前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的可再生能源优缺点主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
一、国外建立节能和可再生能源发展基金的经验
1、基金设立背景
尽管节能和可再生能源发展基金在国外设立的具体背景不尽相同,但基金的设立动机基本相同,主要是出于支持国家利益和公众利益的战略考虑。节能和可再生能源发展对国家和公众利益的贡献主要体现在:促进能源可持续发展,促进能源供应清洁化,减少能源利用的污染排放,改善区域环境,有效减少能源需求,促进能源供应结构的多样化。除此之外,出于克服节能和可再生能源发展在竞争性电力市场环境下面临的诸多障碍,建立基金也是各国政府长期以来采取的一项激励政策。
2、基金融资机制
各国基金的资金融资渠道可以归纳为以下三种。一是电力附加费,即在零售电量上再征收少量附加费用于支持节能和可再生能源发展。二是排污费或污染税,即向发电厂或电力公司征收污染税或污染费,并将其中一部分资金作为基金。三是一般性税收收入,即利用一般性税收收入中的一部分作为基金,这一资金筹集方式的实质是财政拨款,基金要纳入政府财政预算中实行专款专用。
国际经验表明,电力附加费征收被认为是一种比较合理的基金筹资方式。在最近10年中,这种基金筹资方式在国际上越来越流行,丹麦、英国、德国、比利时、意大利、荷兰、挪威、巴西等国家,以及美国的许多州都采用这种筹资方式。排污费或污染税征收方式的优点是:排污费(税)一经设立,基金的资金来源就有较充分的保障,并且具有可持续性。不足的是公众对新增税收的反应比较敏感,对能耗密集型产业会带来较大影响。因此,这种方式的实施阻力较大,目前在国际上的应用还不普遍,除英国外,还没有发现其他国家有过这种尝试。一般性税收收入方式的主要优点是:对公众而言不增加税收负担,对相关企业来说也不会影响其利益,因此,这种基金筹资方式较易被接受。在一些早期建立基金的国家,如丹麦、瑞典、英国、日本等国家中,这种方式被较多地采用。主要缺点是:容易为国家经济状况的好坏和政府财政预算变化等因素所制约,使资金筹集缺乏稳定性和持续性。因此,近年来这一方式的采用正在逐渐减少。
3、基金筹资规模
从实际情况看,各国在基金筹资规模上有很大差异,概括来说,各国基金的资金征收规模占零售电量收入的1%―4%。各国经验表明,任何一个国家的基金规模都不可能完全满足本国的节能和可再生能源的开发潜力,基金筹集规模的大小主要依据所支持的节能和可再生能源发展目标而定,除此以外,社会的可接受程度、市场对节能和可再生能源所起的作用、电价的走势以及基金设计方案等,都是影响基金规模的因素。
4、基金征收期限
关于基金的征收期限问题,国际上普遍认为,节能和可再生能源市场的建立需要长期努力和持续的资金投入,因此,国外基金通常具有较长的征收期限,一般是4―10年。美国加州最初设定的基金征收期限为4年,2000年加州发生了严重的电力危机,州政府更深刻地认识到支持节能和可再生能源发展的重要性,加州立法机构通过法案,决定将基金征收期延长至10年。另一些国家采用在评估基础上确定基金征收期限的做法,事先规定基金使用效果的评估时间,根据基金评估结果决定是否继续执行基金征收期限。基金评估的主要内容是:基金使用对达到预定目标是否有效,基金使用方向是否合适,使用是否经济有效,节能和可再生能源市场是否得到促进,基金是否使全体公众都受益等。
5、基金管理机构
对于如何选择基金的管理机构,目前国际上主要有三种管理机构模式,即政府职能机构、电力公司、独立的非政府机构。从三种模式的应用情况看,以美国为例,目前美国15个支持可再生能源发展基金中,有10个由政府职能机构管理,3个由电力公司管理,2个由独立的非政府机构管理;22个支持节能的基金中,有11个由政府职能机构管理,7个由电力公司管理,4个由独立的非政府机构管理。
三种基金管理机构模式各有其优缺点。政府职能机构管理有利于基金使用的公平性,但可能因和缺乏灵活性而影响基金的使用效率。电力公司管理节能项目能力较强,管理可再生能源项目方面经验欠缺,而且节电与电力公司的利益相冲突,难以保障基金使用的公平性,需要加强基金的监督。独立的非政府机构管理模式,在机构的业务和职能范围上与基金管理有很好的一致性,具备高质量和高素质的技术和管理人才,在基金配置和使用上具有公平性,但是机构需要用良好的信誉度和基金管理绩效向政府部门以及其他相关利益方来证明其存在的价值。至于哪一种管理机构模式最佳,目前国际上没有定论,具体选择取决于各国国情。
6、基金管理和监督
(1)基金使用管理模式。在如何利用基金方面各国发展了多种使用模式。国外基金用于支持节能项目时一般有两种使用模式。一是支持“资源获取”类项目,即把节能看作是一种资源,支持那些在短期内能实现收益、在项目周期内能直接准确衡量节能效果的项目。二是支持“市场转化”类项目,这类项目试图改变整个市场行为,但短期内难以奏效。国外基金一般有三种使用模式用于支持可再生能源项目。一是用于项目开发,即根据项目的装机容量直接给予补贴;二是用于基础设施发展;三是用于投资,即类似贷款,直接对企业或项目进行投资。目前,国外大多数基金采用的是项目开发模式。
(2)基金激励机制。除了各种利用模式外,国外基金还采用了多种形式的激励机制,主要有:①前期投资补贴,以赠款形式支持大型可再生能源系统和节能基础设施开发;②服务合同,以赠款形式对服务合同提供支付;③前期折让:一般用于终端用户购买小型可再生能源系统或节能设备;④生产性激励:按可再生能源发电量或节电量进行补贴;⑤低息贷款:向可再生能源公司和节能公司提供低息贷款;⑥风险投资:利用基金向可再生能源或节能公司提供债权投资或股权投资。
(3)基金分配方式。在选择确定了基金的使用模式和激励机制后,基金管理者还需要决定如何分配资金到具体的项目。国际上通常采用三种分配方式:一是竞争性招标。即基金管理者向潜在的节能和可再生能源企业征集项目,那些低成本、容易产生效果而且能力强的企业将在竞争中胜出。二是先来先得。即基金向任何符合规定的项目提供固定额度的激励资金,先来先得,直到所有资金用完为止。此方式适用于项目小、数量多的情况,如节能型家用电器购买折让项目、小型光伏系统安装补贴项目。三是双方协商。即基金管理者与项目申请者进行协商谈判后确定资金分配方案。由于这种方法缺乏竞争,而且容易受到行政干预和影响,大多数情况下应尽量避免采用此法。
(4)基金监管。为保障基金的有效使用,对基金管理进行有效监管也很关键。国外经验表明,对于不同的基金管理机构有不同的监管需要。在电力公司作为基金管理机构的情况下,基金监管尤为重要,一般由电力监管委员会或其他政府职能部门对基金管理工作进行直接全面的监督。监督内容涉及基金目标、实施计划、项目实施结果以及基金使用审计等诸多方面。在政府职能机构作为基金管理机构的情况下,一般由另外的政府部门对其进行监督。监督内容包括对基金使用情况进行评估和定期审计。对于独立的非政府机构管理基金,政府部门依据基金管理合同对管理机构进行监督。基金管理机构需要用良好的基金管理绩效向政府部门以及其他相关利益方来证明其管理的质量。
7、基金的实施效果
基金对节能和可再生能源发展的促进作用是通过利用基金支持多种节能和可再生能源项目来实现的。国际上20来个国家的基金运作实践已经充分证实了基金所能产生的作用和影响。特别是在基金建立时间较早、基金来源较稳定、基金规模较大、基金运作管理得当的国家里,基金的实施效果可以表现在以下几方面。一是基金起到了带动节能和可再生能源投资的杠杆作用。在英国、美国、日本等国家,基金所带动的节能和可再生能源投资规模为基金的数倍甚至更高。二是促进了节能和可再生能源技术发展。美国基金有效支持了多种建筑和工业节能技术的发展和推陈出新,丹麦基金支持热电联产技术,使其装机容量占到了全国发电装机容量的56%以上。基金在促进可再生能源技术方面在丹麦、荷兰、英国、德国、日本等国家成效显著。众所周知,丹麦的风力发电技术是世界一流的,日本的光伏电池技术在国际上处于领先地位,在这些技术进步和推广应用中有基金的重要贡献。三是推进了节能和可再生能源产业化。对节能产业来说,基金支持节能服务业发展和支持节能工业基础设施的建立。典型的例子是基金对“能源服务公司(ESCO)”的支持,使ESCO发展成为一门新兴的节能服务产业。基金对可再生能源产业的促进主要是对利用设备制造业的投资、支持引进先进技术、支持大型基建项目(如大型风电场建设)等多方面。四是促进了节能和可再生能源市场的建立。例如美国的“能源之星”品牌有效影响了用户的购买行为,并帮助开拓了高效家用电器、高效电动机等节能产品的市场。五是基金实现了显著的经济、环境效益。作为发展中国家的巴西在基金支持节能方面取得的成效引人瞩目,在1986―1998年期间,为节能项目投入的基金资金为2.6亿美元,同期累计实现节能量5.3TWh;避免新建电厂容量为1560MW,节约电力投资31亿美元;同时还产生了显著的环境效益和多方面的资源节约效果;总的效益成本比为12:1。在美国、英国等国家也有统计结果表明,基金实现了显著的经济、环境效益。
二、国外建立节能和可再生能源发展基金对我国的启示
从众多国家基金的使用效果来看,基金以其源于广大消费者的筹资形式和公平竞争的用资方式对节能和可再生能源持续发展产生了巨大的推动作用。国际实践经验已证实了基金的有效性和影响力,对我国学习和借鉴此经验有很好的说服力。建议我国将基金作为一种持续性的经济激励政策,支持节能和可再生能源发展。
我国的基金应该建立在有法律法规保障的基础上,构造公平和竞争的科学管理模式,注重基金的杠杆作用和成本效益,达到促进我国节能产业化和可再生能源规模化的发展目的。
