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隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,我國農(nóng)民的生活水平不斷的提高,他們對自己的居住條件的要求也越來越高。長期以來,我國北方農(nóng)村地區(qū)建筑特點是占地多,建造技術(shù)水平低,缺乏科學(xué)性,甚至是忽視最基本的建筑熱工性能和舒適性要求,特別是缺乏統(tǒng)一的建筑規(guī)劃,能源利用率低,導(dǎo)致其建筑土地利用率低,保溫隔熱性能差,能耗大,舒適度低。因此,為了提高農(nóng)民生活質(zhì)量,應(yīng)以改善居住條件為重點,科學(xué)制定農(nóng)村建筑規(guī)劃體系,因地制宜地在廣大北方農(nóng)村地區(qū)推廣建筑節(jié)能技術(shù),發(fā)展節(jié)能建筑。
1農(nóng)村建筑節(jié)能設(shè)計
1.1北方農(nóng)村建筑現(xiàn)狀分析
我國北方地區(qū)農(nóng)村建筑要適應(yīng)日常居住生活和農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)的雙重需要,居民建筑類型大多為單戶、雙戶以及多戶并聯(lián)的建筑類型。長期以來,我國農(nóng)村建筑大多為個人建造,農(nóng)民隨意建設(shè),農(nóng)村建筑缺乏規(guī)劃和設(shè)計,造成建筑的功能劃分不合理,用地浪費。在房屋建設(shè)的過程中,由于技術(shù)和施工條件的限制以及經(jīng)濟條件的制約,農(nóng)民建房時多選用一些落后的建材,圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍采用傳統(tǒng)的做法,致使其建筑能耗大,不利于節(jié)能。
1.2建筑規(guī)劃布局
我國北方農(nóng)村大多地區(qū)冬季寒冷,夏季炎熱。建筑規(guī)劃選址中應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩韮?yōu)勢,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c,合理地安排建筑與周圍環(huán)境因素之間的關(guān)系。在建筑平面的布局時,要充分考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活習(xí)慣,合理地安排建筑物功能分區(qū)。
1.2.1建筑選址應(yīng)避免在山谷、溝底等區(qū)域,這主要考慮冬季氣流在這些區(qū)域里形成對建筑物的“霜洞”效應(yīng),會使其能耗增加。建筑朝向應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩項l件和氣候條件,選擇最有利的自然采光和通風(fēng)的區(qū)域,注意冬季防風(fēng)和夏季有效利用自然通風(fēng),減少能耗。
1.2.2建筑類型上應(yīng)多采用兩戶或多戶并聯(lián)的布置形式,減少建筑體系系數(shù),有利于降低建筑能耗。
1.2.3根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活習(xí)慣,將居住建筑和農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)用房進行合理的劃分。例如將臥室、大堂宜布置在南向,飼養(yǎng)室、農(nóng)副產(chǎn)品加工室宜布置在北向。
1.2.4規(guī)劃中應(yīng)注重綠化環(huán)境。綠化可以改善建筑群體的氣候條件,可以調(diào)節(jié)氣溫、降低溫室效應(yīng)、隔熱遮陽、減少噪聲,是優(yōu)化建筑室內(nèi)環(huán)境、減少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計
1.3.1外墻
外墻散失的熱量約占整個圍護結(jié)構(gòu)總能耗的25~28%,因此應(yīng)在寒冷地區(qū)的北方農(nóng)村建筑外墻設(shè)計中應(yīng)采用外墻外保溫。依據(jù)當(dāng)?shù)匾延械脑牧?,合理選擇建筑外墻材料,推廣使用空心磚或混凝土空心小砌塊等節(jié)能磚。同時在建造時靈活選取構(gòu)造措施,利用農(nóng)村地區(qū)容易獲得的材料(稻殼,麥秸等)作為外墻保溫材料,使外墻獲得良好的隔熱效果。
1.3.2屋面與地面
北方地區(qū)農(nóng)村建筑屋面散熱量占總散熱量的15%左右,地面約為6%。在屋面建造時應(yīng)采用坡屋頂,設(shè)置架空層或平屋頂,設(shè)置吊頂層。選用導(dǎo)熱系數(shù)小,吸水率低,易于就地取材的保溫材料。重視地面保溫,在地面墊層下鋪設(shè)廉價的爐渣等其他保溫材料,并注意地面防潮設(shè)計,減少地面散熱量。
1.3.3門與外窗
長期以來,北方農(nóng)村建筑的門窗建造較為簡陋,大部分為單層,而且密封性較差。外窗的熱損失量,約占整個房屋的30%。為了減少外窗的熱損失,在滿足自然通風(fēng)和采光的要求下,減少窗墻比,應(yīng)采用雙層窗或單框雙玻璃窗,增強其密封性,以此來提高窗的總熱阻。外門應(yīng)采用雙層,若采用單層應(yīng)作保溫處理,提高外門的隔熱性能。尺寸較大的門窗應(yīng)在室內(nèi)加裝門窗簾,也有利于減少門窗的熱損失。
2能源的綜合開發(fā)與應(yīng)用
2.1太陽能開發(fā)與應(yīng)用
北方農(nóng)村地區(qū)有著豐富的太陽能資源,建造太陽能綜合利用建筑,在屋頂放置太陽能利用設(shè)備可提供生活熱水、采暖系統(tǒng)以及照明等綜合應(yīng)用。特別是近年來太陽能低溫地板輻射采暖系統(tǒng)的應(yīng)用,適合應(yīng)用在無集中供暖的農(nóng)村建筑。在過渡季節(jié),利用太陽能熱水還可以強化自然通風(fēng)。
2.2沼氣開發(fā)與應(yīng)用
沼氣是一種清潔的可再生能源。在北方廣大農(nóng)村地區(qū)各種農(nóng)作物的秸稈,牲畜的糞便等都可以作為產(chǎn)生沼氣的原料。沼氣不僅用來解決農(nóng)村燃料缺乏問題,也可以應(yīng)用沼氣進行采暖和照明等綜合利用。另外沼液和沼渣可以作為有機肥料,施在農(nóng)田和果園里。沼氣建設(shè)與種養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合,通過資源的優(yōu)化配置,延伸了經(jīng)濟鏈,使能源得到有效的循環(huán)利用。目前我國農(nóng)村大多采用單戶的沼氣建設(shè),受技術(shù)條件的限制經(jīng)常沼氣產(chǎn)量不足,而且安全性較差。建議采用多戶集中建造高效的沼氣設(shè)施,集中管理,有效利用資源,這樣能使沼氣設(shè)施能源利用率高,便于為廣大農(nóng)民提供高效、潔凈、安全的沼氣能源。2.3其他能源的開發(fā)與應(yīng)用
我國有著豐富的淺層地?zé)崮茉?,在北方農(nóng)村地區(qū)可以開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐牡責(zé)豳Y源,為集中規(guī)劃建造的村鎮(zhèn)建筑群提供熱源,宜于集中熱水供應(yīng)和采暖設(shè)施建造,從而節(jié)約燃料的使用。在北方農(nóng)村的一些地區(qū)風(fēng)能資源也較為豐富,利用其建造風(fēng)力發(fā)電,供應(yīng)日常的生活和照明用電,既方便又廉價,節(jié)約用電。
3農(nóng)村建筑節(jié)能管理
農(nóng)村建筑的節(jié)能不僅僅是在體現(xiàn)在節(jié)能設(shè)計,節(jié)能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑節(jié)能管理機制,是落實建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計的前提。首先,在新建農(nóng)村建筑時應(yīng)注重改變觀念,統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè),進行初期的建筑項目可行性論證報告以及綜合利用能源的可行性方案設(shè)計。要按照節(jié)能設(shè)計和規(guī)范進行建造,加強節(jié)能設(shè)計,充分利用當(dāng)?shù)匾子谌〉玫牧畠r又節(jié)能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重農(nóng)民節(jié)能意識培養(yǎng),統(tǒng)一管理一些集中的公用能源設(shè)施,例如集中的沼氣設(shè)施或采暖系統(tǒng)。
