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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑節能博士論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:建筑節能;建環專業;課程設計;畢業設計
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)05-0069-02
一、引言
隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善,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70年代末的10%,上升到27.45%,逐漸接近三成。這其中用于供暖、通風、空調系統的能耗約占到建筑能耗的30%~50%。隨著人們對居住環境質量要求的不斷提升,該比例還有進一步加大的措施。如果不開始注重建筑節能設計,將直接加劇能源危機,同時也會間接帶來嚴重的環境問題[1,2]。
建筑節能是指在建筑物的規劃、設計、新建(改建、擴建)、改造和使用過程中,執行節能標準,采用節能型的技術、工藝、設備、材料和產品,提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調制冷制熱系統效率,加強建筑物用能系統的運行管理,利用可再生能源,在保證室內熱環境質量的前提下,減少供熱、空調制冷制熱、照明、熱水供應的能耗[3]。由于暖通空調系統是建筑耗能的大戶,對暖通空調系統的進行節能設計和節能運行就成為降低建筑能耗的關鍵,其中節能設計是系統能節能運行的基礎。
培養能從事建筑物采暖、空調、通風除塵、空氣凈化和燃氣應用等系統與設備以及相關的城市供熱、供燃氣系統與設備的設計、安裝調試與運行工作,具備建筑節能設計、建造、運行管理的基本理論與專業技能的專業技術人才是建筑環境與能源應用工程專業的人才培養目標之一[4]。作為培養暖通空調系統設計和運行專業人才的對口專業,建環專業在人才培養過程中應從各教學環節有意識地培養學生的節能概念和節能意識,以便為其將來從事建筑節能工作奠定基礎。
培養學生的建筑節能觀念可以通過相關專業課理論教學與實踐教學來實現。但相關理論課教學可能涉及的問題都是局部的,很難從系統整體入手揭示建筑節能本身的規律,而實踐教學中的課程設計和畢業設計環節為建筑節能整體觀念的培養提供了良好的教學平臺。
二、課程設計和畢業設計中節能概念的培養
我校建環專業的課程設計為綜合課程設計,非傳統意義上的完成單科的大作業。其目的在于培養學生將大學前期所學的與本學科相關的專業理論基礎知識和專業知識、工程設計方法和原則,綜合應用于實際工程設計的能力。其主要內容是每個同學獨立完成針對某城市辦公樓的建筑設備(通風、空調、供暖、鍋爐房、制冷、室內給排水、建筑控制系統)的工程設計。而畢業設計是在生產實習與綜合課程設計的基礎上,通過對完整的、實際的、建筑設備工程的設計和專題研究,培養學生綜合運用及深化所學基礎理論、專業知識和基本技能;培養學生獨立分析和解決工程實際問題的能力,并且受到工程師的基本訓練。學生在指導教師和設計院工程師的指導下應獨立完成供熱(含供暖)、通風(含除塵)、空調(含凈化)、制冷(含中、小型冷庫)、中小型供熱鍋爐房(含熱力站)工藝、小區給排水(含建筑消防)等建筑設備系統的工程設計,畢設的題目全部來源于設計院的實際工程。相對而言,畢業設計涉及的工程類型更廣,學生受到的鍛煉更廣泛。
對某工程的暖通空調系統進行設計,其設計的主要內容涉及:冷熱負荷的計算、空調采暖方案的確定、水系統與風系統的水力計算、房間的氣流組織計算、設備的選型、控制方案的確定等。如何將節能概念貫穿在各設計階段,是設計節能系統的前提。
1.確定冷熱負荷時的節能考慮。單純的冷熱負荷計算看似簡單,但學生在此階段應該了解設計對象圍護結構的熱工參數、體型系數、窗墻比等是否符合相關的節能標準;建筑物的朝向可能對冷熱負荷的影響;遮陽對夏季空調負荷的影響;室內設計參數取值的高低,與能耗的多少有密切關系。加熱工況下,室內計算溫度每降低1oC,能耗可較少5%~10%;在冷卻工況下,室內計算溫度每升高1oC,能耗可較少8%~10%。為了節約能源,學生在此階段應了解在保證室內人體舒適的前提下冬季應避免采用過高的室內溫度,夏季采用過低的室內溫度。負荷計算完成后,通過各負荷分項分析,提出節能的改進建議。
2.系統的方案確定階段的節能考慮。應考慮當地的資源、環境等因素以及建筑物的使用功能、結構特點,并通過技術經濟比較來選擇并確定適合所設計建筑物的空調系統方式、冷熱源方式、以及空調系統控制方式。