分析国际上基金的主要融资方式,无论采用哪种融资方式,其实质都是来源于最终电力消费者的贡献。用电户交纳电力附加费的集资方式,符合“谁污染谁付费”的原则,体现其公平性,易为我国公众理解和接受。其次,基金打破了单一靠政府投资的传统方式,开发了一种从广大用电户中集资解决节能和可再生能源投资的新途径,易为政府采纳。第三,这种集资方式年复一年,积少成多,有较好的持续性。还有一个重要原因是,我国也曾有类似电力附加费的实施经验用于支持三峡工程建设。有鉴于此,采用电力附加费方式作为我国基金的筹资机制是一种值得考虑的选择。
各国在基金筹集规模方面的经验表明,资金规模的确定主要是考虑如何满足节能和可再生能源发展目标的需求。因此,我国的基金规模应该根据节能和可再生能源的“十五”、“十一五”发展规划和2020年的远景规划而定。具体的基金筹集规模预算,应该考虑用于满足补贴可再生能源电力和节能的增量成本。
对于基金使用模式的选择,考虑到我国的实际情况,基金使用模式应该结合国家激励政策所需支持的重点和优先发展的节能和可再生能源项目而定。选择时应注意保持资金使用模式能够最好地、不失时机地用于支持节能和可再生能源。不能机械地效仿某一种特定的模式,因为各种使用模式本身并不是相互排斥的,综合利用各种资金使用模式的长处是明智的选择。
国际经验表明,采用竞争性招标作为资金的分配方式有很多优势,我国的基金应该特别注重应用这种方式。竞争性招标方式选择过程公开化,不但能够选择有较好实施效果的项目,而且能够通过鼓励竞争降低成本。当然,在采用竞争性招标方式时要注意避免恶性竞标,合理确定中标标准,加强项目质量监督和奖惩制度。
从国外情况来看,基金管理机构的三种模式各有优劣,不能绝对地说哪种模式是最好的。我国的基金管理模式需要在政府和独立机构模式中总结经验,特别是需要考虑和设计一种符合我国实际情况的基金管理模式。这种管理模式是一种既能利用政府部门宏观调控作用、又能发挥不同专业机构管理特长的模式,即这种管理模式是一个由多个机构组成的,在管理上形成互相合作又相互监督的,体现公平、高效的管理模式。需要注意的是,在设计基金管理模式时,应该同时考虑基金的监管机制。
根据我国国情,一个值得强调的问题是,将基金和其他政策措施相结合很有必要,能够使基金收到更加显著的效果。因为,尽管基金已经被证明有显著的成效,但它并不是节能和可再生能源发展的唯一促进手段。对于节能来说,制定节能和最低能耗标准,促进通过最小成本获取显著节能效果等措施,也是推动能效的关键措施;对于可再生能源来说,加强可再生能源开发利用的法律法规建设,建立竞争机制培育市场,都是从根本上促进可再生能源规模化发展的重要措施。
节能市场和可再生能源市场两者都是非常复杂的多样化市场,因此,多样化的项目设计和多种技术综合选择的思想,是使基金取得成功的关键。从美国被授予的基金模范项目来看,成功的节能项目往往是采用了一系列的项目组合,这种将多种节能技术组合的方法,往往能够以较低成本获得较大的节能量。
我国在建立基金时,还要充分考虑各国在实施基金中出现的问题和弊端,以便采取适当有效的应对措施。比如,避免将基金作为应急资金而挪作它用,以免影响基金的长期性和稳定性。另外,为避免因管理和监督不当而使基金受到公众谴责。总之,对基金的管理和监督需要付出很大努力。
参考文献:
①美国资源解答中心,《国外可再生能源主要政策研究》,2001年。
②公共利用基金课题组,《在中国实施公共利用基金的可行性研究报告》,2002年。
关键词:太阳能;热水器;优缺点;建议;发展方向
中图分类号:F407.9文献标识码:A
太阳能是一种绿色的可再生能源,在一定程度上可以说是取之不尽、用之不竭,不用则白白浪费。在能源短缺日益凸现的今天,对太阳能等可再生能源的开发利用已经越来越受到人类的重视,并在许多领域得以应用。太阳能热水器作为一种实用型太阳能产品,经过多年
的应用和改进,已逐渐进入千家万户。与传统的燃气热水器、电热水器相比,太阳能热水器具有环保、节能、安全、方便、运行成本低等优点,但也存在一些缺陷。本文试着对此进行对比和分析。
1太阳能热水器与其它热水器的优缺点比较
1.1优点
1.1.1、节能
燃气热水器消耗的是各类燃气,如人工煤气、液化气、天然气、沼气(仅适合农村)等;电热水器消耗的是电能,而大部分电能消耗的都是煤炭。除沼气外的上述燃气和煤炭都属于不可再生能源范畴。随着人类社会的发展,对能源的需求越来越大,这些不可再生能源总有一天会消耗殆尽,人类很快就将面临常规能源枯竭的危机局面。
太阳能是一种可再生能源,在一定程度上可以说是取之不尽、用之不竭的,是替代常规能源的最好选择。数据表明,每平方米太阳能热水器,每年可以节约标煤120KG。太阳能热水器是利用太阳能来加热的,不消耗任何常规能源。
1.1.2、环保
燃气热水器和电热水器都要消耗煤气、天然气、煤炭等矿物质能源,这些矿物质能源在燃烧的过程中,除了产生C02和水外,还生成其他有害气体:如C0、S0、N0等。这些有害气体严重污染大气质量,形成酸雨,直接影响人类的身体健康。C02等温室气体造成的地球温室效应,引起全球气候不断变暖,越来越威胁到地球这一人类赖以生存的家园。
太阳能热水器利用太阳能的辐射作为热源,使用过程中不排出任何废渣、废气,也无噪音,对人类环境和生活不产生任何污染和破坏,是一种绿色、环保的热水器。
1.1.3、安全
燃气热水器有燃气和废气中毒的潜在安全隐患,电热水器有漏电触电的潜在安全隐患,而太阳能热水器在使用过程中没有任何安全隐患。
1.1.4、方便
燃气热水器采用水压和水温联动控制系统,如遇水压不稳定时会出现水温不稳定现象,水压过低时甚至无法正常使用。电热水器在使用前需要提前加热,水容量较小,水胆中热水用完需要再次加热,不能连续使用。电热水器的水胆利用自来水压力输出热水,冷水补充不易控制,使用时由于冷水的不断补充,水温逐渐下降,造成洗浴不舒适。
太阳能热水器水箱容量较大,水压稳定,连续供水能力强,洗浴过程水温恒定,洗浴舒适。其冷水补充也很方便。
1.1.5、运行成本低
燃气热水器和电热水器在运行时分别消耗燃气和电力,都有一定的能源费用支出。而太阳能热水器在运行时不需要能源费用支出。
1.1.6、其他
太阳能热水器设置在屋面或阳台栏板上,可以对建筑物起到一定的遮阳作用;遇到供水系统突然停水时,太阳能热水器的水箱可以作为备用水箱储水使用。
1.2缺点
1.2.1、受季节和天气的影响较大
太阳能热水器制热需要充足的阳光,在阴雨天基本不制热。在夏季日照充足时所产生的热水用不完,在冬季环境温度低、日照时间短时,所产生的热水明显不足。
1.2.2、一次性投入成本略高
购买和安装太阳能热水器,比燃气热水器和电热水器的一次性投入成本略高。
1.2.3、安装部位和安装范围受限制,对建筑物外观有一定影响
燃气热水器和电热水器都是安装在室内,对建筑物外观没有任何影响,安装范围不受限制,每家每户都可以安装,太阳能热水器由于需要充足的阳光,只能安装在室外受阳面(建筑物屋面或南立面,不能保证每家每户都能使用太阳能热水器。
1.2.4、室外设备和管理发生冻裂故障
由于太阳能热水器只能安装在室外,在严寒地区和寒冷地区的冬季,当环境温度突然急剧降低时,一些没有排空太阳能热水器的采暖真空管和室外管道会发生冻裂,造成使用故障。
2太阳能热水器推广使用中的几点建议
针对上述太阳能热水器的缺点,在今后太阳能热水器的宣传和推广使用中,要注意以下几个方面:
2.1从全寿命使用来看,太阳能热水器比其它热水器经济。虽然初次购买太阳能热水器比燃气热水器或电热水器大概多几百元到一千元不等,但在以后十五年左右的使用期内,太阳能热水器每年要节省电费或燃气费三百元左右,这样十五年全寿命花费算下来太阳能热水器还是比其它热水器经济的。
2.2采取一定技术措施,可以保证太阳能热水器在冬季正常使用。经过多年的推广使用,现在市场上已经出现了不少的电加热辅助型太阳能热水器,在冬季气温低、日照时间短的情况下,可以采用电辅助加热,保证冬季也能使用到热水。另外一种做法是,将太阳能热水器放置在由多层透明薄膜或透明薄板(玻璃、阳光板等)组成的全封闭温室之中,通过温室作用,使得太阳能集热设备周围的环境温度大幅度提高,即使在严冬,只要有太阳就能制出热水。有关学者实验研究表明,这种措施可使热效率高达85%一95%,比目前热效率最高的太阳能真空管还高3 0%左右。
2.3改变传统的太阳能热水器安装部位及范围。目前大多数太阳能热水器的集热设备都是安装在建筑的屋面,对于多层建筑,屋面面积还能保证全楼所有住户安装太阳能热水器,对于小高层或高层住宅,屋面有限的面积就不能保证了。这就要求改变和创新传统的太阳能热水器安装部位及范围,将太阳能热水器的集热板装设在各层的阳台栏板或墙面上,既增加采热面积满足所有住户的使用要求,也减少了高层住宅中低层部分管道太长使用前要放冷水的缺点。
2.4做好太阳能热水器冬季防裂保护措施。新建住宅建筑应将太阳能竖向管道统一布置在室内管道井内,并做好室外水平管道的保温措施。冬季室外管道发生的“爆裂”现象多是发生在铝塑管和铜连接配件的结合处,这说明了两者热膨胀系数的差异性太大。针对这种情况,建议采用抗冻性能良好的P P R管,采用热溶法连接,避免使用不同材质的配件连接管线。或尽量采用整根管道,减少接头。
3太阳能热水器在住宅建筑中的发展方向
3.1加强行业技术创新,提高太阳光热转化效率,满足冬季对生活热水的需求。太阳能热水器在夏天产生的热水对一个三口之家来说是用不完的,相反,水箱中的水长时间处于烧开状态反而影响水质。春、秋季节有充足的目照时也基本可以满足生活需要。
3.2多方配合,互相协调,提高太阳能与建筑一体化设计水平。新建住宅建筑设计之初,就应对太阳能热水器进行通盘设计,从集热器面积、安装位置、管材选用、管道预留(穿透屋面、墙面对防水层、保温层的影响),到太阳能热水器与建筑物屋面、立面的协调统一及安全、耐久性能等各个方面进行统一考虑,避免造成顾此失彼的缺陷。做到太阳能热水器与建筑物的立面整齐美观、协调亭序、布局合理、性能匹配,并且确保结构安全、维修方便、使用可靠,给人们群众的生活带来真正的方便和实惠。
参考文献:
[1] 李涛.“阳翼九天”紧凑式壁挂太阳能热水器实现太阳能行业新突破[N]. 大众科技报. 2007.
