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机械的新能源开发与节能技术,不只是开发应用本身,而是一个综合性的大工程。有生产要素的合开利用、制度的完善、人员管理、机械生产过程的高效性,通过先进的管理方式与手段,达到实现新能源开发与节能技术应用的目的。笔者认为,具体应该有以下几点:
(1)提高监督管理水平。在大力贯彻落实系能源政策和节能环保等法律政策的前提下,还要制定实施机械能源和环境保护的政策制定与详细标准,将新能源与节能技术的推广应用建立于法律政策的前提下,依法对新能源与节能技术的实施改善和保护,依法对责任单位、责任人进行处理。
(2)组织健全专业的新能源与节能技术实施监督管理单位。新能源与节能技术单位是进行机械工业新能源与节能技术推广的行政支持。这种机构利用观测研究,能够迅速充分的了解机械工业的现状和污染程度及来源,并有效的实施相应的办法与整救措施,预防或降低污染与环境破坏的后果。
(3)严格考察机械厂家的生产水平与节能能力,对于他们的生产会对环境造成怎样的危害要可续考量。第一是科学全面的进行规划,根据机械工业分布的地理特点与生产布局、地方环境因素的情况来建设专门的工业园区,布局上尽量集中,可以将污染控制在一定范围,也有利于能源推广和节能、治理;同时根据产业结构的情况,进行规模化生产,提高工业技术进步,降低资源能源消耗,降低污染物的“产出”量,大力普及绿色生产技术。
关键词:汽车;新能源;节能技术;应用;研究
环境问题与交通问题是21世纪的两大全球性问题,目前,交通能源所带来的环境污染问题是迫切需要解决的问题,而能源转型是解决这一问题的根本途径。节能技术与汽车新能源受到了社会各界的普遍关注,经过近几年的不断发展,节能技术与汽车新能源也实现了结合,主要有以下几种:
1节能技术与汽车新能源的综合应用
1.1太阳能汽车
太阳能作为一种新型能源,在各个行业中得到了广泛的应用,是比较常见的。目前,汽车行业已经成功制造出了光电池,光电池是一种半导体元件,能够在光照射的条件下产生电动势,将太阳能转变为电能。太阳能汽车就是利用光电池作为驱动力的一种汽车。太阳能汽车可以使汽车排放量得到有效降低,从而可以减少对环境的污染,也可以使人们的生活质量得到逐步提高。随着经济的快速发展,科学技术的不断进步,太阳能汽车作为21世纪我国重点推崇的环保车型之一,正在逐渐发展成熟并步入正轨。
1.2氢动力汽车
氢动力汽车是使用氢燃料电池作为驱动力的一种汽车。氢动力汽车的车体内所采用的储气装置的性能非常好,在中空设计多层复合金属的同时,可以在氢气保持液态的条件下,使用氢气燃料作为驱动力,不仅不用扩大机械内部空间与体积,也不需要增加生产成本。若是这种技术能够发展成熟,氢动力汽车排放的是纯净水,因此其是一种在真正意义上实现零排放的汽车,具有储量丰富、无污染等优势。
1.3电动汽车
电动汽车(BEV)是一种将车载电源作为驱动力的汽车,其主要是利用电机驱动车轮进行行驶。电动汽车的结构简单合理,不会造成排气污染,其电动机发出的噪声相对来说是比较小的,因此,电动汽车对人体的伤害也比较小。电动汽车的关键所在是电动汽车电池,若电动汽车想要得到进一步地发展,就必须要使电动汽车电池生产技术得到进一步发展。但是,电动汽车电池的生产有三个要求,即高安全、高容量与低成本,这就导致了电池生产技术的进一步发展、完善有很大的难度。如果想使电动汽车得到普及,需要依靠蓄电池,目前人们比较看好的蓄电池主要有钾离子电池、氢镍电池以及钾聚合物电池等。此外,电动汽车的运转部件相对来说比较少,结构简单合理,也更容易保养和维修。
1.4混合动力汽车
混合动力汽车指的是将电动马达当作发动机的一种辅助动力驱动汽车。一般情况下,混合动力汽车上装有两个(含)以上的动力源,例如内燃发电机、燃料电池、蓄电池等。根据布置方式、控制策略、组成部件的不同,混合动力汽车有很多分类形式。第一,根据混合度的不同,可以将混合动力系统分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统以及完全混合动力系统这四种;第二,按照混合动力驱动联结方式的不同,可以将混合动力系统分为以下三类:首先,并联式混合动力系统。这种混合动力系统中一般有两个驱动系统,即电机驱动系统与传统的内燃机系统,这两个系统既可以单独工作,也可以协调工作驱动汽车。其次,串联式混合动力系统。这种混合动力系统中,内燃机一般会直接带动发电机进行发电,发电机所产生的电能会经过控制单元传到电池之中,电池再将电能传输给电机,电机就会将电能转变为动能,变速机构在电能的驱动下,是汽车向前驱使。最后,混联式混合动力系统。这种混合动力系统的主要特征是电动机与内燃机中都有一套机械变速机构,这两套机械变速机构通过行星轮式结构、齿轮系结构进行结合,从而可以综合地调节电动机与内燃机间的转速关系。
1.5“可燃冰”
“可燃冰”是一种新的能源,“可燃冰”也被称为“固体瓦斯”、“天然气冰”,这是因为其在常温条件下可以释放出天然气。“可燃冰”是一种天然气水混合物晶体,其燃烧值比煤炭、石油高数倍。“可燃冰”作为煤与石油的替代能源,得到了普遍的认可,其具有巨大的开发价值,在交通中的应用也得到了社会各界的普遍关注。但是,“可燃冰”的开发难度比较大,在开发过程中稍有不慎便会引发事故,若是“可燃冰”开发技术发展成熟,这种新能源带来的价值将是不可估量的。
2节能技术与汽车新能源的重要性
自进入21世纪以来,随着汽车的普及,交通所带来的环境污染问题日趋严重,也成为目前亟待解决的一大难题。而解决这一难题的最根本途径就是实现能源转型。随着经济的发展,各国的汽车保有量呈现出日益增长的趋势,其中,发展中国家汽车保有量的增幅最大。相关专家学者预计,全球汽车保有量至2020年将突破12亿。IEA预计在未来的全球石油能源总消耗量中,交通方面消耗的将会占62%以上。使用量的不断增加使得国际油价日益提高,预计未来国际油价还会继续提高。交通能源在消耗过程中所产生的有害物质是温室气体的主要来源之一,也是导致局部污染的重要因素。因此,节能技术与汽车新能源的不断研究与发展对全球性的环境保护工作具有非常重要的意义。
3节能技术及汽车新能源开发与传统汽车之间的关系
发展过程也是一个不断进化的过程,无论是哪行哪业,想要得到发展就必须有所改变,汽车行业也不例外。传统汽车是节能汽车的前身,对汽车新能源与节能技术有着非常大的影响。我国对节能技术与汽车新能源的研究起步较晚,在对重要零件的研发方面较为落后。对传统汽车进行不断改进,实现节能、减排,是当前我国汽车行业的主要发展方向。因此,不仅要研发节能技术与汽车新能源,还应不断对传统汽车进行改进,将创新与改革融合起来进行发展,才能在真正意义上实现传统汽车行业与现代汽车产业的共同进化。此外,还应该加大对知识产权的保护力度,鼓励支持国内企业在海外购买专利或注册专利,为我国在未来汽车行业走向方面争取发言权。节能技术及汽车新能源开发与传统汽车之间是相互依存的关系。
4结语
综上所述,能源转型是解决交通污染问题的根本途径,因此,应当不断改进传统汽车、创新节能技术、开发汽车新能源,以此来推动绿色交通的发展。
作者:熊安胜 单位:湖北咸宁职业技术学院
参考文献:
[1]欧阳明高.我国节能与新能源汽车技术发展战略与对策[J].中国科技产业,2006,02:8~13.
[2]杨忠敏,王兆华,宿丽霞.基于模块化的节能新能源汽车技术集成路径研究——以奇瑞为例[J].科技进步与对策,2011,18:60~64.
关键词:电气节能技术;电力新能源;发展应用
1引言
我国是一个人口大国,随着经济建设的快速发展,对电力的需求不断增加,为了追求经济建设的可持续发展,实现节能环保的目标,我国开发了电力新能源,研究了电气节能的技术措施,有效的降低了电能的耗损,以下就对电气节能技术的措施分析以及电力新能源的开发进行简单的分析.
2电气节能技术与措施分析
电气节能技术与措施主要是从两个大的方面进行的:①研究新型的电气节能技术从而降低电能的消耗与损耗;②通过对原有的电气设备进行改造,从而降低电能损耗,实现节能目标。
2.1研究新型的电气节能技术降低电能的消耗与损耗
新型的电气节能技术主要为分布式的电力供给,这种供电方式是基于节能环保技术运行的,在使用的过程中,主要是对电力集中的供给,在运行的过程中,主要是在电力用户的周围安装发电系统,从而采用分布式的方法统一集中的进行电力的输送与供给,采用此种供电方式可以有效的降低电能的消耗,与传统供电方式相比,具有良好的能源节约作用,并且采用分布式的电气节能技术可以循环利用可再生的资源进行电力的输送,实现能源节约,环境保护的目标。研究对发电、储存能量的电气节能技术的研究,具有较高的实践价值,通过对热水器的蓄能与蓄热技术,空调的蓄冷技术措施等的应用,可以实现电能的有效转化,以其他能源形式储存起来,以便在需要工作的时候再转化为电能,实现电能的合理分配与利用,降低了电能的损耗,提高了电能的利用率与使用率,具有较高的节能环保效果。
2.2通过对原有的电气设备进行改造,降低电能损耗,实现节能目标
现今,电气设备不仅会消耗巨大的能源,还会在使用的过程中,造成一定的能源损耗,所以研究电气节能技术,通过对电气设备进行改造,调整原先不合理的地方,从而提高电能的使用率,降低电能的损耗,对电气设备进行改进措施主要表现在以下几个方面:
2.2.1对变压器设备进行节能技术的改进
在整个电网运行输送系统中,变压器是最重要的组成,将节能技术应用在变压器设备的改进上,可以调节电压,实现电能的安全输送,降低电能的损耗,而对变压器设备进行节能技术的改进,就是要使变压器改进为低损耗的设备。不同的用户对电力的需求不同,因此不同用户的电力输送的电压也存在着较大的不同,采用变压器调节电压时,就会造成一定电能的损失,所以研究低损耗的变压器,对节约电能具有重要作用,采用非晶合金铁心构成的变压器具有良好的节能环保作用,不仅可以降低电能的损耗,还可以降低成本的支出,具有良好的推广使用价值。调整变压器的参数可以有效的降低电能的消耗,实现节能目标,在电能输送的过程中,我们要对电力负载进行调整,改变其运行的方式,降低电能在输送过程中的损耗。变压器在运行的过程中们需要加强对各个方面的管理,通过对变压器进行调整,可以提高节能的效果,降低变压器中的功率损失与消耗,提高电能的利用效率,从而实现节能环保的目标。
2.2.2对电网运行的配置进行节能技术的应用与优化
对电网运行的配置进行优化与设置也可以降低电能的损耗,因为在电网运行时,往往会出现无功的电流导致的电能损耗,而对电网运行的优化配置就是无功补偿,采用节能技术措施降低电能的损耗,还可以对电网的功率进行合理的配置与分配,保证变压器电压的稳定状态,降低电能损耗。
2.2.3采用节能技术减少线路的电力损耗
发电站是通过输电线路进行电路的输送的,很多时候发电站与电力用户的距离非常远,在运输的过程中就会造成线路的电能损耗,输电线路越长,电力负载就越大,造成的电能耗损也就更大,降低线路的电阻值,可以提高电网系统的功率因数。在供电营业区域内,要结合区域经济发展,做好规划与布点方面的工作,如负荷密集地变电站电压等级应选110kV及以上为宜,偏远山区,负荷较轻的地方可采用35kV及以下变电站。线路规划要坚持最短距离的原则,减少线路的长度距离,在选择导线时,要注意规格的选择,包括截面积等,选择截面积较大的导线在某种程度上也能降低能源消耗。在进行输电线路的架设时,要对整个区域进行综合了解,选用最短路径的方法降线路电能的损耗。
2.2.4采用节能技术实现空调系统的环保与节能
一般在建筑内都是通过空调系统来实现室内温度的改变与调节,但是空调系统会造成极大的能源损耗,所以如何提高空调系统的节能环保就成为电气技能技术研究的重要内容,要对空调系统进行优化设置,要对空调系统进行参数的设定,选用节能环保型的空调,实现节能控制的目标。冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间风能,利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来,白天用电高峰时溶水,与冷冻机组共同供冷,而在白天空调高峰负荷时,将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的成套技术。从能源合理分配角度出发可知,冰蓄冷技术有效的节约了能源,节省了空调设备费用,减少制冷主机的装机容量和功率,利用峰谷分时电价,大量减少运行费用,也降低了总电力负荷,减少电力需求,缓解建设新电厂(机组)的压力。此外,冰蓄冷技术还能节省用户对空调系统的投资、改造、运行维护等费用,降低用户空调系统的运行费用冰蓄冷技术具有良好的节能减排作用。
3电力新能源的开发与发展应用
除了电气节能技术的应用,还可以开发电力新能源,实现电能的节能环保作用。现今随着经济建设的快速发展与进步,我国对电能的需求逐渐升高,但是能源使用比较紧张,如何开发电力新能源就成为现今能源利用的最重要课题,开发电力新能源可以缓解能源紧张的现状,促进经济建设的可持续发展。近些年来我国对电力新能源的开发研究力度不断的加大,也取得了一些进展,开发使用的新能源有效的缓解了能源紧张的局面,节约了能源,现今我国电力新能源的开发与发展是在机遇与挑战中并存,以下就对有良好实践效果的电力新能源进行介绍分析。
3.1风能转化为电能的应用
风能作为电力新能源具有良好的节能效果,对纾解现今能源紧张的现状提供了积极的作用,利用风能转化为电能,有效的提高了电能的利用率,现今可以有较多的新能源应用在电力能源的开发与使用中,风能的应用具有良好的节能效果。图4~5是与美国风电利用小时数与发电量的对比,虽然与美国还存在一定距离,但是也在不断的进步中。
3.2太阳能转化为电能的应用
我国最常见的电力新能源就是太阳能的发电,主要是采用分布式的太阳能发电形式,可以满足用户对电力的需求,除此之外,还可以将太阳能转化的多余电能传送到电力系统中,采用太阳能的分布式发电具有较高的优势价值,不仅可以高效的转化为电能,还可以就地附近进行使用。采用光伏的太阳能发电,适合分布式的特点,不仅可以为当地的用户提供基础的电力能源,还具有良好的节能环保作用。电力新能源的开发与应用具有良好的发展前景,可以促进经济建设的可持续发展,通过对电力新能源的不断开发与研究,可以减少对资源的过度利用,实现资源节约与环境保护的目标,新能源与传统的能源相比具有较高的实用价值与推广价值,污染小,还可以节约电能,对新能源进行开发与研究是时代所趋,也是构件和谐社会的重要手段。
4结束语
总之,我国对电力的需求不断的增加,研究电气节能技术与电力新能源可以舒缓能源紧张的现状,解决电能的损耗以及资源浪费的问题,具有良好的节能环保作用,我们要继续研究电气节能的技术,加大对电力新能源的开发与研究,从而促进经济建设的可持续发展。
作者:刘耀华 单位:国网江西省电力公司宜春市袁州区供电分公司
参考文献:
[1]郭鑫.电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].山东工业技术,2014,12(1):22~28.
