你好,欢迎访问云杂志! 关于我们 企业资质 权益保障 投稿策略
咨询热线:400-838-9661 订阅热线:400-838-9662
当前位置: 首页 精选范文 温室气体的主要构成

温室气体的主要构成合集13篇

发布时间:2024-01-20 10:58:16

温室气体的主要构成

温室气体的主要构成篇1

1 概述

建筑节能是指在建筑工程设计和建造中采用节能型的建筑材料、产品和设备提高建筑物维护结构的保温隔热性能和采暖空调设备的能耗比,减少能耗,合理有效的利用能源。在我国多层居住建筑的采暖能耗中,外墙的热损失约占45%,外墙保温是建筑节能的重点。目前,外墙保温的方式主要有内保温、夹心保温和外保温三种。从建筑热工学和节能建筑外墙保温的实践结果来看,建筑外墙采用外保温方式最好。因为外墙采用外保温能有效地切断外墙上的热桥,防止外墙内表面在冬季出现结露、发黑、长霉;还能提高房间的热稳定性,使居住更舒适;能有效地保护外墙主体结构,延长建筑的使用寿命;还能增加房屋的有效使用面积,综合经济效益更优越。

2 外墙外保温系统的组成和结构

外墙外保温系统主要由以下几层构成:

(1)粘结层:一般由粘结胶浆构成,视需要可附加锚钉。如基面不符合粘贴要求时,需采用机械法固定。

(2)保温层:一般是阻燃型聚苯乙烯泡沫板(EPS),也可以是挤塑板(XPS)等,厚度按各地节能要求选择。

(3)防护层:由抹面胶浆和玻璃纤维网格布组成。

(4)饰面层:可选用防开裂性、拒水性、透气性和耐候性等较好的外墙涂料等。

3 外墙外保温系统对舒适度的影响

对于居住建筑,当室外气温下降时,为了保持室内的舒适温度,需要采暖来补充室内向外传热的建筑物耗热量;反之,当室外气温上升时,则需要降低室内空气温度。墙体节能的实质其实就是对建筑物的外围护结构进行加强,使其保温、隔热和气密性能性能得到提高。而外墙外保温就是指在外墙主体结构的外表面上建造非承重的保温层。影响人体舒适程度的气象因素,首先是气温,其次是湿度,再次是风向风速等。当人体接受外界的热量加上体内自产生的热量与向外散发的热量保持平衡时,人感到舒适。反之,前项与后项不平衡时,人就会感到“热”或“冷”。

3.1 室内空气温度

人的体温基本是稳定的,不随外界气温升降而变化。按人体皮肤平均温度(约33~35℃)要求,室内热舒适环境中室内空气温度按标准要求,冬季采暖设计指标为16~18℃,夏季空调室内热环境设计指标为26~28℃。在不同气候区对建筑外墙按节能设计标准对墙体传热系数的基本限值来达到。外墙外保温在冬季采暖期间,高热阻的保温层增加了外墙整体的传热阻,减少室内热量通过外墙向室外传递,提高其保温能力。在炎热的夏季,高热阻的外保温层,外表面的蓄热系数小,传递给墙体的热量少,有效延迟了室外热流进入墙体;另一方面,重质材料的主体结构层热惰性指标高,具有较好的热稳定性。而且由于外墙外保温的保温层是在建筑主体结构的外侧,这使得主体结构与建筑室内温度基本一致,这就免去的因为温差对建筑主体结构的破坏。

3.2 相对湿度

冬季一般要关闭外窗,室内的湿度主要来自人为因素,如起居、炊事、加湿等;而夏季室内的湿度主要来自室外多雨、气压低湿度高等因素。而水蒸气可通过材料由蒸气压高的一侧向低的一侧转移。当室内水蒸气压大于室外时,水蒸气就会通过墙体由内向外传递。在冬季采暖的室内的水蒸气,压大于室外,水蒸气通过材料由室内向室外运动,当水蒸气通过墙体时在某一材料内部超出了某点结露的饱和蒸气压力,那么该处就会出现结露现象。室内相对湿度越高,持续时间越长,结露可能越严重。但是当建筑物内部发生少量结露后,水分可在短时间内还能转移出去的话,那么还是允许的。对于不同形式保温的外墙其温度和蒸气压变化是不同的。 转贴于

