光伏建筑设计中应注意的问题

目前，对不同项目的不同情况在不断的改变，要使光伏建筑设计、结构和技术的问题达到一个平衡比较困难。为了把光伏系统与建筑能更好的整合，在设计时需要考虑如下一些因素：1.如何与建筑有机结合；2.如何增加建筑美感；3.光伏板色彩和肌理；4.注意通风降温设计、光伏板维修与扩容和建筑结构与光伏组件电学性能的配合等问题。

（四）光伏建筑的结合方式及应用

太阳能光伏建筑一体化按结合方式不同可分为：独立安装型和建材安装型。真正意义上的光伏建筑构件即可用做建材又可以发电，是光伏和建筑的完美融合。

1.与建筑外墙体结合

对于多、高层建筑，为了使墙面更多地收集太阳能。目前，常从墙体构造和材料两个方面分别考虑，将光伏板及玻璃幕墙集成为PV玻璃幕墙，即可屏蔽太阳的热辐射有效减低建筑墙体的温度，从而降低建筑物室内空调冷负荷；另外，也增加了太阳能转化为电能。

2.与建筑屋顶结合

光伏阵列安装在建筑屋顶可最大限度的接受太阳光辐射。同时，为了减少夏季屋顶的热负荷兼做屋顶的遮阳板，或者做通风隔热屋面，综合使用了材料节约了成本。

3.应用与建筑天窗

在新建或改造建筑中采用光伏板代替天窗玻璃。通过利用光伏采光天窗和中庭间接采光，白天可以减少或者完全不需电力照明，大大节约了电能用量，节约了运作成本。

4.其它建筑元素中的应用

建筑中遮雨篷、遮阳板、阳台等构件与光伏板集成一体化用于建筑构建，在满足美观性要求的情况下，建筑构件应满足工程技术规范要求。

三、结语

在太阳能光伏系统与建筑结合应用的调查研究的基础上，从技术和美学两方面考虑，分析与建筑集成的光伏系统技术性和光伏建筑美学性的设计，建筑与太阳能有机结合应考虑的因素和措施分析研究，从而得出上述方案措施，已达到解决如何将太阳能光伏系统与建筑更好地进行有机整合的目的，从而为其很好的运用提供一定的参考。

参考文献：

[1]唐莉芸.光伏发电系统在绿色建筑中的应用及其节能研究[D].华南理工大学，2012.

[2]郑诗程.光伏发电系统及其控制的研究[D].合肥：合肥工业大学电气与自动化工程学院， 2004.

[3]候岱.太阳能光电技术在建筑节能中的应用研究[D].河南师范大学，2011.

[3]纪献兵.太阳能热发电技术[J].阳光能源，2005（4）：2-3.

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【关键词】冷凝热回收，全热回收，部分热回收，

蒸汽压缩式制冷冷凝热回收基本原理

制冷机制冷的原理分为吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷。蒸汽压缩式制冷是利用逆卡诺循环，液态制冷剂经节流阀减压后在蒸发器内低压下蒸发吸收热量，吸收热量后的低温低压制冷剂蒸汽通过压缩机压缩成高温高压的气态制冷剂，制冷剂蒸汽在冷凝器中将热量传给冷却水，同时冷凝为液态制冷剂，放出冷凝热。冷凝热回收即回收制冷剂的冷凝热加以利用。标准型制冷机的工作流程如图1

蒸汽压缩式制冷冷凝热回收在制备生活热水上的主要形式及应用比较

蒸汽压缩式制冷冷凝热回收的主要形式有以下几种：

2.1 附加冷凝器的热回收形式，这种热回收形式是通过增加附加的冷凝器，制冷剂直接在冷凝器内放热回收冷凝热。附加冷凝器分附加辅助冷凝器和双冷凝器热回收方式。

附加辅助冷凝器即在原始冷凝器前串联一个辅助冷凝器以回收冷凝热，辅助冷凝器只作为热回收用，制冷剂的冷凝主要依靠原始的冷凝器完成。这种方式的特点是热回收制备的热水水温较高（活塞式、螺杆式压缩机最高到60°C，一般为55°C，离心式压缩机最高到41°C），由于制冷剂的冷凝主要靠原始的冷凝器冷凝，系统制冷效率不受影响，甚至可提高5%~15%【2】。但这种热回收方式只能回收部分冷凝热（15%~20%），这种附加辅助冷凝器热回收，又称部分热回收。