[2]张文吉.浅析电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].建筑工程技术与设计,2015,01(8):12~23.
1.12010年前建造的游泳馆,作为热能使用的能源主要有:燃气(油、煤)锅炉、电锅炉(电加热器)、市政蒸汽等。由于市政蒸汽供热局限性较大,而电锅炉对整个项目的电容量要求太高,所以这两个热源一般运用很少。这类能源的最大问题是能耗高、运行成本高;环境污染大;室内湿度大、环境差,对装修腐蚀严重,往往3~5年就产生巨额的二次装修改造费用。
1.22010年后建造的游泳馆,随着技术不断发展和国家对新能源的进一步开发利用,热源以前的,更多的泳馆开始采用空气源热泵、太阳能、地源热泵等,泳馆专用除湿热回收空调也被广泛使用,但大多数游泳还主要是一种或二种的组合,节能效果还不够完善。
1.3以上几个能源的对比如下
1.3.1燃气锅炉。燃烧天然气提供热量稳定性好,效率高相对来说不太经济,运行费用较高。
1.3.2空气源热泵。与空气进行换热提供热量。用少量电源提供大量热量,能效比高,节能效果明显。能效比受周围空气温度的影响较大。
1.3.3太阳能。吸收太阳光照射的热量。绿色能源,节能,运行费用低。受光照影响较大,使用有区域限制.
1.3.4地源热泵。与地下土壤或地下水换热提供热量。具有空气源热泵的优点,同时比其供热的稳定性高很多。对热平衡的要求很高,不太适用于单体泳馆这种高耗热量低耗冷量的建筑,同时对土壤环境有一定影响。
1.3.5泳池除湿热泵。回收空气中热量给池水或空气加热。回收热量,降低泳馆能耗,有效降低运行费用,只是热量的回收利用,不能作为独立热源单独供泳馆使用,需要其他热源辅助。各种热源都有自身的优缺点,那么怎样通过几种热源的组合使用,使各热源之间优劣互补,达到既能保证泳馆稳定运行,又能最大程度降低运行费用的目的,就是目前游泳馆节能控制的重点。
2“碧浪科技”在泳馆节能技术与新能源的应用
江苏碧浪水科技有限公司专业从事游泳馆节能机电设备的工程,集设计、生产、施工为一体,近几年结合自身设计施工特长,运用到实际工程中,在行业内最早将“水处理”+“除湿热回收”+“地采暖”+“热水锅炉”+“空气源热水”或“太阳能热水”的组合热源系统配置应用到游泳馆机电设备系统中,一步解决游泳馆水体恒温、空气调节、除湿热回收、淋浴热水、组合能源等技术工作。根据春夏秋冬季节来分别组合使用,从而达到全年节能、泳馆不亏、多盈利的目的。
2.1系统组合基本概念
2.2系统工艺流程图及简要说明
2.2.1水处理+除湿热回收系统工艺流程图
2.2.2组合热源系统工艺流程图(热水锅炉/空气源热泵/太阳能)
“江苏碧浪”结合各个系统各自的优缺点,在不同的季节各系统进行转换,将每一个系统的特点扬长避短。
3实际案例分析
无锡某游泳馆为独立建筑,泳池池水面积50×21=1050m2,设计平均水深1.5m设计水量1540m3,设计水温27±1℃。泳池池厅面积为1650m2,池厅有效高度6.9m,总有效体积约11500m3,建筑屋顶采用钢网架保温顶结构,建筑墙体围护。
3.1设计参数及热源设备选型
根据规范要求,本工程池水温度设定为27℃,室内空气温度取29℃,泳池水设计初次加热时间为48h。根据无锡地区气象资料,游泳馆四季运行模式持续时间及参数见表2。根据《游泳池给水排水技术规程CJJ-2008》计算,维持泳馆日常运行的热功率见表3。综合上述数据可知:泳馆的最大耗热量初次加热为733kW,日常用热为751kW,取两者大的751kW作为泳馆的设计热负荷。本工程最终选用两台300kW燃气热水锅炉,六台20HP空气源热泵,23套SLL4715-50-D/H太阳能真空管集热器作为热源。系统运行操作说明:(1)夏季运行时,20HP空气源热泵供热量为95kW(已考虑热效率),6台空气源热泵系统设计时考虑分组,恒温热量由空气源热泵分组完成,淋浴热水由太阳能提供,除湿热泵开启夏季模式,除湿及为泳馆提供空气制冷负荷,锅炉系统停用。(2)春秋季运行时,当采用通风除湿时(50%时间),由四台空气源热泵给泳池水恒温,两台空气源热泵和太阳能供淋浴用水;当采用除湿热泵除湿时(50%时间),由两台空气源热泵给泳池水恒温,两台空气源热泵和太阳能供淋浴用水,两台备用,除湿热泵提供除湿及空气温度热负荷,锅炉在特殊日期(连续阴雨模式)提供备热负荷作为后备设备。(3)冬季运行时,两台燃气锅炉供池水恒温、地暖供热及空气辅助加热负荷,六台空气源热泵供淋浴热水,太阳能在光照好时对淋浴进行补充。(4)初次加热运行时,二台锅炉满足池水初次加热的需要。
3.2泳馆运行费用分析(能耗部分)
泳馆常年运行,每春秋季度有两天对场馆进行检修清洗消毒,两天对池水进行加热,做营业准备,其余时间正常运行。锅炉热水系统换热效率按92%计算,燃气热值按8500KCA/Nm3计算,每立方售价以2.9元/Nm3计,电费按0.81元/度计。现按季节进行如下的运行费用分析:(1)初次加热春秋季空气源热泵提供457kW费用约:8000.00元夏季冬季不产生。(2)水体恒温及空气温度维护①春秋:50%时间采用通风除湿工况时泳池恒温费用约100000.00元50%时间采用冷凝除湿工况时泳池恒温费用约35000.00元。②夏季:2台空气源热泵提供初夏水体恒温费用约:38000.00元;后续由除湿热泵回收热量提供恒温。③冬季:由锅炉提供所有热量,天气好时空气源热泵可辅助一部分,费用约366000.00元。(3)淋浴系统①春秋季:先由太阳能提供,热量不足时2台空气源热泵提供,费用约38000.00元。②夏季:全部由太阳能提供,无补充加热运行费用。③冬季:由锅炉提供所有热量,天气好时太阳能为水箱提供部分热量,费用48000.00元。(4)小计:春季:181000.00元,夏季:38000.00元,秋季:181000.00元,冬季:414000.00元。(5)全年热负荷费用合计:181000.00+38000.00+181000.00+414000.00=814000.00。
3.3与常规单一热源运行对比
如果泳馆采用单一燃气热水锅炉作为热源,需要两台600kW的燃气热水锅炉,经计算,全年的运行费用约为1150000.00元,与本工程采用组合型热源相比运行费用要多336000.00元。单一燃气热水锅炉系统总造价约80~100万元,组合型热源系统总造价约150万元,造价要高50~70万元,但是节约的运行费用在2~2.5年左右就可以完全回收这部分的造价,而设备的运行年限都在15年以上,省下的运行费用相当可观。
4结论
关键字:建筑节能 绿色环保 生态技术 可持续发展
一、建筑节能设计的重要意义:
1、建筑节能是经济发展的需要:
能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题,能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑从建材生产,建筑施工直到建筑物的使用无时不在消耗着能源,资料统计表明欧美等发达国家的建筑能耗占到全国总能耗的1/3左右,我国也占到25%以上。因此在建筑中推广节能技术势在必行。
2、建筑节能是环境保护的需要:
我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此提倡建筑节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。
3、建筑节能是提高人民生活水平的需要:
随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境。冬季采暖,夏季空调都需要能源的供应。而在当前能源十分紧张的状况下,节约建筑能耗就显得尤为重要了。建筑节能设计是建立在满足合理的舒适要求前提下,通过技术减少建筑能耗,提高能源的使用效率,满足建筑节能的要求。
二、我国在建筑节能方面的概况:
1、我国建筑能耗概况:
统计数据表明,中国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的27.8%.我国是以煤炭为主要能源的国家,由于我国大部分地区的气候条件呈现夏热冬冷的特点,因此我国的建筑耗能量巨大,燃煤排放了大量有害物质,对环境造成了严重的污染和破坏。据统计1999年我国排放CO26.67亿吨,居世界第二位,其中85%是由燃煤排放的,2000年我国排放SO21995万吨,居世界第一位,其中90%是由燃煤排放的,由于污染物的排放造成57%的城市颗粒物超过国家标准,48个城市SO2浓度超过国家二级排放标准。种种数据表明建筑节能在我国的推广已经是迫在眉睫了。
2、我国建筑节能的发展概述:
我国的建筑节能工作开始于80年代初期,通过各方积极努力,到1995年末,全国建成的节能建筑面积已达4700万平方米,到1998年节能建筑面积达到1亿平方米。各地相继建成一些建筑节能示范工程,如北京安苑北里小区、周庄小区、卧龙小区、天津倚华里小区、甘肃建筑科学研究院宿舍等,这些工程在节能方面都取得了良好的效果。为全面推广节能设计,我国制定了一系列的法规和标准,如《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能设计标准》、《既有建筑节能改造技术规程》、《采暖居住建筑节能检验标准》、《建筑节能管理规定》等。相信随着建筑节能法规和标准的逐步完善,我国的建筑节能事业将得到进一步的普及和推广。
三、新能源的开发和利用:
1、新能源的含义和分类:
新能源和可再生能源的概念是1981年联合国在肯尼亚首都内罗毕召开的能源会议上确定的。它不同于目前使用的传统能源,具有丰富的来源,几乎是取之不尽,用之不竭,并且对环境的污染很小,是一种与生态环境相协调的清洁能源。联合国开发计划署(UNDP)目前将新能源分为三类:
(1)大中型水电。
(2)新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能。
(3)传统生物质能。转贴于
2、开发利用新能源的重要意义:
随着能源需求的不断增加,地球上不可再生能源的资源将进一步的减少直至枯竭。为了社会的发展和人类的进步,在提高能源的使用效率,节约能源的同时还必须要开发和利用绿色环保并可再生的新能源。根据专家预测,到2060年,全球可再生能源的用量将发展到能源总用量的50%以上,成为未来能源结构的主要部分。采用新能源是保护生态环境,走可持续发展道路的重要措施。
3、将新能源技术应用于建筑的意义和未来展望:
建筑消耗大量能源,当前我国建筑业发展迅猛,把节能、绿色环保、生态技术应用于工程是建筑发展的必然趋势。太阳能、风能、地热能等新型能源在建筑上的有效应用,不仅可以代替资源有限的传统能源,而且可以减少污染物的排放,保护生态环境,它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义。我国具有丰富的新能源资源,目前在太阳能利用方面发展迅速,太阳能电池发电技术在建筑上大量使用,太阳能热水器的用量也以每年20%的速度增长,预计到2015年太阳能热水器的普及率将达到25%,太阳能发电系统的拥有量将达到320MW.另外像风能、地热能等方面的开发研制也取得了很大成就,预计新能源必将在我国的建筑事业中发挥巨大的作用。