4結(jié)束語
目前,在我國北方農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟條件的制約,多數(shù)農(nóng)村建筑未能使用節(jié)能設(shè)計,這就需要國家和當(dāng)?shù)卣峁┱吆徒?jīng)濟支持,開發(fā)出適合在農(nóng)村地區(qū)的廉價節(jié)能的建筑材料和能源利用設(shè)備,樹立可持續(xù)發(fā)展觀念,建立農(nóng)村建筑規(guī)劃管理體系,在農(nóng)村地區(qū)大力推廣節(jié)能建筑,為廣大農(nóng)民創(chuàng)造一個健康、舒適的居住環(huán)境。
參考文獻:
針對空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計,需要重點減少空調(diào)系統(tǒng)的能量損耗。相關(guān)人員應(yīng)保證藥廠擁有合理的生產(chǎn)環(huán)境,在這個環(huán)境中,需要合理的溫度和濕度,從而避免藥物出現(xiàn)交叉污染[1]??照{(diào)系統(tǒng)主要有兩個部分:一是潔凈區(qū),二是生產(chǎn)區(qū)??照{(diào)系統(tǒng)主要消耗能量的部分有4個,分別為:循環(huán)冷卻水、循環(huán)冷凍水、循環(huán)熱水統(tǒng)以及空調(diào)風(fēng)柜。所以相關(guān)人員應(yīng)針對這些部分進行改造,從而進行節(jié)能設(shè)計。
1.1空調(diào)系統(tǒng)的潔凈區(qū)
空調(diào)系統(tǒng)的潔凈區(qū)通常情況下處于靜態(tài)平衡狀態(tài),所以相關(guān)人員在設(shè)計工藝布局中,需要增加設(shè)計能源消耗,以10%~20%為宜。相關(guān)人員在選用設(shè)備時,要結(jié)合生產(chǎn)中可能遇到的特殊需求,盡量保證其設(shè)計量大于實際使用量。在調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的壓差時,要保證從高到低進行調(diào)整,增加潔凈房間的送風(fēng)量,從而減少能源浪費,這種做法能夠使送風(fēng)量處于一種動態(tài)平衡中,從而滿足節(jié)能的需求。
1.2空調(diào)系統(tǒng)的生產(chǎn)區(qū)
在空調(diào)的生產(chǎn)區(qū)中,冷卻水的進出口溫差為2℃,循環(huán)水大于實際水量。在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中,循環(huán)冷卻水泵和涼水塔風(fēng)無法自動調(diào)節(jié),所以進出口的水溫一般在5℃作用,夏季會有所降低,這種情況下,實際水量大于設(shè)計水量,耗電量也大于原設(shè)計的消耗量。相關(guān)人員要在實際生產(chǎn)中,利用變頻器對水泵和風(fēng)機進行控制,從而起到調(diào)節(jié)的效果,控制水溫差,從而達到節(jié)能的目的。冷凍水的進出口的溫差為1.5℃,熱水的進出口溫差為3℃,由此得知,循環(huán)冷凍水的需求量大于循環(huán)熱水,所以相關(guān)人員要想進行節(jié)能設(shè)計,應(yīng)重點設(shè)計變頻器的循環(huán)水泵,從而達到較好的節(jié)能效果。要重點采集供、回水壓差,然后進行仔細(xì)分析,調(diào)節(jié)PID,控制進出口水溫,確保節(jié)能設(shè)計能夠正常實施。
2藥廠照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
相關(guān)人員應(yīng)保證合理照明的同時,盡量提高電能的利用率。一些藥廠工作人員通過關(guān)閉照明設(shè)備節(jié)省電能效果,在我國科技的不斷發(fā)展中,人們對節(jié)能的要求不斷提高,長期使用節(jié)能設(shè)備會消耗大量資源,所以相關(guān)人員要將照明設(shè)備的電能消耗設(shè)計在合理的范圍內(nèi),這種做法在藥廠的節(jié)能設(shè)計中非常重要。針對藥廠照明設(shè)備在進行節(jié)能設(shè)計時,可以從三方面入手:一是改善照明設(shè)計方案;二是采用高效的照明設(shè)備;三是加強照明管理。在進行照明設(shè)計中,要結(jié)合不同區(qū)間的照明需求,對照明用電負(fù)荷量進行控制,然后以此為前提,合理布置照明分布。例如在照明和空調(diào)系統(tǒng)重合的區(qū)域,可以選用兩組結(jié)合的方式,這種方式有利于光源清掃照明裝置。
3藥廠門窗系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
相關(guān)人員針對門窗系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計,主要手段是降低門窗的能耗損傷。門窗在維護建筑結(jié)構(gòu)保溫中的作用并不夠完善,所以相關(guān)人員可以通過減少門窗的能量損耗,達到節(jié)能的目的[2]。在夏天,要擴大隔熱性能;在冬天,要擴大保溫性能,通過這些方式減少能量損耗。傳熱是門窗能耗的主要途徑,占總能耗量的30%左右。相關(guān)人員應(yīng)提升門窗的傳熱性能,嚴(yán)格對門窗的面積設(shè)計進行設(shè)計,從而降低冷空氣的滲入,從而改善建筑的保溫性能。在門窗的材料選擇上,選取氣密性良好的材料,從而改善門窗的保溫效果。玻璃面積在門窗上占很大面積,普通玻璃的熱阻值比較小,相關(guān)人員應(yīng)通過物理方式或化學(xué)方式,改善玻璃的熱反射性能。
4藥廠墻體的節(jié)能設(shè)計
藥廠的結(jié)構(gòu)的主體是墻體,相關(guān)人員要合理調(diào)控墻體的保溫性能,從而降低其熱量的消耗。墻體選用的是外保溫的技術(shù)產(chǎn)品,在這個過程中,要考慮安全防火性能和材料成本。目前使用的墻體節(jié)能技術(shù)主要有空心粘土磚墻設(shè)計、混凝土砌塊墻體設(shè)計等,其中空心粘土設(shè)計的主要內(nèi)容是用填充墻充當(dāng)外墻,用混凝土空心磚充當(dāng)內(nèi)墻[3]。空心磚能夠有效節(jié)省原材料,并在施工中,具有較低的導(dǎo)熱系數(shù),能夠增強墻體的穩(wěn)定性。
2提高設(shè)計水平的措施
2.1使用高光效光源
據(jù)相關(guān)規(guī)定要求,建筑照明所用光源應(yīng)該根據(jù)以下幾點來確定:第一,燈具在安裝的時候,如有位置較低的,就要考慮使用熒光燈,因為熒光燈有著高光效、高壽命的特點,具有較好的顯色性,在挑選熒光燈時,盡量選擇徑直管的。第二,燈具在安裝時,位置高的地方就要考慮金鹵燈,當(dāng)裝燈要求使用顯色性較強的燈時,就要選擇陶瓷性質(zhì)的金鹵燈,當(dāng)裝燈不要求顯色性或要求較低時,就可以選擇高壓鈉燈。第三,在裝燈位置高或是不利于維修的地方,就要考慮選擇無極熒光燈,因為這種燈有著高壽命的特點,工作的時間可以超過五萬小時,另外,無極熒光燈的發(fā)光效率特別高,節(jié)能效果也特別好,電能消耗少,電壓范圍比一般的燈要大很多。
2.2將照明線路電能消耗降低
電流經(jīng)過電阻流過照明線路后,會出現(xiàn)大量電能的消耗,因此,要選擇電阻率較小的導(dǎo)線,近年來,人們在廣泛的使用銅芯,在使用時,要避免消耗銅資源。要想降低線路的損壞,必須遵循以下幾點:首先,要縮短導(dǎo)線的長度,鋪設(shè)通電線路時,要選擇直線,將彎路出現(xiàn)的效率降到最低,使導(dǎo)線達到最短,要降低鋪設(shè)低壓線路中回頭線出現(xiàn)的次數(shù),使電能在來回線路的消耗減少。為了縮短供電距離,要在負(fù)荷中心處安裝變壓器,當(dāng)建筑物每層的面積達到10000平米時,配電所的數(shù)量最低是兩個,以達到縮短干線長度的目的。低壓配電室可以避免支線沿著干線倒送的事故發(fā)生,所以,要在高層建筑豎井旁,建設(shè)低壓配電室。其次,要擴大導(dǎo)線的截面。要進行嚴(yán)格的資金消耗計算與增加計算,在保證增加導(dǎo)線橫截面較為有意義的情況下,將導(dǎo)線的截面增大一級,使得能源消耗降至最低。
