密集型生活小区节能研究论文

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摘要：针对人口密集型生活小区有利于节能的特点，提出了建筑节能、照明和家用电器节能、燃气空调节能、屋顶太阳能发电、生活垃圾回收利用等节能措施。

关键词：小区；节能；建筑；照明；太阳能

目前我国城市化比例是39%，在今后的30至40年间将一直处于城市化的高速发展期。建立人口密集型节能小区，最大可能地利用可再生能源是我国建立节约型社会的必由之路。首先，人口密集型小区有利于节能设备的统一规划和使用，节省了节能投资；其次，城市布局相对集中，可以减少资源和能源的浪费；再次，居住人口密集型小区使生产与生活相对分开，减少相互干扰，便于提高城市人居环境质量，利于形成良好的生活氛围。

1、小区主要节能措施

1.1建筑节能

建筑能耗在我国能源总消耗的比例已经超过30％，所以建筑节能对我国建立节约型社会有着十分重要的意义。首先，建筑的结构、外形都要符合节能的标准。一般在设计时应避免正南正北的朝向，根据地域可偏东或偏西，否则总有一面的能耗会很大，不利于节能。窗户的设计非常重要。设计时要注重自然通风和采光，在房子周围应多栽落叶乔木。夏天的时候有助于降温。其次，建筑时要使用新型节能材料。利用工业废渣及其它非粘土资源乃至垃圾生产轻质、空心、高强、大块的新型节能建材，例如空心砖、石膏制品系列、矿物棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、塑料门窗与管道及节能玻璃等，用这些新型建筑材料建造的框架式和内浇外挂式的房屋，可使其建筑的综合能耗下降50％、有效使用面积增加10％、房屋基础费用及建材运输量降低一半，并可大大增强其抗震性。在墙体、屋面及地面加入保温隔热材料和采用节能保温门窗．可使建筑物的热损失降低30％～50％；如果采用双层玻璃，中间再充上惰性气体，可在一定程度上阻断热量散发，节能效果就更明显。

1.2照明节能

照明用电约占我国用电总量的13%，照明节电投入少、见效快，是所有终端用电设备中节电率和发电污染物减排率最高、成本效益最好的一种节电技术措施。采用高效照明产品可节电60％以上，因此照明节电意义重大。

目前较为适合使用的自然光采光系统主要技术包括：

（1）带反射挡光板的采光窗，是大面积侧面采光最常用的一种方法。其优点是能有效反射阳光，把阳光通过顶棚反射到室内深处，提高内墙部位的照度，同时起到降低窗口部位的亮度，使整个室内光线分布更加均匀。

（2）阳光凹井采光窗。通过一个内部带有光反射井的上部或顶部采光口，将阳光经过反射变为间接光。窗的挑出部分和井同特性可按日照参数进行设计，尽量提高表面的反光系数，提高窗的阳光利用效能。

（3）用导光材料制成的导光遮光窗帘。可遮挡阳光直射室内，同时可将光线导向室内深处，其功能和涂有高反光材料的遮阳板相似。

（4）导光玻璃和棱镜板采光窗。导光玻璃是将光纤维夹在两块玻璃之间进行导光。棱镜板采光窗是在聚丙烯板上压出折射光的小棱镜或用激光方法在聚丙烯板上加工出平行的棱镜条，将阳光导入或折射到室内深处。

夜晚照明要在满足照明质量和视觉效果的要求下，通过科学的照明设计，采用高效节能实用的新光源、灯用电器附件、照明灯具、控制器和科学的维护管理等照明节电技术，节约照明用电。优质节能灯的特性主要有：

（1）光衰小（2000h照明维持率78％）、寿命长（平均寿命至少应不低于5000h，寿命是白炽灯的8倍）；

（2）节能效果明显，在相同照度情况下，是白炽灯效率的5倍，节电率高达80％；

（3）舒适、显色性高、色度容差小；

（4）亮度高、光效高；

（5）安全、不引起火灾、无触电危险；

（6）能确保灯的使用环境满足要求，良好的售后服务，对损坏的灯能及时更换或维修。

对于需要大面积照明的小区配套建筑目前建议使用大功率紧凑型荧光灯(节能灯的一种)。最近，我国首先开发出大功率紧凑型荧光灯，功率为55W、65W、85W、l00W及120W，外形有3U、4U及5U，其中65W以下还形成整体式。它们可取代150W以下的高压钠灯和金属卤化物灯、250W以下的高压汞灯以及500W以下的白炽灯。路灯可采用电感式路灯电光源并使用路灯照明节电技术即根据道路上车辆、行人在不同时间段的变化规律，平滑地对路灯输入电压进行动态调整，使路灯输入电功率与实际需要照度要求达到最佳匹配，实现“按需照明”。这种降压一稳压一调光技术不仅节约了电能，而且延长了路灯的使用寿命。其中可穿插排列使用无源路灯，即自身安装了发电装置，白天吸收太阳能之后晚上自动照明的路灯。在家庭照明上建议使用T8、T5荧光灯和紧凑型荧光灯，并采用声控、光控、红外等智能化的自动控制系统，减少照明用电和延长照明产品寿命。如果所有的电光源都能采用发光二极管，那么节能效果将更加显著。它的电力消耗只相当于最省电的荧光灯的1/5。功率为3W的发光二极管，照明效果就相当于60W的白炽灯。全球电力有22％消耗在照明上，如果发光二极管能得到推广，照明用电就能下降一半。

1.3燃气空调节能

现在所使用的空调主要是电力空调，因而夏季空调的使用使电网的负荷急剧增加，对电网造成极大影响。发展和应用燃气空调不仅可以缓解电力紧张的局面，还可以提高电力负荷率，从而减轻国民经济的负担。