四、生态节能技术和新能源在建筑设计上的实际应用:
在设计中采用生态节能技术的实例很多,像张家港生态农宅设计、清华大学建筑设计中心大楼设计、济南高等交通专科学校图书馆等。在北京工业大学高技术能源实验楼的设计中就采用了多项节能和新能源利用技术。根据校园总体规划,高技术能源实验楼拟建在北京工业大学校园北区的东南角,南面正对校园东西中轴路“北工大南路”,北面是北京工业大学科技实验区,西面是学校运动场,地理位置十分重要。建设场地呈长方形,东西长约85米,南北宽约35米,总用地面积约4000平方米,拟建建筑面积5000平方米。根据基地特点,整幢建筑采用“一”字型布局,主入口朝南面对中轴路,将内燃机实验室的实验车辆入口及次要入口布置在北面,这种形式既方便了对外联系,又避免了互相的干扰。将建筑整体向北退后红线10米,留出主入口前广场和室外停车场,并布置绿化和地面铺装,从而形成良好的室外空间环境。另外建筑物耗热量指标随着体形系数的增长而增长。实验楼简单规整的建筑型体由于外表面积较少,体形系数较小,所以能够有效地减少建筑能耗,对于实现建筑的节能要求非常有利。
节约建筑能耗最重要的措施是合理改善外围护结构的热工性能,高效保温的墙体节能效果显著。实验楼采用250mm厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块作为外围护墙,这种材料是利用火力发电厂排放的粉煤灰作为主要原料,采用先进的生产工艺及装备生产的新型墙体材料,这种材料可以有效地减少建筑垃圾,利于环保和减少资源浪费,是一种真正的绿色建材产品。在已经满足保温节能要求的情况下,又增加了一层30mm厚的有机硅保温砂浆,从而减少了外围护结构的传热系数。太阳能是我们可利用的最清洁、最丰富的能源,在实验楼屋顶安装了太阳能电池发电系统,可以将太阳辐射能直接转换成电能,利用蓄电池组贮存太阳能电池受光照所发出的电能,并可以随时向用电设备供电,从而满足楼内的动力和照明系统的用电需求。太阳能电池发电技术具有许多优点,如安全可靠,无污染,不消耗常规燃料,不受地域限制,维修简便,适合在建筑物上安装等特点,因此它是当今世界上最具有发展前途的新能源利用技术。实验楼内的空调系统全面采用了地源热泵技术,它利用地表浅层中蓄存的能量,室外空气温度波动很大,但地表面几米以下的地温全年相对恒定的特点(地球表面温度通常保持在15℃左右),在夏季将室内多余的热量不断地排出而为大地所吸收,使建筑物室内保持适当的温湿度。这项技术具有低能耗、对环境影响小、维护费用较低以及设计灵活等突出特点,是一种高效、环保的能源利用系统。北京工业大学环境与能源工程学院在这项技术的研究上具有领先水平。通过此次设计,不仅使学院的科研成果在具体工程中得到了应用,而且还避免了悬挂空调室外机对建筑立面的破坏。将光导纤维技术用于室内照明,在屋顶架设了风力发电系统等多项节能环保措施的应用,使高技术能源实验楼成为名副其实的绿色能源示范工程。
摘要:能源是人类生存与发展的重要基础,经济的发展依赖于能源的发展。当今能源问题已经成为全世界共同关注的问题,能源短缺成为制约经济发展的重要因素。因此在建筑中推广节能技术势在必行。
关键词:生态节能 新能源 节能设计
一、建筑节能设计的重要意义
我们现在应用的能源主要是以煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用过程中会排放大量的有害物质(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此提倡建筑节能,减少污染物的排放也是改善生存环境,提高生活质量的一种有效的方法。随着现代化建设的发展和人民生活水平的不断提高,人们追求更加舒适的建筑生活环境。冬季采暖,夏季空调都需要能源的供应。而在当前能源十分紧张的状况下,节约建筑能耗就显得尤为重要了。
二、 我国在建筑节能方面的概况
1、我国建筑能耗概况
统计数据表明,中国建筑能耗的总量逐年上升,在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%,上升到近年的27.8%。我国是以煤炭为主要能源的国家,由于我国大部分地区的气候条件呈现夏热冬冷的特点,因此我国的建筑耗能量巨大,燃煤排放了大量有害物质,对环境造成了严重的污染和破坏。据统计1999年我国排放CO26.67亿吨,居世界第二位,其中85%是由燃煤排放的,2000年我国排放SO21995万吨,居世界第一位,其中90%是由燃煤排放的,由于污染物的排放造成57%的城市颗粒物超过国家标准,48个城市SO2浓度超过国家二级排放标准。种种数据表明建筑节能在我国的推广已经是迫在眉睫了。
2、我国建筑节能的发展概述
我国的建筑节能工作开始于80年代初期,通过各方积极努力,到1995年末,全国建成的节能建筑面积已达4700万平方米,到1998年节能建筑面积达到1亿平方米。各地相继建成一些建筑节能示范工程,如北京安苑北里小区、周庄小区、卧龙小区、天津倚华里小区、甘肃建筑科学研究院宿舍等,这些工程在节能方面都取得了良好的效果。为全面推广节能设计,我国制定了一系列的法规和标准,如《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能设计标准》、《既有建筑节能改造技术规程》、《采暖居住建筑节能检验标准》、《建筑节能管理规定》等。相信随着建筑节能法规和标准的逐步完善,我国的建筑节能事业将得到进一步的普及和推广。
三、新能源的开发和利用
1、新能源的含义和分类
新能源和可再生能源的概念是1981年联合国在肯尼亚首都内罗毕召开的能源会议上确定的。它不同于目前使用的传统能源,具有丰富的来源,几乎是取之不尽,用之不竭,并且对环境的污染很小,是一种与生态环境相协调的清洁能源。联合国开发计划署(UNDP)目前将新能源分为三类:1、大中型水电。2、新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能。3、传统生物质能。
2、开发利用新能源的重要意义
随着能源需求的不断增加,地球上不可再生能源的资源将进一步的减少直至枯竭。为了社会的发展和人类的进步,在提高能源的使用效率,节约能源的同时还必须要开发和利用绿色环保并可再生的新能源。根据专家预测,到2060年,全球可再生能源的用量将发展到能源总用量的50%以上,成为未来能源结构的主要部分。采用新能源是保护生态环境,走可持续发展道路的重要措施。
3、将新能源技术应用于建筑的意义和未来展望
建筑消耗大量能源,当前我国建筑业发展迅猛,把节能、绿色环保、生态技术应用于工程是建筑发展的必然趋势。太阳能、风能、地热能等新型能源在建筑上的有效应用,不仅可以代替资源有限的传统能源,而且可以减少污染物的排放,保护生态环境,它的开发和利用具有广阔的前景和深远的意义。
四、生态节能技术和新能源在建筑设计上的实际应用
在设计中采用生态节能技术的实例很多,在北京工业大学高技术能源实验楼的设计中就采用了多项节能和新能源利用技术。根据校园总体规划,高技术能源实验楼拟建在北京工业大学校园北区的东南角,南面正对校园东西中轴路“北工大南路”,北面是北京工业大学科技实验区,西面是学校运动场,地理位置十分重要。建设场地呈长方形,东西长约85米,南北宽约35米,总用地面积约4000平方米,拟建建筑面积5000平方米。根据基地特点,整幢建筑采用“一”字型布局,主入口朝南面对中轴路,将内燃机实验室的实验车辆入口及次要入口布置在北面,这种形式既方便了对外联系,又避免了互相的干扰。将建筑整体向北退后红线10米,留出主入口前广场和室外停车场,并布置绿化和地面铺装,从而形成良好的室外空间环境。另外建筑物耗热量指标随着体形系数的增长而增长。实验楼简单规整的建筑型体由于外表面积较少,体形系数较小,所以能够有效地减少建筑能耗,对于实现建筑的节能要求非常有利。
节约建筑能耗最重要的措施是合理改善护结构的热工性能,高效保温的墙体节能效果显著。实验楼采用250mm厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块作为护墙,这种材料是利用火力发电厂排放的粉煤灰作为主要原料,采用先进的生产工艺及装备生产的新型墙体材料,这种材料可以有效地减少建筑垃圾,利于环保和减少资源浪费,是一种真正的绿色建材产品。在已经满足保温节能要求的情况下,又增加了一层30mm厚的有机硅保温砂浆,从而减少了护结构的传热系数。太阳能是我们可利用的最清洁、最丰富的能源,在实验楼屋顶安装了太阳能电池发电系统,可以将太阳辐射能直接转换成电能,利用蓄电池组贮存太阳能电池受光照所发出的电能,并可以随时向用电设备供电,从而满足楼内的动力和照明系统的用电需求。太阳能电池发电技术具有许多优点,如安全可靠,无污染,不消耗常规燃料,不受地域限制,维修简便,适合在建筑物上安装等特点,因此它是当今世界上最具有发展前途的新能源利用技术。实验楼内的空调系统全面采用了地源热泵技术,它利用地表浅层中蓄存的能量,室外空气温度波动很大,但地表面几米以下的地温全年相对恒定的特点(地球表面温度通常保持在15℃左右),在夏季将室内多余的热量不断地排出而为大地所吸收,使建筑物室内保持适当的温湿度。这项技术具有低能耗、对环境影响小、维护费用较低以及设计灵活等突出特点,是一种高效、环保的能源利用系统。
1.太阳能住宅
想象一下不用交电费的生活,太阳能或许能将此变为现实。太阳能发电系统利用光电池将光能转化为电能,而太阳能热水器则利用聚光面板来对水加热。太阳能清洁并且可再生,但这些系统的前期投入也相当可观。
2.太阳能发电场
太阳能发电场有两种运作方式:太阳热能电场也称作聚光太阳能系统,是利用镜子将阳光聚集起来,对水加热并利用水蒸汽推动发电机运转;而光电太阳能电池则是直接将光能转化为电能。
3.风力发电场
现在,美国是世界上最大的风能发电国,总量达18000兆瓦,足以满足540万户中等美国家庭的用电需求。美国能源部预测,到2030年,美国电力的1/5将来自风能。风能在丹麦的能源供应中也占到20%。
4.核能
尽管原子的原子核极其微小,但维持原子核稳定的能量却极其巨大。核能开发就是驾驭这种能量使之安全地提供电能。目前美国有大约100座正在运行中的核电站,供应着全国约1/5的电力。核电站在提供巨大能量的同时不会排放空气污染物,但其产生的放射性核废料在很长的时间(甚至长达数十万年)里仍具有潜在的危险性。
5.地热能
巨大的热能埋藏在地球的表面下面,火山喷发便是其威力的体现。地热能可以用来发电、为建筑物供暖、加热道路。目前全世界的地热发电总量约8000兆瓦,其中美国占了2800兆瓦。地热能非常洁净,储量丰富,且全天24小时都能获得。