对于外保温墙体,由温度变化曲线可见重质主体结构部分因处在室内一侧,内表面蓄热系数又大,整个主体结构为暖体。从水蒸气压变化曲线可见通过主体与保温层的水蒸气压均小于会结露的饱和蒸气压,因此保温墙体不产生结露。当室外相对湿度较高时,有可能在外保温层的外侧出现少量结露现象,但因对保温层外侧的防护层的水蒸气渗透性是有要求的,也就是结露产生的水分是能蒸发出去的,加上室外经常受太阳辐射和风的影响,此处的水分较容易向室外转移而干燥,也就是室内的水蒸气通过墙体能转移出去,对建筑物的热损耗影响不大。而对于内保温墙体主体结构部分处在室外一侧,其温度接近于室外温度,内保温层内表面蓄热系数小,水蒸气压超出结露的饱和压力处在保温层及其以外的墙体而产生结露,并会产生以下弊病:①发生在保温层结露,因室内相对湿度较高,空气流通较差,水分在整个采暖期可能保留在保温层中,引起保温层失效,使建筑物达不到设计保温效果;②长期结露,会霉变,变形;③主体结构部分温度极低,贮留的水分很难被蒸发,因冻融会造成结构的破坏。

在阴雨天,墙体长期直接暴露在雨水中,内保温墙体和不做保温的墙体面临室外的是重质材料构成的主体结构部分(混凝土或砖石砌体),会吸人大量的雨水,慢慢渗透进墙体,使整个墙体处在湿热状态,当长期处于湿热状态的墙体就会发霉。水蒸气还会通过墙体扩散进入室内,增加室内的相对湿度。而外保温墙体面临室外的是保温层外具有良好的憎水性和抗雨水渗透性的防护层,如采用ZL胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统时,其外保温体系具有良好的抗裂性能和防水性能良好的饰面层材料及高分子乳液弹性防水底层涂料外层,可确保防止雨水的渗透,使大量的雨水被拒之墙体外。夏天人体是通过排汗来保持其热平衡,排汗的蒸发散热量等于新陈代谢自由能的产热量。当外界相对湿度增加时,人的排汗量并没有增加,不能出汗降温,会使人感到闷热。

3.3 热辐射

温室气体的主要构成篇2

我国北方地区冬季室外温度很低,建筑围护结构的保暖设计是建筑节能设计中的重要环节。冬季除通过窗户进入室内的太阳辐射外,基本上是以通过护结构向室外传递热量为主的热过程。因此,在进行围护结构保温设计时,应根据当地的气候特点,同时考虑冬夏两季不同方向的热量传递以及在通风条件下建筑热湿过程的双向性。

一、保温的要求

建筑护结构的基本功能是在室内空间与室外空间之间建立屏障,分隔出一个适合居住者生存活动的室内空间,保证在室外环境恶劣时,室内空间仍能为居住者提供庇护。外门窗是穿越这一屏障联系室内外空间的通道。从建筑节能角度,护结构上的门窗的基本功能则是为了在室外环境良好时,亲近自然,改善室内环境。保温的目的是为了加强护结构基本功能,提高建筑抵御室外恶劣环境(气候)的能力,削弱室内外的热联系,减少护结构的冷热耗量。要求保温墙体在室外天气条件良好时散发室内热量是与围护结构的基本功能相冲突的,是不合理的。

墙体保温的程度和采用的技术不同,节能和经济效果差异很大,其优劣存在争议。实际上并不存在绝对的“谁优于谁”,这仍然是气候、社会经济和整体上谁更协调的问题。应针对具体项目,分析其合理性。分户墙和楼板保温的合理性,取决于社会生活状态和建筑的使用情况。当楼上、楼下住户同时在家的可能性小时,楼板传热造成使用户在采暖时的能耗增大约100%。此种情况下,楼板保温隔热是必要的。

二、墙体保温措施

墙体保温隔热技术一般分为自保温和复合保温两大类。后一类墙体是由绝热材料与墙体本体复合构成。绝热材料主要是聚苯乙烯泡沫塑料、岩棉、玻璃棉、矿棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。与单一材料节能墙体相比,复合节能墙体采用了高效绝热材料,具有更好的热工性能,但其施工难度大,质量风险增加,造价也要高得多。