在冷熱源的方式選擇上,應根據建筑的規模、使用特征、結合當地的能源結構及價格政策、環保規定等盡可能地利用基于太陽能、地熱、廢熱等可再生能源或低品位能源驅動的冷熱源,減少電能的直接利用。
在選擇空調、采暖系統時,應考慮建筑物的使用功能、建筑物本身的結構特點、當地的氣候特點、負荷的特點,選擇合理的采暖及空調方式,達到運行節能的目的。對于公共建筑的高大空間的采暖,盡可能采用輻射供暖的方式。建筑高度大于或等于10m,體積大于10000m3的高大空間建筑,應采用分層空調系統。空調系統有集中排風系統時,應考慮設置排風熱回收裝置。有條件時,可采用自然通風來消除建筑物內的余熱、余濕。
3.風管、水管系統、房間氣流組織設計的節能考慮。風管、水管系統設計時應考慮盡量減少阻力損失,在管路通過不需采暖或空調的房間或空間時,相應管路需設置保溫措施以防止冷、熱量的散失。對于復雜或高大空間的氣流組織,應盡可能借助于數值模擬來優化空調房間的送、回風方式,以達到優化節能的目的。
4.設備選型的節能考慮。在空調系統中,冷水機組的能耗是最大的。選擇冷水機組時,機組的COP值應滿足標準的要求。然而,實際測試表明,冷水機組的COP隨部分負荷的大小和機型的不同而變化。存在冷水機組在部分負荷下運行COP值不高這個問題的原因是多方面的。眾所周知,機組實際運行性能系數COP是由機組內部因素和外部條件共同影響的,而通常在部分負荷下運行時,其外部條件較滿負荷時優越,環境溫度相對較低。在不考慮傳熱性能變化影響的情況下,可充分利用環境溫度的降低來降低冷凝溫度、縮小壓縮機的高低壓力差以改善系統性能系數,COP最大能提高20%。
冷水機組的單臺容量及臺數的選擇應能適應空調負荷全年變化規律,滿足季節及部分負荷的要求,當空調負荷大于528kW時,所選擇的機組不宜少于2臺。
在供暖系統中,嚴寒地區的燃油、燃氣或燃煤鍋爐選擇時應保證單臺鍋爐的容量確保在最大熱負荷和低谷負荷時都能高效運行,以充分利用鍋爐產生的多重余熱,鍋爐臺數不宜少于2臺(除小型建筑)。鍋爐的額定熱效率燃煤、蒸汽熱水鍋爐不小于78%,燃油、燃氣蒸汽熱水爐額定熱效率不小于89%。
在空調系統中,一般系統設計輸送能耗約占空調總能耗的20%,而實際運行能耗占到了空調總能耗的30%~40%。在系統中,經常遇到的問題是水泵選擇揚程過大,造成“大馬拉小車”,高揚程的泵用于低揚程場合,便會出現流量過大,導致電機超載。若長時間運行,電機溫度升高,繞組絕緣層便會逐漸老化,甚至燒毀電機。因此該環節中,要重視變頻系統的選用。但也應注意到在冷凍水系統中,對于水泵選擇變頻技術固然有利于水泵運行節能,但是,過小的流量會造成制冷機效率的嚴重下降,而制冷機是系統的主要耗能設備,因此必須從整體上考慮系統的用能情況。
當通風系統使用時間較長且運行工況(風量、風壓)有較大變化時,應考慮采用雙速或變頻調速風機。
通過上述各個設計過程對節能概念的灌輸,學生可實現從課本上介紹的常規空調系統設計到節能空調系統設計的轉變。經過課程設計和畢業設計兩個設計環節的鍛煉,在綜合運用所學專業知識的基礎上,學生對暖通空調系統設計過程中各環節的節能設計有了一定程度的認識,這將對其以后從事暖通空調實際工程的設計和運行將會有較大的幫助,對一些節能概念和理論的理解也會隨著實際工作的逐步開展進一步加深,為設計更好、更節能的空調系統奠定基礎。
三、結論
隨著建筑耗能量的逐年提高,實施建筑節能已刻不容緩。建筑節能中的關鍵是暖通空調系統的節能,對暖通空調系統的節能設計是降低其能耗的基礎。作為培養暖通空調系統設計和運行專業技術人員的建環專業,應從各教學環節注重培養學生的節能觀念和節能意識。本文從畢業設計和課程設計兩個環節出發,探討了在系統設計過程的各個階段如何培養學生的節能意識、設計節能系統,以便為其將來從事建筑節能工作奠定基礎。
參考文獻:
[1]江億.中國建筑能耗現狀及節能途徑分析[J].新建筑,2008,(2).
[2]余曉平.建筑節能科學觀的構建與應用研究[D].重慶大學博士論文,2011.
Abstract: Today, more attention has paied on the circular economy and low carbon economy. The development route of circular economy is considered from four aspects, including, constructing city circular economy indurstry chain, creating circular economy enterprise, constructing circular indurstrial park, creating circular society.