双冷凝器热回收，又称全热回收。设置双冷凝器即在原来的标准冷凝器上并联一个冷凝器用于冷凝热回收。制冷剂在两个冷凝器中的一个进行冷凝，由于冷凝压力受冷却水温度的影响较大（冷却水温度每提高1C，活塞式、螺杆式压缩机的制冷量下降0.8~2%，离心式压缩机的制冷量下降3%），因此，热回收工况下，对制冷剂的制冷量影响较大（正常工况下COP值4.2~5，热回收工况下为3.3~3.6

2.2循环冷却水热回收。循环冷却水热回收即回收冷凝器循环冷却出水（37°C）中的热量，由于热回收是在制冷机外进行，对制冷机的制冷效果没有影响。这种热回收有两种，一种是直接回收，另一种是通过制冷机制冷循环回收，又称叠式制冷机热回收。

直接回收方式是通过板式换热器换热，对热水进行预热，这种热回收方式制备的热水温度较低，一般只有30°C，除特殊情况（用于泳池水加热）外需要辅助加热才能使用。

叠式制冷机热回收是通过一个制冷机的制冷循环回收循环冷却水中的热量，这种热回收方式实质上是以循环冷却水为热源的水源热泵制备热水。该方式的特点是回收制备的热水水温较高（一般为55~60°C），制冷机的效率较高，COP值能达到4.2`5。

3、冷凝热回收应用的节能分析及系统选择

我国电力生产仍然以火电为主，火电厂平均电热转换效率为 33%，经过输配损失，终端效率大约为 30%【3】。而目前燃气热水锅炉的综合热效率在80%~90%，要使热回收系统具有与传统锅炉相比较的节能优势，热回收部分能效比大于3.0时，就具备比燃油锅炉供热更好的能源效率和经济性。

对于热回收能效比的计算，在制冷技术上定义为热回收热量与制冷机的输出功率比COPh，本人认为这种定义对于热回收的经济性评价没有可参考性。本文将以热回收量与热回收耗能比作为热回收能效比，分析如下：

3.1 对于部分热回收，由于热回收过程对制冷过程没有负面影响，甚至会提高制冷机的制冷效率，热回收的能耗几乎为零（只有换热循环的循环泵的耗能），其热回收性能系数非常高，数学意义上为无穷大，部分热回收的经济性是最高的。

3.2 对于全热回收系统，由于热回收工况下，制冷机的制冷效率降低，制冷的COP值降低，实际上全热回收系统热回收是耗能的，以YORK的YSEXEWS55CMEO机组为例，其额定功率的320KW，正常工况下，COP为4.55，热回收工况下（回收热水温度50/55C）制冷COP为2.56，热回收量为1139kw，其热回收耗能计算为：

P==180（kw）

热回收能效比为：

==6.33

其能效显然高于燃气热水锅炉的能效。

3.3 冷凝器冷却水出水加板换的热回收形式其制热部分的能耗为零，但回收热水温度低，温差小，换热循环泵的能耗相对部分热回收大，相比其他形式较高，但热水使用受水温限制。

3.4叠式制冷机热回收，这种热回收形同水源热泵，其能效比和热泵制热相同，循环水水温相比自然水体水温高，相比取源自然水体的热泵制热，能效比要高，一般能效比在5以上。

通过以上分析，冷凝热回收都具有与传统一次燃源燃料锅炉相比较的节能优势。在选择上，如果制备热水水温要求低（如泳池热水或热水给水预热），可优先选择冷凝器冷却水出水加板换的热回收形式，投资少，系统简单，能效比高。对于水温要求高的，从能效比考虑，以部分热回收能效比最高，对于新建项目，在水量能满足要求的情况下，优先采用部分热回收，当水量要求大，部分热回收不能满足的情况下，优先采用全热回收。对于节能改造项目，由于冷冻机组已经安装运行，更换机组代价太高，可优先采用叠式制冷机热回收。

冷凝热回收制备生活热水的热回收形式的选择。

热回收形式的选择主要考虑的问题是制冷季节下热水用量与热回收热量的关系及热回收热水温度与热水使用温度的要求之间的关系问题。

在建筑热水需求上，热水用量最大的是公共浴场建筑，其次为医院、宾馆建筑，然后是休闲娱乐中心。在苏州地区，大型的单一功能的公共浴场建筑几乎没有，下面就医院、宾馆建筑制冷季节冷凝热回收量分析如下：

