水电工程节能降耗分析应用研究
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2.3 节能的层次及准则

2.3.1 节能的层次

通过前面对节能工作的定义及内容的介绍,可以对节能工作有一个大致的了解,但在具体的工作中,为了更好地展开节能工作,可将节能工作分成不同的层次,在不同的层次,节能工作的着重点各有不同。

如按照节能工作的简易程度,节能工作可分为以下4个层次。

(1)不使用能源这是一个最简单易行的节能工作,如不开车外出,不用空调。目前世界上和我国有些大城市设立的无车日就属于不使用能源来达到节能减排目的的这个层次的节能工作,但这个层次节能工作的实际效果不一定十分理想,还不是真正意义上的节能,对节能工作的宣传教育意义大于实际的节能效果,其主要目的还是引起人们对节能工作的重视,使人们认识到,如果没有能源将会给人们工作和生活带来的不便,从而更加自觉地节约能源。

(2)降低能源的使用质量这是一个比较可行的节能方法,如通过降低驾车的速度来减少汽油的消耗,当然这个速度的减少是相对于高速行驶而言,它通过行车时间的增加来换取能源消耗的减少,对于那些对时间要求不是十分紧迫的情况而言是可行的,但当时间价值大于所节约的能源价值时,该方法就显得不可行。另外像降低热水器温度、提高空调房间设定的温度在不影响基本生活质量的前提下,适当降低一点生活的舒服程度就可以带来一定的节能效果,这在某些情况下是值得推广的一种节能方法。

(3)通过技术手段提高能源使用效率这一层次的节能工作属于目前正在采用的真正意义上的节能工作,通过各种技术手段,在不改变生产、生活质量的前提下,减少能源的消耗。开发和推广应用先进高效的能源节约和替代技术、综合利用技术及新能源和可再生能源利用技术。加强管理,减少损失浪费,提高能源利用效率。例如,前面提及的驾车问题,在所用时间不变、甚至减小情况下,通过提高发动机的燃烧效率或改进汽车结构使能源的消耗减少。

(4)通过调整经济和社会结构提高能源利用效率这是一个最高层次的节能工作,主要通过调整产业结构、产品结构和社会的能源消费结构,淘汰落后技术和设备,加快发展以服务业为主要代表的第三产业和以信息技术为主要代表的高新技术产业,用高新技术和先进适用技术改造传统产业,促进产业结构优化和升级换代,提高产业的整体技术装备水平。但经济和社会结构的调整和转型必须结合各地的实际情况,选择合理的替换产业和社会能源消费模式,否则不顾各地的实际情况,全部都上马某一种认为是能源使用效率高、社会效益好的项目可能适得其反。对于这一层面的节能工作,目前已有许多文献阐述了它对节能工作的重要性及节能效果,但我们认为有一个问题需要引起大家注意。大家都调整了产业结构,原来的产业是否真的不需要了,如果还是需要,只不过将其从发达地区转移到了不发达地区,从城市转移到了乡村,那么从全社会的角度来看,能源使用效率不仅没有提高,甚至可能是降低了。所以,产业结构调整必须是全面系统地分析各地的实际情况,并结合技术手段的应用,在调整产业结构的同时,将原产业(如果全社会仍需要)转移至更加适合其发展的区域,并利用新的节能技术,提高该产业的能源使用效率。

节能的不同层次也可根据能源不同状态的转化关系划分为4个不同的层次,不同的层次涉及不同的设备及相应的节能方法和措施。以燃料能源的转换过程为例,它可以经历5种不同的状态到达终端使用,其间在4个不同的层次上可以展开节能工作,具体见表2.12。

表2.12 能源转换过程的不同状态

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在能源的实际应用过程中,不一定要经历以上4个不同的转换阶段。有经历一个阶段就达到终端用户的,如工业使用的窑炉及日常使用的燃气热水器,利用燃料燃烧产生的热量直接使目标物体升温,这个目标物体可以是砖坯、钢锭、自来水等。这时节能的关键就是最大限度地将燃料燃烧产生的能量转移到目标物体上,提高燃料的燃烧效率。当能源最终经历多个转换阶段到达终端用户时,就必须在每一个转换阶段注意节能工作,因为此时总的能源使用效率是每一个转换阶段能源使用效率的乘积,只要其中一个转换环节出了问题,就会影响整体的能源使用效率。

