时间:2023-03-17 18:11:01
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论文摘要:分析了我国北方农村地区建筑现状,针对农村建筑的特点,提出一些建筑节能设计措施以及能源综合利用方式。强调农村建筑规划体系建立和建筑节能的管理,以期为北方广大农村农民提供一个健康、舒适的节能建筑。
随着现代化建设的发展,我国农民的生活水平不断的提高,他们对自己的居住条件的要求也越来越高。长期以来,我国北方农村地区建筑特点是占地多,建造技术水平低,缺乏科学性,甚至是忽视最基本的建筑热工性能和舒适性要求,特别是缺乏统一的建筑规划,能源利用率低,导致其建筑土地利用率低,保温隔热性能差,能耗大,舒适度低。因此,为了提高农民生活质量,应以改善居住条件为重点,科学制定农村建筑规划体系,因地制宜地在广大北方农村地区推广建筑节能技术,发展节能建筑。
1农村建筑节能设计
1.1北方农村建筑现状分析
我国北方地区农村建筑要适应日常居住生活和农副业生产的双重需要,居民建筑类型大多为单户、双户以及多户并联的建筑类型。长期以来,我国农村建筑大多为个人建造,农民随意建设,农村建筑缺乏规划和设计,造成建筑的功能划分不合理,用地浪费。在房屋建设的过程中,由于技术和施工条件的限制以及经济条件的制约,农民建房时多选用一些落后的建材,围护结构的设计仍采用传统的做法,致使其建筑能耗大,不利于节能。
1.2建筑规划布局
我国北方农村大多地区冬季寒冷,夏季炎热。建筑规划选址中应充分利用当地的自然地理优势,根据当地的气候特点,合理地安排建筑与周围环境因素之间的关系。在建筑平面的布局时,要充分考虑当地农民的生活习惯,合理地安排建筑物功能分区。
1.2.1建筑选址应避免在山谷、沟底等区域,这主要考虑冬季气流在这些区域里形成对建筑物的“霜洞”效应,会使其能耗增加。建筑朝向应根据当地的地理条件和气候条件,选择最有利的自然采光和通风的区域,注意冬季防风和夏季有效利用自然通风,减少能耗。
1.2.2建筑类型上应多采用两户或多户并联的布置形式,减少建筑体系系数,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根据当地农民生活习惯,将居住建筑和农副业生产用房进行合理的划分。例如将卧室、大堂宜布置在南向,饲养室、农副产品加工室宜布置在北向。
1.2.4规划中应注重绿化环境。绿化可以改善建筑群体的气候条件,可以调节气温、降低温室效应、隔热遮阳、减少噪声,是优化建筑室内环境、减少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑围护结构节能设计
1.3.1外墙
外墙散失的热量约占整个围护结构总能耗的25~28%,因此应在寒冷地区的北方农村建筑外墙设计中应采用外墙外保温。依据当地已有的原材料,合理选择建筑外墙材料,推广使用空心砖或混凝土空心小砌块等节能砖。同时在建造时灵活选取构造措施,利用农村地区容易获得的材料(稻壳,麦秸等)作为外墙保温材料,使外墙获得良好的隔热效果。
1.3.2屋面与地面
北方地区农村建筑屋面散热量占总散热量的15%左右,地面约为6%。在屋面建造时应采用坡屋顶,设置架空层或平屋顶,设置吊顶层。选用导热系数小,吸水率低,易于就地取材的保温材料。重视地面保温,在地面垫层下铺设廉价的炉渣等其他保温材料,并注意地面防潮设计,减少地面散热量。
1.3.3门与外窗
长期以来,北方农村建筑的门窗建造较为简陋,大部分为单层,而且密封性较差。外窗的热损失量,约占整个房屋的30%。为了减少外窗的热损失,在满足自然通风和采光的要求下,减少窗墙比,应采用双层窗或单框双玻璃窗,增强其密封性,以此来提高窗的总热阻。外门应采用双层,若采用单层应作保温处理,提高外门的隔热性能。尺寸较大的门窗应在室内加装门窗帘,也有利于减少门窗的热损失。
2能源的综合开发与应用
2.1太阳能开发与应用
北方农村地区有着丰富的太阳能资源,建造太阳能综合利用建筑,在屋顶放置太阳能利用设备可提供生活热水、采暖系统以及照明等综合应用。特别是近年来太阳能低温地板辐射采暖系统的应用,适合应用在无集中供暖的农村建筑。在过渡季节,利用太阳能热水还可以强化自然通风。
2.2沼气开发与应用
沼气是一种清洁的可再生能源。在北方广大农村地区各种农作物的秸秆,牲畜的粪便等都可以作为产生沼气的原料。沼气不仅用来解决农村燃料缺乏问题,也可以应用沼气进行采暖和照明等综合利用。另外沼液和沼渣可以作为有机肥料,施在农田和果园里。沼气建设与种养殖业结合,通过资源的优化配置,延伸了经济链,使能源得到有效的循环利用。目前我国农村大多采用单户的沼气建设,受技术条件的限制经常沼气产量不足,而且安全性较差。建议采用多户集中建造高效的沼气设施,集中管理,有效利用资源,这样能使沼气设施能源利用率高,便于为广大农民提供高效、洁净、安全的沼气能源。2.3其他能源的开发与应用
我国有着丰富的浅层地热能源,在北方农村地区可以开发利用当地的地热资源,为集中规划建造的村镇建筑群提供热源,宜于集中热水供应和采暖设施建造,从而节约燃料的使用。在北方农村的一些地区风能资源也较为丰富,利用其建造风力发电,供应日常的生活和照明用电,既方便又廉价,节约用电。
3农村建筑节能管理
农村建筑的节能不仅仅是在体现在节能设计,节能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑节能管理机制,是落实建筑节能规划设计的前提。首先,在新建农村建筑时应注重改变观念,统一规划建设,进行初期的建筑项目可行性论证报告以及综合利用能源的可行性方案设计。要按照节能设计和规范进行建造,加强节能设计,充分利用当地易于取得的廉价又节能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重农民节能意识培养,统一管理一些集中的公用能源设施,例如集中的沼气设施或采暖系统。
4结束语
目前,在我国北方农村地区由于经济条件的制约,多数农村建筑未能使用节能设计,这就需要国家和当地政府提供政策和经济支持,开发出适合在农村地区的廉价节能的建筑材料和能源利用设备,树立可持续发展观念,建立农村建筑规划管理体系,在农村地区大力推广节能建筑,为广大农民创造一个健康、舒适的居住环境。
参考文献:
[1]牛明成,谷延霞,韩璐.新农村住宅节能研究[J].山西建筑,2007,33(22):238-239.