6.水流和波浪能
这种流体动力学装置就如水下的风力发电机。来自河流、海流、潮汐以及人工水道如运河等的水流能推动涡轮机运转产生电能,其原理与风力发电厂相似。流体运动能是可再生能源,也不会产生污染气体或温室气体。但目前流体动力能利用技术还落后太阳能和风能技术15年,阻碍水流产生的环境影响也尚待研究。
7.电动车
完全使用电能的汽车效能大约是汽油动力车的4倍,油气混合动力车的两倍。电动车不会排放尾气,维护成本也低,但最大的挑战在于其蓄电池组:如何降低电池成本、改进电池的持久性,并保证车辆能在各种条件下安全地行驶,比如,保证蓄电池组在低温时仍能使用、避免电池在过热时着火等。
8.氢动力车
氢燃料电池利用氢与氧的反应产生电流推动电动车运行,而排气管排放的尾气只有一种成分:水。氢动力车的效能约是汽油动力汽车的两倍。虽然氢燃料电池排出的只有水,但目前大规模生产氢的方法仍然是从自然界中的甲烷气体提取,过程中同样产生了大量的二氧化碳。
9.住宅风能发电
与风力发电场相比,小型风力发电系统使用相对小巧的涡轮机便可满足单个家庭的需要。据美国风能协会描述,一个典型的住宅风能系统的发电量为1~10千瓦,旋转翼直径为10~25英尺(3~8米),风车塔高度为80英尺(24米)。一个400瓦的涡轮机加46英寸(117厘米)直径的旋转翼提供的电能即可满足泵水、照明或使用电器的需要。
关键词:汽车;新能源;节能技术
目前,全球升温的情况越来越严重,世界各地的环境也在急剧恶化,导致这种情况的其中一个重要原因就是人们使用汽车出行的频率越来越高。汽车尾气的排放以及燃油的消耗,对世界的环境污染问题和能源不足问题产生着重要的影响。如果要解决问题,则需要从汽车的新能源以及节能技术方面下手,来减轻汽车出行对环境方面带来的污染,以及找到新的能源来替代原有的燃料。
1现有汽车能源环境污染分析
传统的汽车燃料主要包括:汽油、柴油等。这些燃料燃烧后带来的污染物主要有一氧化碳、二氧化碳和醛类等。其中,甲醛会对人体造成十分大的伤害。甲醛属于刺激性气体,对呼吸道、眼睛都会产生刺激性作用,在甲醛浓度较高的地方,人还会出现头晕、恶心、呕吐、胸痛和咳嗽等症状。丙烯醛也属于刺激性气体,会给支气管细胞、眼睛、呼吸道等带来刺激和损害。而一氧化碳和二氧化碳带来的危害则主要是环境危害。
2节能技术研究
随着人们出行使用汽车的频率越来越高,人们对燃料的消耗也越来越多,地球上的能源已经渐渐不能满足我们的需求。现在市面上的大部分汽车节能技术不到位,需要耗费大量的能源,要解决这一问题,需研究出更先进、更易用的节能技术。
2.1汽车混合动力技术
混合动力技术是目前较为先进的节能技术,是指发动机和电动机的组合,目前可以分为三类。一是增程式混合动力技术,发动机只发电不驱动,电动机直接驱动的驱动方式;二是并联式混合动力,发动机既发电也驱动,电动机直接驱动的驱动方式;三是混联式混合动力,发动机既驱动也发电,由两个电动机驱动的驱动方式。
2.1.1增程式混合动力技术
增程式混合动力技术也称串联式混合动力技术,其代表车型是雪佛兰-沃蓝达。这种动力技术的优点有三个:一是只要有燃料就可以行驶,不用担心电池的电量不足;二是汽车的电池可以直接充电;三是发动机能够在最舒适的转速区间工作,以保证较低的油耗。但这种动力技术的缺点也十分明显,一是由于能源经过两次的转换,其效率偏低;二是由于只有电动机驱动车辆,所以电动机功率较大,同时为了保证电动机的续航,对发动机的功率和电池的容量都有一定的要求。
2.1.2并联式混合动力技术
并联式混合动力技术的代表车型是比亚迪-秦,这款车体内有一个发动机和一个电动机,而且车体内的电动机和发动机都可直接驱动车轮。这种动力技术的优点有两点,一是这种动力技术的成本是最低的,只需要在车内安装电动机和电池;二是其起步扭矩大,会产生较为强烈的推背感。而这种车的缺点也有两个,一是两者同时工作的时间不长,不能保持太久的高功率高扭矩;二是在正常的行驶情况下,只有发动机工作,与其他汽车相比没有节省太多的油耗。
2.1.3混联式混合动力技术
混联式混合动力技术的代表车型是凯美瑞尊瑞。混联式混合动力技术更有效地结合了上面两种动力技术,在这种技术中,发动机的动力由动力分割机进行分割,一部分直接对车轮进行驱动,而另一部分则被用于发电,所产生的电能用来驱动电动机,电动机的使用比例比并联式中电动机的使用比例更大。这种动力技术的优点也有两种:一是摆脱了充电桩的限制;二是能真正实现电动机与发动机长时间同时工作。其缺点也有两点,一是结构复杂而且成本最高;二是汽车的车身重量会有所增加。
2.2汽车压燃技术
目前汽车传统点火方式有两种,分别是火花塞点火和活塞压燃点火,活塞压燃点火的压缩比更高,而火花塞点火则使发动机的噪音和工作震动更小。汽车压燃技术是将传统的火花塞点火方式和活塞压燃点火方式进行结合,通过提高发动机的压缩比,使燃料可以在同一时间内燃烧,从而达到提高燃油使用率的目的。采用压燃技术能使发动机的燃烧温度降低,减少辐射热传递,而且燃烧周期更短,从而达到节能的目的。
2.3汽车可变排量技术
可变排量,也称为切缸工作循环,最早在20世纪80年代被通用汽车公司运用于凯迪拉克汽车上。目前在中国已经研究出通过控制发动机的进气温度来控制排量的技术。这项技术是根据空气冷缩热胀的原理,在汽车刹车或者怠速时,汽车的热气管道会向发动机输入热空气供内燃机燃烧,空气密度的降低使得在保证理想空燃比的前提下,能够降低喷油量,而同时因为进气密度的降低,压缩进程时压缩空气所需的能量也随之而降低。因此,我们可以在发动机体积不变的前提下,使汽车在刹车和怠速时降低发动机的功率,减少喷油,降低排放。
2.4汽车结构节能技术分析
汽车的结构和部件的设计,都对汽车的油耗高低产生着一定的影响。例如更贴近流线型的车身,受到的空气阻力会更小,也更能节省能量。下面我们将从汽车的结构方面对汽车的节能技术进行分析。
2.4.1车身设计节能分析
由于汽车的行驶过程是在空气中运动的,而空气自身无时无刻都在运动,因此,汽车与空气的相对运动会给汽车的行驶带来阻力。汽车与空气间的相对运动速度越高,则给汽车行驶带来的阻力就越大;汽车与空气间的相对运动速度越低,则给汽车行驶带来的阻力就越小。想要减小空气阻力,我们可以从两个方面入手,分别是减小汽车的空气阻力系数以及减小汽车的迎风面积。
2.4.2车辆自重节能分析
相同车辆的油耗一般会随着车身重量的升高而升高。因此,减轻汽车自身的重量,也会对降低油耗有很大的帮助。应用镁合金、铝合金等材料来制造汽车,能够更加有效地降低汽车的车身重量。
3新能源技术
除了对节能技术进行研究,尽快找到更加环保的新能源也是我们需要关注的方向之一。
3.1混合动力技术
目前我们所指的混合动力汽车,一般指使用发动机和电动机同时作为动力来源的汽车,即油电混合汽车。汽车的行驶功率可以根据实际的需要由电动机或发动机单独提供,也可以由两者同时提供。相比起传统的汽车,这种汽车的油耗非常低而且燃料燃烧充分,在当前的市场条件下,这种技术将会得到越来越多的应用。
3.2氢动力技术
氢动力技术主要应用于氢动力汽车。与传统的动力汽车相比,氢动力汽车不排放尾气而排放纯净水,从真正意义上实现了零排放,而且可以储存更多的能源,是一种非常好的技术。但与此同时,应用这种技术的车辆与传统车辆相比,成本高于20%。作为未来汽车发展的一个重要方向,氢动力技术有很多的优点。一是能源转化效率高,氢动力技术的能源转化效率为60%~80%,是传统内燃机转化效率的2~3倍。而且氢动力电池本身不参加化学反应,没有损耗,燃料电池在工作的时候没有噪音和震动,因此,这种技术已经成为目前新能源研究的一个重要方向。
3.3燃料电池技术
燃料电池汽车也可以看作电动汽车的一种,但与电动汽车不同的是,燃料电池汽车不需要充电,在汽车没有电的时候,只需要给电池装满燃料就可以了。和普通的电池相比,燃料电池的特点在于可以自行补充燃料,而不需要反复充电。这种技术的原理是,氢在燃料电池中与氧气发生氧化还原反应,以此产生出电能,来推动电动机工作。燃料电池具有以下优点:一是不排放废气,直接减少了温室气体的排放;二是提高发动机的燃烧效率;三是没有噪音、运行平稳,减少了噪音污染;四是提高了燃料的经济性;五是减少了汽车的机油或者汽油泄露带来的对水资源的污染。燃料电池的技术核心主要包括控制器技术、电机技术与电池技术。
4汽车节能技术应用——以卡罗拉双擎为例
下面我们对卡罗拉双擎进行分析。卡罗拉双擎是丰田旗下的一款油电混合动力汽车,这款汽车的动力由发动机和电动机共同提供,卡罗拉双擎在启动时只用电动机进行启动,这时的发电机不工作,而在加速时,则由发动机和电动机共同提供动力,以提供更强的加速性能,同时在减速和制动时可以回收能量,给电池充电。从节油方面来看,卡罗拉双擎的发动机燃烧效率达到38%,比目前市面上大部分汽车的燃烧效率都高。因为汽车的热燃烧效率直接影响着发动机的输出功率,因此燃烧效率越高,汽车的节油性能也就越好。与传统汽车相比,这款汽车可以智能控制发动机,从而达到有效延长发动机寿命的目的,而且其日常维护方式跟普通汽车差不多,对于车主而言也十分方便。
5结语
根据上面的分析我们可以知道,目前市面上已经有着很多的节能方法。随着人们对环境的日益重视,这一方面在将来也一定会有更大的提高。我们也需要持续关注这一方面的发展,只有生活质量和环境质量共同提高,我们的社会才会有更好的发展。
作者:臧秀源 单位:中山市中等专业学校
参考文献:
【关键词】节能环保;汽车新能源;节能技术;应用研究
0.引言
在经济和科技高速发展的同时,能源危机和环境污染正成为影响人类生存和发展的重要问题,节能与环保正成为21世纪人类社会和谐发展的主题。汽车燃油消耗和废气排放,已经成为能源危机和环境污染的主要诱因,为了人类社会的可持续发展,急需在汽车工业中应用新能源与节能技术,以降低能源消耗和环境污染。研究汽车新能源与节能技术已经成为汽车发展的重要方向,汔车动力正从汽油向清洁柴油、混合动力、燃料电池等方向过渡。本文就当前汽车新能源与节能技术的发展和应用进行了简要的探讨。
1.汽车节能技术
1.1汽车混合动力技术
汽车混合动力技术是当前汽车新能源与节能技术中发展较为成熟的一项技术,也是人们较为熟悉的技术。在汽车混合动力技术方面,丰田作为先行者凭借混合动力的环保理念取得了极好的成级。目前所采用的汽车混合动力技术,有汽油机与电动机混合、柴油机与电动机混合两种。实际上,混合动力技术主要是应用电动机和发动机相配合,以获得加速成和爬坡等工况下所需要的爆发力,而在汽车高速巡航状态时,则减少发动机出力,从而减少发动机的油耗。此外,混合动力技术还有能量回收技术的应用,在汽车制动情况下,可以将制动所产生的热量进行转变,提供给电动机作为能量。