1、墙体内保温

在这类墙体中,绝热材料复合在外墙内侧。构造层包括:墙体结构层、空气层、绝热材料层和覆面保护层等。

内保温节能墙体设计中不仅要注意采取措施(如设置空气层、隔气层),避免冬季由于室内水蒸气向外渗透,在墙体内产生结露而降低保温层的热工性能,根据当地气候条件和室内温度分析冷热桥是否有结露的可能及结露的位置。还要注意采取措施消除这些保温层覆盖不到的部分产生“冷桥”而在室内侧产生结露现象,一般出现在内外墙、外墙和楼板相交的节点,以及外窗梁、过梁、窗台板等处。内保温节能墙体施工方便,室内连续作业面不大,多为干作业施工,有利于提高施工效率、减轻劳动强度,同时保温层的施工可不受室外气候的影响。但施工中应注意避免保温材料受潮,同时要待外墙结构层达到正常干燥时再安装保温层,还应保证结构层内侧吊挂件预留位置的准确和牢固。由于绝热层置于内侧,夏季晚间外墙内表面温度随空气温度的下降而迅速下降,可减少烘烤感。但要注意,由于室外热空气中水分向墙体迁移.在空气层与结构层之间凝结。由于这种节能墙体的绝热层设在内侧,会占据一定的使用面积,若用于旧房节能改造,在施工时会影响室内住户的正常生活。当不能统一进行外墙保温改造时,愿意改造的住户可以结合家装,用内保温提高自家外墙的热工性能。不同材料的内保温,施工技术要求和质量要点是不相同的,应严格遵守其相关的技术标难。

2、墙体外保温

在这类墙体中,绝热材料复合在建筑物外墙的外侧,并覆以保护层。外墙外保温应用利于消除冷热桥采用高效保温材料后,热桥的问题趋于严重。在寒冷的冬天,热桥不仅会造成额外的热损失,还可能使外墙内表面潮湿、结露,甚至发霉和淌水。外保温容易消除结构热桥。在夏季,外保温层能减少太阳辐射热进入墙体和室外高温高湿空气对墙体的综合影响,使墙体内温度降低、梯度减小,有利于稳定室内气温。能够保护内部的砖墙或混凝土墙,室外气候不断变化引起墙体内部较大的温度变化发生在外保温层内,使内部的主体墙冬季温度提高,湿度降低,温度变化较为平缓,热应力减少,因而主体墙产生裂缝、变形、被损的危险大为减轻,寿命得以大大延长。墙体外保温施工难度大,质量风险多。当空气温度及墙面温度低于5℃或高于30℃时,黏结保温层及抹灰面装修层的施工质量难保证。快进入冬季时在潮湿的新建墙体上做保温层,由于墙体正在逐渐于燥,其中的水分要通过保温层向外逸出,其内部有结露的危险。雨天施工时易被雨水冲刷。固定保温层的基底应坚实、清洁。如旧墙表面有抹灰层,应与主墙体牢固结合、无松散、空鼓表面。施工前,对于墙面上的污物、松软抹灰层及油漆等均应彻底铲除干净。保温板的黏结,宜从外墙底部边角处开始,依次黏结,相邻板材互相靠紧、对齐。上下板材之间要错缝排列,墙角处板材之间要咬口错位。黏结时轻轻按揉拍压保温板,做到位置横平竖直。

三、屋面保温技术

一般保温屋面实体材料层保温屋面一般分为平屋顶和坡屋顶两种形式。由于平屋顶构造形式简单,所以它是最为常用的一种屋面形式。设计上应遵照以下设计原则:①选用导热性小、蓄热性大的材料,提高材料层的热绝缘性;不宜选用容重过大的材料,防止屋面荷载过大。②应根据建筑物的使用要求、屋面的结构形式、环境气候条件、防水处理方法和施工条件等因素,经技术经济比较确定。③屋面的保温材料的确定,应根据节能建筑的热工要求确定保温层厚度,同时还要注意材料层的排列,排列次序不同也影响屋面热工性能,应根据建筑的功能,地区气候条件进行热工设计。④屋面保温材料不宜选用吸水率较大的材料,以防止屋面湿作业时,保温层大量吸水,降低热工性能。如果选用了吸水率较高的热绝缘材料,屋面上应设置排气孔以排除保温材料层内不易排出的水分。设计人员可根据建筑热工设计计算确定其他节能屋面的传热系数K值、热阻R值和热惰性指标D值等,使屋面的建筑热工要求满足节能标准的要求。