2.3照明系統(tǒng)功率因數(shù)的增大
一些照明系統(tǒng)電感元件用電設(shè)備會浪費電能的無功功率,如:變壓器、鎮(zhèn)流器等,使電能不能得到有效利用。所以,必須要將類似的無功功率降到最低,要將照明系統(tǒng)的功率因數(shù)增大,如:可以利用電子鎮(zhèn)流器,在熒光燈的使用過程中對其進行安裝,使得線路設(shè)備傳輸無功功率的數(shù)量降至最低。
2.4節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新
在設(shè)計節(jié)能照明系統(tǒng)時,要進行節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新,如:天然光。天然光就是利用天然光纖代替人工照明,可以在建筑的側(cè)面及屋頂設(shè)計大量的玻璃,使得天然光可以通過玻璃照射在建筑物中,室內(nèi)照明較為充足,白天可以完全脫離人工照明,當(dāng)自然光線需要調(diào)整時,可以利用簾幕進行調(diào)適,不僅可以節(jié)省能源,還會使自然光的視覺效果達到最佳水平。在一些自然光不充足的地方,如地下室,設(shè)計人員可以將光纖照明利用進來,只需要將采集陽光的設(shè)備安裝在室外,就可以良好的對其進行利用,其原理就是通過光纖,將設(shè)備中收集的天然光傳輸?shù)绞覂?nèi),與此同時,人們還可以利用光纖技術(shù)制造出不一樣的藝術(shù)效果。目前,已經(jīng)有研究人員對發(fā)光的二極管進行研究,其電量消耗比正常的日光燈低,如果可以對其進行良好的使用,建筑照明系統(tǒng)低耗最降至低的目標(biāo)就可以早日實現(xiàn)。
2.5照明器控制方式的改善
要根據(jù)每個建筑物的室內(nèi)照明使用的特點以及要求,來選擇照明器的控制方式。首先,面積較小的房間要選擇一燈一個控制,或者是兩燈一個控制的方式,盡量避免多燈一控的情況發(fā)生,減少不必要的能源消耗,房間面積大的燈控設(shè)計方法也如此。其次,在對建筑樓梯與樓道中的燈控進行設(shè)置時,盡量選擇聲音控制開光,這樣,可以將開燈時間縮短,照明時間可以根據(jù)人為的控制來決定。最后,在對遠(yuǎn)離窗戶采光較差的地方設(shè)置燈控時,要選擇可以調(diào)光的控制設(shè)備,使其既可以保持室內(nèi)照明均勻,又可以保證電能不被消耗。在建筑物中,不同的位置,燈控的選擇也是不同的,為了節(jié)省電能的消耗,設(shè)計人員要根據(jù)實際情況進行科學(xué)、合理的選擇。
一、國際能源危機加劇
1、能源儲量減少,石油僅供開采41年
目前,石油、煤炭、天然氣這三種傳統(tǒng)能源占能源消費約90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源統(tǒng)計年鑒的最新數(shù)據(jù)顯示,世界石油總儲量為1.15萬億桶,僅供生產(chǎn)41年;全球天然氣儲量為176萬億立方米,僅供開采63年。日本權(quán)威能源研究機構(gòu)也申明,全球煤炭埋藏量10316億噸,可開采231年;核反應(yīng)原料鈾已探明儲量436萬噸,可供72年使用(海水中的鈾可供使用1萬年,利用钚為燃料的增值核反應(yīng)堆可使用100萬年);利用熱核反應(yīng),海水中的鋰能源可開采年限為1600萬年??梢姡澜缱顬橐蕾嚨哪茉础团c天然氣,在21世紀(jì)的前半,就將日趨枯竭??茖W(xué)家們預(yù)計2040年石油消費將達到最高峰,2100年石油消費將減少到不足能源消費總量的5%%.而從2050年開始,核能、生物能、水利地?zé)?、風(fēng)力、太陽能的比率大大上升,達到總能源消費的1/3,熱核能源將達到總能源消費的1/4.
因此,在世界能源供給結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軌的大趨勢下,不考慮建筑節(jié)能而建造的房屋,終有一日會因為沒有能源可用,終被社會淘汰。呼吁建筑節(jié)能,很重要的一點就在于減少使用石油、天然氣等不可再生資源,通過科學(xué)合理的建筑節(jié)能措施,采用可再生新能源,使建筑可持續(xù)發(fā)展。
2、能源需求不斷增加,價格無法下降
根據(jù)美國能源部能源資訊署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消費形勢如下:
全球能源總消費量將增加60%,其中亞洲及南美州發(fā)展我國家將增長1倍(每年增長4%,相比發(fā)達國家每年增長1.3%)。
石油:石油預(yù)計增長59%(年增長率為2.2%)。此外,石油將維持占全球能源總消費量40%以上的比例。
天然氣:爭議較小的天然氣將是需求增長最快的能源,預(yù)計增長一倍。天然氣占全球能源消費量比重也將由23%升至28%.
煤:由于空氣污染及二氧化碳排放等問題,煤炭占全球能源總消費量的比重將由22%降至20%.
核能:在政治問題影響下,全球核能發(fā)展情勢尚難確定,但保守估計全球核能消費量將比現(xiàn)在略為增長。
可再生能源(包含大水力):預(yù)估將增長53%.但由于現(xiàn)階段數(shù)量過少、成本高、能源密集度低且供應(yīng)不穩(wěn)定,所以占全球能源總消費量的比重將由9%下降到8%.不過預(yù)計更遠(yuǎn)的未來,隨著技術(shù)的進步,比重將上升較快。
以上預(yù)測在2004年阿拉伯石油輸出國的12月月報中已經(jīng)得到體現(xiàn),它指出截止到2020年,世界石油需求量將以年平均1.7%至2%的速度增長,日需求量逐漸從目前的8200萬桶到近1.07億桶。
可見,由于核能與可再生能源的替代性遲遲無法實現(xiàn),石油、天然氣的需求量仍會不斷增加,但能源儲量是有限的,這種供需關(guān)系導(dǎo)致了石油、天然氣等能源價格不會下降。
同時,恐怖活動增加了石油以天然氣運輸風(fēng)險及成本。自美國發(fā)生“9.11”恐怖攻擊事件后,全球恐怖活動升溫,而保護措施較為不足的石油及天然氣供應(yīng)等能源基礎(chǔ)設(shè)施成為攻擊目標(biāo)的可能性提高。例如2001年10月斯里蘭卡一艘油輪遭受其境內(nèi)恐怖組織攻擊;2002年10月法國油輪在葉門遭受不明攻擊;……各國為了預(yù)防恐怖攻擊,正大興土木加強能源設(shè)施的保護工作,而隨著防范設(shè)施、人力及保險費用的增加,能源使用價格也面臨逐漸上漲的壓力。
面臨能源價格,尤其是天然氣價格逐步上漲,居高不下,很多高耗能建筑開始出現(xiàn)因承擔(dān)不起昂貴的能源維持費用而被迫停用,或者售價、租金一降再降的現(xiàn)象。因此,建筑尤其是高層住宅與辦公樓、大型共建正面臨著一場新的革命,建筑節(jié)能節(jié)能勢在必行。
3、美國企圖掌控全球石油供給,強力遏制我國、歐洲的發(fā)展
許多石油生產(chǎn)地區(qū),尤其是中東地區(qū),由于擁有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及軍事的動亂。在近期較大規(guī)模的戰(zhàn)爭有1980年兩伊戰(zhàn)爭、1990年波斯灣戰(zhàn)爭、1994年俄國出兵車臣、2001年阿富汗戰(zhàn)爭和2004年的美伊戰(zhàn)爭,而其他小型區(qū)域沖突也非常多,都是圍繞著石油資源而展開的。每次爭奪石油資源引發(fā)的動蕩,使眾多石油進口國家經(jīng)濟發(fā)展及能源安全受到威脅,牽動整個世界的經(jīng)濟。從這個意義上說,哪個國家能掌握全球的石油、天然氣能源,就如同握緊全球經(jīng)濟命脈。
因此,美國攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不僅是要賺回為之付出的巨額戰(zhàn)爭費用,還要建立起有利于美國的世界石油市場“新秩序”:一來拉低美元匯率、彌補貿(mào)易逆差、打壓歐元;二來美國可以時時掌控我國、俄羅斯、印度等國家石油進口價格與能源供給量,遏制這些國家的經(jīng)濟騰飛。
面臨美國今后可能采取的能源阻擾政策,我國除了爭取更多的與石油出口國的貿(mào)易協(xié)議外,能源節(jié)約是最關(guān)鍵的一步。