[2] 罗运俊,何梓年,王长贵编著.太阳能利用技术,北京:化学工业出版社,2005.
[3] 中国建筑科学研究院建筑设计研究所等,民用建筑采暖通风设计技术措施,中国建筑工业出版社,1983.
【关键词】 太阳能热水供应;空气源热泵;水源热泵;太阳能一热泵中央热水系统
【中图分类号】 TU289【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123(2012)03-063-02
1太阳能热水供应节能技术
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,公共建筑和住宅的卫生热水、空调已成为普遍需求。在发达国家,卫生热水、供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25~30%,据统计资料,我国也已达到这个比例。而我国的能源结构主要依靠矿物燃料,特别是煤炭。矿物燃烧产生的大量污染物,如温室效应气体的排放已日益成为各国政府和公众关注的焦点。太阳能、低温自然能源的利用是节能和减少CO:排放的关键技术之一。21世纪是能源的世纪,这些可再生新能源的开发已经成为不可阻挡的趋势。
我国根据近几年来在太阳能、低温自然能源的利用,制定了有关国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364一2005)、《地源热泵系统工程技术规范》(GB50336一2005)。许多地方政府还针对当地的情况,出台了许多有关节能的地方法规从政策上加以引导和鼓励。
1.1采用太阳能再生能源的优点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。利用太阳能热水器提供热水有许多优点。
1.1.1节能、经济。太阳光是不要钱的,住宅用户投资几千元的太阳能热水器,可用上15~20年,省掉许多煤气或油等不可再生能源。
1.1.2节材。太阳能集热器可就近设置,缩短了管道的长度,减小循环设备等的尺寸,减少设备的能耗。
1.1.3环保。没有任何废气排放,不污染环境,是一种绿色环保产品。现代太阳能热水器在夏天可把水加热至70℃以上,春秋天使用也基本无问题,在冬天同样可以使用。冬天只要是晴朗的日子或是忽阴忽阳的雨天有2~3h的光照,水就热了,可直接使用;在冬季阴雨连绵的日子,水温也可提升20~30℃,这时只要辅助电加热装置将水加热升温,水就可以用于洗浴、盟洗了,比起从市政生活供水直接升温至需要的温度,省掉了大部分能源。和电热水器相比,用太阳能供应热水,全年一般可节省80~90%的电。
1.2太阳能再生能源的适用条件。太阳能、水源、空气源属低温热源,故在水的加热和储存及相应储热设备、水加热器等的设计计算均不能采用常规热源系统的设计参数。《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中规定,日照时数大于1400h/a年太阳辐射量大于4200MJ/耐及年极端最低气温不低于一45℃的地区,宜优先采用太阳能作为热水供应热源。
1.3太阳能热水供应系统的设计应用。为使民用建筑太阳能热水系统安全可靠、性能稳定、与建筑和周围环境协调统一,太阳能热水系统的设计、施工,应与建筑、施工设计一体化。“量身定做”是太阳能热水系统的发展方向,应根据建筑风格的不同,针对不同建筑设计出最适合的太阳能热水供水系统,最终获得满意的效果。
1.3.1非集中式太阳能热水系统常用方式及特点。
1.3.1.1整体式非承压自然循环式太阳能。第一,方案特点。⑴满足个性化需求,根据建筑结构、用户要求,量身定做太阳能热水器,安装与建筑一体化结合,视觉效果整齐淡观,与建筑相得益彰;⑵集热系统采用水位和定温相结合的循环方式,有效地利用了太阳能;⑶设有自动回水功能,保证用热水时温度,减少了冷水的流失;⑷可和任何常规能源相结合,确保阴雨天的使用。第二,系统优点。⑴系统初投资低,运行较稳定,运行成本低;⑵系统施工周期短;⑶技术成熟,便于组织安装及售后服务,配品、配件较为普及,便于维护;⑷系统控制模式多样,满足不同消费者生活习惯。
1.3.1.2承压型分户集热一分户水箱的方式。第一,方案特点。⑴集热系统为闭式,间接换热,分户水箱;⑵集热器采用阳台式或壁挂式安装,和建筑有效结合,增加建筑的美观;⑶水箱根据需要放置在用户要求的地方,如阳台上、卫生间内、厨房内等;⑷循环管路预埋在墙、室内垫层内,避免影响室内的美观;⑸解决了屋面集热器安装面积不足造成的难题—高层建筑不能使用太阳能;⑹减少了系统的循环管路,从而提高了集热效率,降低了使用费用;⑺每户一套系统,用水和用电分户计量,住户可随住随用,无计费纠纷,便于物业管理。
第二,系统优点。⑴系统承压运行,性能稳定,使用起来安全可靠;⑵系统采用间接加热,有效保证热水的卫生和洁净;⑶水箱承压运行,有效保证冷热水的水压一致,混水均匀,提高了热水使用的舒适度;⑷至卫生间、厨房等相对较远位置的集热循环管路采用TPZ铜管,其使用寿命与建筑基本相等,真正实现了建筑的部品化;⑸控制系统人性化设计,自动化控制,使用安全可靠。
1.3.2集中式太阳能热水系统适用范围及优点集中式太阳能热水系统除具有太阳能热水系统的共同优点外,相对非集中式太阳能热水系统,还具有太阳能资源利用率高、管理相对集中方便的特点,适合在供水保障性要求不高的场所单独使用,或在供水保障性要求较高的情况下与其他辅助热源联合使用。广泛应用于集体宿舍、小型宾馆酒店、学校公共浴室、医院、桑拿等的集中生活热水供应。
集中式太阳能热水系统的辅助加热装置一般选用热泵、电能、燃油(气)锅炉等。换言之,是通过相应的阀门控制,把太阳能集热器作为电能、燃油(气)锅炉、热泵等加热设备的预热设备,做到节能减排。夏季热水供应主要依靠太阳能集热器,其他三季可由太阳能将水预热,热量不足部分由热泵、电能、燃油(气)锅炉等补充。当太阳能系统检修时,可由其他加热设备供给全部热量。系统的运行、转换、定时等通过相应的温度、光照控制仪和阀门控制。
2水源、空气源低温再生能源热水供应节能技术
2.1采用水源、空气源低温再生能源的优点。热泵的作用通常是提取环境(大气、地表水和大地)中的热量或废热的温度并利用这些热量。热泵热水器是利用热泵原理,从周围环境介质中吸收热量来制取生活热水的热泵装置。常规热泵热水器,包括地源热泵、水源热泵、空气源热泵等几种机械压缩式热泵形式。由热泵得到的这部分热水(热泵提升能量一驱动能)属于可再生能源。
2.1.1环境效益显著。开发推广热泵热水器热水供应技术可彻底革除中小型燃气热水器以及小型燃煤锅炉,该装置的运行没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,减轻了城镇的大气污染。同时避免了电热水器所造成的能源浪费严重。更为主要的是将为温室气体C姚的减排做出重大贡献,具有极大的环境效益。
2.1.2节能、运行费用低。热泵制热系数(能效比)恒大于1,全年平均的能效比可达3~4,制热效率高。热泵热水器比传统热水供应系统运行效率还要高25~30%。在华东、华南小型宾馆传统热水供应系统的运行耗电量约为2.33kw·h/人,而热泵热水器热水供应系统约为0.74kw·h/人。保守估计每个客房节约电能约为500kw·h/a。每1kw·h按0.6元计,每间客房节省300元/a。因此由于热泵热水器系统的运行费用低,所增加的初投资可在5~7a内收回。
2.1.3超大水量、适用范围广、安装方便。热泵热水器水箱容量根据具体要求量身订做,水量充足,可满足不同客户不同时段需求。而且不受气候影响,在环境温度为-10-43℃下均能正常工作,可广泛应用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院、集体宿舍、住宅小区、桑拿等集中供热。热泵热水器可以安装在任何地方,安装在室内不占用空间,也可以安装在室外,如屋顶、地面等露天放置,可以实现远程监控,占地面积小、安装简单,无需另设机房。
2.1.4利用可再生能源,可持续发展热泵热水器是利用了空气内热能或地热资源作为冷热源,进行能量交换的热水供应系统。空气和地表浅层地热资源量大面广,无处不在,是一种清洁的可再生能源。
2.2水源、空气源低温再生能源的适用条件。⑴空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低,所以它的使用受到环境温度的限制,一般适用于最低温度-10℃以上的地区;⑵在地下水源充沛、水文地质条件适宜,能保证回灌的地区,可采用地下水源热泵热水供应系统;⑶在沿江、沿海、沿湖、地表水源充足,水文地质条件适宜,及有条件利用城市污水、再生水的地区,宜采用地表水源热泵热水供应系统。
2.3热泵热水系统常用方式及优缺点。
2.3.1空气源热泵热水系统以室外空气为热源的空气源热泵,结构简单,不需要专用机房,安装使用方便,在卫生热水供应方面具有不可替代的优势。空气源热泵热水器采用多台机组并联的安装模式,当用户用水量增大时,可随时增添设备。除了比较大型的空气源热泵热水系统外,现在已有多个品牌的小型家用空气源热泵热水器也已投放市场。同太阳能热水器相比,热泵热水器对外界的天气条件依赖性小,对安装条件要求低。与即热式电热水器相比,热泵热水器出水温度稳定。而与燃气热水器相比,热泵热水器使用成本也有一定幅度的降低。热泵热水器能源源不断地吸收空气中的热能,随时提供生活热水。
2.3.2水源热泵热水系统热回收型的水源热泵热水机组,可以汲取巧-60℃的低品位水(海水、污水、建筑中水、空调冷水、冷却水、工业废水等)的热量,来制取60~90℃的高品位热水,作为采暖热水、生活热水或工业用热水。在生活热水系统中,现在已经得到推广应用的水源热泵主要为空调和生活热水同时产生的“两用机组”,或者称之为“热回收机组”。这种机组在夏季利用空调用的冷水机组的冷凝热回收,可以很方便地得到生活热水;冬季则采用燃气、燃油、电锅炉太阳能集热系统等辅助热源制备生活热水。
2.3.3太阳能一热泵集中热水系统。太阳能一热泵集中热水系统的主要组成为太能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组,其辅助设备与常规的中央热水系统相同,包括太阳循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及控制器太阳能与太阳能辅助加热空气源热泵结合作集中热水系统的热源,其目的在于取长补短,使二互为补充,互为备用,在日照充足时优先使用太阳加热热水,利用太阳能集热器产生的低温热水作为阳能辅助加热空气源热泵的辅助热源,从而改善热的运行工况,提高其制热性能。这种组合形式,使者均在相对比较稳定高效的条件下工作,保证系统年全天候的卫生热水供应。
空气源热泵制热过程质上是对空气中蕴藏的太阳热能的提升利用,根据泵的工作特性,在整个热水系统的运行过程中,热机组作为辅助热源运行所供应的热量中,只有一小分来自电能,所以太阳能一热泵集中热水系统大大高了太阳能利用率,减少了对一次能源的消耗。太阳能一热泵集中热水系统中,太阳能直接热可满足热水系统全年60~80%的热量需求,余20~40%热量由太阳能辅助加热空气源热机组供应,热泵平均COP可达3,即其所供应热有65%以上来自集热器不能直接利用的太阳能空气热能。在整个系统运行中,集热器吸收的太能的利用率接近100%,辅助加热的电力消耗只系统总能耗的7~14%,较常规能源的热水系可至少节能85%以上。