对于倒置式屋面,即将传统屋面构造中保温层与防水层“颠倒”,将保温层设在防水层上面。由于倒置式屋面为外隔热保温形式,外隔热保温材料层的热阻作用对室外综合温度波首先进行了衰减,使其后产生在屋面重实材料上的内部温度分布低于传统保温屋顶内部温度分布,屋面储热量始终低于传统屋面保温方式,向室内散热量也较小。因此,这是一种隔热保温效果更好的节能屋面构造形式。

参考文献

温室气体的主要构成篇3

中图分类号:D912.29;DF969 文献标识码:A DOI:10.3963/j.issn.1671-6477.2012.02.001

欧盟温室气体排放监测统计报告制度,是欧盟及其成员国温室气体减排政策体系构建和碳减排制度创新的重要制度基础和机制保障。德国作为欧盟最重要的经济体之一,一直是欧盟气候政策和碳减排制度创新和实施的推动者和先行者。欧盟、德国温室气体监测统计报告制度,一方面是欧盟及德国温室气体排放监管的重要手段和减排执法的重要依据,也是欧盟及德国进行碳减排制度创新以及构建基于市场机制的减排政策体系的物质保障和法律政策保障。总体上,欧盟及德国温室气体排放监测统计报告制度,是通过系统性的立法所确立的温室气体排放申报与许可制度、配额申请与分配制度、温室气体减排额查验与核证制度、温室气体配额登记与管理制度、温室气体配额交易注册及结转制度等管理制度体系构成。不仅形成了欧盟及其成员国温室气体排放监测管理体制的主体,也为欧盟及德国温室气体管理创新的碳减排路线奠定了基础。在此,温室气体排放监测统计报告制度,担负着温室气体排放监管的评价和考核职能以及创新和发展碳减排政策工具政策和制度保障功能,也为自愿性碳市场的排放监管积累了经验。

欧盟、德国温室气体排放监测统计报告制度的顺利运行,依赖于系统化的立法推进。欧盟及德国通过立法,确立了欧盟及成员国排放主管机构的职责职能,明晰了监管主体的权利义务,通过多重的激励和惩罚措施,确保排放主体如实履行排放的申报报告和监测义务。欧盟及德国确立温室气体排放监测统计报告体制的立法重点,集中于排放主体的排放申报与许可,排放配额的申请与分配,减排额度的查验与核证,以及配额登记系统与交易注册平台建立等领域。学习和吸纳二者在碳排放监测统计报告制度及管理体制建立和完善方面的成熟与系统的立法成果及立法经验,指导我国温室气体排放管理立法,以强化排放监管的透明化、规范化和系统化,促进我国碳减排交易市场的构建和碳减排路线的温室气体管理制度体系的完善,是当前温室气体控制立法的重要课题。通过发掘欧盟及德国温室气体排放监测统计报告制度在环境监管中的作用,梳理其立法成果和立法经验,在构建我国温室气体排放监管体制和进行碳减排法律政策创新时予以借鉴,具有非常重要的价值和意义。

一、欧盟、德国温室气体排放监测统计报告制度在环境监管中的作用

欧盟温室气体排放监测统计报告制度,是欧盟及其成员国为履行京都议定书和促进其共同体温室气体减排制度的顺利实施而建立的关于温室气体排放监测报告统计的管理体制和工作程序。它包括两部分:一是欧盟议会及理事会第280-2004-EC号决定所要求的成员国构建并实施的关于国家减排和履约规划、国家清单系统、国家GHG注册登记系统、进展报告义务、配额分配等欧盟层面的管理体系;二是成员国为履行京都议定书所建立的,符合欧盟关于履约和减排的一致性、透明性、完整性、可比性和准确性要求与欧盟排放贸易相衔接并纳入欧盟层面登记系统的GHG签发、持有、转让、注销和撤销的国家注册登记系统和管理系统①。

欧盟温室气体监测统计报告法律制度,是由欧盟排放贸易框架下关于监测统计报告的法律规定(主要包括欧盟排放贸易指令Directive 2003/87/EC和链接指令Directive 2009/29/EC,欧盟配额登记条例Regulation No 2216/2004,监测报告指南MRG2004和MRG2007等),以及欧盟监测决定(Decision 280/2004)和欧盟温室气体监测机制运行决定(Decision 2005/166/EC)等相关法律规定共同组成。从欧盟温室气体排放监测统计报告法律制度形成与发展的历程、演变规律来看,有两个较为明显的特征:其一是形成于欧盟应对气候变化战略与政策制定过程中,遵循了科学立法和民主立法的原则,经过了严格的监管影响评估,并伴随着欧盟气候战略的系统化逐步完善,合理性和实用性不断增强;其二是欧盟温室气体监测统计报告制度的建立和完善,服务于欧盟排放贸易体系EUETS的运作顺畅和减排效率,朝着统一监管体制,统一交易结转平台,统一登记注册体系,统一核定核查方法等“四统一”的顺畅、方便高效的碳交易运转体系发展。因此,欧盟、德国温室气体排放监测统计报告制度在环境监管中的作用体现在如下几方面。