二、我國所面臨的能源挑戰(zhàn)
1、人均儲量少,先天不足,但能耗效率卻低。
我國能源總量豐富,但人均能源可采儲量遠(yuǎn)低于世界平均水平。2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最終可采儲量居世界第41位。因此,一旦平均到個人消費量,我國能源并非地大物博,實際上存在先天不足的弱勢。
從能源利用效率來看,目前國內(nèi)能耗高,能源效率低。2001年,我國終端能源用戶能源消費的支出為1.25萬億元,占GDP總量的比例為13%,而美國僅為7%.同時,我國單位產(chǎn)品的能耗水平較高,目前8個高耗能行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進水平高47%,而這8個行業(yè)的能源消費占工業(yè)部門能源消費總量的73%.這造成了很大社會能源浪費。
2、我國成為能源消耗大國,進口依賴度提高。
2003年我國已經(jīng)成為世界上僅次于美國的第二大石油消費國。全年原油消費量達到2.5億噸以上。其中全國原油產(chǎn)量約1.69億噸,進口原油8900萬噸,分別占世界石油需求增長總量的41%、32%,約每天60萬桶和260桶。
2004年原油消費需求量仍以10%以上的增速增長,約達到2.75億噸,進口原油數(shù)量超過1億噸。同時,煤炭消耗量占世界總量的40%以上,天然氣供暖需求量也一直在增長。預(yù)計到2020年,我國石油需求量為4.5億噸,年均遞增12%;天然氣在一次能源消費中,所占比例將由目前的2.7%增長到10%以上;我國對海外能源的依賴程度將達到55%以上。
可見,我國能源消耗需求旺盛的同時,進口依賴度提高,這使得國內(nèi)經(jīng)濟受中東動亂及石油危機沖擊的概率上升,危及我國能源供應(yīng)安全,存在較大風(fēng)險。
3、能源成為我國經(jīng)濟命脈所在,威脅國家穩(wěn)定安全
2004年全國電荒、煤荒集中爆發(fā)。上半年,27個省份全面告急,國家線網(wǎng)被迫拉閘電線80多萬次。下半年,今年北方供暖的城市無一例外都面臨能源緊張的考驗。以吉林省為例,往年到9月底供熱企業(yè)儲煤應(yīng)達年用煤總量的80%,而今年供熱用煤的儲量不足40%;長春市每年鍋爐供熱用煤為306萬噸,截至10月底只有總量的40%入庫;在吉林市,每年鍋爐供熱用煤為46.5萬噸,今年到10月底也才入庫42%;吉林省其他城市同樣存在緊缺情況。就連首都北京也難逃厄運。預(yù)計北京冬季煤炭需求為1460萬噸。受全國煤炭資源緊、運輸難、價格高等因素影響,北京市電煤庫存一直在警戒線以下運行,到10月底鍋爐及民用燃煤庫儲煤率不足45%.而為防止大氣污染,北京城區(qū)的燃煤鍋爐大多變?yōu)槿細(xì)饣蛉加?。隨著石油價格的上調(diào),北京冬季供暖承受著巨大的壓力,2005年3月,北京油價再次上調(diào),93號汽油每升上漲了0.26元。
能源的供給直接影響到人民生活與國民生產(chǎn)。一次拉閘對平常老百姓無關(guān)大要,但對于長期依賴電力生產(chǎn)的工廠、企業(yè)來說,損失可能是上百上千萬;而全國27個省份同時出現(xiàn)問題,這種經(jīng)濟損失就根本無從計算,直接關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈。而冬季供暖的短缺,導(dǎo)致很多底保戶和困難企業(yè)失去基本生存條件,威脅到國家穩(wěn)定安全。
三、建筑節(jié)能要求十分緊迫
1、建筑能耗約占社會總能耗的1/3
我國建筑能耗的總量逐年上升,在能源總消費量中所占的比例已從上世紀(jì)七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而國際上發(fā)達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。以此推斷,國家建設(shè)部科技司研究表明,隨著城市化進程的加快和人民生活質(zhì)量的改善,我國建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重,建筑耗能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的軟肋。
2、高耗能建筑比例大,加劇能源危機
直到2002年末,我國節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。目前,我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑,總量龐大,潛伏巨大能源危機。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出,僅到2000年末,我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全社會終端能耗總量的27.6%,而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻率”已經(jīng)達到了25%.因高耗能建筑比例大,單北方采暖地區(qū)每年就多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1800萬噸,直接經(jīng)濟損失達70億元,多排二氧化碳52萬噸。如果任由這種狀況繼續(xù)發(fā)展,到2020年,我國建筑耗能將達到1089億噸標(biāo)準(zhǔn);到2020年,空調(diào)夏季高峰負(fù)荷將相當(dāng)于10個三峽電站滿負(fù)荷能力,這將會是一個十分驚人的數(shù)量。
據(jù)分析,我國目前處于建設(shè)鼎旺期,每年建成的房屋面積高達16億至20億平方米,超過所有發(fā)達國家年建成建筑面積的總和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建設(shè)增速,預(yù)計到2020年,全國高耗能建筑面積將達到700億平方米。因此,如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能設(shè)計,將直接加劇能源危機。
一、國際能源危機加劇
1、能源儲量減少,石油僅供開采41年
目前,石油、煤炭、天然氣這三種傳統(tǒng)能源占能源消費約90%以上,其中石油占一半以上。然而2004年BP世界能源統(tǒng)計年鑒的最新數(shù)據(jù)顯示,世界石油總儲量為1.15萬億桶,僅供生產(chǎn)41年;全球天然氣儲量為176萬億立方米,僅供開采63年。日本權(quán)威能源研究機構(gòu)也申明,全球煤炭埋藏量10316億噸,可開采231年;核反應(yīng)原料鈾已探明儲量436萬噸,可供72年使用(海水中的鈾可供使用1萬年,利用钚為燃料的增值核反應(yīng)堆可使用100萬年);利用熱核反應(yīng),海水中的鋰能源可開采年限為1600萬年??梢?,全世界最為依賴的能源——石油與天然氣,在21世紀(jì)的前半,就將日趨枯竭??茖W(xué)家們預(yù)計2040年石油消費將達到最高峰,2100年石油消費將減少到不足能源消費總量的5%%.而從2050年開始,核能、生物能、水利地?zé)?、風(fēng)力、太陽能的比率大大上升,達到總能源消費的1/3,熱核能源將達到總能源消費的1/4.
因此,在世界能源供給結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軌的大趨勢下,不考慮建筑節(jié)能而建造的房屋,終有一日會因為沒有能源可用,終被社會淘汰。呼吁建筑節(jié)能,很重要的一點就在于減少使用石油、天然氣等不可再生資源,通過科學(xué)合理的建筑節(jié)能措施,采用可再生新能源,使建筑可持續(xù)發(fā)展。
2、能源需求不斷增加,價格無法下降
根據(jù)美國能源部能源資訊署2002年3月出版的“InternationalEnergyOutlook2002”,1999—2020年全球能源消費形勢如下:
全球能源總消費量將增加60%,其中亞洲及南美州發(fā)展我國家將增長1倍(每年增長4%,相比發(fā)達國家每年增長1.3%)。
石油:石油預(yù)計增長59%(年增長率為2.2%)。此外,石油將維持占全球能源總消費量40%以上的比例。
天然氣:爭議較小的天然氣將是需求增長最快的能源,預(yù)計增長一倍。天然氣占全球能源消費量比重也將由23%升至28%.
煤:由于空氣污染及二氧化碳排放等問題,煤炭占全球能源總消費量的比重將由22%降至20%.