通常情况下,混合动力汽车可以选择单独使用电动机驱动。从电机输出功率在整个混合动力系统功率中所占的比重来看,可分为混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统。第一种混合动力系统所采用的混合动力,是在内燃机上增加启动电机的方是所获取的,所采用的启动电机是发电启动一体式电动机,以此为基础控制发动机启动和停止。轻混合动力系统则采用集成启动电机,这一第汽车减速成和制动时,能够吸收部分能量,而在汽车行驶过程中发动机则等速运转。中混合动力系统采用高电压电机,当汽车在加入或大负荷状态时,电机辅助驱动以补充发动机自身功率的不足。完全混合动力系统采用高压启动电机,其混合程度可达50%以上,是当前混合动力技术发展的主要方向。
1.2蓝驱技术
蓝驱技术是在原发动机和车型基础上进行优化,以降低汽车燃油消耗的节能技术。相较于普通车型,应用蓝驱技术的车型调整了变速箱3挡到5挡的传动比,使汽车在高速成巡航状态下能够更省油。同巅,蓝驱技术还从空气动力学原理出发,对车身设计进行了优化,如底盘高度、风阻系数、胎压、滚动阻力等。
1.3汽车压燃技术
目前汽车所采用的往复式内燃机,所采用的燃料主要为汽油和柴油,汽油采用火花塞点火,柴油采用活塞压燃方式点火,点火方式的不同使得紫油机压缩比比汽油机更高,燃油效率相对较高,但汽油机所采用的火花塞点火方式,使其发动机工作震动小,噪音小。汽车压燃技术则是将两种技术进行融合所产生的新技术,采用汽车压燃技术的发动机,其技术结构相较于普通发动机更为复杂,其压缩比更高,燃料能在同一时间燃烧,从而提高了燃油使用率,同时由于采用了稀薄的混合气压缩点燃,能有直接通过调节喷油量来调节扭矩而不用节气门。此外,由于采用压燃技术,发动机燃烧温度极低,能有效减少辐射热传递,且燃烧周期短,其燃烧过程更多是化学反应,在目前污车节能技术中发展相对成熟。
2.汽车新能源
2.1氢动力技术
氢动力目前主要应用于宝马和本田两个汽车品牌之中。在宝马汽车中,应用了一套绝热能力极佳的储气系统,该系统采用多层复合金属材质,采用3mm中空设计,可以有效的将槽内温度保持在-250℃,用以储存气动力技术所采用氢气燃料,能有效的将氢气维持在液态情况下。虽然这个储气系统体积庞大,但能够省却安装冷却机构的空间,因此可以不增加体积和生产成本,同时不用增加机械结构。不过氢动力技术最初设计的目的,并不是纯粹氢燃料动力,而是采用汽油/氢气双燃料,真正使用氢单一燃料的车型在首批产品中仅有5辆。
采用氢气作为燃料,其烧烧特性同汽油并不相同,在采用汽油/氢气双燃料时,很难将燃烧效果最佳化,既便达到了,在进行汽油和氢气燃料切换时,汽车动力也会产生明显的落差。为此,在实际应用中,对两种燃料的动力曲线进行了限制,使得汽车动车受到部分限制,以使乘客感受不到切换时动力上产生的落差。
2.2电力驱动技术
电力驱动是将汽车汽油发动机和柴油发动机替换为电动机,采用电能作为能源,为汽车行驶提供动力。这种技术所采用的燃料清潮,同时输出扭矩大,应用在汽车中有较好的经济效益。但是,采用电力驱动技术,其难点在于动力充电的问题,以及充电后汽车续航能力的问题,虽然目前应用电动力技术的汽车已经开始量产,但这两个问题依然没能得到良好的解决。实际上,电池技术是新能源汽车研究的关键性技术之一,目前主要集中在电池安全性、可靠性、轻量化等方面,需要重点支持驱动电机系统、电动空调、电动转向、电动制动等能力。根据规划,我国2015年,纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速成不低于100公里/小时,驱动能力与成本都将进一步得到改善。
2.3燃料电池技术
燃料电池技术,是采用氢气、甲醇等作为燃料,经过化学反应产生电流驱动汽车的一种新能源技术。燃料电池的能量是由氢气与氧气发生化学作用所产生的,而不是经过燃烧产生的。这一过程是直接将氢气、甲醇等转变为电能,整个过程不会产生有害物,同时能量转换效率比内燃机更高,是一种理想的节能环保技术。但在实际应用中,单个燃料电池所提供的动力极为有限,通常需要结合成燃料电池组,以获得足够的动力。目前,燃料电池技术已经被广泛应用于福特、丰田、通用等汽转公司,具有极高的价值。
3.结束语
当前全球都面临着能源问题,主要表现为能源储量不足、能源利用效率低、现有能源结构污染严重等方向。需要积极研究新能源作为替代,开发新的节能技术,从而降低汽车的能源消耗与环境污染,促进人类社会的持续发展。 [科]
【参考文献】
[1]史永基,高雅利,王宇炎.新能源汽车节能减排技术研究进展[J].传感器世界,2011(07).
[2]李志达,望义熙,周世权.太阳能车机电控制系统的研究[J].汽车电器,2010(11).
关键词:陶瓷原料;节能新技术;干法制粉;连续球磨技术
1 引言
佛山是建筑陶瓷主产区,集中了新明珠、蒙娜丽莎、欧神诺等著名品牌企业以及科达机电、摩德娜、中窑公司等陶瓷装备龙头企业,使佛山市的建筑陶瓷企业无论在品牌、品种、工艺、技术装备和管理都处于全国领先水平。经过近十年的努力,佛山建陶业实施了变频改造、余热利用等多项节能效果明显的措施,产品能耗明显下降。
原料加工是陶瓷生产三个主要耗能工序之一,主要设备有球磨机、喷雾干燥塔等,能耗约占生产总能耗的15%,虽然占比不大,但目前该工序的生产工艺仍较为落后,所以深入挖掘原料加工过程的节能潜力,对全面完成“十三五”节能目标有重要意义。
本文通过对多家陶瓷生产企业调研,对一些正在实施的节能新技术进行分析评估,对“立磨预粉磨+连续球磨技术”、“干法制粉技术”等可应用于原料加工工序的节能技术进行分析,供同行参考。
2 能源结构与工序能耗情况
据2014年统计资料,列入我市重点用能企业监管名单共194家,能源消费总量714.12万吨标煤(tce,下同),其中陶瓷企业55家,综合能耗261.13万tce ,占总能耗的36.6%。图1为佛山市重点用能企业陶瓷行业综合能耗变化,从图1可以看出,我市陶瓷生产企业2010年~2014年四年间用能能耗有所下降,年均下降2.87%,能耗下降主要有以下几方面原因:
1) 部分产能转移至外地;
2) 市场需求减缓;
3) 产品向精细化、高档化发展,烧成速度减慢,总能耗有所下降;
4) 广泛应用节能技术,单位产品能耗逐年下降。
2.1 陶瓷企业能源结构
2.1.1陶瓷企业能源消耗量
对佛山市六家较大型建筑陶瓷企业2014年能源消费状况进行分析,按能源品种进行分类,生产过程中煤或煤制品能耗占85%,电耗占9.87%,如表1所示。
2.1.2陶瓷企业各工序能源消耗量
根据五家建筑陶瓷企业的测试数据,在某生产周期内各工序能耗数据如表2所示。从表2可以看出,烧成工序是主要耗能工序,占67.41%,原料工序能耗占企业总能耗约30.35%,其中电耗占31.12%。
2.2 原料加工节能新技术
2.2.1立式磨与连续球磨工艺
传统的球磨工艺为间歇式生产,物料在粉磨过程中不可避免地会出现“过度粉碎”现象,已达到了细度要求的物料不及时排出,仍然在机内继续球磨消耗能量,使粉碎机生产能力降低,能耗增加。
连续球磨工艺是通过把传统的间歇式陶瓷原料研磨工艺,改进为连续式的球磨工艺。用较少的设备、人工和占地,达到持续不断地生产,从而提高产量,降低原料制造成本。
立式磨机是利用磨机的涡轮与反击机构把物料带起并高速运转,在离心力的作用下,向磨机筒体的周边甩出,冲击、撞向筒壁,同时在气流的作用下,物料自下而上形成一圆形物料墙幕,物料不断加入,又不断甩出,不断被抛向和撞击着反弹回来的物料,也就是物料打击物料,致使物料一个或者多个断面上产生无数的裂纹并不断扩大、加深和延伸,从而使物料裂解成微粒碎,它集冲击、撞击、挤压、剪切、磨剥于一身,快速完成物料破碎过程。
立式预粉磨与连续球磨机在陶瓷原料粉磨中的联合应用,是针对目前传统单一球磨加工工艺的二段粉磨技术,是今后陶瓷原料加工发展方向。其将砂石料经立式预粉磨机进行粉磨处理后,再进行筛分,合格粉料送入下工序的连续球磨机进行研磨,不合格粉料回磨。其他泥料经破碎、化浆、分离,合格浆料送入连续球磨机进行混合研磨。此工艺避免大的物料在球磨机初始粉碎阶段的大能量消耗,大大地缩短了原料的球磨时间和能耗。
由于“立式预粉磨+连线球磨技术”改造量大,工艺调整内容多,有较大的技术难度,部分企业会采取过渡方案,即:“立式磨机+传统球磨机”组合方案,采用立式磨机分类粉碎,后段用传统方法球磨,工艺流程如图2所示。
2.2.2干法制粉技术
湿法制粉是墙地砖生产的传统工艺,原料加水细磨成含水量为40%左右的泥浆,泥浆过筛后经液压柱塞泵送入喷雾干燥器造粒,造粒后经筛分及陈腐成为含水量约5%~7%的陶瓷粉料,然后干压成型。
干法制粉工艺是将各种原料单独粉碎到一定粒度后配料细磨,细磨后筛余料返回细磨工序,符合粒度要求的筛下料经增湿造粒机增湿造粒成含水量约10%~12%的陶瓷粉料颗粒,再经干燥及振动筛分后,筛上料经微破碎后再次进入振动筛,筛下料送至料仓陈腐后,干压成型。干法制粉工艺流程如图3所示。
干法制粉需解决的关键技术:陶瓷原材料预均化处理,粉磨与分选,干法造粒,成套的、连续的干法制粉装备达到产业化规模并实现自动化。
干法制粉与湿法制粉两种工艺的能耗水耗对比如表4所示。
3 节能潜力计算
3.1 立式磨与连续球磨工艺节能潜力
“立式预粉磨+连线球磨技术”已有成功案例,预计到“十三五”末,在我市推广面可达到20%。以2014年陶瓷重点用能企业能源消耗量261.13 tce为计算基数,按电力占总能耗9.87%,原料工序电耗占总电耗30.68%,球磨机占原料工序电耗约70%,节能率50%计算:
项目年节能量=综合能耗计算基准×电能占百分比×原料工序电耗占比×球磨机占原料工序电耗比×推广面×节电率=261.13×9.87%×31.12%×70%×20%×50%=0.56
万tce。
“立式磨机+传统球磨机”组合,球磨机浆料粉磨时间可缩短40%~45%,节能40%。预计到“十三五”末期50%陶瓷企业应用此技术。
项目节能量=综合能耗计算基准×电能占百分比×原料工序电耗占比×球磨机占原料工序电耗比×推广面×节能率=261.13×9.87%×31.12%×70%×50%×40%=1.12万tce。
球磨系统改造合计节能量:0.56+1.12=1.68万tce。
3.2 干法制粉技术节能潜力
干法制粉是一个系统工程,需要科研、装备制造单位和用户多方共同努力才能使此技术日渐成熟,预计到“十三五”末将有20%建筑陶瓷企业采用干法制粉工艺。
节能量=综合能耗计算基准×建筑陶瓷企业能耗占比×原料工序能耗比×推广面×节能率=261.13×90%×30.35%×20%×45%=6.42万tce。
3.3 节能潜力汇总
连续球磨技术与干法制粉两种工艺的节能潜力汇总如表5所示。
3.3.1新技术节能量占工序能耗消费量比例
原料工序用能量:综合能耗总量×原料工序能耗比=261.13×30.35%=79.25万tce;
两项新技术节能潜力:8.10万tce;
节能量占工序能耗消费量比例:8.10×100%/79.25=10.22%。
3.3.2影响节能潜力的因素
本文提出的两个项目,按预测在“十三五”产生的节能量占工序能耗比例并不高,主要有以下影响因素:
(1)工艺成熟度。立式快磨或连续球磨技术成熟度高,在矿石加工、水泥生产等行业已广泛应用,容易实施。而干法制粉因成球机理影响压片成型,目前还未能得到完全解决。