其一,温室气体排放监测统计报告制度是欧盟温室气体排放监管的重要手段和温室气体减排行政执法的重要依据②。

欧盟温室气体监测统计制度,是由一系列关于监测统计主管机构,协商程序,监测统计口径和方法学,成员国及排放实体报告要求与格式,监测标准与原则,配额分配计划的备案与审核,数据平台建设与交流等内容构成的。该制度体系的价值,不仅在于为欧盟各成员国进行温室气体减排活动提供统一的可操作的可量化的数据平台,还为欧盟对成员国履行国际义务,履行京都议定书减排承诺,排放实体减排活动的审查、核证、统计等提供重要的监管手段和进行温室气体监测统计执法的法律依据。根据欧盟排放监测决定(Decision 280/2004)规定,建立GHG排放监测制度和体制,成员国不仅需要建立本国监测和核证的制度及工作规则,还需要按照欧盟监测决定的规定,向欧委会提交监测报告和执行情况报告③。据此,欧委会可根据成员国及其排放实体履行国际义务和共同体义务情况,对成员国或排放实体实施环境管制,课加法律责任或予以奖励。相应地,各成员国依照共同体监测统计报告条例和指令的规定,颁布或转化为本国温室气体排放监测管理体制和监测报告统计制度,对本国排放实体温室气体排放进行监测统计,建立配额分配、交易及统计信息的交流合作平台,并据此对企业或实体进行奖励激励或课以法律责任。

其二,温室气体排放监测统计报告制度是欧盟成员国开展碳配额贸易和建立本国或多国间排放监管体制的法律依据。

根据欧盟法律制定权限和立法体制,在环境领域,欧委会、欧盟部长理事会、欧洲法院按照“一致同意”或“共同决策”程序分别或共享立法动议权、立法权、执法权及咨询建议权。据此形成的法律文件,或需要成员国转化为本国法律(如指令),或直接在成员国得到执行和实施(如条例和决定)。根据欧盟排放贸易指令,授权欧委会制定GHG排放监测报告指引文件(第14条)和指定排放交易中央主管机构,并建立统一的交易平台(Independent Transaction Log,ITL),标准化的电子数据库注册规范条例(第19条),对每一笔配额的签发、转让及撤销记录进行核查和维护(第20条),建立信息交换机制,及时将配额签发、注册系统运行情况、监测机制、排放报告、核证及遵守情况在成员国主管机构间进行通报(第21条)。

有关温室气体排放的指令对成员国建立本国或多国排放监管体制作出了具体的要求:一是成员国根据欧盟总体配额分配方案,制定本国配额分配方案NAPs(排放指令第9条),按排放指令附录三要求对配额进行分配;二是要求成员国认可其他成员国主管机构签发的配额(第12条);三是确保本国排放实体排放报告符合欧委会制定的排放监测报告指引(MRG)要求(排放指令第14条第3款),确保排放实体经核证的排放报告符合附录五规定的核证标准,并禁止未通过核证审核的排放实体的配额进行交易(第15条);四是要求成员国单独或共同建立并维护本国准确统计配额签发、持有、流转及及注销情况的登记系统(第19条);五是对欧委会指定的中央管理机构审查出的不符合要求的交易进行管制,不得对其注册,不得继续交易(第20条);六是按规定提交成员国排放清单报告(第21条)。

据此,各成员国按照排放贸易指令规定的内容,建立了本国温室气体排放国家清单编制制度、配额分配方案、排放实体报告制度、核证程序、配额交易注册登记系统,形成了本国或多国间的排放监管体制和排放监测统计报告管理制度。同时指令还要求各成员国建立配额签发相互承认的机制(第12条第2款)。