虽然燃气空调比电空调造价约高30％～70％，但由于燃气空调具备制冷、采暖、卫生热水三种功能，从增加的功能和减少的占地来看燃气空调价格并不贵。其次，由于燃气空调不以机械旋转而以热交换做功，维护成本低、寿命长，也相应降低了设备生命周期成本。再次，由于气候变化框架条约缔约国会议要求各国二氧化碳等温室气体排放量控制在1990年水平，中国将逐步履行国际义务，减少燃煤电力的使用，因此燃气空调的推广是措施之一。第四，第十一届保护臭氧层国际公约会议提出，电空调所使用的冷媒——氟利昂因会造成臭氧层空洞将进一步受到严格限制，而燃气空调的冷媒溴化锂是一种对环境人体完全无害的天然原料。因此，小区内建议使用燃气中央空调。燃气空调是以天然无毒害的溴化锂为冷媒，以可燃气体作为能源，以吸收传热做功，提供制冷、采暖、卫生热水，可称为吸收式空调。目前推荐使用除湿冷却式燃气空调机。这是以燃气为能源的最佳空调系统，它是一个“全能系统”，即以燃气为能源在建筑物内就地进行热电冷联产的供能系统。系统在利用燃气发电的同时，燃气燃烧后尾气的余热用来加热再生空气，充分利用了余热，起到节能的作用，且除湿冷却式空调因新风经过除湿处理，能够承担较大的冷负荷和湿负荷，不仅节约了能耗，还避免了制冷剂的蒸发温度过低影响制冷效率和凝结水排放不当造成的渗漏。由于充分利用了燃气机或燃气轮机的废热进行供热或制冷，因此使系统总能得到充分利用，热电综合利用率可达80％以上。在集中供暖和制冷的同时采用分户计量法也会提高能源的效率节省能源。

1.4太阳能发电

中国属太阳能资源丰富的国家，全国2/3以上地区年日照时数都大于2000h，太阳能理论储量达17000亿t标准煤/a。因此在中国太阳能应当成为普及型能源。我们在建设小区建筑的时候应事先在屋顶铺设太阳能电池板，用来收集太阳能发电。现在的太阳能发电技术主要是太阳能光伏发电。长久以来，光伏电池（主要是平板因定式晶硅光伏电池）的高成本和低光电转换效率（平均最高约为15％）制约着太阳能发电技术的推广普及，但最新两项发明技术使光伏电池成为廉价、可行的可转换能源提供者。一是用了较为廉价的聚合体塑料代替硅使用红外线发电技术的新型光伏电池，使成本大幅降低；二是利用某些“化学半导体”材料研制出的转化效率超过26％的太阳能电池，使光电转换率大为提高。太阳能光伏发电的缺点是：有太阳有电，无太阳无电。所以小区应采用带有储能电池的太阳能并网光伏发电系统。这样增加了小区太阳能光伏发电系统的可调度性，可以根据需要并入或退出电网，既可储存屋顶太阳能电池白天发的电，又可储存电网的低谷电，当电网因故停电时还可以充当紧急备用电源。因而太阳能光伏发电系统的储能电池必须是安全长寿高效价廉的。现在国内外都在大力研发储能电池，在众多的储能电池中，目前人多采用锂离子储能电池。

1.5沼气发电

沼气发电是能源综合利用的有效途径之一。在燃气发电技术中，沼气发电的环保效益和成本效益尤为突出。沼气是有机物在隔绝空气并在一定的温度、湿度、酸碱度等条件下，经过甲烷菌作用产生的一种可燃性气体。1m3沼气的热值相当于0.8kg标准煤，1t城市生活垃圾全部发酵后，所产生的沼气量约为100～200m3，可提供150～300kW·h的电力。我国城市每年可产生数亿吨生活垃圾，如果将其发酵产生的沼气都转换为电能，可发电150～300亿kW·h，如果进行热电冷联产，效益更大，该技术可缓解国内区域性能源紧张状况。

目前我国的沼气发电机组设备充分利用了多项成熟、可靠的技术，产品具有一定的先进性和可靠性，并且已经成功推向市场。沼气发电机组建立的沼气发电站具有以下优点：

（1）机组对沼气的适应性强。机组对气体的压力要求不高，只需300mm水柱以上的压力就可以满足要求；机组小受气体浓度变化的影响，甲烷浓度变化时，机组也能可靠稳定运行。

（2）建站简单、投资少。电站只需要简易厂房、机组基础、冷却水池、冷却水塔等配套设施。

（3）建设周期短。2000kW的电站从施工到并网运行不超过30天。

（4）发电效率高。含甲烷50％的沼气，lm3沼气可发电1.6kW·h，和小区的燃气空调进行冷热电联产，综合效率更高。

（5）运行人员少。

（6）运行费用低，操作维护简单。机组运行只需要消耗少量的机油及配件费用，日常的维护保养简单方便。但是如对沼气处理不当，排放到大气中，对环境危害极大，因而在生产和利用过程中必须配有相应的安保设施设备，如安全阀、阻火器、凝水器、水封、废气燃烧器等等。

2、结语

燃气空调使用热电冷联产技术生产的电能与沼气发电系统、太阳能发电系统生产的电能共同并网，这样可以更加有效地使用电力网络、储能电池和并网监控设施。小区内的其它民用、公用、商用耗能设施均使用电能，设施应为节能设施。小区的用电基本以自供发电为主、电网送电为辅，减少了电能输送的巨大损耗。