(2)装备配套。虽然建筑陶瓷企业有改进制粉工艺的需求,但企业自身研发能力有限,必须依靠科研单位、装备制造单位,从目前来看,行业内未能集中力量攻关。
如果干法制粉工艺应用面提高至40%,两个项目节能量将达到14.52万tce,节能量比例提高至18.32%。
4 结语
“十一五”、“十二五”期间应用于建筑陶瓷企业原料加工过程的节能技术主要有电机变频、降低浆液水分、余热回收等,原工艺下的节能潜力已达到瓶颈,必须在工艺上有突破:变单段球磨为双段,变间歇式球磨为连续球磨,提高生产效率。干法制粉取消了耗能大的喷雾干燥工序,对建筑陶瓷节能降耗产生深远影响。
【关键词】数据中心 电源系统 节能
21世纪,互联网时代背景下,数据中心在政府、银行等领域得到了广泛推广和应用,在提高数据集成化处理等方面发挥着积极作用。数据中心运行建立在电源系统基础之上,设备用电负荷高达数千瓦。在环保节能理念下,降低数据中心能耗成为当前其发展亟待解决的问题之一。
1 数据中心电源系统能耗现状
互联网数据中心电源系统,是一个综合性、全面性供配电系统。该系统主要负责解决计算机设备供电、用电问题,且要兼顾其他设备供用电需求。通常来说,该系统是由电源系统、辅助及配套设备构成。
我国某运营商调研数据显示,数据中心能耗呈现增长趋势,尤其是一些IDC业务较好的大城市,数据中心能耗占比非常大,如上海数据中心能耗比例为25%,而北京超过50%。另外,很多规模较大的数据中心机房仍然采用的是传统能耗较高的UPS系统,单机负载量介于10%~30%之间,多数集中在20%,产生了极大的能源消耗。可见数据中心电源系统能耗较大,运营商在尽量更新节能减排产品时,要加大研究力度,将绿色、节能理念渗透至数据中心电源系统建设中,以此来实现节能降耗目标。
2 数据中心电源系统节能设计
数据中心电源系统节能设计是一项系统性、复杂性工程,在实践应用中,可以从如下几个方面入手:
2.1 评价指标
二十世纪初,能量使用概率概念首次提出,即PUE。随着数据中心建设日益深化,PUE概念受到了广泛关注,在数据中心中的应用能够帮助我们掌握当前能源消耗情况,并进行针对性调整。一般来说,数据中心节能的关键在于IT主设备负载效率、空调系统及供配电系统三个方面。因此在电源系统节能设计过程中要围绕着这三个方面进行。
2.2 数据中心电源系统结构
目前,常用数据中心多采用大规模服务器、小型机,网络运行安全性与电源系统稳定性存在密切联系,对于电源系统安全性提出了更高要求。而计算机中心服务器等设备用电特性等要进行设计,比对不同方案优劣势,选择最佳方案,从而为数据中心电源系统运行奠定坚实的基础,促进计算机中心能够稳定、有序运行。因此结合相关规范来看,本文将电子信息系统划分为三个等级,即A、B、C三级,并将数据中心电源系统划分为交流供电与高压直流供电两种。
2.3 高压直流系统
现代技术快速发展,新技术、新产品层出不穷,HVDC电源供电效率得到显著提升,为数据中心节能设计带来了更多发展机遇。HVDC供电具有无可比拟的优势,其电池能够直接与服务器输入端相连,不需要添加任何逆变设备的处理,实现不间断供电目标。同时,在扩容方面,较传统模式更具便利性,后续维护简便。该项技术的应用,在很大程度上提高了模块功率密度,且整机效率也得到了显著改善。通过在实践中应用的比较,引入HVDC供电模式能够有效降低PUE指标,促进数据中心供电朝着绿色化、现代化方向转变。当市电直供时,系统仅是线路系统与配电损耗,系统效率有了较大的提升。如2016年,上海、北京及天津等电力公司用电客户系统停电时间都在1小时以内,可考虑均在99.9%以上,同时我国江苏省等其他地区停电时间在2小时以内,系统运行效率为99%。
2.4 优化空调系统
除了对高压直流系统进行改造,还要加强对空调系统综合节能的调整和优化,以此来提高空调运行有效性。在实践中,可以采取如下措施实现节能目标。如针对大型数据中心,可以设置集中式冷冻水型恒温恒湿空调,架空地板精确下送风,充分利用自然风,提高对资源的优化配置和利用率,以此来减少能源过度消耗。同时,还要合理设定机房温湿度、分区精确供冷,以此来实现节能目标。在系统节能改造中,要充分考虑相关影响因素,如针对部分空调,可以去掉加湿功能,以此来消除空调在加湿过程中产生的过多能耗,提高系统使用针对性和科学性。尽可能考虑应用自适应控制系统,根据数据中心机房负荷变化趋势与特点,自动安排空调数量,以此来达到节能目标。随着技术不断发展,要及时更新和改造数据中心上送风口,提高节能有效性。
2.5 模块交流电系统
为了有效突破传统UPS系统存在的负载率低等弊端和问题,在节能改造过程中可以引入模块化概念,将其应用于UPS设计生产领域,对交流电系统整体性能予以优化。通常而言,模块化UPS系统有机架、UPS功率模块等构成,与直接供电系统存在相似之处,能够实现冗余,兼顾多台设备运行需求,且具有较强的灵活性,能够根据实际负载量,坚持针对性原则配置合理的电源容量,使得系统效率及可靠性等均能够得到一定程度的提升,减少对能源的过度消耗。
3 结论
根据上文所述,全球变暖趋势愈演愈烈,绿色节能理念逐渐深入人心,新型、高效绿色电源将成为未来社会各领域发展的主流趋势。数据中心作为智慧城市建设的重要基础和前提,且处于不间断运行状态当中,其能耗非常庞大,如果不加以处理,势必会对城市发展产生过多的负担。因此新时期,将绿色理念渗透至数据中心电源系统中势在必行。在实践中,我们不仅要优化空调系统,且可以采用模块化方式调整交流电系统,不断降低数据中心对能源的消耗,从而推动数据中心持续发展。
参考文献
[1]孙海峰.基于自然冷源的数据中心制冷系统节能潜力的分析[J].发电与空调,2016(04):69-73.
[2]史海疆.数据中心供配电系统节能技术探讨访中国电源工业协会副理事长王其英[J].电气应用,2015(06):6-8.
[3]尹灾.大型数据中心空调系统节能分析及方法研究[J].邮电设计技术,2015(01):16-21.
[4]郭引祥,张尊严.大型数据中心UPS电源系统选型配置研究[J].陕西电力,2014(04):57-60.
[5]陈波.数据中心工程中暖通系统节能措施的分析与研究[J].建筑节能,2013(05):25-27.
关键词:高校节能;静电除尘;电源技术
随着排放标准的日渐提高,除尘电源技术的改进成为除尘领域关注的焦点,经过近几年的发展,高频电源、临界脉冲电源等新型高效节能静电除尘电源技术逐渐被开发出来。
一、高频电源
高频电源在工业应用中,表现出了优异的性能。大量工业应用证明,应用高频电源可以提高电除尘器的除尘效率并且可以节能。具体来说,高频电源技术的发展可以从三个方面分析:
1、功率器件、变压器、电容等主要部件的温升问题一直是制约高频电源容量提高的技术瓶颈。通过选择合适的冷却方案,组合应用热管技术和液冷技术,合理和有效地O计风道,高频变压器采用油浸式液冷或采用强油循环风冷方式,同时电控回路采用封闭型工业换热技术以提高防护等级,高频电源温升与防护问题得到了很好地解决,实现电气与结构设计的完美组合,输出功率达到160kw,输出直流电流达到2.OA,输出电压达到80kV。
2、高频电源经过多年的发展,控制功能更加完善。通过对高频电源电流的脉冲高度、宽度或频率的调整,可以给电除尘器提供各种波形电压,控制方式灵活多样,根据电除尘器的具体工况提供最合适的波形电压,提高电除尘器对不同运行工况的适应性。
3、由于高频电源放置户外,耐候性要求高。经过多年的发展,高频电源防护等级得到大幅提升,从简单防护到实现IP55,从性能的满足到产品的美观大方。高频电源借鉴航天、航空、舰船等军用电子设备所采用的三防工艺,提高设备的三防性能,即满足防潮湿、防霉菌、防盐雾要求,适用于海边、盐业、化工、造纸、铝业等腐蚀环境。
二、临界脉冲电源
(一)临界脉冲电源的基本原理
临界脉冲电源采用“硬件储能与限能、软件监视电压变化趋势”的控制方式(见图1),使工作点保持在空气放电特性曲线的最高点及其左右很小的区域内。体现“可变内阻”特性,即“限能”抑制流注生长,避免产生火花放电。同时,“储能”以保持高电压。
(二)临界脉冲电源的主要特点
一是能够抑制反电晕。反电晕现象指的是,在阳极板的积灰到达一定厚度的情况下,由于负离子比电阻高,因此负离子荷电不易到阳极板,从而会积聚在阳极板的表面,在这样的情况下,负离子以及阳极板两者之间形成了抵消主电场的小电场,在小电场的场强不断增强的前提下,产生了类似于电晕的放电,出现了数目较大的“正负粒子对”,在这样的情况下,正离子逐渐转移到阴极方向,此时除尘器的电流也会相应的增加,但是消耗的电能没有起到吸尘的功效。通过利用脉冲式的供电技术,临界脉冲电源能够有效抑制这种反电晕现象的出现。
二是高效集尘。电除尘电源平均输出电压越高,电场越强,则荷电场强和驱进(集尘)场强越大。烟尘通过的空间,自由电荷越多,则核电概率越高,核电速度越快。临界脉冲电源输出电压一致保持在“临界区”,实现了最理想的场强。电场保持在“二次电子崩”与“流注初期”状态,实现了空间自由电荷最多,荷电效率最高。其高场强和高空间自由离子密度,使电晕放电能力保持极高状态,低比电阻粉尘离开极板后,迅速再次荷电,使集尘效率大大加强。
三是大幅度节能。火花放电,时间占比很小,但消耗能量巨大,临界脉冲电源在供电过程处于无深度火花放电状态,电压始终保持于临界区以下(图2中的曲线2),避免了大量的无效电耗,实现大幅度节能。同时由于无火花放电避免了对除尘器本体极板的电腐蚀。临界脉冲电源的提效节能示意图如图2所示。
三、结束语
相信随着科学技术的不断进步,临界脉冲电源等新型、高效、节能静电除尘电源技术能够在除尘领域会得到更为广泛的应用,为促进我国环保事业的进一步发展做出更大的贡献。
【关键词】新型节能型技术;生态园林;建设
中图分类号:TU9 S98 文章标识码:A 文章编号:1672-2310(2015)11-001-77 223001
我国的经济发展速度是世界有目共睹的,但是在这速度的背后却是以环境的破坏和资源的消耗为代价的,特别是近些年来资源环境问题的突出影响到了人们的正常生活,这种情况下需要实行节省能源、环境友好型的发展战略,即可持续发展战略。在治理环境污染问题中,建立风景园林是一种很重要的手段,也与国家提出的绿化节能思想相一致的,但是由于技术上的制约,使得在过去的风景园林建设中浪费了大量的资源,而且在环境改善上也没有太多的转变。为了改变这种情况,新型的节能技术被应用在生态园林的建设,用来减少资源的消耗、增加绿化效果。
1生态园林的基本建设
在进行生态园林的建设之前,首先要搞清楚生态园林建设的目的,其次要搞清楚生态园林的建设施工需要那些具体措施。对于建设目的来说,除了增加城市的绿化程度、建设环境友好型城市之外,最重要的还是要满足城市人民的需求,即在喧闹的城市中形成一方净土。在生态园林的布局上,因为整体结构和绿化的要求,往往需要设计一些假山、小路、水景等绿化布置,当然最基本的还是植物的栽种工作。从生态园的整体建设上来看,首先要对土地和周围环境进行测量工作,了解当地的水文条件、地势地貌等,然后进行绘图,设计出位置合理的园林图纸;而在施工中,比如进行植物的栽种前,要进行清理工作,不同的工程要求清理的程度不一样,比如在进行园林道路的建设时就要求较高的清洁度;在绿化工程进入尾声之后,还需要对园林的水电等基本设施进行施工,以保证一些基础的功能。