核能:在政治問題影響下,全球核能發(fā)展情勢尚難確定,但保守估計全球核能消費量將比現(xiàn)在略為增長。
可再生能源(包含大水力):預(yù)估將增長53%.但由于現(xiàn)階段數(shù)量過少、成本高、能源密集度低且供應(yīng)不穩(wěn)定,所以占全球能源總消費量的比重將由9%下降到8%.不過預(yù)計更遠(yuǎn)的未來,隨著技術(shù)的進步,比重將上升較快。
以上預(yù)測在2004年阿拉伯石油輸出國的12月月報中已經(jīng)得到體現(xiàn),它指出截止到2020年,世界石油需求量將以年平均1.7%至2%的速度增長,日需求量逐漸從目前的8200萬桶到近1.07億桶。
可見,由于核能與可再生能源的替代性遲遲無法實現(xiàn),石油、天然氣的需求量仍會不斷增加,但能源儲量是有限的,這種供需關(guān)系導(dǎo)致了石油、天然氣等能源價格不會下降。
同時,恐怖活動增加了石油以天然氣運輸風(fēng)險及成本。自美國發(fā)生“9.11”恐怖攻擊事件后,全球恐怖活動升溫,而保護措施較為不足的石油及天然氣供應(yīng)等能源基礎(chǔ)設(shè)施成為攻擊目標(biāo)的可能性提高。例如2001年10月斯里蘭卡一艘油輪遭受其境內(nèi)恐怖組織攻擊;2002年10月法國油輪在葉門遭受不明攻擊;……各國為了預(yù)防恐怖攻擊,正大興土木加強能源設(shè)施的保護工作,而隨著防范設(shè)施、人力及保險費用的增加,能源使用價格也面臨逐漸上漲的壓力。
面臨能源價格,尤其是天然氣價格逐步上漲,居高不下,很多高耗能建筑開始出現(xiàn)因承擔(dān)不起昂貴的能源維持費用而被迫停用,或者售價、租金一降再降的現(xiàn)象。因此,建筑尤其是高層住宅與辦公樓、大型共建正面臨著一場新的革命,建筑節(jié)能節(jié)能勢在必行。
3、美國企圖掌控全球石油供給,強力遏制我國、歐洲的發(fā)展
許多石油生產(chǎn)地區(qū),尤其是中東地區(qū),由于擁有全世界2/3油藏,一直存在政治、外交及軍事的動亂。在近期較大規(guī)模的戰(zhàn)爭有1980年兩伊戰(zhàn)爭、1990年波斯灣戰(zhàn)爭、1994年俄國出兵車臣、2001年阿富汗戰(zhàn)爭和2004年的美伊戰(zhàn)爭,而其他小型區(qū)域沖突也非常多,都是圍繞著石油資源而展開的。每次爭奪石油資源引發(fā)的動蕩,使眾多石油進口國家經(jīng)濟發(fā)展及能源安全受到威脅,牽動整個世界的經(jīng)濟。從這個意義上說,哪個國家能掌握全球的石油、天然氣能源,就如同握緊全球經(jīng)濟命脈。
因此,美國攻打伊拉克,拿伊拉克石油做文章,不僅是要賺回為之付出的巨額戰(zhàn)爭費用,還要建立起有利于美國的世界石油市場“新秩序”:一來拉低美元匯率、彌補貿(mào)易逆差、打壓歐元;二來美國可以時時掌控我國、俄羅斯、印度等國家石油進口價格與能源供給量,遏制這些國家的經(jīng)濟騰飛。
面臨美國今后可能采取的能源阻擾政策,我國除了爭取更多的與石油出口國的貿(mào)易協(xié)議外,能源節(jié)約是最關(guān)鍵的一步。
二、我國所面臨的能源挑戰(zhàn)
1、人均儲量少,先天不足,但能耗效率卻低。
我國能源總量豐富,但人均能源可采儲量遠(yuǎn)低于世界平均水平。2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%.排名上,2004年,人均石油最終可采儲量居世界第41位。因此,一旦平均到個人消費量,我國能源并非地大物博,實際上存在先天不足的弱勢。
從能源利用效率來看,目前國內(nèi)能耗高,能源效率低。2001年,我國終端能源用戶能源消費的支出為1.25萬億元,占GDP總量的比例為13%,而美國僅為7%.同時,我國單位產(chǎn)品的能耗水平較高,目前8個高耗能行業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進水平高47%,而這8個行業(yè)的能源消費占工業(yè)部門能源消費總量的73%.這造成了很大社會能源浪費。
2、我國成為能源消耗大國,進口依賴度提高。
2003年我國已經(jīng)成為世界上僅次于美國的第二大石油消費國。全年原油消費量達到2.5億噸以上。其中全國原油產(chǎn)量約1.69億噸,進口原油8900萬噸,分別占世界石油需求增長總量的41%、32%,約每天60萬桶和260桶。
2004年原油消費需求量仍以10%以上的增速增長,約達到2.75億噸,進口原油數(shù)量超過1億噸。同時,煤炭消耗量占世界總量的40%以上,天然氣供暖需求量也一直在增長。預(yù)計到2020年,我國石油需求量為4.5億噸,年均遞增12%;天然氣在一次能源消費中,所占比例將由目前的2.7%增長到10%以上;我國對海外能源的依賴程度將達到55%以上。
可見,我國能源消耗需求旺盛的同時,進口依賴度提高,這使得國內(nèi)經(jīng)濟受中東動亂及石油危機沖擊的概率上升,危及我國能源供應(yīng)安全,存在較大風(fēng)險。
3、能源成為我國經(jīng)濟命脈所在,威脅國家穩(wěn)定安全
2004年全國電荒、煤荒集中爆發(fā)。上半年,27個省份全面告急,國家線網(wǎng)被迫拉閘電線80多萬次。下半年,今年北方供暖的城市無一例外都面臨能源緊張的考驗。以吉林省為例,往年到9月底供熱企業(yè)儲煤應(yīng)達年用煤總量的80%,而今年供熱用煤的儲量不足40%;長春市每年鍋爐供熱用煤為306萬噸,截至10月底只有總量的40%入庫;在吉林市,每年鍋爐供熱用煤為46.5萬噸,今年到10月底也才入庫42%;吉林省其他城市同樣存在緊缺情況。就連首都北京也難逃厄運。預(yù)計北京冬季煤炭需求為1460萬噸。受全國煤炭資源緊、運輸難、價格高等因素影響,北京市電煤庫存一直在警戒線以下運行,到10月底鍋爐及民用燃煤庫儲煤率不足45%.而為防止大氣污染,北京城區(qū)的燃煤鍋爐大多變?yōu)槿細(xì)饣蛉加汀kS著石油價格的上調(diào),北京冬季供暖承受著巨大的壓力,2005年3月,北京油價再次上調(diào),93號汽油每升上漲了0.26元。
能源的供給直接影響到人民生活與國民生產(chǎn)。一次拉閘對平常老百姓無關(guān)大要,但對于長期依賴電力生產(chǎn)的工廠、企業(yè)來說,損失可能是上百上千萬;而全國27個省份同時出現(xiàn)問題,這種經(jīng)濟損失就根本無從計算,直接關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈。而冬季供暖的短缺,導(dǎo)致很多底保戶和困難企業(yè)失去基本生存條件,威脅到國家穩(wěn)定安全。
三、建筑節(jié)能要求十分緊迫
1、建筑能耗約占社會總能耗的1/3
我國建筑能耗的總量逐年上升,在能源總消費量中所占的比例已從上世紀(jì)七十年代末的10%,上升到近年的27.45%.而國際上發(fā)達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。以此推斷,國家建設(shè)部科技司研究表明,隨著城市化進程的加快和人民生活質(zhì)量的改善,我國建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重,建筑耗能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的軟肋。
2、高耗能建筑比例大,加劇能源危機
直到2002年末,我國節(jié)能建筑面積只有2.3億平方米。目前,我國已建房屋有400億平方米以上屬于高耗能建筑,總量龐大,潛伏巨大能源危機。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出,僅到2000年末,我國建筑年消耗商品能源共計3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全社會終端能耗總量的27.6%,而建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放“貢獻率”已經(jīng)達到了25%.因高耗能建筑比例大,單北方采暖地區(qū)每年就多耗標(biāo)準(zhǔn)煤1800萬噸,直接經(jīng)濟損失達70億元,多排二氧化碳52萬噸。如果任由這種狀況繼續(xù)發(fā)展,到2020年,我國建筑耗能將達到1089億噸標(biāo)準(zhǔn);到2020年,空調(diào)夏季高峰負(fù)荷將相當(dāng)于10個三峽電站滿負(fù)荷能力,這將會是一個十分驚人的數(shù)量。