参考文献
1中国建筑设计研究院主编.全国民用建筑工程设计技术措施节专篇
给水排水.北京:中国计划出版社
2GB50364-2005.民用建筑太阳能热水系统应用技术规范
关键词:建筑 暖通空调 节能措施 系统
Abstract: along with the living standard of people more and more good, urban construction is more and more big, the hvac system with more and more, and the energy consumption of the related more and more, energy supply and demand will appear new contradictions. To solve the contradiction, take energy saving technology, can make the existing air conditioning system energy saving nearly 50%. Therefore, in hvac system considering the energy saving is of great significance.
Keywords: building energy saving measures in the hvac system
中图分类号:TU831.3+5 文献标识码:A文章编号:
引言
随着我国暖通空调事业的发展,不论从理论研究方面还是从设备开发研制方面,都有长足的进步,但是从我国能源的现状来看,合理有效的利用能源,仍是需要政府、设计、运行管理部门共同努力的一件大事。
1当前暖通空调系统在节能方面面临的问题
实现暖通空调系统的节能,目前已经具备很多成熟的条件,但是在实际的应用中也存在着一些问题:
1.1公众对节能的认识问题
过去公众对节能的了解不够,并且对暖通空调的观点也非常片面。对于一个舒适性的空调系统或者是采暖系统,应当使人体有非常好的舒适性。但是目前普遍存在的一种观点是:空调越冷越好,暖气越热越好。这显然与我们所追求的舒适性空调的观点是相违背的。事实上,这样不仅大大增加了空调采暖的能耗,同时由于室内外温差的增大,也使人体对不同环境的适应性下降,身体免疫力降低。因此,我们要提高宣传力度,改变公众对于传统的空调及采暖的理解,大力宣传和提倡按节能建筑标准和冷热量计量装置收费,提高民众节能意识。
1.2暖通空调系统的设计及施工管理
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响,然而,在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,加之工程设计周期普遍较短,设计收费与设计产生的经济效益不挂钩,以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因,一些设计单位只求数量,忽视质量,使得设计施工完的系统不仅投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准,甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。
另外,目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业,甚至一部分人员根本未经过任何培训,对本专业理论知识似懂非懂,常凭经验,采用惯用方案或甲方指定的方案,由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决,最终导致系统出现无法挽回的不良后果,给系统的运行、管理留下隐患,在实际工作中,由此造成的经济损失也是相当严重的。
1.3暖通空调系统的节能设计方案
暖通空调设计的特点是“条条大道通罗马”,近年来,随着对节能和环保要求的不断提高,新的技术方案不断涌现,每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案,由于考虑问题的角度不同,各方面的评价结果也往往不相同,甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法,设计人员往往雾里看花,无所适从,如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案,是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。另一方面,不科学的评价方法则会起到误导的作用,造成严重损失。
1.4暖通空调系统运行管理
除设计施工外,运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了,因此不注意对暖通空调操作人员的培训,很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识,不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。
1.5新技术的推广问题
新技术在暖通空调系统中的应用,为节能提供了一个新的方向。例如地源热泵空调系统、太阳能制冷供热系统,不仅可以实现可再生能源的有效利用,并且可以带来显著的经济效益,是值得大力推广的。但是同任何新技术一样,这些新技术在造价上往往偏高,而且使用的地域条件有一定的限制,并且从技术上讲还存在着许多需要改进提高的地方。因此,对于新的节能技术,我们应当因地制宜,总结经验,积极推广。
2解决暖通空调系统节能的有效途径与方法
在科学技术日新月异的今天,暖通空调领域不断涌现出新技术,我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。
2.1从设计入手,合理选择、设计暖通空调系统,使其在高效、经济的状况下运行。
使其在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统,系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。设计是工程的龙头,系统设计的优劣直接影响其使用性能。而建筑负荷计算是设计的重要内容之一,当前普遍存在一个现象就是设计工期短,许多设计人员为了节省时间,错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,直接作为施工图设计阶段确定冷热负荷的依据,往往使得总负荷偏大,从而导致空调采暖设备偏大,初投资增高,运行费用增加,能量消耗增加。
2.2改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失
对于暖通空调系统而言,通过维护结构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。
2.3提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗
2.4采用新型节能舒适健康的空调方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到12~14℃,而传统方式一般在18~20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
2.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
2.6开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。提高暖通空调系统的能源利用率也是实现空调节能的途径之一。由于空调系统中所使用的高品位、不可再生能源所引起的资源环境问题也日益突出,必须开发一些合理有效的可再生能源以缓解目前的紧张局面。地热(冷)能和太阳能等可再生资源应用于空调制冷,具有一定的优势,而且清洁无污染。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量,包括土壤、地下水、地表水、海水、污水等作为冬季热源和夏季冷源,是既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。热回收主要是通过系统中安装的能量回收装置,用排风中的能量来处理新风,就可以减少处理新风所需的能量,降低机组负荷,达到节能的目的。在选择热回收装置时,应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑,以确定选用合适的热回收装置,从而达到花较少的投资,回收较多的热(冷)量的目的。
2.7强化系统的运行管理并提高系统控制水平
对暖通空调专业的操作人员进行培训,提高管理人员的专业水平和业务技能,使其具备必须的暖通空调基本理论常识,实行空调操作人员操作证制度,对没有达到考核要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗,同时提高管理人员的素质,增强其责任心,这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节,达到设计要求的节能效果。
3结语
随着全球气候的变暖,自然环境的恶化,世界各国对建筑节能的关注程度正日益增加。人们越来越认识到,建筑使用能源所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要来源。暖通空调技术创新势在必行,节能建筑成为建筑发展的必要趋势,绿色建筑也应运而生。
参考文献
关键词:工民建护结构设计原则
中图分类号:S611 文献标识码:A
工民建建筑是人们日常生活中必不可少的建筑,更是我国建设中的基础性建筑行业。由于人们对居住场所的要求越来越高,使得工民建建筑的保暖、通风、隔热性都要符合生活品质的需要。因此,在科技日新月异的今天,工民建的结构设计也应该随着社会需求而发展,并对其设计的程序、设计的观念、建筑材料和施工技术等进行分析,使建筑的实用性和使用性更贴近人们的日常需求。
一、工民建建筑护结构设计的概念
一直以来,能源是我国国民发展的根本,能源数量的多少深深的影响着我国人民的生活,同时,随着我国经济和科学技术的不断发展,能源的消耗量也不断增加,逐渐减少的能源使我国的生产压力也增大。如果不进行合理、科学的设计,不仅会影响人们生活的稳定性和安全性,在一定程度上也造成了国家资源的浪费。所以,在进行工民建护结构设计的时候,要注重对资源的合理利用。
工民建建筑的护结构主要包括建筑的外窗、外墙、屋面等部位,这些部位由于与人们的日常生活联系不多,所以在建筑过程中常常容易被忽略。由于护结构一直处于外部环境中,雨雪天气和风吹日晒都影响着护结构的正常使用,并且,护结构也与自然界的热量进行了交换,对室内温度也是有影响的,直接关系着日常生活的舒适度。因此,在工民建建筑护结构进行设计的时候,要全面考虑到外部环境对护结构寿命的影响和护结构的设计对室内舒适度的作用。