2新型节能技术
在过去的园林施工中,由于缺乏对于资源使用的正确认识和较先进的节能技术,使得在建设过程中浪费了大量的能源,这不光与我国所提倡的可持续发展战略相悖,形成的风景园林区的绿化效果也较低。基于这些背景,我国加强了对于园林建设节能技术的研究,在科学发展观的指引下发展出几种较为成熟的节能技术,目前已经得到了广泛的应用。根据在多地的使用状况表明,这些技术在节能方面确实有不小的作用,并且能够提高生态园林建设的效率。
根据对于当地资源的应用方式,我们可以将节能技术分为主动式的和被动式两类。主动式的节能技术主要应用在园林局部景观的构建上,其实质是用除自然资源以外的方式来对建筑设备进行合理的安排,使其具有节能的功效,将资源转化为能够再生的资源,比如使用风车、太阳能发电机等设备将风能、太阳能等能量储存利用,这类节能是使用较为先进的技术来制作设备,能够转化资源,但是由于它的投入成本较高,使得主动式节能的方式很难被真正的应用到生态园林的建设上,即使有使用,也需要专业的人员进行操作,其节能的效率也没有人们想象的那么高。而被动式的节能技术 则主要是根据园林当地地质条件进行规划,因地制宜发展适合当地的园林,比如专业人员在对当地的气候进行观察过后选取适宜的植物、园林规划来布置,从而达到最优的施工效果。相比于主动式的节能技术,被动式技术的能耗更少、节能效率更高,但是它由于是根据当地的自然条件进行的,所以自然因素对于它最终的应用有一些影响,比如气候突变引起测量的失误,最终导致园林的建设无法与当地需要结合起来,而且其对于进行气候、地质测量的人员的要求较高,其要能够准确地把握阳光的照射度、降水量、风力资源、地形地貌等因素,将能够利用的资源最大化的利用起来。
3节能技术在生态园林建设中的具体应用
3.1优化实际施工操作
从大的方面来说,首先要从整体上来对生态园林进行考虑,虽然在施工时是分区、成片地进行施工,但是这都是在基于了解园林的整体构建上进行的。也就是说,施工时首先要对园林的整体规划框架有个大概的了解,然后再根据设计概念、植物种类、园内地形等要素来进行施工,在施工过程中要时刻将所在区域的施工与总体规划相比较,有不满意或者是节能不是最高效率的地方要重来,即总分总的施工结构。另外,除了园内本体的设计外,还要对周边的环境负责,尽可能地与其融合在一起,在最大节能效率的基础上满足美学的定义。
接下来谈谈影响园林节能的园林施工操作,进行植物的移栽是其中的一项操作。因为生态园林建设离不开绿化的原因,进行植物的管理与栽种是必须的,在生态园林的构建中,依靠种植来完成绿化的工作很少,大多是通过从外面移植植物进来,为了保证移植植物的成活率,必须要对移植细节进行关注,比如移植的时间、运输过程中的保护、移栽后的管理等都是需要注意的问题,以此来提高植物的成活率。而在实际施工中,园艺工人和施工设备的管理也是影响工程效率的因素,比如在人员上合理安排工作时间,将具有不同技术的人员分开在不同区域进行不同的工作,设备也是这样的安排,尽量避免人员设备的闲置。
3.2对于自然资源的使用
随着可持续战略的提出,我国掀起了一阵以利用自然能源的风潮,譬如利用风能、太阳能、水能等,但是在这其中,由于资源、设备等原因,太阳能的利用还是最多的,因为风能水能载园林中都会受到限制,而园林露天的特点就决定了它在收集能源方面要比其他能源强很多,其利用效率也较高。作为一种清洁的能源,它除不产生污染的优点外,最重要的就是它是无穷尽的能量。目前对于太阳能的利用绝大多数都是用光伏板将其转化为电能,再作用于别的应用,其具体要看园林所处地域,北方更趋向于供暖,南方则将其作为照明或者通风的电能供给,也可用于生态园林施工中的设备用电等。
除了使用新的太阳能源外,我们也要注意节省平时那些被随意浪费的能源,比如说水资源,生活污水可以用来灌溉园中的植物;在进行施工时也要注意选用经济适用类型的材料,在保证园艺质量的同时也要注意修建的费用,减少施工成本。
4总结
随着我国可持续发展战略的深入化,生态园林必将发挥更加重要的作用,而在生态园林的建设中,节能型技术的应用是其关键。本文从生态园林建设的基本工作说起,对新型节能技术进行了分析和应用,简单地对两种类型的节能技术进行了阐述,为读者提供了对于节能技术的大致了解,为我国实现可持续发展的目标而努力。
【参考文献】
[1]薛志勇. 探究节能型技术风景园林施工中的应用[J]. 江西建材,2015,16:204-205.
关键词:地源热泵,节能本质,节能应用
1 引言
人们为追求舒适的生存环境,无节制地利用能源,使得建筑耗能不断增加,导致进入21世纪后我国的建筑能耗增速逐年提高。若不对此加之制止和防范,必将会导致我国能源短缺局面的加速到来。因此,如何合理利用不同形式的能源,满足日益增长的建筑能耗需求,已成为摆在我们面前亟待解决的关键课题。当前,获得可再生、清洁、廉价和普遍存在的能源不仅是全世界的理想,更是人类共同追求的一个目标。随着地源热泵技术的出现及其进一步发展与完善,使得这一梦想成为了可能。作为一种利用可再生清洁能源的新技术,地源热泵技术理所当然值得给予特别的关注,并且应因地制宜地大力推广。
2 地源热泵技术的节能原理
2.1 工作原理
地源热泵技术是指利用可再生的浅层地热能和地表热能,实现建筑夏季空调、冬季采暖及全年热水供应的新型节能技术。为便于理解其工作原理,并与其他方案形成鲜明对比,以房屋采暖需要10kWh的热量作为比较基础。
通常来说,电动压缩式热泵是消耗电能,得到热能。其供热效率用性能系数COP表示,即为热泵机组提供的热量与机组耗电量的比值。一般地源热泵系数大于3.0,即消耗1kWh的电能,可以得到3kWh以上的供热用热能。然而,大多数燃煤火力发电站的效率只有35%左右,加上输配电过程中会存在一定的损失,所以会导致供电效率更低。
考查不同供热方案的能量利用效率可以用一次能源利用率(PER)作为指标,即所得热能与消耗的一次能源之比。对于热泵方案,PER等于COP与供电效率的乘积。除此之外,还可用季节性能系数SPF来评价地源热泵系统的性能。SPF是指整个供热季节内,性能系数COP的平均值。由于在地热和热分配系统中不可避免地存在着热损失和动力消耗,因此在进行计算和比较热泵效率指标时,应区分其是对整个系统而言,还是指热泵机组本身。
2.2 节能本质
能量和质量的评价,将从能量转换的更深层面上去理解地源热泵的工作原理,进而明确节能的真正意义。热力学认为,衡量能量品味的最佳方法即能量可否转化为功。热力学第二定律中指出,在任何能量的转换中,有用能被认为是能量的最好状态,但其实际上总是在不断减少。有用能不仅与自身的温度有关,还受周围环境温度的影响。只有当周围环境温度高于热流的温度时,有用能才能体现出较大价值。热力学第二定律为能源系统的设计提供了一个重要依据,即必须承认能量是有价值的。因为人们需要的是能够提供纯粹有用能的燃料,而且有用能必须能得到最大限度的利用。因此,节约能量真正意义上是节约有质量的能量。
3 地源热泵技术应用实例
对于中高温热泵这种广义或特殊的地源热泵技术,由于可以直接回收利用低温地热水、地热尾水、油田含油污水和其他各种温度(30-60℃)的中低品味工业余热,用于普通工业加热和建筑采暖,从根本上解决了此类余热资源不能被热泵机组直接回收利用的现状。为此,本文选取工程实例――某生态小区办公楼,对其的实际应用进行详细概述。
(1) 工程建筑特点。该生态小区综合办公楼是小区管理人员日常工作的场所,楼内的大多数房间都是会议室和办公室,一楼设置有机房。总占地面积约2291m2,建筑面积3715 m2,工程结构为钢筋混凝土框架形式,主体四层。该办公楼是按照我国建筑节能工作的第二阶段(节能50%的目标)进行设计的,在建筑物围护结构的保温隔热性能、窗户的隔热、保温和密封性及建筑结构合理性、朝向等方面注重了优化设计,如墙体采用国墙塑合中空内模水泥板体系;墙体保温层使用加厚聚苯乙烯保温板材料,隔热和保温效果高于二步节能的要求;窗采用多功能开启方式,可根据不同通风要求选择开启形式;窗体玻璃采用中空玻璃,隔热、隔声效果好。
(2) 地源系统特征。地埋管换热器采用桩埋管、垂直竖井地埋管与水平地埋管相结合的方式,组成两套地源热泵系统,以分别满足日常与节假日办公楼的采暖、空调需求。冬季井埋管的进水温度为8.2℃,流量为28.7m3/h;桩埋管的进水温度为8.23℃,流量为23.8 m3/h;取热量128.6kW;夏季进埋管的进水温度为29.7℃,流量为41.1m3/h;桩埋管的进水温度为28.3℃,流量为23.1m3/h;排热量为253.3kW。针对该系统设计水源热泵机组,系统考虑了压缩机与两个换热器的匹配、多项安全保护措施、全自动运行控制等,并配有自动数据采集和计算机监控系统。
(3) 运行维护和系统经济性。该系统自建成到现在一直处于良好的工作状态。从采集到的温度来看,各种地源参数均符合运行设计要求,未出现需要维修的迹象。
地源热泵系统的初投资高于锅炉,但由于地源热泵可实现一机两用,夏可空调、冬可供热,因而总的初投资要低于“锅炉+单冷空调”两套系统的投资。其中水平埋管式系统的总初投资低于锅炉加空调系统的初投资,而垂直埋管式系统的初投资则比锅炉加空调系统的初投资略高或大体持平。
实际计算得出的综合办公楼地源热泵采暖空调系统的运行费用为:夏季13.35元/m2,冬季14.29元/m2。对既需要采暖又需要空调的场所,在我国现有能源价格条件下,综合考虑净现值、收益率和投资回收周期等因素,与燃烧锅炉或天然气加单冷空调方案相比,地源热泵方案具有较强的经济竞争力。
4 地源热泵技术的发展前景展望
宝马在2008北京车展上首发了X6氢动版,这是继宝马7系氢动力版之后又一款新产品,此番新车X6搭配的氢动力系统与7系相类似,是在7系的基础上加以改进的系统。
氢是一种可以循环利用的非石油资源,其排放物主要是水,污染极小。
在宝马看来,这是一种最有发展前景的动力系统,宝马的氢动力系统与氢燃料电池不同,燃料电池是将氢燃料转化成电力,从而驱动车子行走。
宝马的氢动力所搭载的发动机,车内拥有两个燃料箱,分别可存储液态氢和汽油,其搭载的发动机既可以燃烧氢燃料,又可以使用汽油燃烧。
除宝马以外,福特、通用等也相继推出了自己的氢动力汽车。
相对于混合动力与燃料电池,氢动力作为最终能源解决方式,似乎有着更“光明”的未来。
氢能源“捷径”
将氢技术作为未来最适宜的能源形式并且坚持不懈地进行促进与开发,是宝马集团清洁能源策略的一个核心内容。宝马早在1978年就已开始氢动力单元的研究,在此后的几十年内,通过几代的氢动力汽车使这项技术得到不断的发展和改进。
宝马经过28年数代氢动力汽车的发展与改进,2006年11月22日,宝马Hydrogen7氢动力开始投入小批量生产。这也是世界上第一款供日常使用、几近零排放的氢动力驱动豪华高性能轿车。