关键词:绿色建筑;节能设计;具体策略
一、绿色建筑节能设计概述
从概念上讲,绿色建筑是指建筑物可以充分利用自然资源,同时在建筑施工中又不破坏生态平衡的建筑称为绿色建筑。绿色建筑要求室内布局必须合理,尽量减少合成材料的使用,充分考虑建筑物与环境的协调,充分利用太阳能、风能。在绿色建筑的设计过程中,要利用高科技手段尽力减少能源的消耗,要考虑建筑物的节能、无污染因素。尤其是对绿色建筑物室内设计,一定要首先考虑到为人类创造利用太阳能源的生活环境和一种接近自然的感觉。利用高科技的设计手段造就温馨的设计,是绿色建筑的追求目标。我们要坚持以人为本,以建筑与自然环境协调发展为目标,充分体现出绿色建筑向大自然索取和回报的平衡。
二、绿色建筑在低碳经济发展中的意义
加强绿色建筑的建设,这是源于全球范围内已经对环境造成了严重的污染问题,源于贸易、工业高速发展,使城市的建筑已经面临能源短缺和环境恶化的危机,这无疑对城市的可持续发展带来严峻的威胁。因此,在城市发展中实施“低碳经济”已成为绿色建筑设计势在必行的内在要求。“高碳经济”的发展虽然促进了城市的现代化,但同时也给人类社会带来了致命的灾难和风险。这一危机已经引起了全世界各国的关注。近年来,绿色建筑节能设计是当今世界各国构建低碳城市的关键问题,因为绿色建筑节能设计关系着解决人类生存的能源问题,而能源问题是世界的动力问题,没有了能源世界就没有了动力,因此,节约能源是未来绿色建筑节能设计的追求目标。目前绿色设计成为建筑设计师们首选的方向,绿色建筑节能设计应该承担其应有的社会责任和义务。利用绿色建筑的发展使人类的和谐环境得以保证。“绿色建筑”概念提出的意义在于更好地保护和改善环境,来为人类创造更好的生存空间。
三、绿色建筑节能的设计原则
1、和谐发展的原则
要做到绿色节能建筑,就要做到人与自然和谐的发展的原则。建筑物是自然界重要的组成部分和自然界的其他事物形成了一个整体。建筑和自然界的其他事物是有着重要的制约关系。因此,这就要求我们在建造建筑的时候,把自然因素考虑进去,从而让人文环境与自然环境能够得到相互的融合在一起,并达到平衡的状态。
2、合理利用的原则
要做到绿色节能就要做到合理利用,目前我国建筑业普遍存在着高能耗、低效率的浪费现象,如果这一现象得不到解决,那自然环境会遭到破坏。因此,我们在设计建筑时,必须采取最佳的方案,使资源得到充分的利用,提高资源的利用率,使高的能耗得到控制。同时,在设计时,我们要特别注意水、电、取暖、制冷等高能耗环节。在合理利用能源的环节上要不断的开发新的技术和能源,建筑材料选取时应考虑可循环利用和重复利用。
3、健康舒适的原则
要做到绿色节能建筑就要做到健康舒适,建筑在做到绿色节能的基础上还要要求人们住着舒适,这就是建筑设计最大的原则。因此我们要采用节能和环保的材料,以确使人们能达到最舒适的状态。在设计建筑时,要考虑供暖、采光、降温、通风以及污染处理等问题,从而达到人们对建筑绿色节能的要求。
4、整体及环境优化原则
建筑是环境的一部分,应与周围环境融为一体,其设计要追求最佳环境效益。建筑设计的重点应该是整体效果,对建筑及其周围生态系统的组合、平衡和协调进行规划,尊重自然环境和社会生态环境,优化各要素的布局与配置,达到整体优化的效果。
四、绿色建筑的节能设计策略
1、绿色建筑节地设计
我国的一项基本国策是珍惜和合理利用每寸土地。国务院有关文件指出,各级人民政府、地方行政公署要全面规划,切实保护,合理开发和利用土地资源。国家建设和乡(镇)村建设用地,必须全面规划,合理布局,节约用地,尽量利用荒地、劣地、坡地,不占或少占耕地。节约用地,从建筑的角度上讲,是建房活动中最大限度少占地表面积,并使绿化面积少损失、不损失。节约建筑用地,并不是不用地,不搞建设项目,而是要提高土地利用率。在城市中节地的技术措施主要是:建造多层、高层建筑,以提高建筑容积率,同时降低建筑密度;利用地下空间,增加城市容量,改善城市环境;城市居住区,提高住宅用地的集约度,为今后的持续发展留有余地,增加绿地面积,改善住区的生态环境;在城镇、乡村建设中,提倡因地制宜,因形就势,多利用零散地、坡地建房,充分利用地方材料,保护自然环境,使建筑与自然环境互生共融,增加绿化面积;开发利用节地建筑材料。
2、自然通风设计
自然通风是一项改善人与环境的重要技术手段。在我国许多传统建筑中都有体现,如传统民居中的穿堂风等处理手法。通过合理的建筑设计,自然通风可在不消耗不可再生的能源的情况下降低室内温度、带走潮湿的气体、排除室内污浊的空气,使人体感到舒适,并提供新鲜、清洁的自然空气,有利于人的生理和心里健康,减少人们对空调系统的依赖,从而节约能源、降低污染、预防疾病。
3、加强设计利用太阳能的绿色建筑
在绿色建筑设计中,要利用好太阳能这一最佳的可再生能源。要把太阳能作为绿色建筑加热的一部分,因为,太阳能是一种取之不尽用之不竭,并且没有污染的能源,利用太阳能可以为绿色建筑节能设计开阔了如何节能的思路。通常我们利用太阳能来收集热量的特点来进行节能设计,比如它可以利用白天吸收储存太阳的热量,然后均匀的在24小时利用,从而节约了绿色建筑物能源方面的投资。
4、建筑门窗设计
门窗结构是建筑物结构的重要组成部分,其隔热保温性能较低,冷热空气很容易通过门窗缝隙进入室内,因此,加强门窗结构设计是绿色建筑生态节能设计重点之一,具体要从以下几点考虑:合理设计窗墙的面积比例,有效降低采暖耗热值;科学设置门窗的开关方式,例如推拉式,防止穿堂风流过;在门窗上方设计可自动调节的遮阳棚或窗帘,防止夏季阳光直射,避免室内温度升高。
5、建筑墙体设计
绿色建筑生态节能设计要充分考虑墙体的保温性能,尤其是加强建筑外墙外保温的研究。外墙体外保温设计要选用隔热保温性能良好的新型节能材料对墙体进行填充,例如泡沫塑料、膨胀珍珠岩、保温砂浆、耐火纤维等,从而提高墙体的热阻性能,减少室外气候环境变化对室内温度造成的影响,同时避免冷桥或热桥结构对建筑墙体的破坏,延长墙体的使用寿命。
五、结语
我国是一个能源消耗大国,要想更好的发展低碳经济,必须重视发展绿色建筑,它是我国建筑行业未来的发展方面。绿色建筑节能设计是一门综合性很强的学科,它既确保了建筑工程项目经济效益与环保效益的双赢,同时又促进多学科的密切交流与共同发展,致使人类与自然更加和谐。
作者:罗雪 单位:成都建筑材料工业设计研究院有限公司
参考文献
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上,分析建筑节能的必要性与紧迫性,同时通过调研目前国内建筑节能设计实例,评判建筑节能设计的经济效益,希望能够使社会各界意识到,建筑节能不单是发达国家的问题,我国正面临一场真正的能源危机,建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少,石油仅供开采41年
目前,石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示,世界石油总储量为1.15万亿桶,仅供生产41年;全球天然气储量为176万亿立方米,仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明,全球煤炭埋藏量10316亿吨,可开采231年;核反应原料铀已探明储量436万吨,可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年,利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年);利用热核反应,海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见,全世界最为依赖的能源——石油与天然气,在21世纪的前半,就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰,2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始,核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升,达到总能源消费的1/3,热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此,在世界能源供给结构转轨的大趋势下,不考虑建筑节能而建造的房屋,终有一日会因为没有能源可用,终被社会淘汰。呼吁建筑节能,很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源,通过科学合理的建筑节能措施,采用可再生新能源,使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加,价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消费形势如下:
全球能源总消费量将增加60%,其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍(每年增长4%,相比发达国家每年增长1.3%)。
