书城科普低碳校园:让我们的学校更美好
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第19章 绿色校园低碳化设计(3)

1.建筑废弃物的再生利用

据统计,工业固体废弃物中40%是建筑业排出的,废弃混凝土是建筑业排出量最大的废弃物。一些国家在建筑废弃物利用方面的研究和实践已卓有成效。1995年日本全国建设废弃物约9900万吨,其中实现资源再利用的约5800万吨,利用率为58%.其中混凝土块的利用率为65%。废弃混凝土用于回填或路基材料是极其有限的。作为再生集料用于制造混凝土、实现混凝土材料的自己循环利用是混凝土废弃物回收利用的发展方向。将废弃混凝土破碎作为再生集料既能解决天然集料资源紧张问题,利于集料产地环境保护,又能减少城市废弃物的堆放、占地和环境污染问题,实现混凝土生产的物质循环闭路化,保证建筑业的长久的可持续发展。因此,国外大部分的大学和政府研究机关都将研究重点放在废弃混凝土作为再生集料技术上。很多国家都建立了以处理混凝土废弃物为主的加工厂,生产再生水泥和再生骨料。日本1991年制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的渣土、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾,须送往“再资源化设施”进行处理。

我国城市的建筑废弃物日益增多,目前年排放量已逾6亿吨,我国一些城建单位对建筑废弃物的回收利用做了有益的尝试,成功地将部分建筑垃圾用于细骨料、砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、混凝土垫层等。一些研究单位也开展了用城市垃圾制取烧结砖和混凝土砌块技术,并且具备了推广应用的水平。虽然针对垃圾总量来看,利用率还很低,但毕竟有了较好的开端,为促进垃圾处理产业化,弥补建材工业大量消耗自然资源的不足积累了经验。

2.危险性废料的再生利用

国外自20世纪70年代开始着手研究用可燃性废料作为替代燃料应用于水泥生产。大量的研究与实践表明,水泥回转窑是得天独厚处理危险废物的焚烧炉。水泥回转窑燃烧温度高,物料在窑内停留时间长,又处在负压状态下运行,工况稳定,对各种有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性的危险废弃物具有很好的降解作用,不向外排放废渣,焚烧物中的残渣和绝大部分重金属都被固定在水泥熟料中,不会产生对环境的二次污染。同时,这种处置过程与水泥生产过程同步进行,处置成本低,因此被国外专家认为是一种合理的处置方式。

可燃性废弃物的种类主要有工业溶剂、废液(油)和动物骨粉等。目前世界上至少有100多家水泥厂已使用了可燃废弃物,如日本20家水泥企业约有一半处理各种废弃物;欧洲每年要焚烧处理100万吨有害废弃物;瑞士Holcim公司可燃废弃物替代燃料已达80%,其他20%的燃料仍为二次利用燃料石油焦;美国大部分水泥厂利用可燃废弃料煅烧水泥,替代量达到25%~65%。法国Lafarge公司可燃废弃物替代率达到50%以上。Lafarge公司在2001年实现了以下目标:节约200万吨矿物质燃料;降低燃料成本达33%左右;回收了约400万吨的废料;减少了500万吨二氧化碳气体的排放。欧盟在2000年公布了2000/76/EC的指令,对欧盟国家在废弃物焚烧方面提出技术要求,其中专门列出了用于在水泥厂回转窑混烧废弃物的特殊条款,用以促进可燃性废料在水泥工业处置和利用的发展。

我国从20世纪90年代开始利用水泥窑处理危险废物的研究和实践,并已取得一定的成绩。我国北京水泥厂利用水泥窑焚烧处理固体废弃物也已取得一定的成果,2001年混烧了3000多吨,2002年混烧6000多吨。上海万安企业总公司(金山水泥厂)从1996年开始从事这项工作,利用水泥窑焚烧危险废弃物已取得“经营许可证”,先后已为20多家企业产生的各种危险废物进行了处理,燃烧产生的废气经上海市环境监测中心测试,完全达到国家标准,对产品无不良影响。