苏州某医院，建筑面积3.8万平米，床位数332床，制冷季空调制冷负荷为3634.5kw，设计日热水用量为142立方米，夏季最大小时耗热量1141kw。当采用全热回收制冷机组进行热回收时，可回收的热功率为2846kw，远远大于最大小时耗热量，而采用部分热回收时，热回收效率15%~20%计，可回收热功率为585~780kw，考虑15%的散热损失，可制备55C热水量12.45~16.6m3/h，空调平均时负荷为设计负荷的50% 【4】，即日产热水量149.4~200m3，可见部分热回收在设计工况下只能勉强满足医院热水用水量的要求。但如果采用冷凝器冷却水出水加板换的热回收方式对生活热水进水进行预热，流程如下图2：

在这种流程下，进水温度预热至30°C，则空调热回收可制备热水量为210~280 m3，即使在70%~50%制冷负荷的情况下，部分热回收也能满足医院热水要求。

昆山某酒店，建筑面积4.5万平米，客房数268间，制冷负荷4400kw，设计日热水用量148m3/d，夏季设计小时耗热量1129kw。当采用全热回收制冷机组进行热回收时时，可回收的热功率为3433kw，远远大于设计小时耗热量。采用部分热回收时，可回收的热功率为660~880kw，考虑15%热损耗，可制备55C热水量14.1~18.8 m3/h，同样，空调平均时负荷为设计负荷的50%，则日产热水量为169~225m3，在空调满负荷运行的情况下，部分热回收能勉强满足酒店热水用水需求，同样，如果增加冷凝器冷却水出水加板换的热回收方式，则可制备热水量可达到236.6~315 m3，即使在63%~47%空调负荷的情况下，也能满足酒店热水的供应。

结论

由上面的分析可以看出，对于苏州地区，采用冷凝器冷却水出水加板换的热回收方式预热，然后由部分热回收将热水加热至55°C的联合热回收方式可以有效的满足酒店、宾馆建筑主要制冷季节热水用水的需求。且能达到最佳的能效比，全热回收热回收量在满足自身热水需求的同时，仍有很大的余量，全热回收是以降低制冷机制冷效率为代价的，本身是耗能的。在经济上不如循环水加板换预热的部分热回收方式经济节能，但能在更长的制冷期内满足热水加热需求。对于苏州地区，夏季时间长，部分制冷负荷季节相对较短，部分热回收具有相对高的节能效果。

【参考文献】

[1] 国家外经贸部，我国城市居民能源消费现状[J]，能源工程，2002（1）: 48。

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1.电力负荷冬夏差别。2001年冬季北京电负荷峰值为566万KW，2002年夏季北京电负荷峰值为684万KW，这是由于工业结构的调整导致均衡的电负荷下降，而建筑环境要求提高，导致夏季空调电耗增加所致，照目前经济发展状况，不考虑推行冬季电采暖的话，这种差别还将逐年扩大，这将导致电力输配系统容量不足，需要进一步扩容，而扩容部分却仅在夏季很短的运行时间内起作用。

2.目前北京市天然气负荷很大部分用于冬季采暖。2001～2002年中，冬季耗天然气量约7亿平方米，夏季耗气量约l亿平方米。冬夏也形成巨大的负荷差。如不考虑天然气发电的话，随着“煤改气”工作的进一步推进，此差别会进一步扩大，这将加大天然气输送成本（影响总供气量，修地下储气库，降低市内管线有效利用率）。

二. 指导思想和主要目标

1. 除改善北京市大气质量外，是否也应把北京市耗能导致直接和间接的对大气的排放（粉尖、硫化物、氮氧化和物及温空气体）列入。要考虑由于直接燃烧在北京形成的排放，也应考虑为向北京供电，在外地形成的排放。

2. 到2008年，北京市终端能源消费中40％以上将为建筑直接能耗，因此建筑节能应成为指导思想和主要目标中的重要内容，当工业结构的调整完成后，能源消耗上与先进国家最大的差距将是建筑能耗，是否应提出：2003年以后的新建建筑能耗指标应达到国家建筑节能标准（目前达到率仅为2～3％），并对已有商业建筑进行改造仪能耗降低30%。