其三,温室气体排放监测统计报告制度是基于市场机制的有效实施温室气体减排政策措施的制度和物质保障④。

在温室气体减排管理方面,利用市场手段让减排成本最低的地区和企业减排,保护国民经济关键企业/行业的竞争力,是应对气候变化问题的核心指导思想,也是应对气候变化问题中尽量减少对经济的不利影响的重要对策。欧盟应对气候变化减缓的政策核心是排放贸易机制。排放贸易包括强制性的配额贸易EUETS和自愿性的碳交易,二者有很强的互补和协同作用的效应[1]。排放贸易平稳运转的前提包括市场建立和市场需求创造,配额交易流转的统一规则,配额签发流转登记及注销管理的统一平台,各成员国顺利对接的注册系统等制度保障和物质保障。从EUETS运转情况看,强制性排放贸易担负着积累经验,完善规则,建立市场的职能,上述保障因素的完善为下一步开展自愿性排放贸易奠定了良好的基础。建立在强制性和自愿性基础上的配额贸易和信用贸易的协作互补,可以兼顾减排质量与减排效益,有效增强碳交易市场的稳定性和适应能力。欧盟基于EUETS框架下的温室气体监测统计报告制度的建立与高效运作,一方面建构了在欧盟层面对成员国温室气体减排进展及配额使用情况进行审核监测,并建立配额分配、流转的交易平台系统和管理机制,另一方面为EUETS与区域外排放贸易体系、京都灵活机制以及自愿易机制衔接,建立了统一的标准和核证系统。

其四,温室气体排放监测统计报告制度是欧盟对成员国建立排放监管体制及增强监管能力评价和考核的依据⑤。

欧盟对温室气体排放管理的监管体系,依托于欧盟层面和成员国层面的监测指引、报告制度、配额签发转让及注销平台、成员国配额签发转让及注销系统、核证规则与程序,以及系统对接规则等要素和环节。欧盟据此对成员国配额使用情况及交易运转情况进行监测、考核及评估,在此基础上形成欧盟层面的配额使用报告、减排报告,建立欧盟层面履约和减排政策实施状况的评价体系。欧盟对成员国监管能力建设和排放监管能力的评价内容包括:成员国配额主管机构职能设置,成员国排放报告核证标准遵守情况,成员国注册系统完备情况,成员国之间注册系统对接情况,成员国对本国排放实体排放量监测规则执行情况等。为反映京都议定书对缔约方温室气体排放监测和报告方案和程序的具体要求,该系统增加了温室气体排放及减排国家方案提交内容和监测程序,增加履约评估和报告提交的内容。2004年又增加了和京都灵活三机制相互协调的内容⑥。从而较系统地建立了共同体温室气体排放管理的监测报告等制度框架,为共同体对成员国履行国际义务,以及承担共同体范围内的减排义务提供了考评标准和依据。

其五,温室气体排放监测统计报告制度是创新和发展碳减排政策工具的制度和政策保障。

欧盟范围内的温室气体减排政策,从采用策略和实施基础来讲,分为三类:一是以效能标准为代表的强制性管制政策和措施;二是以碳标识和碳足迹为代表的为竞争市场份额和培育未来碳竞争实力而采取的自愿性碳盘查;三是基于市场的排放贸易和权交易。在欧盟层面,减排策略以排放贸易为主,在各成员国则在排放贸易之外发展实施程度不一的自愿性碳盘查和减排协议。欧盟温室气体排放监测统计制度,为欧盟及其成员国各种减排策略提供了技术平台和发展创新的技术保障。藉此,各种不同类型的碳减排政策和实施工具得以顺利运行,并从以下四个方面发挥减排效益。 第一,培育和促进欧盟碳减排市场的发展,成为技术更新的重要驱动力。

欧盟为确保EUETS在2005年后顺利运行,在欧盟层面对成员国温室气体减排进展及配额使用情况进行审核监测,并建立配额分配、流转的交易平台系统,同时也为EUETS与区域外排放贸易体系和京都灵活机制衔接建立统一的标准和核证系统。1997年京都议定书在COP3通过,欧盟为反映KP对缔约方温室气体排放监测和报告方案和程序的具体要求,对原来监测管理决定予以修正,更新了国家方案提交内容和监测程序,增加履约评估和报告提交的内容。2004年颁布Decision No 280/2004/EC“履行京都议定书,建立欧盟温室气体排放监测和报告体制的决定”,建立与京都灵活机制下CERs、ERUs、AAUs和RUs流转与注册制度的规定,建立了比较完善的与UNFCCC和KP框架相协调的温室气体排放及减排量监测、报告、核证及统计规则。自此,来自欧盟内外两个市场的减排量都可以经由欧盟内部的核准体系,进入碳减排市场进行交易,极大地便利了从事碳减排活动的企业和实体进行基于市场的碳减排项目和方案的实施,对促进欧盟碳市场良性发育和迅速扩张奠定了基础。