石油:石油预计增长59%(年增长率为2.2%)。此外,石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气:争议较小的天然气将是需求增长最快的能源,预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤:由于空气污染及二氧化碳排放等问题,煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能:在政治问题影响下,全球核能发展情势尚难确定,但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源(包含大水力):预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定,所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来,随着技术的进步,比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现,它指出截止到2020年,世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长,日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见,由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现,石油、天然气的需求量仍会不断增加,但能源储量是有限的,这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时,恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后,全球恐怖活动升温,而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击;2002年10月法国油轮在叶门遭受不明攻击;……各国为了预防恐怖攻击,正大兴土木加强能源设施的保护工作,而随着防范设施、人力及保险费用的增加,能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格,尤其是天然气价格逐步上涨,居高不下,很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用,或者售价、租金一降再降的现象。因此,建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命,建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给,强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区,尤其是中东地区,由于拥有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争,而其他小型区域冲突也非常多,都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡,使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁,牵动整个世界的经济。从这个意义上说,哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源,就如同握紧全球经济命脉。
因此,美国攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用,还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”:一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元;二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量,遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策,我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外,能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少,先天不足,但能耗效率却低。
我国能源总量丰富,但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨,人均天然气可采储量1074立方米,人均煤炭可采储量90吨,分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最终可采储量居世界第41位。因此,一旦平均到个人消费量,我国能源并非地大物博,实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看,目前国内能耗高,能源效率低。2001年,我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元,占GDP总量的比例为13%,而美国仅为7%.同时,我国单位产品的能耗水平较高,目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国,进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨,进口原油8900万吨,分别占世界石油需求增长总量的41%、32%,约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长,约达到2.75亿吨,进口原油数量超过1亿吨。同时,煤炭消耗量占世界总量的40%以上,天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%;天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上;我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见,我国能源消耗需求旺盛的同时,进口依赖度提高,这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升,危及我国能源供应安全,存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在,威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年,27个省份全面告急,国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年,今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例,往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%,而今年供热用煤的储量不足40%;长春市每年锅炉供热用煤为306万吨,截至10月底只有总量的40%入库;在吉林市,每年锅炉供热用煤为46.5万吨,今年到10月底也才入库42%;吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响,北京市电煤库存一直在警戒线以下运行,到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染,北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调,北京冬季供暖承受着巨大的压力,2005年3月,北京油价再次上调,93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要,但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说,损失可能是上百上千万;而全国27个省份同时出现问题,这种经济损失就根本无从计算,直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺,导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件,威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大,加剧能源危机
直到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前,我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大,单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展,到2020年,我国建筑耗能将达到1089亿吨标准;到2020年,空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力,这将会是一个十分惊人的数量。
据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后,亟待改善
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上,分析建筑节能的必要性与紧迫性,同时通过调研目前国内建筑节能设计实例,评判建筑节能设计的经济效益,希望能够使社会各界意识到,建筑节能不单是发达国家的问题,我国正面临一场真正的能源危机,建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少,石油仅供开采41年
目前,石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示,世界石油总储量为1.15万亿桶,仅供生产41年;全球天然气储量为176万亿立方米,仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明,全球煤炭埋藏量10316亿吨,可开采231年;核反应原料铀已探明储量436万吨,可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年,利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年);利用热核反应,海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见,全世界最为依赖的能源——石油与天然气,在21世纪的前半,就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰,2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始,核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升,达到总能源消费的1/3,热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此,在世界能源供给结构转轨的大趋势下,不考虑建筑节能而建造的房屋,终有一日会因为没有能源可用,终被社会淘汰。呼吁建筑节能,很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源,通过科学合理的建筑节能措施,采用可再生新能源,使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加,价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消费形势如下:
全球能源总消费量将增加60%,其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍(每年增长4%,相比发达国家每年增长1.3%)。
石油:石油预计增长59%(年增长率为2.2%)。此外,石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气:争议较小的天然气将是需求增长最快的能源,预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤:由于空气污染及二氧化碳排放等问题,煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能:在政治问题影响下,全球核能发展情势尚难确定,但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源(包含大水力):预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定,所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来,随着技术的进步,比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现,它指出截止到2020年,世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长,日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见,由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现,石油、天然气的需求量仍会不断增加,但能源储量是有限的,这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时,恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后,全球恐怖活动升温,而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击;2002年10月法国油轮在叶门遭受不明攻击;……各国为了预防恐怖攻击,正大兴土木加强能源设施的保护工作,而随着防范设施、人力及保险费用的增加,能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格,尤其是天然气价格逐步上涨,居高不下,很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用,或者售价、租金一降再降的现象。因此,建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命,建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给,强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区,尤其是中东地区,由于拥有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争,而其他小型区域冲突也非常多,都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡,使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁,牵动整个世界的经济。从这个意义上说,哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源,就如同握紧全球经济命脉。
因此,美国攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用,还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”:一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元;二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量,遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策,我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外,能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少,先天不足,但能耗效率却低。
我国能源总量丰富,但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨,人均天然气可采储量1074立方米,人均煤炭可采储量90吨,分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最终可采储量居世界第41位。因此,一旦平均到个人消费量,我国能源并非地大物博,实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看,目前国内能耗高,能源效率低。2001年,我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元,占GDP总量的比例为13%,而美国仅为7%.同时,我国单位产品的能耗水平较高,目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国,进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨,进口原油8900万吨,分别占世界石油需求增长总量的41%、32%,约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长,约达到2.75亿吨,进口原油数量超过1亿吨。同时,煤炭消耗量占世界总量的40%以上,天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%;天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上;我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见,我国能源消耗需求旺盛的同时,进口依赖度提高,这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升,危及我国能源供应安全,存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在,威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年,27个省份全面告急,国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年,今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例,往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%,而今年供热用煤的储量不足40%;长春市每年锅炉供热用煤为306万吨,截至10月底只有总量的40%入库;在吉林市,每年锅炉供热用煤为46.5万吨,今年到10月底也才入库42%;吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响,北京市电煤库存一直在警戒线以下运行,到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染,北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调,北京冬季供暖承受着巨大的压力,2005年3月,北京油价再次上调,93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要,但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说,损失可能是上百上千万;而全国27个省份同时出现问题,这种经济损失就根本无从计算,直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺,导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件,威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大,加剧能源危机
直到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前,我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大,单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展,到2020年,我国建筑耗能将达到1089亿吨标准;到2020年,空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力,这将会是一个十分惊人的数量。
据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后,亟待改善
1.建筑物在设计过程中出现能源浪费问题的原因
(1)因建筑物总体布局不合理而造成
建筑设计方案中贯彻节能设计思想受节地要求的影响,在建筑物总体布局上,一味地追求建筑面积的最大化,使得建筑布局往往会或多或少的忽略建筑物的自然采光与通风,这在一定程度上造成了能源的严重浪费,为了节地而降低了建筑的适用性,并不是建筑节能设计思想所提倡的。
(2)因建筑物单体布局不合理而造成
在建筑单体的设计中,需满足建筑物的适用性和美观性原则,二者的关系需要很好的平衡。部分设计师一味地追求建筑的新颖性和独特性,将建筑物单体的平面布局设计得过于曲折,造成建筑体形系数过大,建筑能耗过高,不利于建筑物的节能。