工民建建筑护结构设计原则
1、合理利用建筑学设计
在进行工民建设计的时候,建筑学设计是涉及到的第一个环节,应根据建筑力学、美学等来进行设计,并保证建筑的功能性和实用性。尤其需要注意的是,建筑设计方案对建筑物保暖、隔热、采光等方面的设计,如果在这些方面设计的不合理,就会在使用的过程中发现采暖、降温等的问题,并使照明光源等加倍使用,造成了资源的浪费,并且如果在后期进行改装的话,会增加了成本,也浪费了能源,与可持续发展的原则相背离。
绿色能源的设计和应用
在工民建建筑护结构设计的时候,要尽可能的多采用绿色能源,当前主要的绿色能源有太阳能、风能、水能等,这些能源取自于大自然,如果妥善的利用,能为建筑节省很多资源,并且这些资源不存在污染环境的现象,所以也提高了建筑物护的绿色环保功能。对绿色能源的设计和应用,也能满足建筑物的取暖、照明等功能,大大的节约了能源。
不可再生能源的设计和应用
如果上述两种方法无法满足建筑物的需求,就需要提供不可再生能源进行补给,由不可再生能源为建筑物提供热能、电能等能源。由于不可再生能源的消耗量较大,并且成本较高,所以在设计的过程中尽量减少对不可再生能源的使用。
工民建建筑护结构设计的策略
1、护材料的选择
在外维护结构设计的过程中,材料的选择是非常关键的,决定着建筑造价、环保性和安全性。
目前的建筑护材料有玻璃、金属、木材、石材和其他人造材料等,在这种材料之中较为复杂的是玻璃幕墙(包括明框、隐框、全玻和点式幕墙四种),安装防止大致有三种,分别是单元式、半单元和构件式,从形式和原理上又分为薄型和双层两种。在进行设计的时候,设计师要了解建筑物的具体使用情况,并且熟悉各个材料的功能和优缺点,有针对性的进行护材料的选择。同时,设计师也要了解材料的施工工艺,对其安装的难度有一定的了解,例如,明框幕墙的施工技术较为简单,是将其四边用压条固定在金属框上,价格也比较低廉;隐框幕墙相对于明框幕墙的技术水平要求较高,需要用结构胶粘贴到金属架支撑结构上,对结构胶粘合剂的要求也较高,并且安全系数较低;全玻和点式幕墙的造价与前面两种相比更高,但是能够制造通透的视觉效果。
护材料的选择还要考虑到对环境的污染和可持续性发展的问题,在选择材料的时候尽量采用绿色环保材料,降低材料对周围环境的污染,少使用反光性强的材料,防止光的折射造成的光污染。同时,材料的选择要尽量能够与自然资源相结合进行利用,例如材料能够吸收太阳中的热能传递到室内,增加建筑物的保暖系数。
护结构的施工工艺选择
设计师除了对工民建建筑护结构的材料要有了解,还要进行施工工艺的选择。我国的施工中较常使用的是构件式幕墙,但是这种施工工艺由于现场工作量大所以也较难对施工的质量进行控制。单元式幕墙是在工厂中先组装完毕,在运到施工现场进行安装,相对构件式幕墙,单元式幕墙显得更为精致,线条也更为突出。
设计师在对施工工艺进行选择的时候,既要考虑到工艺与建筑物整体的效果,也要考虑到施工工艺的难易程度和造价,尽量采用最经济实惠的施工工艺来达到最佳的效果。
细部设计
目前国内的设计师往往只注重整体的设计,注重对材料的选择和对墙面的分割,而未对细节部分进行详细的考虑。虽然细部设计相对来说较为复杂繁琐,但是细部设计是保障护效果和安全性能的重要环节,也考验着设计师的综合实力和设计经验。设计师在进行细部设计的时候,也要考虑到整个工民建建筑的整体结构,同时也要对护的手里和位移容差进行分析。
在施工中,细部设计中还有许多问题需要设计师和施工单位共同进行考虑,例如,材料的配置对护的性能和外观都有直接的影响,从施工工艺的角度,施工单位会针对护的安全性、隔热性、环保性、节能性、隔音性和美观性等方面对护的材料和细部设计提出更高的要求,这就需要设计师针对这样的问题进行细部设计,选择具有特殊功能的细部材料,使护结构的基本功能得到有效的发挥,也能很好的解决采光、保暖的要求,并且实现绿色环保的特性,避免对周围环境的污染,同时能有效的隔绝室外的噪音,并且增加护结构的美观度。
再对护的结构设计上也要注重合理性的应用,例如,在开窗的位置和开窗的大小设置上,要充分利用太阳光照发挥的采光作用,尽可能保持室内长时间的光照,尽可能降低照明设备在白天的使用率。并且,可以增加屋顶的利用,将屋顶的一部分设计为天窗或者是玻璃,增大采光的面积,更好的对太阳光线进行了利用,合理的对其设计也可以增加护结构的美观度。
结语
通过上文对工民建建筑护结构的设计概念、原则、策略的分析,我们可以看出,护结构设计对工民建建筑的作用是非常大的,影响着居住着的安全性和舒适度,与人们的生活健康息息相关,并且能起到保护环境、节约能源的作用。设计师要从使用者的角度出发,更好的利用各种能源,增强工民建建筑的实用性和功能性,进一步促进我国建筑行业的发展。
参考文献:
[1]彭思敏.论高层建筑设计与城市空间.消费导刊,2008(8).
[2]孟庆林.超高层建筑节能设计亟待重视.建筑装饰材料设计,2008(2).
[3]周柏驹. 工民建建筑的护结构设计策略研究. 工程科学.
关键词:光伏发电;电池;太阳能
引言
能源是人类发展的物质基础和社会进步的主要动力。各国专家通过研究发现,全球变暖不是应有的发展规律,而是因为温室气体大量被排放的结果。气候的变化对生态环境造成了很大影响还会造成海平面上升等,危害人类的生存。环境和发展已经成为困扰各国政府的大问题,尤其是我国正处在发展阶段,资源严重短缺,而且资源的开发更是使环境恶化。
太阳能作为一种新兴的能源,是取之不尽用之不竭的。随着科技的不断进步,太阳能必将成为促进可持续发展的新能源。太阳能是太阳能内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能作为一种可再生的能源,具有如下特点:
1. 储量丰富:按照现在的辐射量来看,太阳能还能持续使用约100亿年,可以无限制的开采,几乎不存任何的风险。
2. 分布广泛:虽然不同区域的太阳能的辐射能力不同,但是相对于其它能源来说,可以辐射到地球的每一个角落。不需要燃料和输电线就可以进行发电。
3. 能量大:太阳能每四十分钟传给地球的能量相当于一天全球能量消耗的总和。
4. 清洁性和经济性:人类可以直接开发利用太阳能,既环保又清洁干净。
1.光伏发电的优缺点
优点:(1)太阳能资源取之不尽,用之不竭。(2)绿色环保。光伏发电本身不需要燃料,没有CO\-2的排放,不污染空气,不产生噪声。(3)应用范围广。只要是能获得光照的地方就可以使用太阳能发电系统,它不受地域、海拔等因素制约。(4)无机械转动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏系统只要有太阳,电池组件就会发电,加之现在均采用自动控制技术,基本不用人工操作。(5)太阳电池生产资料丰富:硅材料储量丰富,地壳中含量在氧元素之后,列第二位,达到26%之多。(6)使用寿命长。晶体硅太阳能电池寿命可达20~35年。(7)太阳电池组件结构简单,体积小且轻,便于运输和安装,建设周期短。
缺点:(1)能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其庞大,但由于地球表面积也很大,使得单位面积上能够直接获得的太阳能量缺很小,最高约为1.2kW/m\+2左右,绝大多数地区和大多数的日照时间内低于1kW/m\+2。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集和利用。(2)占地面积大。由于太阳能能量密度低,这就使得光伏发电系统的占地面积会很大,1MW光伏电站占地约需1万平方米。(3)间歇性。大多数情况下,光伏发电系统白天发电,晚上用电。(4)随机性,受气候影响强。雨雪天、阴天、甚至云层的变化都会严重影响光伏发电。(5)地域依赖性强。地理位置不同,气候不同,使各地区日照资源各异。光伏发电系统只有在太阳能资源丰富的地区应用,效果才好。
2.光伏并网发电系统简介
(1)光伏并网发电系统的原理
光伏发电系统是将太阳能转化成电能并储存到蓄电池中或者直接供给负载的装置。白天工作的时候给负载供电,当发出的点不足以提供负载时,由电网来提供,多余的部分则回馈给电网。
(2)光伏并网系统的结构及分类
根据光伏系统与电力系统的关系,一般可以分为离网光伏系统和光伏并网系统。离网光伏系统不与电力系统的电网相连接,作为一种移动式电源,主要用于边远无电地区供电。光伏并网系统与电网连接,作为电力系统中的一部分,可为电力系统提供有功和无功电能。目前,光伏并网发电是世界光伏发电系统的主流应用方式,即光伏系统通过并网逆变器与当地电网连接,通过电网将光伏系统所发的电能再分配,比如供当地负载或进行电力调峰等。光伏并网系统通常由三部分组成:光伏列阵、逆变器和电网。
其中,光伏列阵主要由光伏组件组成,其应用可以分为单个组件、组件串联及组件并联等。逆变器是DC/AC变换器,由于光伏列阵是直流电,一般也可以在前面加DC/DC环节,电网是无穷大的电源。
目前,光伏并网发电系统按照系统的功能可分为两类:一种是“不可调度式光伏并网发电系统”,该系统没有蓄电池;另一种是“可调度式光伏并网发电系统”,该系统则含有蓄电池环节。前者是将直流电能直接转化为交流电能,后者系统增加了储能环节,首先对蓄电池进行充电,然后根据需要将系统进行并网或者用作独立源,系统的工作时间和并网的功率大小可以进行设定。前者系统出现故障时,逆变器必须停止工作,使其与电网和负载断开,后者在功能和性能方便虽然比前者有所提高,但是在全球还是很难与前者相比较。原因有:蓄电池的寿命不长、价格相对还比较昂贵、蓄电池笨重体积大和不可调度式系统集成功能强,本文将采用不可调度式。
光伏并网逆变器按照结构又可分为:单相并网系统以及三相并网系统。实际上光伏并网系统基本上都可以划分成两类:单级式光伏并网系统和两级式光伏并网系统,两级式的比单级式的多出DC/DC变换。
3.光伏电池的工作原理
在光伏发电系统中,光伏电池利用光伏效应实现光电转换。光伏效应是指由于光照使不均匀半导体的PN结不同部位之间产生电位差的现象。对于常用的以半导体硅为材料的光伏电池,在光照前也就是说在平衡状态的时候,PN结形成的耗尽层中形成由N区域指向P区域的电场。当光照射到PN结后,打破之前的平衡状态,产生空穴电子对,由于垒电场的存在,使得空穴向P区移动,电子向N区移动。结果P区出现多的空穴,N区出现多的电子,从而在PN结处形成光生电动势,方向与垒电势方向相反。一部分光生电动势抵消掉垒电势,则剩下的光生电势使得P区带正电和N区带负电,这样在P区和N区之间就有了光伏效应。
上述可知,光伏电池实现光电转换大致有四个过程:
1. 光伏电池吸收太阳能光子,并且在PN结两边产生空穴电子对,一般称之为“光生载流子”。
2. 光生电子进入空间电荷区。
3. 由于垒电势的存在,光生载流子被分离,其中电子进入N区,空穴进入P区。
4. 光伏电池收集被分离的空穴和电子,接入负载则产生光生电流,从而获得电能。
4.结语
随着全球经济的快速发展,不可再生能源的不断消耗造成了今天的能源短缺,伴随着能源危机的日益加重。人类必须努力寻找能可持续发展的新能源,然而太阳能既是一种可再生能源又是无污染的能源,而且现在太阳能发电新技术不断被专家提出并开始应用。在当今社会,世界很多国家都很重视光伏发电技术的发展,我国政府也出台了不少相关政策来鼓励国内光伏产业的发展。
[参考文献]
[1]刘炳山.光伏并网发电系统运行控制技术研究[D].河北工业人学,2009.