關鍵詞: 城市;循環經濟;發展
Key words: city;circular economy;development
中圖分類號:F293.1文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)22-0014-02
0引言
循環經濟就是將清潔生產和廢棄物的綜合利用融為一體的經濟,它是按照生態規律利用自然資源和環境容量實現經濟活動的生態化轉向。可持續發展是城市循環經濟發展的本質。①發展循環經濟遵循3R原則,即減量化(Reducing)、再利用(Reusing)和再循環(Recycling)原則,從而解決資源稀缺、環境污染等問題,緩解由此帶來的社會矛盾,促進社會和諧。循環經濟的概念有很多層次,其中包括:第一,資源、廢棄物的回收利用;第二,生產過程中的低能耗、低排放、高利用;第三,是從經濟發展方式和經濟形態的角度,認為循環經濟是一種新的經濟增長點。本研究中的循環經濟概念立足于城市可持續發展,遵循3R原則,即在資源利用上做到減量、回收再利用。在經濟的增長方式上追求低碳、環保,減少污染物、廢棄物的排放,使城市中的人處于空氣新鮮、綠色環保的生活中。
1構建城市循環經濟產業鏈
城市循環經濟產業鏈主要從生態農業、工業和第三產業三個方面來構建。生態農業以動植物生產加工廢棄物綜合利用為核心,以動植物產品加工為紐帶,連接種植業與加工業、養殖業與加工業,如種植或養殖中產生的廢棄物或糞便通過沼氣工程變成有機肥,又回到種養殖業中,形成循環。或在農場的基礎上發展生態旅游業,形成低碳農業。發展城市循環經濟產業鏈,重點在工業。要針對電力、石化、建材等高能耗企業設計循環經濟發展路線。如電力:成電力行業――工業鍋爐、窯爐生產運行――余熱余壓利用――能效發電、制冷――等效能源的循環產業鏈。石化:形成石化行業――石油冶煉――油品、工業原料(乙烯等)――化工工業產品――廢舊化工產品回收利用――化工工業產品的循環產業鏈。建材行業建環產業鏈,要以工業固體廢渣、建筑廢物回收利用為核心,循環利用大量的工業固體廢渣、建筑廢物、生活污泥與垃圾,形成工業固體廢渣、建筑廢物。另外,家電、汽車、電子信息產業,主要以回收利用舊家電、舊汽車、報廢電子信息產品等,加強對家電配件、汽車配件的再利用。第三產業主要包括發展綠色旅游循環經濟產業鏈和綠色物流循環產業鏈。綠色旅游循環經濟產業鏈主要包括一方面珍惜綠色旅游的寶貴生態資源;另一方面加大對景區的環保工作。綠色物流循環產業鏈主要是形成綠色物流――廢舊物品(生產、生活垃圾)――清潔運輸――廢舊物品回收利用的循環產業鏈。
構建城市循環經濟產業鏈還要從產業之間、產業內部不同類型企業之間、園區之間、區域之間形成多元化的循環經濟產業鏈入手。如農業生產出來的產品提供給食品加工企業,如甘蔗制糖廠生產出來的慮泥可以用在水泥廠,廢二氧化碳可以用在輕鈣廠,蔗渣可以用在制漿廠,還可以把廢糖蜜用在酒精生產車間。產業內部循環經濟產業鏈的構建最重要的是需要先進科技的引領。如通過運用高新技術,加強對污泥的利用,可以運用在建筑、化工等企業上。只有突破了技術難關,才能更好加強循環經濟之間的產業配合。
2創建循環型企業
循環經濟發展最重要的主體就是企業。企業是資源消耗的重要場所,要利用循環經濟理念構建企業,運用高科技環保技術加強企業的清潔生產和資源綜合利用,創建循環型企業。
創建循環型企業,要嚴格把控企業產品設計、原材料采購、生產運營、售后服務以及廢料的回收利用等環節,達到資源利用的最大化。要鼓勵企業自愿實施清潔生產,對污染物排放超標超總量的污染嚴重企業、使用或排放有毒有害物質的企業,嚴格依法實施強制性清潔生產審核。1989年,聯合國環境規劃署提出了清潔生產的概念,即將整體預防的環境戰略應用于生產過程、產品和服務中,增加生態效率。清潔生產包括清潔的能源、清潔的生產過程、清潔的產品和服務。
城市創建循環型企業主要在于工業領域。對電力、鋼鐵、有色金屬、石化、建材、印染、皮革、陶瓷等行業進行清潔生產審核。對污染大的企業,要求其做好水、氣、廢渣廢料的污染處理工作,如企業自建水處理工廠,將生產過程中產生的污水在排放前進行處理。做好對企業產品的設計,設計出易回收、易降解的產品。企業建立節能、節水等研發機構,發展清潔能源和可再生能源,扭轉傳統高污染企業對城市環境污染的不利局面。