2.建筑设计方案中贯彻节能设计思想的作用
(1)能有效地利用可再生的能源资源
人类社会的发展,应尊重自然、顺应自然、学会与自然和谐相处。建筑物的节能设计,将节约利用资源的观念贯彻于建筑物设计与建造的始终。比如在节能设计观念的指导下,设计师在考虑建筑物总体布局上,会充分利用自然采光及自然通风,这在一定程度上既节约了能耗,又提高了建筑的适用性。又如在节能设计观念的指导下,设计师在设计建筑物单体时,会充分地考虑建筑物的造型与功能之间的关系,通过充分利用自然的采光及通风条件,不仅在一定程度上能节约利用电能和减少空调设备的支出,更能有效地防止传染性疾病的发生。此外,在节能设计观念的指导下,设计师在建筑物景观设计中,可以充分利用原有的自然环境,尽可能在不破坏周边环境的同时,达到建筑与环境的协调统一。
(2)能满足人民生产和生活的需要
建筑物在建造的过程中,其建设的主体有三类,第一类为设计方,第二类为施工方,第三类为承建方。设计方负责建筑物设计方案的设计,施工方负责根据设计方的图纸进行施工,建设方是建筑物的所有者,其主要为建筑物的建造提供资金。基于此,建设方在选择设计方案时,会衡量投资与回报的关系,利用最少的投资获取最大的回报。建筑物的节能设计无疑备受建设方的亲睐。消费者在购买房屋时,会综合考虑建筑物各方面的因素,如建筑物周围的配套设施,建筑物设计的质量,等等,节能环保的设计不仅能为消费者提供舒适的生活环境,更能节约建筑物在使用过程中的能源资源,极受消费者的欢迎。
二、建筑设计方案中贯彻节能设计思想的方法与措施
贯彻建筑物的节能设计思想,是设计师的基本职业素质,设计师应充分发挥主观能动性,考虑建筑物、自然环境和人工环境三者之间的关系。据统计,自然环境对建筑物的节能设计的质量起到70%的影响。因此,在建筑方案的设计过程中,应充分贯彻节能设计的思想。以下是对如何贯彻节能设计思想方法和措施讨论。
1.将自然元素充分引入到建筑物的设计方案中
与建筑物的设计有关的自然元素有土地、降水、光照和通风情况等等。建筑师在设计建筑方案的过程中,应以节能理念为宗旨,进行能源资源的优化配置。
(1)将自然采光引进到建筑物的设计方案中建筑师在设计建筑物的过程中应根据消费者的需求,贯彻节能设计的理念。将自然采光引进到建筑物的设计方案是设计师进行节能设计的首要选择。在运用自然光贯彻节能设计理念时,设计师需要对建筑物所在地的自然环境和人文环境进行综合的考量。我国处于地球的北半球,太阳东升西落,根据这个实际情况,将自然采光设计贯彻到建筑物的设计中时,应将建筑物的朝向设计为南方、东南方或西南方;具体的角度位置关系,要综合考虑到周边街道、周边建筑关系等因素。在顾及建筑物美观的同时达到了利用自然光调和房间整体效果的节能环保目的,在一定程度上改善了人们的生活质量。
(2)将自然通风引进到建筑物的设计方案中将自然通风引进到建筑物的设计方案中是贯彻节能设计思想的有效途径。贯彻节能设计思想,需要做好以下几个方面的工作:
1)设计之初,做好资料的收集工作。根据建筑物所处的人工环境和自然环境的特点,收集历年来该地最高温和最低温的差值,风向、风速和风力的大小以及降水量等情况。
2)在具体的设计过程中,应明确自然通风设计对建筑物节能设计的作用:在自然通风的情况下,空气的流通速度增强,室内空气与室外空气相交换的频率增加,在人群密集的场所,空气的流通可以有效地防止各类呼吸道疾病的滋生与传播,为人民的身体健康和生命安全保驾护航;自然通风可以减少空调和机械通风设备的使用频率,降低能源的消耗,达到节能减排的目的。
(3)将自然景观引入到建筑物的节能设计方案中将自然景观引入到建筑物的节能设计中,在减少对自然破坏的同时,提高了建筑本身的适应性与协调性。设计师在设计建筑物的人文景观和自然景观时应尽可能地引进周边整体环境,在顺应自然界和人类社会发展规律的过程中贯彻节能设计思想。
2.从建筑物本身贯彻节能设计思想
从建筑物本身贯彻节能设计思想需要考虑以下几个方面的内容:
(1)将节能设计的理念贯彻到建筑物的总体布局设计中。建筑物的总体布局关系到整个建筑物的功能。在建筑物的总体布局设计中,应对土地资源进行合理的使用,这既是国家关于提高土地使用率的规范,也是建筑物节能设计的重要方面。在进行建筑物的节能设计时,还应提高原材料的使用率,争取利用最小的资源消耗,建设满足市场需求的建筑物;为贯彻节能设计的理念,设计师在设计建筑物的过程中,还应对建筑物周边的情况有所了解,如周边的交通配套设施、周边行政区域的划分,等等,尽可能地满足人们生产和生活的需要。
(2)将节能设计的理念贯彻到建筑物的体形设计和管理设计中。实现这两个方面的节能设计,需要设计师将自然元素和人工元素结合起来,充分发挥自身的主观能动性,贯彻建筑物的节能设计思想。
三、结语
本文将在总结国际与国内能源现状的基础上,分析建筑节能的必要性与紧迫性,同时通过调研目前国内建筑节能设计实例,评判建筑节能设计的经济效益,希望能够使社会各界意识到,建筑节能不单是发达国家的问题,我国正面临一场真正的能源危机,建筑节能迫在眉睫。
一、国际能源危机加剧
1、能源储量减少,石油仅供开采41年
目前,石油、煤炭、天然气这三种传统能源占能源消费约90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源统计年鉴的最新数据显示,世界石油总储量为1.15万亿桶,仅供生产41年;全球天然气储量为176万亿立方米,仅供开采63年。日本权威能源研究机构也申明,全球煤炭埋藏量10316亿吨,可开采231年;核反应原料铀已探明储量436万吨,可供72年使用(海水中的铀可供使用1万年,利用钚为燃料的增值核反应堆可使用100万年);利用热核反应,海水中的锂能源可开采年限为1600万年。可见,全世界最为依赖的能源——石油与天然气,在21世纪的前半,就将日趋枯竭。科学家们预计2040年石油消费将达到最高峰,2100年石油消费将减少到不足能源消费总量的5%%.而从2050年开始,核能、生物能、水利地热、风力、太阳能的比率大大上升,达到总能源消费的1/3,热核能源将达到总能源消费的1/4.
因此,在世界能源供给结构转轨的大趋势下,不考虑建筑节能而建造的房屋,终有一日会因为没有能源可用,终被社会淘汰。呼吁建筑节能,很重要的一点就在于减少使用石油、天然气等不可再生资源,通过科学合理的建筑节能措施,采用可再生新能源,使建筑可持续发展。
2、能源需求不断增加,价格无法下降
根据美国能源部能源资讯署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消费形势如下:
全球能源总消费量将增加60%,其中亚洲及南美州发展我国家将增长1倍(每年增长4%,相比发达国家每年增长1.3%)。
石油:石油预计增长59%(年增长率为2.2%)。此外,石油将维持占全球能源总消费量40%以上的比例。
天然气:争议较小的天然气将是需求增长最快的能源,预计增长一倍。天然气占全球能源消费量比重也将由23%升至28%.
煤:由于空气污染及二氧化碳排放等问题,煤炭占全球能源总消费量的比重将由22%降至20%.
核能:在政治问题影响下,全球核能发展情势尚难确定,但保守估计全球核能消费量将比现在略为增长。
可再生能源(包含大水力):预估将增长53%.但由于现阶段数量过少、成本高、能源密集度低且供应不稳定,所以占全球能源总消费量的比重将由9%下降到8%.不过预计更远的未来,随着技术的进步,比重将上升较快。
以上预测在2004年阿拉伯石油输出国的12月月报中已经得到体现,它指出截止到2020年,世界石油需求量将以年平均1.7%至2%的速度增长,日需求量逐渐从目前的8200万桶到近1.07亿桶。
可见,由于核能与可再生能源的替代性迟迟无法实现,石油、天然气的需求量仍会不断增加,但能源储量是有限的,这种供需关系导致了石油、天然气等能源价格不会下降。
同时,恐怖活动增加了石油以天然气运输风险及成本。自美国发生“9.11”恐怖攻击事件后,全球恐怖活动升温,而保护措施较为不足的石油及天然气供应等能源基础设施成为攻击目标的可能性提高。例如2001年10月斯里兰卡一艘油轮遭受其境内恐怖组织攻击;2002年10月法国油轮在叶门遭受不明攻击;……各国为了预防恐怖攻击,正大兴土木加强能源设施的保护工作,而随着防范设施、人力及保险费用的增加,能源使用价格也面临逐渐上涨的压力。
面临能源价格,尤其是天然气价格逐步上涨,居高不下,很多高耗能建筑开始出现因承担不起昂贵的能源维持费用而被迫停用,或者售价、租金一降再降的现象。因此,建筑尤其是高层住宅与办公楼、大型共建正面临着一场新的革命,建筑节能节能势在必行。
3、美国企图掌控全球石油供给,强力遏制我国、欧洲的发展
许多石油生产地区,尤其是中东地区,由于拥有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及军事的动乱。在近期较大规模的战争有1980年两伊战争、1990年波斯湾战争、1994年俄国出兵车臣、2001年阿富汗战争和2004年的美伊战争,而其他小型区域冲突也非常多,都是围绕着石油资源而展开的。每次争夺石油资源引发的动荡,使众多石油进口国家经济发展及能源安全受到威胁,牵动整个世界的经济。从这个意义上说,哪个国家能掌握全球的石油、天然气能源,就如同握紧全球经济命脉。
因此,美国攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不仅是要赚回为之付出的巨额战争费用,还要建立起有利于美国的世界石油市场“新秩序”:一来拉低美元汇率、弥补贸易逆差、打压欧元;二来美国可以时时掌控我国、俄罗斯、印度等国家石油进口价格与能源供给量,遏制这些国家的经济腾飞。
面临美国今后可能采取的能源阻扰政策,我国除了争取更多的与石油出口国的贸易协议外,能源节约是最关键的一步。
二、我国所面临的能源挑战
1、人均储量少,先天不足,但能耗效率却低。
我国能源总量丰富,但人均能源可采储量远低于世界平均水平。2000年人均石油可采储量只有2.6吨,人均天然气可采储量1074立方米,人均煤炭可采储量90吨,分别为世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最终可采储量居世界第41位。因此,一旦平均到个人消费量,我国能源并非地大物博,实际上存在先天不足的弱势。
从能源利用效率来看,目前国内能耗高,能源效率低。2001年,我国终端能源用户能源消费的支出为1.25万亿元,占GDP总量的比例为13%,而美国仅为7%.同时,我国单位产品的能耗水平较高,目前8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这8个行业的能源消费占工业部门能源消费总量的73%.这造成了很大社会能源浪费。