一、热点扫描
1.波的具体特征有:①波传播的是周期性变化的运动形态;②波能传播能量;③波也能传播信息.
2.描述波的特征量有振幅、周期、频率、波长、波速等,其中周期与频率互为倒数关系.即T=1/f;波速与波长、周期、频率的关系为v=λf或v=λ/T.
3.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场.其特性有:
(1)电磁波能在真空中传播,或者说电磁波的传播不需要介质;
(2)金属容器能屏蔽电磁波;
(3)光波也属于一种电磁波,在真空中速变为3×108m/s;
(4)电磁波的传播过程就是能量传播的过程,电磁波的发射装置发射的频率越高,向外发射的能量就越大.
4.现代通信方式有微波通信、卫星通信、光纤通信、互联网及移动电话等.
(1)微波通信
①微波:波长在1m~1mm之间、频率在30MHz~3×105MHz之间的电磁波,它比无线电波的频率更高,可以传递更多的信息.
②微波通信:微波的性质与光波相近,大致沿着直线传播,不能绕过障碍物沿地面传播,必须通过地面微波中继站传送信息.
(2)卫星通信
①借助地球同步卫星来弥补微波在地面上传递的不足,用通信卫星作微波通信中的中继站.
②卫星通信系统的组成:由通信卫星(三颗同步通信卫星就可覆盖整个地球)和通信地面站两部分构成.
③卫星通信的优点:覆盖面大、通信距离长、不受环境限制.缺点:造价太高、有零点几秒的时间延迟、保密性不好.
④卫星通信的实际应用:移动通信和全球定位系统.
(3)光纤通信
①光纤通信是激光来传输信息,它是通过光在光导纤维中不断发生全反射向前传播来实现.
②光纤通信的优点:通信容量极大、不会受外界地磁场的干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀、线路能量损耗较小.缺点:①架设线路受地理条件的限制;②光缆易被拉断.
卫星通信和光纤通信各有优缺点,它们相辅相成.构成“信息高速公路”的两大支柱.
(4)“信息高速公路”的主干线――互联网
①互联网(即因特网)是一个全球性网络.它拥有丰富的信息资源.
②用途:发送电子邮件、召开视频会议、新闻、检索信息、远程登录、共享网上资源.
(5)移动电话
既是无线电发射台又是无线电接收台,声信息由空间的电磁波传递.靠基地台转接,基地台跟电话交换机相连.
移动电话与移动电话通信过程:移动电话基地台移动电话.
移动电话与长途电话通话过程:移动电话基地台电话交换机电话交换机电话.
5.凡是能为人类提供能量的物质资源都可叫做能源.
一次能源――可以直接从自然界获取的能源.如煤、石油、天然气等化石能源以及太阳能、风能、水能、地热能、核能、潮汐能等;
二次能源――不能从自然界直接获取.必须通过消耗一次能源才能获得的能源如电能、煤气等.
可再生能源――可以从自然界源源不断获得.如:太阳能、风能、水能等.
不可再生能源――一旦消耗就很难再生.如:化石能源.
6.两种新能源――核能与太阳能
(1)核能
①核能――当原子核发生变化时,会释放出巨大的能量.
②获取核能的两条途径:重核的裂变和轻核的聚变.
③核电站核电高效节能、用料省,且核原料运输方便,正常情况下对环境的污染比火力发电小得多;运行不当可能带来核污染、核废料难以处理等.
④核电站的能的转化:反应堆中铀核放出的核能转化为水蒸气的内能;水蒸气的内能转化为汽轮机的机械能;汽轮机的机械能转化为发电机的电能.
(2)太阳能
①太阳能的优点:太阳能十分巨大;太阳能供应时间长,取之不尽用之不竭;太阳能分布广,获取方便,既无需挖掘开采也无需运输;太阳能安全、清洁,开发利用太阳能不会给环境带来污染.
②地球上除核能、地热能、潮汐能以外的所有能量都来自太阳.
7.能量守恒定律的内容:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为另一种形式.或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化或转移的过程中,其总量保持不变.
二、典例讲析
例1人类传递信息的方法很多,请举出两种:
(1);
(2).
以上两种传递信息的方法,比较好的是第种,原因是.
讲析要求举出两种传递信息的方法.最好举出一种是传统的,一种是现代的.这样便于比较,回答原因.
答案(1)寄信(2)打电话(2)快速、直接、方便
例2如图9-1是一列电磁波的波形图,A、B间的距离为750m,则这列波的波长为m,频率为Hz.
讲析本题要求同学们首先要知道波长的概念,由图9-1可知电磁波在三个周期内传播的距离是750m,则每个周期内传播的距离是750m/3=250m,从而求出波长;其二要求同学们记住电磁波的传播速度v=3×108m/s,再应用v=λf的变形式求出f.
f=■=■=1.2×106Hz=1.2MHz.
答案2501.2
例3下雨天在家收听广播节目时.我们发现在打雷时,从收音机中会听到“咔嚓、咔嚓…”的声音,然后才听到雷声.
(1)你知道打雷时,收音机为什么会发出“咔嚓”的声音?
(2)为什么我们会先听到收音机里的“咔嚓“声,然后才听到雷声?
讲析(1)首先要明白闪电是一种放电现象,在这过程中电流发生迅速变化.而迅速变化的电流会产生电磁波,产生的电磁波被收音机接收,通过收音机转化为声音;(2)电磁波的波速大于声速.
答案(1)打雷产生的电磁波被收音机接收,干扰了正常信号的接收;(2)在空气中,电磁波传播速度比声音的传播速度大.
例4关于电磁波和现代通信,下列叙述不正确的是().
A.卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信的
B.电磁波的频率越高,在空气中传播的速度就越大
C.电磁波可以在真空中传播
D.光纤通信具有传输信息量大、光能损耗小等优点
讲析电磁波的传播速度大小与频率高低无关.频率越高的电磁波,波长就越短,波速不变.
应选B.
例5下列既属于可再生能源又属于新能源的一组是().
A.煤炭、潮汐能B.水能、天然气
C.风能、潮汐能D.石油,核能
讲析煤炭、石油、天然气、核能属于不可再生能源;但核能属于新能源,水能属于可再生能源,但不属于新能源.
应选C.
例6关于核能的获得,下列说法中正确的是().
A.核反应堆是原子核裂变时,在极短时间内释放出大量核能的装置
B.当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量,核裂变和核聚变是获得核能的两种方式
C.核电站是使核能转化为内能,再通过汽轮发电机转化为电能的装置
D.目前,在核电站反应堆中发生的是可控制的核裂变、聚变
讲析核反应堆是能够缓慢平稳地释放核在裂变时放出的核能的装置.可见在核电站的反应堆中发生的是可控制的裂变.反应堆中获得内能推动汽轮发电机发电,从而得到电能.目前,受控核聚变正在研究之中,尚未用于核电站发电.
应选C.
点拨本题从核能的获得、转化、利用多个维度对核能进行了考查,要求同学们对核电站的发电原理、发电过程有清晰的了解.
例7图9-2是以“超导托卡马克聚变堆为基础的未来聚变能电站”原理图.托卡马克是一个环形的磁容器,这个磁容器能约束、加热聚变的燃料.让它发生聚变反应生成核聚变能.
试回答下列问题:
(1)为什么用超导体做磁容器的线圈?
(2)人造小太阳产生聚变的主要燃料之一是氢的同位素氘,氘广泛分布在海水中.每升海水约含30mg氘,通过聚变反应产生的能量相当于300L汽油的完全燃烧放出的热量(ρ油=0.71×103kg/m3,q油=4.6×107J/kg).求:30mg氘在聚变过程中产生的热量可以使多少吨的水从20℃升高60℃?
(3)试说出未来聚变能电站的优点.(说出三点)
讲析本题以超导托卡马克聚变堆为基础的未来聚变能电站为背景,结合超导体、核聚变、燃烧放热等知识,综合考查超导体的作用、燃烧放热的计算和物体吸热升温的计算等.