三. 能源结构调整方案

（一）、煤炭替代和削减方案

“电替煤：发展2000万平米（含旧城平房区1200万平米）电采暖，用电量约为40亿干瓦时，替煤量132万吨”。

目前北京市采暖用煤的平均水平为25kg/m2.年，考虑城区平房热指标偏高，也仅可能为30kg/m2.年。2000万平米耗煤60万吨／年。绝不可能替代132万吨标煤，实际上规划中的132万吨煤为发电40亿千瓦时所需要的燃煤量。因此改为电采暖，仅减少了北京市内燃煤消耗量，但却导致耗煤量增加了1.2倍。向大气的排放量也增加了近一倍。因此这是增加能耗，加大排放的举措，不符合可持续发展战略。

“地热和水源热泵替代煤，1000万平米，替煤量34万吨”，不论用什么方法，都是替代原来的燃煤采暖，因此1000万平米仅能替代目前燃煤量25-30万吨。文中的34万吨实际上是这种采暖方式耗电量所折合的燃煤量。此处所取地热和水源热泵能耗指标偏高。按本中取值的话，这两种方式折合成一次能源（燃煤量）的话，其耗能量也高目前的燃煤方式。

“城市热力供热替煤，增加5500万平米，替煤量47万吨”。与前面的数值相印，此数显然不对，5500万平米建筑采用燃煤采暖，应耗煤137.5-165万吨。此处47万吨不知依据什么数据得到，估计是为了满足5500万平米供热，新增热源增加的燃煤量，但那又明显偏小。

根据上面更正。原计划上述三项可替代燃煤132+34十47＝213万吨，实际上若落实了上述计划，则可替代燃煤60十25十150=235万吨，增大了替代量，但这必须解决城市热力的热源问题。按照规划中此节计划，城市供热热源增加69万吨燃煤（240-171），其余部分由新增燃气发电厂的热电联产解决，这将使净替代量为235-69=166万吨。

根据上述分析，“2008年煤炭消费及替换表”中的数据应做同样的修订。

（二）.2008年能源结构框架

按照规划，将有21亿立方米天然气用于发电，发电量115亿千瓦时，同时消费40亿千瓦时电力用于电采暖（2000万平米），这相当于每平米建筑采暖消耗天然气37立方米/m2，这约为目前天燃气采暖耗气量的2.5倍。这样做可以理解为：1、城区1200万平房改造的需要。2、由于夏季电负荷高于冬季，导致供电及电力输配网的负荷冬夏不均匀，2000万个米电采暖供热在冬季约可形成120

万kw的电负荷，恰好可平衡部分冬季负荷之差，使电网负荷冬夏一致，而21亿立方米天然气发电主要是解决日益增加的夏季电负荷的需要。

如果主要是由于上述第二个原因，那么另一条解决问题的途径是削减夏季电负荷，而不是增加冬季的电负荷！

北京市2008年夏季电负荷中，空调电负荷应在400万干瓦以上，耗电量约40亿千瓦时，如果能从中削减120万～150万千瓦的空调电负荷，也可同样平衡电负荷的冬夏之差，并且还可以使北京市电网的最大负荷减少120万～150万千瓦，缓解目前电网输配能力不足的问题，减少电网改造投资。

替代电驱动空调的途径有三个：

1.采用天然气直接驱动的直燃式吸收制冷机，替代电动压缩机制冷机。对于采用中央空调的商业建筑、公共建筑都可以采用这种方式，初步测算，当有条件的地方都采用直燃机方式的话，将减少空调电负荷50～80万千瓦，减少耗电近10亿千瓦时，同时在夏季增加天然气使用量约0.8亿立方米，减少天然气冬夏用气量的差。

2.利用目前城市热网在夏季继续输送热量，在建筑物内用这些热量通过吸收式制冷或通过盐水除湿方式进行空调。如果积极推广的话，热网所辖1亿平方米建筑的供热用户中，至少可有2000万平米用这一方法空调制冷；减少电负荷20～30万于瓦，同时还可以使目前夏季停机的热电联产发电机组夏季继续高效工作，增加发电约40万于瓦。这相当于在夏季减少了60万千瓦电负荷和近10亿千瓦时电量。此部分热电厂增加的燃料消耗根据目前热电厂形式的不同，分别使用燃煤、燃气和重油，若全部按天然气计算，则夏季需要使用燃气约3亿立方米。

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3.采用服务于单座建筑或建筑群的热电冷三联供方式（BCCHP）用天然气作为一次能源，通过动力机转换为机械能和热能，机械能带动发电机发电，热能在冬季可直接供热，夏季又可以通过吸收式制冷机将热能转换为空调用冷量，向建筑或建筑群供冷。如果北京市2008年有2000万平米建筑采用此种系统，则在夏季又可减少空调电负荷20万干瓦，并额外发电60万千瓦，从而相当于在夏季减少80万千瓦供电负荷，约10亿千瓦时电量，同时夏季需多使用天然气2～3亿立方米。