2、我国成为能源消耗大国,进口依赖度提高。
2003年我国已经成为世界上仅次于美国的第二大石油消费国。全年原油消费量达到2.5亿吨以上。其中全国原油产量约1.69亿吨,进口原油8900万吨,分别占世界石油需求增长总量的41%、32%,约每天60万桶和260桶。
2004年原油消费需求量仍以10%以上的增速增长,约达到2.75亿吨,进口原油数量超过1亿吨。同时,煤炭消耗量占世界总量的40%以上,天然气供暖需求量也一直在增长。预计到2020年,我国石油需求量为4.5亿吨,年均递增12%;天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上;我国对海外能源的依赖程度将达到55%以上。
可见,我国能源消耗需求旺盛的同时,进口依赖度提高,这使得国内经济受中东动乱及石油危机冲击的概率上升,危及我国能源供应安全,存在较大风险。
3、能源成为我国经济命脉所在,威胁国家稳定安全
2004年全国电荒、煤荒集中爆发。上半年,27个省份全面告急,国家线网被迫拉闸电线80多万次。下半年,今年北方供暖的城市无一例外都面临能源紧张的考验。以吉林省为例,往年到9月底供热企业储煤应达年用煤总量的80%,而今年供热用煤的储量不足40%;长春市每年锅炉供热用煤为306万吨,截至10月底只有总量的40%入库;在吉林市,每年锅炉供热用煤为46.5万吨,今年到10月底也才入库42%;吉林省其他城市同样存在紧缺情况。就连首都北京也难逃厄运。预计北京冬季煤炭需求为1460万吨。受全国煤炭资源紧、运输难、价格高等因素影响,北京市电煤库存一直在警戒线以下运行,到10月底锅炉及民用燃煤库储煤率不足45%.而为防止大气污染,北京城区的燃煤锅炉大多变为燃气或燃油。随着石油价格的上调,北京冬季供暖承受着巨大的压力,2005年3月,北京油价再次上调,93号汽油每升上涨了0.26元。
能源的供给直接影响到人民生活与国民生产。一次拉闸对平常老百姓无关大要,但对于长期依赖电力生产的工厂、企业来说,损失可能是上百上千万;而全国27个省份同时出现问题,这种经济损失就根本无从计算,直接关系到国家经济命脉。而冬季供暖的短缺,导致很多底保户和困难企业失去基本生存条件,威胁到国家稳定安全。
三、建筑节能要求十分紧迫
1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3
我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断,国家建设部科技司研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大,加剧能源危机
直到2002年末,我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前,我国已建房屋有400亿平方米以上属于高耗能建筑,总量庞大,潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出,仅到2000年末,我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤,占全社会终端能耗总量的27.6%,而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%.因高耗能建筑比例大,单北方采暖地区每年就多耗标准煤1800万吨,直接经济损失达70亿元,多排二氧化碳52万吨。如果任由这种状况继续发展,到2020年,我国建筑耗能将达到1089亿吨标准;到2020年,空调夏季高峰负荷将相当于10个三峡电站满负荷能力,这将会是一个十分惊人的数量。
据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后,亟待改善
钢铁冶炼系统中,节能技术的问题,主要表现在方法单一上。我国钢铁冶炼行业运营中,节能一直是社会关注的问题,虽然钢铁冶炼行业积极提倡节能,但是其在实际节能中,仍旧采用的是单一的节能技术,无法在根本上降低钢铁冶炼的能源消耗,很难提高钢铁冶炼生产的效率。钢铁冶炼系统中,如果要引入先进的节能途径,就要以冶炼系统的整体为主,需要消耗大量的资金,如果缺乏资金支持,钢铁冶炼系统的节能技术,就无法落实到位。钢铁冶炼行业,综合考虑到钢铁利用率、节能减排指标等,已经注意到成本投入在冶炼系统节能中的重要性,关键问题是,社会对钢铁的利用率,不能为钢铁冶炼行业带去足够的资金效益,进而阻碍了节能新技术的发展,增加了钢铁冶炼系统的节能压力。
2电气工程及其自动化中存在的问题
2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献,但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性,被应用的范围逐步扩大,对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主,作为当下最为先进的技术之一,对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小,并且准确有效,所以,就需要大批量的电气设备共同运作,如此,对于电能的消耗可谓是不计其数,与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言,电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升,但纵观整体发展情况而言,其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年,人们对于生活追求的品质不断攀升,相应地也加大了对电气自动化水平的要求,但是我国对这一领域研究的时间还不是很长,对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控,特别是在自动化工厂的生产环节,相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是,众所周知的是,如果电气的生产质量得不到有效的保证,就会发生一系列的用电事故,严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现,需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义,集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作,上文已经提到过,虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛,但由于起步过晚, 虽然在努力的向集成化方面靠拢,确切的来说,现在还处于自动化阶段,技术水平发展有限,集成化技术还不成熟,各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以,还达不到及时实现资源的有效共享,在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥,使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变,所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以,可以从这几方面做起,减少导线电阻:(1)使用功率较小导线;(2)使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路,减少人员的工作量,有效减少电能耗损,同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离,也是减少供电的距离;(3)使用截面积大较大的导线,如果条件允许,可以选用较大截面积的导线,有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中,配电设备中的无功功率占有较大的容量,所以存在较为严重的电能耗损的情况,不仅影响到电压,还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说,无功功率主要表现在功率低,尤其是当功率过低的时候,用户需要向相关部门缴纳一定的罚款,因此如果说能够使用合适的无功补偿设备,就可以保证功率的平衡,有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损,从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响,那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收,同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用,因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候,有几处要格外注意:(1)利用电容器在进行无功补偿的时候,一定要根据电压容量,电压负荷,自然功率,目标功率等参数来确定电容器的容量,同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波,需要通过串联定量电抗器来消除谐波;(2)以参数的物理量来确定无功的电流,功率的参数,从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述,电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念,也是为了响应可持续发展的需求,同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步,但是随着社会的发展,电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展,不断优化配电设计,在科学利用电力资源的同时,还需要不断提高电力系统的运行效率,并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
[1]陆伟.电气自动化的节能设计技术研究[J].中国高新技术企业,2015(07).