第二,为自愿性碳市场的排放监管积累经验。

自愿性碳市场,指由政府与产业签署契约或协议,通过订立节能或减排目标,并在一定期间内实现来达到减排的目的。自愿性减排往往搭配现行的或未来排放管制的有利条件,或税费优惠等措施来促使自愿减排目标的实现。除此之外还有产业界为在未来的碳市场抢占先机,主动进行减排认证,藉此发展自身碳资产管理能力,占据未来碳市场技术高地。尽管欧盟层面尚未形成统一的自愿性碳市场,但各成员国本国内的自愿性碳市场发展却是如火如荼,迫切需要统一减排标准,协调欧盟层面的减排监管措施,与EUETS并轨,发展相互认可的减排认证。在此背景下,各国碳排放监测统计制度为服务于本国自愿性和强制性减排两个市场产生的减排额顺利得到认可和获得更大范围的认证,自觉对减排额的认证、核证和减排信用的签发等标准进行协调,从而为建立欧盟层面的自愿性碳排放市场监管积累经验,为一体化的碳市场监管规则的统一和减排标准的统一提供了可能性。

参与自愿减排活动的企业可以获得的利益包括:有利的政策优惠;尽早获得减排的经验;响应市场对绿色商品之需求;避免面临更严格的管制措施;提高企业环保形象。

基于市场的灵活机制和自愿履行机制,增加了实现温室气体排放控制和减排目标的可能性,还可以改变温室气体排放监管过于依赖行政执法和监管从而导致执法成本过高的问题。因此基于自愿性减排的碳市场是今后欧盟培育和发展的重要方向。自愿减排协议的实施关键则是企业减排潜力的评估和在评估基础上设定合理的减排目标。而二者,都离不开合理且可行的温室气体监测统计制度。因此,欧盟温室气体监测统计制度的建立和完善,对促进自愿性减排量交易平台的建立和基于自愿减排碳市场的形成,无疑具有巨大的推动作用。

在德国,自愿协议是工业领域各行业参与温室气体减排的主要方式,在减少环境有害产品和废物管理方面发挥了积极作用,推动了工业和废弃物领域非CO2减排。德国关于19个工业和能源供应协会参与的《防止全球变暖的产业发展宣言》是工业领域各行业参与温室气体减排的主要方式[2]。工业联盟是领导工业企业自愿协议最重要的机构,涉及多个行业⑦。自愿协议是法规手段的重要补充,但至今自愿协议的地位没有作出明确的界定,97%的自愿协议是都是一家或多家商业协会在宣言中表示要承担的没有约束性的义务,政府各部没有作为正式合作者参与进来,尽管环境管理部门已经在鼓励以及促成协议方面发挥了作用。总体上看,自愿性GHG减排协议的环境有效性在很大程度上取决于GHG监测和报告的质量,以及监测统计制度的完善与否。健全和有效的温室气体监测统计制度可以促进德国自愿减排协议的发展,使之从自发走向规范管理,并逐渐在重要工业领域发挥较大的作用。同时能够积极推动政府参与到自愿减排协议中来,增强协议的约束力和有效性。

第三,成为进行排放配额公平合理分配的基础和条件。

在欧盟EUETs框架下,依据历史排放水平的“祖父法则”分配各排放实体排放配额,需要成员国对纳入排放贸易的排放实体的历史排放水平和设备产出能力进行监测、统计;德国根据《温室气体排放交易法》对申请排放配额的分配,也要根据独立检验机构对企业监测报告和监测计划(Monitoring Plan)出具的核证报告的基础上进行分配。另外,在德国自愿性排放贸易体系下,各排放实体减排额度的签发与认证,也要依据独立的检验机构对历史排放数据和监测计划出具的核证报告。