據(jù)分析,我國目前處于建設(shè)鼎旺期,每年建成的房屋面積高達16億至20億平方米,超過所有發(fā)達國家年建成建筑面積的總和,而97%以上是高能耗建筑。以如此建設(shè)增速,預(yù)計到2020年,全國高耗能建筑面積將達到700億平方米。因此,如果現(xiàn)在不開始注重建筑節(jié)能設(shè)計,將直接加劇能源危機。
1.1做到配電設(shè)計工作的完善
在開展設(shè)計活動的時候,首先應(yīng)該考慮到的一點就是電力系統(tǒng)的可實施性。這一特性的達標(biāo)要從兩個方面來觀察,第一整個系統(tǒng)的負(fù)荷能力的高低,第二是系統(tǒng)中所有設(shè)備的安全可靠性,同時不同的設(shè)備儀器要有配套的使用說明與技巧。在配電的過程中,要確保整個系統(tǒng)能夠便于操作、調(diào)控,要運轉(zhuǎn)靈活、高效、穩(wěn)定。在電力設(shè)計過程中要達到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性的效果,首先要做的就是提高材料的絕緣性能,最后再進行線路鋪設(shè)的時候要確定線路之間的距離滿足絕緣性的要求。
1.2提高電氣系統(tǒng)的運行效率
為了提高整個系統(tǒng)的能源利用效率,達到節(jié)能的目標(biāo),在進行系統(tǒng)內(nèi)部儀器裝備使用的過程中就應(yīng)該選擇那些具有節(jié)能性的設(shè)備。此外,我們還可以通過負(fù)荷的均衡性、減少消耗等措施手段來提高系統(tǒng)運行過程中的節(jié)能效果。例如,在進行配電規(guī)劃設(shè)置的過程中,要對配電負(fù)荷系數(shù)的確定也應(yīng)該加強力度。在進行設(shè)備安裝組合的過程中注意選擇最佳的結(jié)構(gòu)形式,也能夠達到提高設(shè)備運行效率降低能源消耗的目的。
2電氣系統(tǒng)中的節(jié)能設(shè)計技術(shù)
2.1減少電能在線路上的傳輸損耗
在設(shè)計階段主要的目標(biāo)就是達到節(jié)能降低消耗的目的,只有堅持這一理念,才能從根本上降低配電系統(tǒng)的運行壓力,維持系統(tǒng)的正常、高效運轉(zhuǎn)。因為在電力傳遞過程中,存在著過多的電阻壓力,所以會對功率產(chǎn)生影響。通過電阻力的控制能夠起到降低線路消耗的巨大作用。導(dǎo)線所能產(chǎn)生的電阻量和線路長度成正相關(guān),與線路橫截面積成負(fù)相關(guān)。所以,為了達到降低電阻的效果,我們可以從下面幾個角度入手解決問題:
(1)選用電阻率小的材料來完成線路的鋪設(shè),工業(yè)電氣設(shè)計中已較少采用鋁芯電纜,多采用銅芯電纜。
(2)將導(dǎo)線的長度控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)。減少線路鋪設(shè)過程中的彎度,盡量選擇直線型架線。此外,變?yōu)榱丝s減供電距離,最好在電壓中心區(qū)設(shè)置變壓設(shè)備。
(3)擴大導(dǎo)線的橫截面。在國內(nèi)經(jīng)濟初步發(fā)展的階段,因為經(jīng)濟條件有限,所以進行線路設(shè)計鋪設(shè)的時候我們對于線路運行長遠(yuǎn)經(jīng)濟效益的考慮總是不夠。當(dāng)前,對工程建設(shè)越來越重視整體和長遠(yuǎn)的合理性。在電力和建筑電氣工程中推行按經(jīng)濟電流選擇電纜截面是實現(xiàn)線路設(shè)計合理化的第一步。
2.2無功補償
在整個電力體系中,無功功率占有的容量屬于大部分,這在無形中增加了線路的壓力,從而使得電網(wǎng)的電壓處于不穩(wěn)定階段,對于電網(wǎng)的有效運行產(chǎn)生了極為不利的影響。對于電能使用者來說,從外觀上來看無功功率的因數(shù)不足,當(dāng)它達到0.9時,使用者就要根據(jù)實際情況上交一定的罰款,所以也會增加使用者的經(jīng)濟成本,這就要求我們要從下面幾個方面出發(fā)進行相應(yīng)的調(diào)整,以維持良好的經(jīng)濟效益:第一,將電容器作為最主要的補償設(shè)備,通過該容器的容納量來對參數(shù)進行詳細(xì)的確定,希望通過這些數(shù)值來完成計算工作;二是考慮電網(wǎng)的運行情況,要十分了解補償線路和負(fù)荷情況,如果固定負(fù)荷較多,應(yīng)該采用靜態(tài)補償方式,反之,對于變化的、不連續(xù)的負(fù)荷較多應(yīng)考慮動態(tài)補償方式。第三,完成接地裝置,能夠遵循就近原則,就能夠?qū)崿F(xiàn)運電系統(tǒng)效能的降低。
2.3濾波器
因為系統(tǒng)中電氣裝備儀器的不斷增多以及其它一些因素的影響,所以出現(xiàn)的諧波電流量也會不斷地增多,而這些電流所導(dǎo)致的電壓的產(chǎn)生會引起電壓的畸形轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致電網(wǎng)儀器裝備出現(xiàn)一些錯誤的舉動。所以,為了降低電壓,就應(yīng)該采取有效的措施進行諧波的消除,為了達到這個效果最好的途徑就是使用消波儀器。
2.4其他形式的節(jié)能
為了達到節(jié)能的效果,除了使用上面的一些措施以外,還可以通過其它一些方式,比如:通過光能的有效使用,在耗電活動中,家庭照明所占的比例占了大部分,所以,選擇一些具有良好的節(jié)能型的照明設(shè)備將會起到良好的節(jié)能效果。這樣也能起到系統(tǒng)性的節(jié)能作用。
2電氣工程及其自動化中存在的問題
2.1能耗大。雖然電氣工程自動化技術(shù)的出現(xiàn)為人類的發(fā)展進步做出了巨大貢獻,但是我們不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,擺在當(dāng)前最為棘手的問題就是對于能源的消耗過大。在電氣工程自動的發(fā)展系統(tǒng)本身帶有復(fù)雜性,被應(yīng)用的范圍逐步擴大,對于能源的需求量也與日俱增。電氣自動化是以消耗電能為主,作為當(dāng)下最為先進的技術(shù)之一,對其本身最為基礎(chǔ)的要求就是要做到在運作過程中保證誤差小,并且準(zhǔn)確有效,所以,就需要大批量的電氣設(shè)備共同運作,如此,對于電能的消耗可謂是不計其數(shù),與我們國家提出的走綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展道路存在差距。2.2質(zhì)量水平較低。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言,電氣工程自動化技術(shù)已經(jīng)得到的飛速的提升,但縱觀整體發(fā)展情況而言,其質(zhì)量水平還處在發(fā)展低端。尤其是最近幾年,人們對于生活追求的品質(zhì)不斷攀升,相應(yīng)地也加大了對電氣自動化水平的要求,但是我國對這一領(lǐng)域研究的時間還不是很長,對于相應(yīng)的管理流程和先進的發(fā)展模式還不能很好的予以把控,特別是在自動化工廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié),相關(guān)人員只關(guān)心結(jié)果而忽略過程中的質(zhì)量問題。但是,眾所周知的是,如果電氣的生產(chǎn)質(zhì)量得不到有效的保證,就會發(fā)生一系列的用電事故,嚴(yán)重的會造成爆炸、火災(zāi)等重大安全事故出現(xiàn),需要引起人們的深思。2.3集成化程度低。 顧名思義,集成化的主要運作原理就是把所有需要的東西做還集合工作,上文已經(jīng)提到過,雖然電氣工程自動化近年來的發(fā)展勢頭迅猛,但由于起步過晚, 雖然在努力的向集成化方面靠攏,確切的來說,現(xiàn)在還處于自動化階段,技術(shù)水平發(fā)展有限,集成化技術(shù)還不成熟,各個體系和功能之間還無法做到有效的集成連接。所以,還達不到及時實現(xiàn)資源的有效共享,在一定程度上影響了電氣自動化功能的發(fā)揮,使電氣自動化工程技術(shù)滯后。
3對電氣自動化工程中節(jié)能設(shè)計技術(shù)