关键词:工业厂区;给排水;节能设计
1.工业厂区给排水中存在的节能问题
1.1水资源的不合理利用
在一些工业厂区内,由于没有对水资源进行很好的分质、分区供水,没有针对废水、雨水的回收工作进行分析和规划,工业生产、消防及生活用水全部取自生活用水水源,导致工业厂区的运营成本过高,这不仅造成了水资源的浪费,也使得工业用水的成本增加。
1.2给排水管网设计不合理
在一些工业厂区内,给排水管网的管道布置不合理,出现绕路,管路布置不顺畅等现象;管径计算不合理,造成管径设计偏大或偏小;还有在管材的选择上不合理;造成管材浪费以及在水的输送过程中,损失较大,利用率不高。
1.3热水供应系统中热源的不合理利用
在一些工业厂区内,热水供应系统中,没能将工业厂区内的废热、余热充分的利用起来,导致热源浪费,从而降低了经济效益。
1.4建构筑物的用水器具和配水器具选择不合理
在一些工业厂区内,建构筑物内使用的卫生器具和配水器具并非节能型器具,造成水资源的浪费及供水设备选型参数过大[1]。
2.提高工业厂区给排水设计的节能性的主要措施
2.1合理利用市政管网余压,采用分区给水方式的节能措施
对于位于城镇中的工业厂区,应合理的利用市政管网的压力,在城市供水系统中,市政给排水管网的压力一般是0.2~0.4MPa之间,在工业厂区内,采用分区供水的方式,可以降低二次加压的能源消耗。在工业厂区的供水方面,要尽量的使用市政管网直供,只有当市政管网不能满足水压要求时,再由工业厂区加压设施进行加压供水。对于加压设备也应根据用水特点进行合理选择,一般生活用水系统,选择使用变频供水设备给水系统,工业用水可以直接选用加压泵加压供水,这样根据不同的工作状况选择加压方式,一般可以节能至少30%,而且还可以降低设备损耗,延长设备的使用寿命。另外,一般来说对于工业用水水质要求不高的厂区,在场地条件允许的情况下可以考虑设置高位水箱供至工业用水。厂区内的生活用水和生产用水可实行二级计量(一级全厂区,二级各建构筑进户),这样可以大致掌握整个厂区的用水情况。
2.2提高厂区水资源综合利用效率
水作为社会生产和生活中必须的能源之一,由于人类不断的开发利用,造成严重水资源的缺乏,日益增长的水资源需求和水资源严重缺乏已经成为全球的一大矛盾。在我国的600多个城市中,有108座城市处于严重缺水状态,300余座城市处于缺水状态[2]。水资源缺失严重制约着我国社会经济的发展。可见,防止水资源危机,解决水资源供需矛盾成为我国长期发展的必要因素,节约用水必须成为指导方针。中水设施通常是由原水收集、存储、处理以及供给等构成的。通常来讲,我们把厂区中的生活污水、生产废水收集后经过处理,达到复用水水质标准后,回用于厂区绿化浇灌、生产用水或者某些建筑物内的使用等,称之为工业厂区中水。可见建立污、废水处理站能够把厂区内生产废水和生活污水进行处理,对其进行再利用。通常可用于绿地浇灌,道路冲洗或厕所的冲刷等,如果厂区生产用水对水质的要求不是特别高的话,处理后的中水也可以应用于生产中。中水的有效利用,可以提高厂区水资源的综合利用效率。雨水利用的过程类似于中水,是指将雨水收集后,通过一定的方法对其进行处理后,达到符合某种水质标准的水,然后对其利用的过程。雨水的利用,不仅可以对淡水资源起到节省的作用,而且还能增加部分的淡水资源。处理后的雨水有多方面的用途,如用于厂区的绿化、厕所的冲洗等,同时也可以把部分的雨水排到绿化带,使其流到地下。为了增加雨水的利用率,如果厂区有足够的条件也可以将雨水收集起来,对其进行处理之后,作为厂区景观用水。这样也可以提高厂区水资源的利用效率,达到节约用水的目的。
2.3厂区热水系统热源的节能选择
通常在工业厂区内,食堂和浴室是主要定时供应热水的。所以要想在给排水节能,对于热水系统的热源选择上是重点。在热水系统的热源选择上,优先采用厂区内的废热,在厂区生产过程中,会产生大量的废热,如果不加利用,只会白白浪费,如果利用废热对冷水进行加热,可以极大的减少能源的损耗。另外还可以考虑使用太阳能加热,太阳能属于一种新型的能源,是节能的重要途径,而且太阳能是一种清洁能源,不会造成环境污染。我国很多地区都处在北纬40°以北,所以日照时间是可以保证的,太阳能热水器是由集热器、储水箱、给水箱、配水管、循环管以及循环泵组成。但是太阳能也有一定的缺陷,那就是太阳热能的密度低,而且不稳定,能源的供给不是实时的,所以要想提高太阳能热水系统可靠性,就必须采用一些辅助手段去辅助能源的供应,保证即使在连续的阴雨天气,热水系统仍然能够正常使用。太阳能热水系统的节能效果是十分明显的,但是在实际设计中,要考虑到冬天寒冷天气,尤其是在我国北方一些冬季比较寒冷的地方,要将太阳能热水器的抗冻性能以及承压能力考虑进去[3]。
2.4.选用节水管材,使用节水型卫浴用品
配水器具和卫生器具的选择,关系着建筑节水工作的成效。厂区在选择时,要在满足使用功能的条件下,优先选用节水节能型器具。具体措施有以下几点:2.4.1选择节水型坐便器,水箱的容积要小于6L[4]。2.4.2卫生间采用能消除长流水的水嘴和器具。比如红外感应水嘴、感应式冲洗阀便器等。2.4.3在浴室内,选择用脚踏开关淋浴器,多于3个淋浴器的配水管道布置成环形。另外,在建筑设计过程中,厂区要根据现状,采取针对性措施,优先考虑节水节能器材。如,使用减少管道局部水头损失的低阻力管道阀门和低阻力倒流防止器;使用内壁光滑、耐腐蚀、结垢少、污染小及成本低廉、安装方便的塑料管材。
3.结束语
总的来说,在工业厂区进行合理的给排水节能设计,不仅能够提高厂区的节能性以及经济效益,同时还可能为能源的利用作出一定的贡献,因此我们有必要做好工业厂区的给排水节能设计,要认识到工业厂区给排水节能的重要性,并努力做好每一个环节,为解决能源危机贡献一份力量。
作者:夏青 单位:中煤西安设计工程有限责任公司
参考文献:
[1]黎献纲.建筑给排水设计中的节能减排[J].住宅与房地产,2017,03:87.
[2]郑作曜.建筑给排水节能节水技术及应用实践[J].住宅与房地产,2017,03:225.