建立循環經濟示范企業。企業在設計、生產、銷售、回收利用環節,做到運用循環經濟理念發展的,對這樣的企業予以大力的扶持,并建立示范企業。如在建筑領域,推行《民用建筑節能條例》,推廣建筑生態設計和使用綠色建材,推動建筑施工單位對建筑廢物進行綜合利用。中國目前的房地產也發展非常迅速,如果能在房地產、建筑行業率先開展循環經濟示范企業活動,將有利于擴大影響,推動社會對循環經濟示范企業的關注。
3創建循環型工業園
循環型工業園是依據循環經濟理念和工業生態學原理而設計成的一種新型工業組織形態,是循環經濟在園區層次的具體體現。循環型工業園通過將園區中一個工廠生產的產品作為另一個工廠的原材料,通過廢物交換、循環利用,建立起企業之間的共生。如在工業園區內,企業之間不是各自為政,而是在生產、研發等方面有密切的聯系,形成上下游的生產關系。多年來的實踐和經驗表明,循環型工業園建設是落實科學發展觀的成功探索,是新型工業化發展的有效模式,對于解決結構性污染和區域性污染,調整產業結構和工業布局,實現節能減排,建設資源節約型、環境友好型社會具有十分重要的意義。
在循環型工業園內,由于下游企業利用上游企業的“廢料”作為生產的原料實現了對副產品的綜合利用。在傳統工業園區內企業的生產中,許多副產品往往被作為廢物處理,而在循環型工業園內,由于企業之間的合作形成了“聯合式的大企業”就可以對這些副產品進行再利用,而且是較低價格甚至免費的。這樣,可以使企業節省材料的購買成本。在循環型工業園中,各企業不是孤立的,而是通過物質流、能量流和信息流互相關聯的,促進資源利用一體化,增強園區內企業抗擊風險的能力。如發電廠生產的煤電灰可以用于水泥廠,產生的蒸汽,可以供應給居民區或者生物工程公司,生物公司產生的污泥可以供應給農業區。
創建城市循環型工業園具有良好的社會效益和環境效益。在循環型工業園中,由于模擬自然生態系統建立了產業系統中“生產者一消費者一分解者”的循環途徑,實現了物質閉路循環、能量多級利用,減少廢物排放造成的環境污染,同時也提高了資源利用效率,減少對自然資源的需求,間接地降低了原生資源開發可能帶來的生態環境影響,這樣真正實現經濟、環境和區域社會的可持續發展。
4創建循環型社會
構建循環型社會,最重要的就是構建循環型的城市體系。循環型城市包括產業循環體系、基礎設施體系和生態保障體系。產業循環體系包括循環型工業、農業和第三產業;基礎設施體系包括水、能源、固體廢物;生態保障體系包括綠色建筑、人居環境和生態保護。循環型城市建立在“資源――產品――再生資源”的循環經濟形態下,而不是單向的線性發展形態。
構建循環型社會,就是要將循環經濟的理念在日常生活中體現,涉及生活的所有領域。主要包括,倡導綠色消費,開辦綠色學校、商場、醫院、社區等等。崇尚環保的生活方式,減少消費過程中的廢棄物,增加多次利用率。提倡綠色生活,采用公共交通工具、自行車出行。減少生活垃圾,對垃圾進行分類處理,對垃圾進行無害化處理。加強對廢棄物的回收和利用,在社區建立回收站,加強宣傳,使社區成為宣傳循環社會建設的重要基地。發揮政府導向和示范作用,在政府采購計劃中明確政府優先采購和強制采購的節能產品類別,指導政府采購節能產品。
構建循環型社會的基礎是立法。如日本2000年制定了《促進循環社會形成基本法》,確立了廢棄物循環再利用的準則。日本在循環經濟立法方面在各國中均占領先地位,僅2001年就有多項循環經濟法律實施,如何《環境基本法》、《促進循環社會形成基本法》、《廢棄物處理法》、《促進資源有效利用法》、《容器與包裝分類回收法》、《家用電器回收法》、《建筑及材料回收法》等。
構建循環型社會,要從構建循環型街道、循環型社區抓起。選擇有一定條件的社區建設循環型社區和街道,以綠色建筑、綠色環境、綠色管理為主要特色,建設城市循環型社區和循環型街道。
注釋:
①史寶娟.城市循環經濟系統構建及評價方法研究,天津大學,博士論文,2006.
參考文獻:
[1]牛桂敏.城市循環經濟發展模式[J].城市環境與城市生態,2006,(02).
[2]樊江串.城市循環經濟發展運行機制研究[J].價值工程,2006,(09).