3.1減少線路傳輸產(chǎn)生的耗損。由于無法對線路上的電流做出改變,所以也只能通過減少電阻來有效降低電能在傳輸中產(chǎn)生的耗損。所以,可以從這幾方面做起,減少導(dǎo)線電阻:(1)使用功率較小導(dǎo)線;(2)使用相對較短的導(dǎo)線。這樣做可以避免在布線過程中少走彎路,減少人員的工作量,有效減少電能耗損,同時在安裝變壓器時候與負(fù)荷中心保持較短的距離,也是減少供電的距離;(3)使用截面積大較大的導(dǎo)線,如果條件允許,可以選用較大截面積的導(dǎo)線,有效減少電阻產(chǎn)生的耗損。3.2無功補償。電力系統(tǒng)在運行的過程中,配電設(shè)備中的無功功率占有較大的容量,所以存在較為嚴(yán)重的電能耗損的情況,不僅影響到電壓,還對整個電能的質(zhì)量造成不良的影響。對使用者來說,無功功率主要表現(xiàn)在功率低,尤其是當(dāng)功率過低的時候,用戶需要向相關(guān)部門繳納一定的罰款,因此如果說能夠使用合適的無功補償設(shè)備,就可以保證功率的平衡,有效提高供電質(zhì)量。工作人員在操作中要盡量減少對電能不必要的耗損,從而確保電氣工程的安全運行。如果導(dǎo)線受到電阻的影響,那么由電機產(chǎn)生的電能就不能被變壓器更好的吸收,同時沒被吸收的那些電能在電流傳輸?shù)倪^程中會被釋放出來。同時由于無功功率產(chǎn)生了一定的作用,因此可以讓電容器和無功功率進行抵消。利用電氣相關(guān)設(shè)備在進行無功補償時候,有幾處要格外注意:(1)利用電容器在進行無功補償?shù)臅r候,一定要根據(jù)電壓容量,電壓負(fù)荷,自然功率,目標(biāo)功率等參數(shù)來確定電容器的容量,同時如果在無功補償?shù)沫h(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了諧波,需要通過串聯(lián)定量電抗器來消除諧波;(2)以參數(shù)的物理量來確定無功的電流,功率的參數(shù),從而有效避免投切振蕩現(xiàn)象。
4結(jié)束語
綜上所述,電氣自動化對于節(jié)能設(shè)計的要求是為了響應(yīng)綠色生產(chǎn)的理念,也是為了響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求,同時也是時展的必然趨勢。雖然我國現(xiàn)階段在電氣自動化的節(jié)能設(shè)計中取得了顯著的進步,但是隨著社會的發(fā)展,電氣自動化節(jié)能技術(shù)仍然需要進行不斷完善和發(fā)展,不斷優(yōu)化配電設(shè)計,在科學(xué)利用電力資源的同時,還需要不斷提高電力系統(tǒng)的運行效率,并最終達到節(jié)能的目的。
作者:吳尚坤 單位:山東鋼鐵集團日照有限公司
參考文獻
2BIM技術(shù)的概念
BIM技術(shù)將建筑的物理元素和功能元素用數(shù)字的形式表達出來,也就是將建筑數(shù)字化,這樣就可以在軟件上對建筑進行一系列的設(shè)計檢測。數(shù)字化的建筑可以在軟件上進行全方位的觀察,所有的建筑過程都可以監(jiān)控。立體空間模型的建立,便于網(wǎng)絡(luò)信息共享,各種設(shè)計方案在模型上都可以快速實施,便于發(fā)現(xiàn)問題,及時解決。BIM技術(shù)已經(jīng)在建筑的各個過程得到廣泛應(yīng)用。
3BIM技術(shù)的應(yīng)用
將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計中,可以快速創(chuàng)建建筑的虛擬數(shù)據(jù)模型,將與建筑相關(guān)的一系列數(shù)據(jù)直觀的展現(xiàn)在設(shè)計者面前。有了BIM技術(shù)的融入,數(shù)據(jù)化的建筑就可以在各種軟件中快速進行數(shù)據(jù)分析。在進行能量分析時只需將數(shù)據(jù)輸入到專業(yè)的軟件中就可以得出詳細(xì)的分析結(jié)果。在進行能量分析時可以應(yīng)用建筑信息模型和分析工具來簡化操作步驟,工作效率也會大幅提升,計算機的加入使得能量分析更快速更準(zhǔn)確。在進行流體力學(xué)分析時,BIM技術(shù)可以自動根據(jù)已有數(shù)據(jù)進行風(fēng)環(huán)境分析,還可以提供太陽輻射分析,方便設(shè)計人員對建筑的外表面進行技術(shù)優(yōu)化,提高建筑的生態(tài)效應(yīng)。BIM技術(shù)隨著科技的進步在不斷地完善,連窗子位置變化對光的影響都可以進行分析,精準(zhǔn)度越來越高。
4BIM技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計上的應(yīng)用
4.1協(xié)同設(shè)計
采用BIM技術(shù)可以建立建筑信息模型,模型中匯集建筑工程施工所需的全部信息。可以取讀水泵的尺寸、水泵的用電量等信息,而且需要讀取跨專業(yè)的信息時,可以直接取讀。在水泵進行修改電量的時候,可以對負(fù)荷的計算進行同步的更新。采用BIM模型,全部的專業(yè)必須找模型中檢查操作,這樣可以簡化工作的流程,提高建筑節(jié)能設(shè)計工程的聯(lián)動性。在使用BIM技術(shù)時,設(shè)計的工作是在BIM模型中進行的,參與設(shè)計的任意方修改了設(shè)計,其他人員可以及時的看到,可以進行研究討論,這樣就提高協(xié)同設(shè)計的效率。
4.2參數(shù)化設(shè)計
對于Revit模型而言,明細(xì)表、三維視圖、二維視圖等可以在建筑模型中表現(xiàn)出信息的形式,如果修改Revit模型的參數(shù)化,Revit模型的引擎可以對平面、明細(xì)表、模型視圖、等不同的位置的設(shè)計進行修改,并且及時的把修改后的信息進行更新,確保模型的處于正常的運作狀態(tài)。例如建筑節(jié)能專業(yè)在進行平面設(shè)計布置時,需要合理的配置噴頭、消火栓等,并且這些設(shè)備的數(shù)量可能會發(fā)生變化,因此需要在材料表中解決此問題,這樣節(jié)能設(shè)計過程的設(shè)計質(zhì)量才可以有效的提高。在建筑工程中引起參數(shù)化設(shè)計,對于BIM引進計算機能夠起到輔助作用。例如在給排水工程的設(shè)計中,對于水力的計算,需要專業(yè)技術(shù)人員利用一定的軟件進行計算,而采用BIM技術(shù)可以直接的讀取衛(wèi)生器具和設(shè)備的信息,并且如果設(shè)定管道水力特性,BIM模型可以對管徑的設(shè)計進行自動的修改,這樣可以提高了設(shè)計的效率。
4.3可視化設(shè)計
在建筑工程的設(shè)計中,傳統(tǒng)的設(shè)計方式通常是采用CAD信息平臺,這樣給排水設(shè)計人員需要匯集平面圖、立體圖和剖面圖的信息,對建筑圖形進行復(fù)原,在分析和設(shè)計中調(diào)整建筑的結(jié)構(gòu)和梁高位置的信息。采用CAD信息平臺,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工期短的工程,在信息的傳遞中往往造成信息失真的現(xiàn)象,這樣就會影響到建筑工程的施工。在現(xiàn)代化的給排水設(shè)計中大多采用BIM技術(shù),這種技術(shù)通常是在建筑工程中建筑信息模型,利用信息模型可以直觀的讀取信息,這樣可以有效的降低信息傳遞中的失真現(xiàn)象,提高信息的完整性和有效性。另外給排水的施工項目模型不同于土建項目的設(shè)計模型,它是在土建項目模型的基礎(chǔ)之上,設(shè)計給排水系統(tǒng),這樣就需要對局部的設(shè)計模型進行修改,但是如果修改就會影響到樓層的平面設(shè)計,多數(shù)情況下采用以樓層為基礎(chǔ)的設(shè)計,但是這樣的設(shè)計擾亂了系統(tǒng)內(nèi)部之間的聯(lián)系。而采用BIM技術(shù)在設(shè)計模型中進行修改,可以充分的把握給排水工程設(shè)計的整體性,修改工作簡單、操作性強。
4.4安裝模型的設(shè)計
在BIM模型中引入安裝模型設(shè)計,可以對建筑工程進行有效的指導(dǎo)。在具體的施工中,需要把時間維度引入BIM模型中,并且編制安裝進度表,并且可以利用模型實現(xiàn)項目預(yù)先可視化的效果。編制合理的工程進度表,可以對給排水工程進行整體把握,全局規(guī)劃,這樣可以簡化安裝和設(shè)計的流程,降低設(shè)計變更率,提高給排水工程的施工效率。
2如何在機械制造自動化中加入節(jié)能設(shè)計理念
要想將節(jié)能理念深入的滲透到機械制造與自動化中,必須做好以下幾個方面的工作。