答案(1)超导体没有电阻,无电能损耗,同时流过的电流很大,产生的磁性极强.
(2)300L汽油的质量
m=ρV=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213kg,
汽油完全燃烧放出的热量
q油m=4.6×107J/kg×213kg=9.798×109J.
因此30mg氘在聚变过程中产生的热量为9.798×109J.
加热的水的质量m水=Q/cΔt
=9.798×109J/(4.2×103J/℃×60℃)=3.9×104kg.
(3)具有以下优点:①燃料丰富、价格低廉;②不污染环境,是一种真正的清洁能源;③聚变能巨大.
点拨这道题以构想中的超导托卡马克聚变能堆为基础的未来聚变能电站的原理图为背景.对其部分构造的原理通过计算使同学们认识到未来聚变能电站的优点.
例8如图9-3所示,简易太阳能热水器受光面积为1.2m2,内装80kg水,太阳每分钟辐射到1m2面积上的热量是7.56×104J,如果60%的热量被水吸收,问:
(1)太阳能热水器内壁为什么涂成黑色?
(2)20℃的水晒3h后水温达多少度(℃)?
(3)煤气的热值是4.2×107J/kg,若煤气灶的效率为40%,烧热[达到(2)中水的末温]这些水需燃烧多少煤气?
讲析解答本题首先要清楚什么颜色对太阳的吸收强,其次热量的计算Q吸=cm(T-T0)要熟悉,Q吸的来源要清楚,再次要明确热平衡方程Q吸=ηQ放及其计算.
(1)黑色表面对太阳辐射的吸收强,所以太阳能热水器内壁要涂成黑色.
(2)简易太阳能热水器3h得到太阳的辐射热量
Q放=1.2m2×3×60min×7.56×104J/(m2・min)=1.63×107J.
由热平衡方程Q吸=ηQ放以及Q吸=cm(t-t0)得t=■+t0=■+20℃=49.2℃.
(3)m2=■=■
(3)m2=0.583kg.
例9今年的五一黄金周期间.上海的小星一家到湖州旅游.他们乘坐“菰城”号豪华游艇欣赏南太湖的秀丽风光.导游小姐用甜润的声音向游客介绍:本游艇是湖州当地一家民营科技公司与上海交通大学合作研制的,游艇以太阳能为动力.不仅节约能源而且无污染,它的关键技术部件是光电转换板,此板接受太阳光的面积是8m2.当此板正对太阳光时能够产生120V的电压.游艇上的自动装置使光电转换板始终与阳光垂直.现在我们游艇上的光电转换板正向电动机提供10A的强大电流.听完介绍,小星饶有兴趣地问了导游一些问题.导游告诉他:电动机线圈的直流电阻是4Ω,现在太阳光垂直照射到单位面积上的辐射功率为10×103W/m2.根据以上信息,求:
(1)该光电转换板的效率;
(2)电动机把电能转化为机械能的效率.
(提示:光电转换板的效率是指光电转换板的输出功率与照射到该板的太阳光的功率的比值.电动机的效率是电能转化为机械能的功率与输入到电动机的功率的比值)
讲析(1)先由P1=P0S算出光电转换板获得的总功率.然后由P2=UI算出光电转换板的输出功率.最后由提示求出光电转换板的效率.
(2)先由P3=I 2R计算出电动机线圈的发热功率.然后由电动机消耗的电功率等于机械功率加发热功率得出有用功率P有用=P2-P3,最后由提示求出电动机把电能转化为机械能的效率.
答案:(1)太阳光照射光电转换板的功率
P1=P0S=1×103×8W=8000W,
光电转换板的输出功率
P2=UI=120V×10A=1200W,
光电转换板的效率η=P2/P1×l00%=15%.
(2)电动机线圈的发热功率
P3=I 2R=102×4W=400W,
电动机的效率
η2=(P2-P3)/P2×100%=66.67%.
三、创新题选
1.关于微波,下列说法中不正确的是().
A.微波是指频率很高,波长大约在1m~1mm之间的无线电波
B.微波大都能沿地球表面绕射,所以可以实现全球通信
C.微波大致沿直线传播,需要每隔50km左右建一个中继站
D.卫星通信是用通信卫星作为微波通信的中继站
2.以下关于电话交换机的说法中,正确的是().
A.程控交换机是利用电脑按照输入的程序“见机行事”的
B.一台程控交换机只能同时转接两部长途电话
C.打电话“占线”说明对方的话机一直在通话中
D.电话上的“来电显示”是由用户手机设定的,不需要程控交换机去完成
3.潮汐是月球对地球的引力作用而产生的.每天的涨潮与落潮蕴含着巨大的能量,这种能量可以用来发电.如图9-4所示,在利用潮汐发电的过程中,能量的转化情况是海水的动能传递给发电机,通过发电机转化为能;图中甲、乙两幅图代表涨潮发电的是;与火力发电相比,潮汐发电的优点是.
4.数字通信是一种既现代又古老的通信方式.现代电话已全部采用数字信号进行处理.若用“0”和“1”代表“开”和“关”这两个动作,组成一组数字信号,可以表达一句话.例如:
那么,“我和他是同学”的数字信号为“0,01,1,10,00”,请照此代码用另一组信号表达你想说的一句话.
5.随着人们生活水平的不断提高,电视已普及到城乡家庭,成为人们获得信息和娱乐的一种不可缺少的电器.请利用学过的物理知识,回答下列问题:
(1)在农村经常看到如图9-5所示的碟形天线,它是用来接收什么传来的信号的?在城市更多地用光缆来传输电视信号,请写出光缆通信的主要优点.
(2)在看电视的时候,开、关附近的日光灯时,会在电视机画面上出现短时间的雪花点,其原因是什么?
关键词:水力发电;比较优势;分析
引言
我国的社会经济在近年来得到了快速发展,与之相适应的对于电能的需求也在不断加大,使得煤炭资源被大量应用,煤炭资源不断减少,呈现出用量紧张的趋势,火力发电不能满足日趋加大的用电需求。所以必须改变我国的能源结构,利用更多新能源来进行发电,这是电力行业需要考虑的问题。而我国已经开始尝试利用光电、风电和核电等方式来发电,并取得了良好的效果,而其中水利发电的优势比较显著,发电条件便利、技术成熟、经济效益高等,所以是重点开发的对象,进一步加大对水力发电的研究力度,有利于推动其更好的应用,这也是文章所要探讨的重点问题。
1 水力发电的效益分析
1.1 水力发电的经济效益分析
水力发电不仅能够创造直接的经济效益,还能够在其他方面获得经济效益,如水产养殖业、水上航运、农业灌溉。同时也会有一些问题在水力发电开发中相伴而生,移民等问题都是不容忽视的,且比较棘手。但无论如何,水力发电所能够获得的经济效益还是比较突出的,开发利用的价值很大。
1.2 水力发电的社会效益分析
水力发电不仅仅具备良好的经济效益,社会效益也很大。(1)环保。水力发电不会消耗非可再生能源,对环境的污染也比较小,可以有效改善我国的能源结构,减少石油、煤炭等的使用量,进而发挥环境保护的作用。(2)带来水力农业的社会效益。水电站的建立使为了调节水资源,提供农业灌溉所需要的水源,达到预防洪涝、旱灾的目的,从而使水力事业得到更加有序的发展。
2 水力发电与其他发电方式的比较优势
2.1 相比于火力发电的比较优势
(1)从发电量的利润上来看,火电的发电成本是水电的5.65倍,而所得到的利润仅仅是其的八分之一,水电只运用15%左右的发电量能够创造出一半以上利润,这就能明显的比较出水电的优势。(2)从能源利用效率和生态环保上看,水力发电主要利用的是水的势能,可进行循环使用,在有水的情况下,可以持续使用,属于可再生能源,发电中还可以将所有能量都转化为电能,利用率非常高,也不会产生其他污染。而火力发电主要是利用煤炭,属于不可再生能源,热效率只有40%,就算是改进技术,将热效率提高,最高也只能达到45%,而且很多能源在这其中会被浪费掉,使能源的利用率降低。另外,煤炭燃烧的过程中,会排放大量的大量温室气体和废渣,这会影响到生态环境。
2.2 相比于风力发电的比较优势
风力和水力一样都属于清洁、可再生能源,并且资源也比较丰富,优势有很多。也就是因为如此,我国的风电发展相当之快,很多先进的发电装置应运而生,风力发电的自动化、数字化水平也相应得到了提高。风力发电会在很大程度上受到技术的影响,如小户型风力发电机技术,能够有效降低发电成本。变浆距技术是作为定浆距技术的替代物,来提升风能的利用率。就算是风力发电有如上这些优势,但是与水电相比,其不足之处还是存在的。(1)在稳定性上,风力发电采用的多是恒速恒频发电系统,频率处于一个相对固定的数值上,当风速发生变化时,风力机转速不会随之变化,灵活性或适应能力不足,风能的利用率大打折扣。(2)在发电成本上,需要建立大量的风电站,稳定性不高,就会影响到电网安全,这就要在电网改造上花费一定的资金,建立与风电相适应的调峰调频电站,这就会大大增加发电成本。从单位发电成本上来看,风电要大于火电,所以根本无法与水电相提并论。(3)近年来我国的风力发电技术得到了稳步提升,但从整体上来看还是表现出不成熟的状态,再加上我国的风机资源相对不足,风能资源与负荷中心距离较远等问题,都是阻碍风力发电的不利因素。根据上述分析可以看出与风电相比,水力发电的技术更加成熟、在能源的利用上也更高、发电成本也更低、稳定性和安全性也更高,经济上的优势还是很明显的。
2.3 相比于光能发电的比较优势
比较环保的发电技术还有光能发电,但是和水力发电相比,在众多方面还是存在一定的差距。(1)从经济效益上来看,仅就现阶段的发展而言光电的上网价格还是处以高位运行的,还会受到线路损耗、售电成本等多种因素的制约,导致光电的售价要比水电的高很多,使得经济效益不高。(2)在能源利用效率上,以现阶段的光能转换率来看,只能够达到30%,这和水电能转换率的差距是很大的。
2.4 相比于核能发电的比较优势
说起核能发电,其与水电还存在一定相同的优势,比如说,都属于清洁能源,都不会产生有害气体对环境造成破坏;都需要大量的资金和时间来建设;都具有极高的稳定性、可靠性、经济性。但水电还是拥有很多优势是核电所无法比拟的。(1)在性价比上,建设了水电站就能开发水电,开发和运营上的投入是低于核电的;而核电的开发与运营费用,以美国核能协会的规定是相对来说比较低的,只需要燃料费、维护及运行费,但在实际应用中还需要花费很多附加费用。另外,核电转换率要比水电低很多,只能够达到1%,在上网电价上,核电是非常高的,就算有政府的支持,那么其售电成本也是居高不下的。所以从整体上来看,水电要远远高于核电。(2)从安全性上,核电运行中会有很大的核泄漏发生风险,安全性是其最大的弊端,再加上原材料较为稀有,如果只是依赖进口,所要承担的也更大。(3)从管理运行上,由于发展的起步比较晚,我国的核电无论在研究上还是运营管理上都表现出人才匮乏的状态,这就大大增强了核电建设与使用难度以及运行中的风险,从这个角度看核电的劣势还是比较明显的。
3 结束语
通过文章的分析使我们充分了解到水力发电的基本优势。在众多的发电方式中,水力发电是最能够与我国现阶段的发展相契合的,其是一种节能环保的可持续发展的发电技术,不仅能够实现良好的经济效益,还在社会经济效益方面上有着不俗的表现。在文章的分析下,我们可以清楚地了解到无论是经济上还是在安全性上,水力发电都要明显优于其他方式,所以应该得到大力推广和应用。所以进一步加大水力发电的研究力度对我国电力行业的发展能够发挥重大的现实意义。相关的工作人员要能够清楚这些发电方式的优缺点,从而明确水力发电的优势所在,并将其积极的发挥到实际工作中,使我国的电力事业得到更好的发展,从而满足人们日益增长的使用需求。
参考文献
[1]汤鑫华.论水力发电的比较优势[J].中国科技论坛,2011(10).