近年来,城市化进程越来越快,城市人口也在与日剧增,城市建设多元化、智慧化,建构筑物更加新颖化,与此同时城市给排水问题也随之应运而生,目前随着我国城镇化进程的不断加速,以往敷设的给排水管道、泵站、渠道等给排水系统的承载力已经严重饱和,已经不能满足现阶段以及后续城市发展的规模和进程。同时在市政道路、桥梁在施工过程中往往要求加快施工,及早通车等后墙不断提前的要求,施工过程中套用的规范及行业标准也已经不能满足现阶段的城市需求,新的规划标准没有编制或者正在修订当中,无法对现阶段的处理量和扩容能力进行科学准确的预判,进而导致新竣工的排水和给水能力在未来的不长时间内已无法满足城镇的发展需求且无法实现系统的扩容。国内诸多城市雨季内涝及用水高峰时段供水量不足等问题,严重影响了城镇居民的生产生活,个别城市雨季的城镇内涝甚至危害了城镇居民的生命及财产安全。市政排水工程与城镇消防排涝设计不协调甚至出现了相互制约的情形,应急处理能力严重不足,以至于很多城市道路普遍存在“拉锁”式开挖、回填、再开挖、再回填的循环治理模式。造成了人力、物力的极大浪费,严重不符合市政给排水工程的节能设计要求及城市智慧、节约型发展的普遍要求。因此,城市给排水节能设计的要求已经迫在眉睫,为了能更好地推动和适应市政建设的节约型发展,应在城市给排水工程节能设计上不断地进行改革和创新。
2市政给排水工程践行节能设计的必要性
在人类发展的历史进程中,市政基础工程的建设是一个社会集体得以发展的重要基础条件。而市政给排水工程作为城市基础设施建设的重要内容,通过践行市政给排水工程进行节能型设计,不仅影响到城市地下,地表水资源的开发与保护,而且对城市的发展也具有不可忽视的重大意义。水资源作为人类赖以生存和发展的不可替代资源,在市政给排水系统的设计中进行节能设计具有十分重要的意义。在设计上做到城市污水排出快、能耗低、无污染,雨污分流,确保城市生产和生活污水经处理后达标排放自然水体并循环利用,为发展节约型城市做出不可磨灭的贡献。
3给排水工程节能设计的措施与要点
3.1科学布置给排水管网
市政给排水系统工程中,给排水管网路径和布局设计与节能息息相关,市政给排水专业在城市发展中承担了给水、排水、供暖、中水回用等工作。这些工程在市政工程能耗方面至少占用了1/3的建筑能耗,因此,在进行给排水管网设计时,不仅要对管网走向进行合理的布置,路径选择还应充分结合城市的特点,具体情况具体分析,设计、施工前应充分论证,在确保环境友好的前提下进行节能设计。3.1.1给水管网节能设计。合理的给水系统的分区,供水加压方式、加压系统的控制是给水管网节能设计的一个重要通途。充分调研供水分区范围内供水压力需求,针对不同的建筑物标高选用不同的供水压力。针对高层建筑屋进行1~2次增压,合理的管网设计能够充分利用给水管网的余压满足低矮建筑物用水的需要,节约能源。利用不同扬程的官网供应不同标高的建构筑群,尽量减少能源的浪费。3.1.2供水设备的选型。选用合理、节能的供水设施和动力设备对给水节能的设计也同样具有举足轻重的作用,高层建筑物供水尽量采用无负压新型供水设备。精准测量建筑物的水压需求,并应当以该数据为基础进行供水压力设计和设备选型,严格地防止超压出流的情况发生。合理采用减压和增压设备,有效地控制水压,例如:增设减压阀、调压阀等,有关工程实例和文献均可以证明减压阀等设备对派水点的水压起到良好的调节和控制作用。3.1.3降低热源管道的无效浪费。目前一些城市中存在热水系统无效浪费的情况而且呈愈演愈烈之势,这与市政给排水节能设计的概念背道而驰。为此必须采用快速有效的节能手段对热水供应系统进行节能改造和改扩建热水管道进行节能设计和改造。具体可从以下几个方面开展。(1)积极推进建筑物室内热水循环系统,最大程度地减少无效冷水排放。(2)对热水、蒸汽供应管道进行二次优化设计,最大程度地减少管道热量损失。(3)针对供热水、蒸汽管道加装自动温度调节装置,避免整体管网调节温度导致热量的浪费。
3.2排水管网节能设计
结合城市发展趋势及城镇人口增长速度,带有前瞻性的考虑城市人口数量及用水习惯,在遵循城市发展规划的前提下,结合以往排水管道的设计经验对未来新建的排水管官网节能设计具有深刻的指导意义。进行海绵型城市建设设计,进行雨污分流,将雨水吸收存储,并对其循环利用,并降低初期大流量的雨水污染,设计建立能够弹性适应自然灾害和环境变化的城市排水、蓄水管网。
3.3排水管道铺设、选型节能型设计
以往诸多城市的排水管道设计不够科学合理,对其排放污水不能高效及时地进行处理、疏导,从而给后续的管网维修及新建水网的接管设计带来严峻的挑战。随着城镇交通的发展,地铁等交通运输方式的不断普及,对地下管网的设计和敷设而言不能再依据以往的设计经验进行设计。新建的排水管网系统设计应结合市政、交通、规划部门的指导意见,严格执行管网的一次投入长久使用的节能设计理念,采用新工艺、新材料充分利用城市标高做到严格意义上的排水节能化设计。
3.4低给排水设备能耗
在市政给排水系统运行过程中,水厂的给、排水泵机组能源最高,在以后的系统设计和设备选型时,应该充分水泵机组变频等有效措施降低水泵机组的能效消耗。针对给排水水量的需求认真计算合理论证,选用科学合理的水泵机组。于此同时泵站的选择也应当选择合理的位置进行布置,在确保水泵扬程和流量裕量满足要求的前提下,防止处理能力过剩造成的能源浪费。
3.5节约材料方面
优化设计在市政给排水设计中的作用十分重要,给排水工程所需材料非常多,因此,工程设计人员要根据排水规范的要求,尽量节约材料,降低投入。针对不同类型的排水管道,要进行认真的计算并确定最佳管径,尽量避免估算不准出现误差,要严格按照规范要求设计雨水口连接管、接外接井以及坡度间距等,从而达到节省材料的目的。
4结语
总之,在市政给排水设计中存在很大的节能空间,因此,在进行设计时要针对给排水工程的实际情况和水质要求制定设计方案,在优化设计方面做到一丝不苟。因为市政给排水工程是一个复杂的系统工程,因此,需要对每一个环节进行全盘考虑,要在不违反设计规则的基础上,做好节能工作,只有这样才能使给排水工程充分发挥效用,除了能够平衡经济发展和节约能源,使人类未来的居住环境更加美好,同时也为实现经济社会的全面、协调和可持续发展提供了良好条件。
作者:严博 单位:贵阳建筑勘察设计有限公司
参考文献