首先,需要對現(xiàn)有的機械制造的程序進行優(yōu)化。只有目前現(xiàn)有的機械制造系統(tǒng)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化才能夠充分的將引入的節(jié)能理念的作用發(fā)揮到極致,進而保證相應(yīng)的設(shè)計做到節(jié)能與環(huán)保,具體來說一是要選擇最環(huán)保的發(fā)動機,發(fā)動機在機械生產(chǎn)中的重要性眾所周知,因此需要將發(fā)動機的公害、污染降低至最小,這樣才能夠在節(jié)能的前提下做到減少機械生產(chǎn)對于環(huán)境的破壞與影響;其次需要將節(jié)能環(huán)保的理念應(yīng)用到機械生產(chǎn)的液壓系統(tǒng)中,液壓系統(tǒng)在工程生產(chǎn)中的重要性是不容忽視的,其發(fā)揮的作用是輔助機械的清潔與維護,所以在設(shè)計機械制造的液壓系統(tǒng)的時候應(yīng)該將環(huán)保放在重要的地位上,比如液壓元件和除油液的設(shè)計上,這樣的話液壓系統(tǒng)在工作的過程中可以最大限度的降低磨損并減小故障的發(fā)生率,并能起到阻止各類微塵雜志對系統(tǒng)的損害,增長元件的使用壽命,這樣的話,可以邊去頻繁的對液壓元件的更換,從另一個角度來說就是減少了液壓系統(tǒng)對于周圍環(huán)境的污損,實現(xiàn)節(jié)能;三是,機械駕駛室也是精心環(huán)保節(jié)能設(shè)計過程中需要關(guān)注的問題,一般的,對于大型機械工程,駕駛室的操作成為機械控制的核心,為了實現(xiàn)對駕駛員的安全的保證并幫助駕駛員提高操作技能,就一定要在駕駛室的設(shè)計方面增加環(huán)保節(jié)能的因素,具體來說,就是要求設(shè)計人員能夠從駕駛室的結(jié)構(gòu)的安排、輻射的防御等角度制作出基本實現(xiàn)全封閉的駕駛室。將駕駛員放置在一個與紫外線、電輻射相隔離的環(huán)境中,再者,應(yīng)該增加對于駕駛室的人性化的設(shè)計,為了使駕駛員可以更加方便舒適的駕駛,可以將駕駛員的座位和手柄通過人體學(xué)的理念進行改造,盡量將手柄中的各項功能集中到手的一側(cè),對于座椅的條件也應(yīng)該方便,比如實現(xiàn)座位多方位的調(diào)節(jié),最大限度地符合駕駛員的生理特征,進而實現(xiàn)工作效率的提升。
其次,需要從機械材料等方面進行節(jié)能設(shè)計。所謂的機械材料的節(jié)能度就是指在設(shè)計階段應(yīng)該將回收的可利用的各種材料充分的利用,減少能源的消耗,之所以增加對可再回收的資源與材料的利用是為了降低的機械生產(chǎn)過程中各類廢物、廢氣和廢水的產(chǎn)生對于環(huán)境造成的各類不良的影響,其中最重要的是對各種結(jié)構(gòu)零件的回收,零件的無毒無害的特點可以使得機械生產(chǎn)的再生率得到極大的提升,避免資源與材料的浪費;對于其他方面的材料的選擇上也應(yīng)該以輕質(zhì)量的材料為主,這樣的話就可以減小機械生產(chǎn)過程中機械本身的負(fù)荷,進而間接的減小能源的消耗并延長機械的使用壽命。
再次,在制作工藝方面也應(yīng)該發(fā)揚節(jié)能環(huán)保的理念。在機械設(shè)計中,要想實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)就需要將結(jié)構(gòu)和材料作為設(shè)計的重點,但是不可忽略的另一個因素是生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。在工藝方面,設(shè)計者應(yīng)該引入各類節(jié)能的理念,對產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進行重新整理優(yōu)化,以減少生產(chǎn)過程中的能源的消耗,通過實際的觀察會發(fā)現(xiàn),不同的生產(chǎn)工藝對于能源的消耗是不同的,因此,要對產(chǎn)品的制作技術(shù)進行改進和完善,實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化,是每一部設(shè)備都可以同時滿荷工作,使得設(shè)備的工作效率達到最大。
②要保證照明電氣設(shè)計的經(jīng)濟性。建筑照明節(jié)能設(shè)計方案具有經(jīng)濟適用、節(jié)約成本的特點,它能夠合理控制電氣照明系統(tǒng)的耗能情況,避免浪費。此外,在設(shè)計照明電氣系統(tǒng)時,應(yīng)堅持“節(jié)約能源、保護環(huán)境、以人為本”的原則,不可因節(jié)能而過度追加投資,要保證在短時間內(nèi)通過照明節(jié)能回收電氣設(shè)計中增加的投資。
2建筑照明電氣節(jié)能設(shè)計分析
2.1照明配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
在設(shè)計建筑照明的配電系統(tǒng)時,可以從變壓器的節(jié)能設(shè)計和線路導(dǎo)體選擇2方面入手。
2.1.1變壓器的參數(shù)設(shè)計
①選擇節(jié)能式變壓器,減少空載損耗和負(fù)載損耗。
②根據(jù)照明要求,適當(dāng)加大變壓器的實際容量,減小負(fù)載率(Sj/S)。要將負(fù)載率控制在0.60~0.75之間,避免因為負(fù)載率太小而增加變壓器成本,或因負(fù)載率過大而增大電能損耗。此外,還應(yīng)適當(dāng)提高變壓器的功率因數(shù),避免計算負(fù)荷變大和運行時間增加。一般情況下,應(yīng)保證功率因數(shù)>0.9.
2.1.2選擇照明電氣線路導(dǎo)體
電氣線路導(dǎo)體材料和截面是影響電能損耗的重要因素。為了實現(xiàn)照明節(jié)能,對于室內(nèi)照明的電氣線路,可以選擇電阻率較低的銅導(dǎo)體。在導(dǎo)體截面方面,可以根據(jù)建筑電氣安全設(shè)計的要求,適當(dāng)增大導(dǎo)體的截面。在此過程中,應(yīng)保證電纜和導(dǎo)線載流量比照明線路計算電流大,各段線路的電壓損失總和應(yīng)比允許值小,同時,要確保照明燈具端的電壓符合建筑照明規(guī)定值。此外,應(yīng)適量提升線路功率因數(shù),以便降低能耗,實現(xiàn)節(jié)能。
2.2合理選擇鎮(zhèn)流器
在建筑照明系統(tǒng)中,鎮(zhèn)流器會影響到照明能效和照明質(zhì)量,因此,合理選擇照明鎮(zhèn)流器也是照明電氣設(shè)計中的重要內(nèi)容。在選擇鎮(zhèn)流器時,盡量避免選用大功耗普通電感型鎮(zhèn)流器。對于金鹵燈和高壓鈉燈,可以采用節(jié)能電感型鎮(zhèn)流器實現(xiàn)照明控制,而對于直管型熒光燈,則應(yīng)采用電子型鎮(zhèn)流器。對于建筑照明中常用的熒光燈,在選擇照明鎮(zhèn)流器時,應(yīng)控制好能效值。電子型鎮(zhèn)流器在向燈管供給高頻電流時,高頻電流一般為幾十千赫,燈管光效比工頻高10%左右。同時,因為電子型鎮(zhèn)流器的自身功率較小,所以,在進行電氣節(jié)能設(shè)計的過程中,可以優(yōu)先考慮選用電子型鎮(zhèn)流器。在選擇照明鎮(zhèn)流器時,還要考慮功率因數(shù)、諧波和性能因素。電子型鎮(zhèn)流器所產(chǎn)生的電流諧波一般高于電感型鎮(zhèn)流器,對于諧波限值,在設(shè)計時,應(yīng)嚴(yán)格遵守GBN17625.1—2003中的規(guī)定。例如,對于建筑工程中的C類照明設(shè)備,其允許諧波限值如下:當(dāng)諧波次數(shù)為2時,基波頻率允許的最大諧波電流源與輸入電流的百分比應(yīng)為2%;如果諧波次數(shù)為5,則其相對應(yīng)的百分比為10%;如果基波次數(shù)為9,則其相對應(yīng)的百分比為5%;當(dāng)諧波次數(shù)為11~39時,其相對應(yīng)的百分比為3%.在功率因數(shù)方面,如果燈具的功率在25W以上,則電子型鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)>0.95;如果燈具功率<25W,則電子型鎮(zhèn)流器功率因數(shù)一般僅為0.55~0.60.在設(shè)計時,如果需采用電子型鎮(zhèn)流器,則應(yīng)保證燈具功率>25W。此外,在經(jīng)濟性能和使用性能方面,電感型鎮(zhèn)流器價格相對較低,并且使用壽命長,但是,它無法調(diào)光,并且在高頻狀態(tài)下頻閃效應(yīng)較大;而電子型鎮(zhèn)流器能夠調(diào)光,并且在高頻狀態(tài)下的頻閃效應(yīng)較小。綜上所述,在進行電氣設(shè)計時,可以根據(jù)實際情況選擇照明鎮(zhèn)流器。