2.3.2 节能的准则

准则就是标准和原则,目前世界和我国均出台了不少节能的标准,如1997年全国人民代表大会(以下简称全国人大)通过,1998年实施的《中华人民共和国节约能源法》;2005年全国人大通过,2006年1月1日实施《中华人民共和国可再生能源法》;国家经济贸易委员会1999年3月10日公布并实施的《重点用能单位节能管理办法》;国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会2001年1月8日公布并实施的《节约用电管理办法》;国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部、国家环境保护总局2000年8月25日公布并实施的《关于发展热电联产的规定》。

除了国家层面上的法律规定之外,还有各种层面的有关节能的标准,主要有《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)、《民用建筑节能设计标准》(JGJ 26—1995)、《汽车节油技术评定方法》(GB/T 14951—1994)、《汽车节熊产品使用技术条件》(JT/T 306—1997)、《节能产品评价导则》(GB/T 15320—2001)。

2007年国务院发分布了《民用建筑节能条例(草案)》,该草案共分6章,包括总则、新建建筑节能、既有建筑节能、建筑用能系统运行节能、法律责任和附则。对于民用建筑节能的概念、意义、具体做法和操作准则都进行了相关规定。草案明确定义所谓民用建筑节能,即指在保证居住建筑、国家机关办公建筑和其他公共建筑使用功能和室内热环境质量的前提下,降低民用建筑使用过程中能源消耗的活动。

为减少能源消耗,欧盟在2006年重新制定并实施新的终端能源效率和能源服务准则,并要求各成员国根据新的准则,在2007年6月30日前制定出相应的行动计划,以实现欧盟到2016年,每年的能源消耗减少9%的目标,共有9个欧盟国家参与了新的节能准则的制定。参与欧盟新节能准则制定的德国乌伯塔尔研究所能源和气候政策组负责人斯蒂芬·托马斯认为,欧盟将节能放在最优先的地位,因为它是应对能源价格不断攀升最经济、最有效的手段,同时通过创新技术的应用,将保障能源安全和创造新的就业。交通领域的燃料消耗也有很大的节能空间,乌伯塔尔研究所建议在汽车上也引入能源消耗等级标识,新型汽车必须达到欧盟平均燃料消耗标准;对燃料、轮胎和驾驶方式也提出新的要求,以达到节约驾驶,另外还需集中投资铁路和其他有轨交通建设,进一步实施能源税收改革。

日本是世界上最典型的“资源小国、经济大国”。不仅能源的80%需要进口,且煤炭、铁矿石及有色金属等多种原材料都需要进口。1973年第一次石油危机后,日本将重要的能源和工业资源的石油战略放到首位,制定了《节能法》,实施节能制度,推广节能设备,加快节能技术研发,并先后颁布了《企业节能准则》《汽车燃料标准》《建筑节能准则》以及《居民房屋节能准则》等,从工业、交通运输到商民两用设施,全面展开节约资源运动,将节约意识渗透到国民心中。

从技术层面来看,节能工作应该遵循的基本原则为:①最大限度地回收和利用排放的能量;②能源转换效率最大化;③能源转换过程最小化;④能源处理对象最小化。

以上4个基本原则对节能工作具有指导意义。例如,最大限度地回收和利用排放的能量原则,提示梯级利用能源,尽可能减少排放到环境中去的能量。能源转换效率最大化原则提示每一次能源状态的转换尽可能采用目前最先进的技术,提高能源转换效率。能源转换过程最小化提示在利用能源的时候,如果可以直接利用,尽量减少能量的转换次数。例如,需要利用热量加热物体时,尽量利用燃料直接燃烧获取热量,避免利用经过燃料二次转换得到的电力。能源处理对象最小化原则要求对处理的对象在进行能源处理前尽量减量,如建筑大楼的中央空调系统,应做到根据房间有无人员及人员的多少开启该房间的空调,而不是整栋大楼要么开启,要么关闭。目前中央空调或集中供暖系统采用智能控制自动对需要制冷或供暖的对象进行处理,以达到能源处理对象最小化从而达到节能的工作正在引起人们的广泛兴趣。