[2]李向宇.论水力发电与其他发电方式的比较优势[J].科技与企业,2014(6).
[3]姜春宝,王璐.论水力发电与其他发电方式的比较优势[J].科技与企业,2012(20).
【关键词】既有建筑;节能改造;可再生材料
1 我国既有建筑节能改造的必要性
我国地域宽广,寒冷地区的采暖燃煤和夏热冬冷地区的空调能耗日益增加。由于历史的原因,当前我国城市建成的节能建筑面积在我国城市既有建筑面积中所占比例极低,大量既有建筑无任何节能措施,建筑的保温隔热性能很差,从而导致了采暖和制冷能耗浪费极其严重。另外,我国既有建筑的采暖系统主要是燃煤,对环境的影响很严重。由此可见,应及早开展对既有建筑的节能改造,如何将既有建筑改造成节约能源、节约土地、节约用水、节约用材等的建筑,同时还要保护环境少排污,特别是要减少二氧化碳的排放量,通过对可再生能源的利用来满足住户的使用要求,即实现使用空间的“健康”、“适用”、“高效”性能的“绿色建筑”,给建筑工程师、城市规划者们赋予了重要的任务,也是实现能源可持续发展的必然要求。
2 对既有建筑维护结构的节能改造
建筑能耗与围护结构的传热系数有较好的线性关系,围护结构热工性能的改善对降低建筑能耗有显著的作用。既有建筑维护结构的节能改造主要通过改善其维护结构――门窗、外墙、屋顶等的热工性能得以实现,以下分别加以论述。
2.1 门窗的节能改造
既有建筑的门窗主要以传统钢窗为主,其缺点是保温隔热性能差,其气密性、传热系数、抗风压性能等均不能满足现行国家相关规范、标准的要求。对既有建筑门窗的节能改造,就是用新型节能门窗替代传统门窗。
目前,有较好节能效果的门窗主要有塑钢门窗、断桥铝合金门窗、集成木材门窗等。塑钢门窗是以聚氯乙稀(PVC)树脂为主要原料生产出型材,在型材内部加钢衬制成的门窗。塑钢门窗的主要特点有:导热系数低;保温性能较好;耐腐蚀性好、价格低廉。缺点是聚氯乙烯的冷脆性以及耐高温性能较差,抗风压性能较低,所以塑钢门窗在大尺寸窗体和严寒、高温地区的使用受到了限制。断桥铝合金门窗的窗体是由铝合金和低导热系数的材料复合而成,其主要优点有:高保温性能;刚性好,适合在较大尺寸的窗户和高风高压场合中使用;耐严寒、耐高温,可以在严寒、高温地区广泛使用。缺点是膨胀系数较高,导致窗体的尺寸不够稳定,降低了窗户的气密性;耐腐蚀性能较差,使得其适用的环境范围受到了一定限制。集成木材制作的门窗工艺先进,力学强度较高,导热系数低,而且木材环保,是可再生资源。然而由于其生产成本比较高,在我国目前仅仅用于高档门窗。
由于塑钢、断桥铝合金、集成木材门窗在节能中各有其不同的特点,要根据各种门窗的优缺点针对不同的地区气候安装节能效果最好的门窗。在严寒地区,要注意保温。在该地区安装的门窗不仅要保证采光性能,还要控制无光照时的热量流失,特别要注意门窗缝隙处冷空气的渗透。即要求所安装的门窗既要有较低的传热系数又要用较高的太阳光获得系数。在夏天热冬天暖的地区,要注意隔热问题。安装的门窗既要获得足够的采光又要减少门窗阳光的得热量,这些地区所安装的门窗要求有低的遮阳系数和低的太阳光获得系数。夏热冬冷地区安装的门窗,要求冬季保温夏季隔热。这个地区的门窗要求低传热系数和低遮阳系数。
2.2 外墙保温技术
由于北方地区的温度较低,对建筑物进行外墙保温技术对于节能来说效果很显著。进行外墙保温时,一般外墙保温材料铺设的越厚,保温效果也就越好。外墙保温技术不仅可以在冬季对室内进行保温,还可以在夏季避免太阳辐射而导致的室内温度的升高,从而减小了空调等制冷设备的工作载荷。这样一来,就减少了冬季供暖和夏季降温的用电载荷,从而降低了建筑物的耗能。因此,从降低建筑物能耗的方面来说,我们应该大力推广建筑物外墙保温工艺与技术的广泛实施。
2.3 屋面保温技术
屋面节能改造可以采用两种方式:一是采用平改坡方式。平改坡改造方式较为简单,在既有建筑结构荷载允许的条件下,利用轻型结构增加一层坡屋顶,屋顶材料采用复合压型钢板,可以有效改善既有建筑屋面的保温隔热性能。二是增加屋面保温层。在原有屋面防水层上,增加挤塑板、聚苯板等强度较高的保温板材。以上两种方式均可以有效改善屋面保温隔热性能,相应增加了屋面的防水性能,大大提高了既有建筑物的使用寿命。
3 对建筑能耗的节能改造
3.1 太阳能的利用
太阳能是当前已开发的所有绿色能源中最重要的天然能源,它的优点是用之不竭、取之不尽,并且存在广泛,极为洁净而又廉价。目前,对太阳能的利用主要有空调、热水器和光伏电池三个方面。在我国,太阳能资源十分丰富,这为我们开发利用太阳能提供了有利的条件。但目前我国太阳能的转换率太低,能量转换的效率有待进一步提高。
在对建筑物进行节能改造时,要积极探索太阳能与建筑一体化技术。即将太阳能集热器与建筑物的墙面进行有机结合,这样可以避免重复投资,同时对建筑物的外观也是一种丰富。
3.2 地源热泵技术
地源热泵是指使用地表水、地下水或者土壤等作为冷源、热源的空调供暖系统,包括地下水热泵系统、地下土壤热交换器地源热泵系统、地表水(河水、湖水、海水、污水)热泵系统。地源热泵供暖(冷)系统的工作原理是:通过系统吸收大地或向大地放出能量,包括土壤、井水、湖泊等天然能源,冬季供暖时从大地之中吸收热量,夏季供冷时向大地中放出热量,然后再由热泵机组向建筑供热供冷,还能提供热水。地源热泵技术是一种新型空调系统,它是对可再生能源的利用,对环境无污染,制冷制热高效节能,具有远大的发展前景,此项技术可广泛应用居民建筑和公共建筑,节约了能源,也提高了人们的生活品质。
3.3 应用昼光照明技术降低照明能耗
建筑照明是建筑能耗里重要的一项,甚至有些商业性质的建筑中,建筑照明的耗电量是总耗电量的三分之一以上。另外,由于有些空间需要降低温度,建筑照明所产生的热量还导致了制冷系统载荷的增加,从而造成对能源的再一次浪费。昼光照明是指将日光引入建筑物内部,并将日光按照一定方式进行分配,以此来提供更理想的照明环境。昼光照明减少了用电量,从而降低了电力的消耗和对环境的污染。实践证明,昼光照明形成的照明环境比人工照明更加健康和兴奋,提高了工作效率。另外,昼光照明还能够改变光的颜色、强度和视觉效果,有助于提高工作效率和学习效率,因而被广泛地应用于绿色建筑中。
4 小结
对我国既有建筑的节能改造任重而道远,是一项浩大的工程。节能改造必须根据当地的环境和建筑特点,并通过详细的建筑能耗分析、充分考虑到节能改造方案的经济性的前提下进行。建筑行为本身是对自然资源的消耗,对环境的改变和对资源的转化,既有建筑节能改造的大面积推广和实施,势必会在各个方面对环境和经济社会的可持续发展产生重大影响。
参考文献:
[1]陈晓扬,仲德.地方性建筑与适应技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2]张雄,张永娟.建筑节能技术与节能材料[M].北京:化学工业出版社,2009.