3.工业废渣的综合利用

“九五”期间,我国工业“三废”综合利用产值达1247亿元,年均增长16.4%。在工业废渣产生量逐年增加的情况下,工业废渣综合利用率由1995年的43%提高到2000年的52%,年综合利用量达到3.55亿吨。其中煤矸石综合利用量由1995年的5600万吨增加到2000年的6600万吨,利用率由38%上升到43%;粉煤灰综合利用量由1995年的5188万吨增加到2000年的000万吨,利用率由43%上升到58%。到2005年,工业“三废”综合利用将实现产值400亿元;工业废渣综合利用率将达到60%,其中,煤矸石综合利用率提高到60%,粉煤灰综合利用率提高到65%。我国固体废弃物综合利用率若提高1个百分点,每年就可减少约1000万吨废弃物的排放。

五、学校绿色建筑设备的应用

建筑设备包括建筑电气、采暖、通风、空调、消防、给水排水、楼宇自动化等。建筑内的能耗设备主要包括空调、照明、采暖等。并且空调系统、采暖系统和照明系统的耗能在大多数的民用建筑能耗中占主要份额,空调系统的能耗更达到建筑能耗的40%~60%,成为建筑节能的主要控制对象。

1.空调节能设备与系统

(1)热泵系统。热泵是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵利用的低温热源通常可以是环境(大气、地表水和大地)或各种废热。应该指出,由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗,不仅节能,同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。

(2)变风量系统。采用变风量系统,以减少空气输送系统的能耗。变风量空调(VAV)控制系统可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制,通过改变送风量的办法来满足不同房间(或区域)对负荷变化的需要。同时,采用变风量系统可以使空调系统输送的风量在建筑物中各个朝向的房间之间进行转移,从而减少系统的总设计风量。这样,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。该系统最适合应用于楼层空间大而且房间多的建筑,尤其是办公楼,更能发挥其操作简单、舒适、节能的效果。因此,变风量系统在运行中是一种节能的空调系统。

(3) VRV空调系统。变制冷剂流量(Variable Refrigerant Volume,简称VRV)空调系统是一种制冷剂式空调系统,它以制冷剂为输送介质,属空气——空气热泵。该系统由制冷剂管路连接的室外机和室内机组成,室外机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成;室内机由风机和直接蒸发式换热器等组成。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各个换热器的制冷剂流量,可以适时地满足室内冷热负荷要求。

(4)冷热电三联供系统。热电联产是利用燃料的高品位热能发电后,将低品位热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大型火力电厂的平均发电效率为33%左右,其余能量被冷却水排走;而热电厂供热时根据供热负荷,调整发电效率,使效率稍有下降(比如20%),但剩下的80%热量中的70%以上可用于供热,从总体上看是比较经济的。从这个意义上讲,热电厂供热的效率约为中小型锅炉房供热效率的2倍。在夏季还可以配合吸收式冷水机组进行集中供冷,实现冷热电三联供。

2.采暖节能设备与系统

(1)风机水泵变频调速技术。风机水泵类负载多是根据满负荷工作需用量来选型,实际应用中大部分时间并非工作于满负荷状态。采用变频器直接控制风机、泵类负载是一种最科学的控制方法,利用变频器内置PID调节软件,直接调节电动机的转速保持恒定的水压、风压,从而满足系统要求的压力。

(2)设置热能回收装置。通过某种热交换设备进行总热(或显热)传递,不消耗或少消耗冷(热)源的能量,完成系统需要的热、湿变化过程叫热回收过程。回收热源可以取自排风、大气、天然水、土壤和冷凝放热等。这种装置一般用于可集中排风而需新风量较大的场合。新风换气热回收装置的设计和选择应根据当地气候条件而定。采用中央空调的建筑物应用新风换气热回收装置,对建筑物节能具有显著意义。对于夏季高温高湿地区,要充分考虑转轮全热热交换器的应用。根据夏季空气含湿量情况可以划定有效的换新风热回收应用范围:对于含湿量大于1012g/kg的湿润气候状态,拟采用转轮全热热交换器;对于含湿量小于0.09g/kg的干燥气候状态,拟采用显热热交换器加蒸发冷却。

(3)照明节能设备与系统

目前太阳能应用技术已取得较大突破,并且已较成熟地应用于建筑楼道照明、城市亮化照明。太阳能光伏技术是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的技术。