全面实施上述三个途径的话，在夏季可降低电负荷约200万于瓦，节省用电量约30亿千瓦时，夏季增加消耗天然气6～7亿立方米。如果同时取消现规划的2000万平米电采暖，而改用天然气供热，消耗天然气3亿立方米、节省电力40亿千瓦时。与规划方案比，每年节省用电量约70亿千瓦时，多消耗天然气约9.5亿立方米，按规划中21亿立方米天然气发电117亿于瓦时计算的话，节省70亿千瓦时电力折合12.6亿立方米天然气，因此可节省天然气3亿立方米／每年。

四．主要清洁能源建设项目

规划中建设以天然气为一次能源的第三热电厂一期、二期工程，并对高井电厂实现煤改气。这两个电厂采用天然气纯发电方式，发电效孽不会超过50％，导致发电成本偏高，影响北京市电力系统经济性。

可以从三方面理解这两个燃气厂的意义：

1. 提高北京市电力发电自给率，以保证供电安全，防止意外事故：

2. 利用燃气电站启停调整迅速的特点，按调峰运行，解次北京市电力负荷一天内的峰谷差；

3. 为天然气落实一个稳定的应用对象，减少北京市冬季夏季之间天然气负荷的巨大差别。

但实际上这三方面的要求通过建设以燃气为燃料的热电联产电厂都可以满足。北京市城市热网目前有1.1亿平方米的输配能力，但没有足够的热源使城市管网充分发挥作用。规划中的草桥热电厂、太阳宫热电厂仍不足以解决新增5500万平方米供热面积的热源问题、考虑再上一个热电厂（如郑常庄），使总装机容量为100～120万千瓦，即可满足城市热网的热源要求，同时可以按调峰模式运行，即一天内当电力负荷处于高峰时，发电供热，当电力负荷处于低谷时，停止发电

停止供热。研究表明依靠建筑物本身的热惯性、管道的热惯性，再适当设计一定容量的巨型畜热水罐，这种根据电力负荷要求而启停的热电厂通过间歇供热也可以满足被供热建筑的舒适性要求（见清华大学付林博士论文）。在夏季可以使这些电厂按照联合循环，汽轮机冷凝方式运行，可以起更大的电力调峰作用，若利用供热网的热量解诀末端建筑的方式得以推广，则这些热电厂夏季也可仍按电联产、电力调峰模式运行，产生更大的能源利用率。由于供热热量用来作为制冷空调的动力，因此可进一步减少夏季峰值电力负荷，这样就从两方面同时起到电力调峰的作用。

在发展上述燃气为动力的调峰式热电厂的同时，再如前文所述，推广用于单修建筑或建筑群的燃气驱动热电冷联供系统、直燃机空调方式等，可进一步减少夏季空调用电，增大夏季天然气消耗量。这样，可以在现在基础上使北京增加150万千瓦左右的自备发电能力，提高供电安全性，改善电力负荷一天内的峰谷差，提高供、输、配电系统的利用率，并且在夏季为天然气找到约7亿立方米的使用量。基本上实现建两个燃气发电电厂的三个需求，又更适合北京市供热、空调的要求，并且每年节省天然气3亿立方米。因此建议不上第三热电厂。高井电厂利用清洁煤燃烧技术进行改造，仍然烧煤，或者改为天然气热电联产的热电厂，通过长途管线向北京市西部地区（海淀区）供热。长途输送天然气到北京来作为单纯发电用燃料。从经济上、环境保护上和资源利用上都是不合理的。除为了热电联产，同时解决供热、空调的要求，一定不要上单纯的天然气电厂。

（四）新能源和能源新技术

除可再生能源技术外，节能技术和能源综合优化利用技术也是重要的组成部分，因此是否应下列新技术列入；

1．建筑节能技术

2. 夏季利用低温热能（-90℃热水）制冷空调技术及蓄能技术

3．用于单体建筑或建筑群的小型热电冷三联供技术

加大上述三方面研究开发投入和推广应用的力度。

六.政策措施

在规划中四条政策基础上是否应再加如下措施：

1．严格贯彻国家的建筑节能标准，新建建筑冬季采暖耗热量不得超过20.5w/m2，（这一数值约为规划中计算用数值的三分之一）。