Hydrogen7氢动力体现了宝马的双模式动力之路,即利用现成的内燃机技术来实现应对石油资源枯竭的解决方案,这是宝马所走的一条氢能源汽车的“捷径”,不对发动机基本结构做较大的改变,精心调整后在传统内燃机内燃烧氢气,同时又能燃烧汽油。
氢动力作为汽车新能源的终极解决方案,即使技术实力雄厚的跨国公司如通用、丰田、戴姆勒-奔驰等苦心钻研10几年,但商业化的路途依然遥远。
BMW氢能7系只能说是离我们最近的一款氢动力车,而并非是终极的氢燃料汽车,因为它目前使用的仍是汽油和氢双燃料。在宝马看来,混合动力是过渡技术,而氢动力则能够通向未来。
量产难题
在去年末的《京都议定书》10周年纪念论坛上,宝马集团披露了其向替代性燃料过渡的短、中、长期环保及技术路线。
即短中期将以提高原车型的效率为主(短期将着手推进轻量化、减少空气阻力以及能源管理等,中期将利用第二代生物燃料),长期将开发使用氢气和电力的汽车。
另外,氢动力汽车还分为氢燃料内燃机汽车与氢燃料电池车,技术上也有差别。对于宝马和其他看好氢动力的汽车厂商来说,大规模商业化可能还需要10到15年的时间。
据悉,氢动力从研发到单车成本是5亿美元,批量生产后化学加氢站也是一个问题。
所以Hydrogen7氢动力轿车的价格至今仍是一个谜,目前它也只是被少数人的拥有。
记者了解到,液氢的售价高达8欧元1kg,而宝马现推出的Hydrogen 7每行驶100km需要3.6kg氢气。同时,加氢网点的建设是一个制约因素。因为网点工程浩大所以启动费用高昂。
今后在北京、上海、东京这样的有利于普及加氢站的城市进行推广可能会容易一些。
丰田 混合动力领跑者
从目前来看,混合动力车是汽车业迈向可替代能源新世纪的最佳路径,也是目前唯一能实现量产并获得利润的替代技术。丰田汽车是混合动力领域的标杆汽车企业。
2008年的北京国际车展上,12款混合动力汽车的扎堆“表演”令丰田汽车不再一支独秀。
由于混合动力车具备节能环保的优势,所以未来发展前景很好,但是要普及到中国的消费者,一方面需要汽车厂商降低成本,改良系统;另一方面需要政府出台优惠政策,让消费者在使用这一新能源车时省油又省钱。
混合动力渐热
丰田汽车在2008北京国际车展上特别安排了混合动力区域,摆放了所有混合动力型号的车,除了已经在中国市场销售的油电混合动力车PRIUS普锐斯和雷克萨斯LS600hL、RX400h外,还有雷克萨斯GS450h、混合动力运动概念车FT-HS、追求零排放的混合动力技术的油电混合动力概念车――HYBRID-X以及雷克萨斯油电混合动力SUV―LF-XH。
丰田汽车自1997年推出混合动力汽车,截止去年11月已经在全球累计销售了大约125万辆,突破了100万辆。其中,70%是普锐斯车型。
统计显示,2007年美国的混合动力汽车总销量突破了30万辆,超过2006年的25.45万辆,其中有43%是丰田普锐斯。
据日本Nomura研究机构预测,全球混合动力车到2012年会增长3倍,达219万辆。面对混合动力汽车的光明前景,丰田汽车已经列出了具体的计划:到2010年,其全年混合动力年销量将达100万辆,其中最主要的是其插入式混合动力车。到2020年,其每一系列车型都将推出混合动力版本。
上世纪90年代,欧美厂商对混合动力不屑一顾,随着能源危机临近,面临着是“生存还是毁灭”的抉择的汽车工业和厂商越来越多的向混合动力要市场,毕竟与氢能源等相比,混合动力汽车的实用性最高。
在北京车展上,福特汽车展出了一套汽电混合动力系统。这款完全混合动力传动系统可以在纯电力、纯汽油或者油电混合等不同动力模式之间自动切换,从而使能效与性能得到最大化。同时,排放量也保持在PZEV(准零排放车型)所可能达到的最高水平。
一向偏重于电燃料电池研究的通用汽车董事长兼首席执行官瓦格纳在京宣布,拟斥资2.5亿美元在华设立汽车新能源研发中心,将在混合动力方面发力追赶丰田。通用最新研发的5款新能源汽车在北京车展上亮相,其中欧宝Corsa1.3涡轮增压柴油车、雪佛兰E-quinox氢燃料电池车、雪佛兰Tahoe双模混合动力车、土星Aura轻度混合动力车均为亚洲首次展出。
高成本之困
记者采访获悉,本田汽车的思域(Civic)混合动力车自去年11月上市以来仅售出了约150辆。该车售价26.98万元,其价格不仅相当于售价14.78万元的1.8LEXi手动型汽油版思域汽车价格的2倍,且几乎是其该车美国销售价格的两倍。
J.D. Power & Associates旗下亚汽资源公司(Automotive Resources Asia)的数据显示,尽管去年中国的SUV和豪华轿车销量实现了两位数增长,但普锐斯的销量只有414辆,比2006年下降了81%。此前丰田汽车设定的目标是销售3000辆普锐斯轿车。
业内人士认为,由于技术限制,普锐斯售价偏高;另外,这些在中国销售的混合动力车多数进口或国产化比例低,在海关征收关税之后,其价格相应走高。普锐斯的价格,在日本相当于人民币16万元,比同级别汽油车仅贵3万元人民币;但在我国售价30万元左右。虽然能降低油耗,但节省下的钱并不能抵消消费者的购车款。同时,消费者普遍尚未接受混合动力车的概念。
一款1.5升排量的传统轿车,按照目前国内的车市行情价格不超过15万元。然而丰田1.5L普锐斯的价格却近30万元,同样使用93号汽油,一辆传统家用汽车行驶15万公里需要花费的燃油费用约为7.3万元;一辆混合动力汽车15万公里需要花费的燃油费用约为3.24万元,两者相差4万元左右,但混合动力车比传统车购车的成本贵近15万元,这样消费者虽然买了省油的车却因此多花了约10万元钱。
丰田汽车上月还宣布将普锐斯的价格下调8%,下降了2.1万元左右。
“现在中国的混合动力车市场尚处在培育阶段,销量多少不是目的,关键是使消费者接受我们的理念,认识普锐斯的质量。”丰田中国企划公关宣传部相关人士告诉记者。
丰田社长渡边捷昭表示,在技术方面,外插充电式混合动力车是混合动力车发展的更高形态,大大提高了电动行驶模式的距离的同时,更降低了汽油的使用量,而且利用普通家用电源即可充电,它将比现在的混合动力车更加环保。丰田的目标是,在2010年之前,努力迈向外插充电式混合动力实用化阶段。
因此,从长远来看,混合动力具有可观的发展潜力。丰田汽车乐观地认为在中国市场中,此类轿车的销量或许不用几十年、而只需几年时间就有可能实现增长。
自主新能源 集体寻突破
面对跨国汽车企业在新能源领域取得的突破,中国的新能源汽车还处于起步阶段,与国外还有很大的距离,自主品牌新能源追求突破,集体追赶跨国巨头的迫切心情在北京2008国际车展上表现得淋漓尽致。
齐头并进
4月20日上午11 点,W1 馆,比亚迪汽车正式其首款纯电动轿车e6;广汽集团首次其概念车,这款概念车正是搭载新能源动力;长安自主研发的首款氢动力概念跑车也登场亮相;上汽也推出了多款新能源车,其中包括“上海牌”的最新一代的燃料电池车;奇瑞“银海绿洲”系列展台,全部由柴油车、混合动力车、燃料电池车和灵活燃料车组成;长城欧拉和长城精灵EV完全依靠电池电力驱动。
长安汽车董事长尹家绪表示:“中国必将成为全球最大的汽车市场,但如果按照目前的燃耗水平,汽车的石油消耗量将超过中国整体石油需求量6成。” 因此,新能源汽车将是未来中国汽车品牌参与全球竞争,并在短期内实现抗衡甚至反超的最大机遇。
去年11月1日,中国公布《新能源汽车生产准入管理规则》;去年12月20日,又公布了《产业结构调整指导目录(2007年本)》,国内外众多车企也开始制定自己的新能源汽车计划。一时间,混合动力、氢动力、燃料电池、电动车,凡是国外已经出现的新能源解决方案,都在中国有所体现。但从目前看来,自主品牌汽车在混合动力汽车和新能源汽车方面已经被外国汽车公司抛在了后面。
比亚迪攻势
汽车专家贾新光认为,在电动汽车方面,中国的起步并不晚,成果也很多,电动自行车行业的发展等于为电动汽车积累了宝贵的技术和市场经验。中国的电动汽车成本要比发达国家低得多。现在的关键是政府应该支持技术比较成熟的电动车产品尽快上路,占领市场。
在欧美日本,传统汽车已经根深蒂固,电动汽车要想替代传统汽车非常困难,中国在汽车还没有普及之前,已经有了电动自行车作铺垫,电动汽车的发展就有了市场基础,这在世界上是独特的条件。
今年1月份在底特律北美国际汽车展上比亚迪展示了一款混合动力汽车,名为F6DM。该款汽油和电力混合动力汽车将在今年推向市场。该车可以插入家用电源插座充电,在充满电的情况下,可以完全依靠电力行驶100公里。之后,比亚迪e6电动汽车将在2009~2010年期间推向中国市场,计划两年内在中国大规模销售充满电时能够一次行驶300公里的全电动汽车,并向北美和欧洲出口。
据悉,混合动力汽车的售价约为人民币15万元,电动汽车售价为20万元。
对于废旧电池污染问题,比亚迪提出他们的电池是硅铁的,一旦电池不能使用了,它就是一块铁。可回收、其耐热性、抗压性和容量都远远强于普通电池,电池充电循环次数可达2000以上,电池的持续里程寿命大于60万公里。而其成本为5万元,年产达到20万辆后,成本可降低为3万元。对比氢动力,纯电动研发成本确实低了很多。
政策缺失
目前除混合动力外,其他新能源汽车的标准尚未建立,因此新能源车的竞争很大程度上会演变为标准之争。中国虽然出台了《规则》,对新能源汽车的发展起到了一定的规范作用,但是并没有明确给出中国新能源发展的方向。
业内专家认为,第一是相关的消费市场还没有形成,第二是因为发展新能源汽车的要求还没有达到十分迫切的程度。政府中有些部门的意思是等待电动车、氢能源和混合动力争出结果后,再明确政策支持哪一种新能源,而政府部门的意见和利益不能统一,没有明确的政策,新能源汽车的发展也不会快。
分析人士认为,目前国家确实很难出台鼓励政策,这也是保护本土汽车企业。本身在传统汽车技术方面自主品牌就处于弱势,现在给予了支持混合动力车发展的政策,无异于扶持外国汽车公司,自主品牌只能继续落后。
中国汽车工程学会理事长张小虞认为,未来五年,在我国汽车产业领域,产量增长将不再会放在第一位,产量一旦超过1000万辆以后,主要任务就是做强而不是做大,首先要增强自主创新能力,其次是提高企业集团总体竞争能力。从这个意义上讲,我国汽车产业应尽快实施战略转移。
■链接:《新能源汽车生产准入管理规则》
国家发改革委制订出《新能源汽车生产准入管理规则》,从去年11月1日开始正式实施。
新的《规则》首次明确新能源的概念包括混合动力、纯电动、燃料电池电动、氢动力和其他新能源(如高效储能器、二甲醚)等。
与此同时,《规则》对企业上马新能源车项目设定了15道“准生”门槛,其中最引人注意的是,企业需要至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术。这将打破目前全国新能源汽车“一窝风”的现状,形成由拥有技术优势的汽车企业领跑的格局。
在企业取得新能源准入资格后,仍需在商业化阶段接受主管部门监管,从而可避免新能源汽车的市场发展出现失控现象。