对德国来讲,无论是历史排放水平,还是设备历史产出和产品排放价值的计算,都离不开对排放量和排放源的监测统计。因此,温室气体排放监测统计制度的完善和更新,是排放许可贸易和排放配额分配的基础,是确保排放贸易顺利进行的条件。根据德国法律规定,功率在2 000万瓦以上的设备,都必须实行排放最高限额限制和参与排放交易。为保障额度分配的公平,2008―2012年的法案规定,免费的额度根据设备委员会考虑和能源使用设备的效率。确定的标准是:产业设备和年排放CO2低于25 000吨的能源使用设备,依据其前期历史平均排放水平,要求每年降低1.25%的减排额度,其余98.75%是免费的。大的能源设备的额度分配,则要根据设备的历史产出(电和热)和个别产品的排放价值进行计算。没有使用历史数据的新设备,将以相关设备的标准值进行计算。设备使用燃料的效率越高,额度削减得越少[3]。

二、欧盟、德国温室气体排放监测统计报告制度及管理体制的立法经验及借鉴意义

据此,我们归纳提炼欧盟、德国温室气体排放监测统计报告制度及管理体制形成上的立法成果和管理经验,可以发现,明晰各方权利义务关系,构建顺畅协调的管理体系,建立便捷透明的排放配额登记与交易的物质保障和程序保障体系,是欧盟及德国排放监管立法的主要经验。

(一)各方主体权责明确内容具体

在欧盟GHG排放监测统计和报告管理体系中,明确共同体、成员国及各国排放主管机构各方职责权限及相互关系,是欧盟排放监测统计报告制度得以有效实施的保障。

对共同体来讲,欧委会及其指定的排放中央管理机构,肩负共同体层面的排放监测统计报告指引(MRG)制定职责,为各国监测统计本国排放实体提供方法学指导;建立标准化、口径一致的电子数据库注册系统,协调各国配额签发、持有、流转及注销各登记系统;指定共同体统一的排放监管中央管理机构,运营一个独立的交易平台(Independent Transaction Log, ITL),对每一笔配额交易的签发、转让及注销进行记录;中央管理机构通过ITL对每一笔注册的交易进行审查,并对不符合要求的通报成员国,督促其采取措施(第20条);建立配额交易及运转信息交流平台,协调各成员国排放主管机构信息沟通;成立独立的气候变化委员会担负政策咨询和政策建议职能。

对成员国来讲,根据排放指令要求,需要指定或成立本国排放主管机构,成立本国配额签发、持有及流转登记平台,需要按欧委会MRG要求规范本国排放实体排放许可行为及授予规范,确保企业排放报告及许可申请符合MRG要求和核证规范要求,对不符合要求的企业排放报告和交易行为,予以惩戒,不允许其注册或继续交易,按要求提供国家报告等义务。

对各排放实体来讲,权利义务规定得更为具体:一是必须向成员国提交排放许可申请以获得排放配额,许可申请时,必须按照欧委会MRG要求提交排放报告;二是经营者的排放报告要包括对排放量监测统计的方法和程序,按排放许可证载明的监测要求方法及报告要求使用配额;三是每一笔交易都必须经欧委会指定的中央管理机构审查,未获通过不得继续交易;四是企业排放报告要按欧委会监测报告指引要求提交给本国主管机构,所有排放都要按指引进行监测;五是排放报告未按要求进行核证,不得签发配额,交易不得注册。

(二)多管齐下,确保企业如实履行监测、报告义务

排放监测统计管理机制的顺利运行,关键在于如果确保监管对象如实履行排放监测统计义务,欧盟及成员国采用多层次、多方位措施,多管齐下,确保企业履行监测报告义务。一是要求成员国指定主管机构(排放贸易指令第18条)严格排放许可授予的程序和许可使用的监管,企业必须按规定提交监测报告以申请排放许可,并按许可证载明方法进行监测和提交排放报告;二是企业申请排放许可及进行交易注册时,提交排放报告须说明监测方法和手段,要符合欧委会颁布的MRG指引要求,并经指定核证机构核证,未经核证配额不得转让;三是企业在每年末必须向成员国指定的排放主管机构报告经核证的排放量四是欧委会授权的中央管理机构建立并维持独立交易平台(ITL),对每一笔交易进行注册登记和审查,不符合要求者不允许注册和继续交易;五是将交易及配额使用情况向社会公布,接受公众监督(排放贸易指令第17条)。

(三)各司其职,分工协作

欧委会成员国及各级排放主管机构各司其职,分工协作,在欧盟和成员国层面分别建立一套完整的运转平顺的监管机制。欧委会及中央管理机构、气候变化委员会由上而下形成欧盟层面的对成员国及排放实体监管体制;在成员国内部,由排放主管机构及交易平台形成一套本国排放监管体制。两套体制协作有序,在保障和尊重成员国较充分的配额总量确定、配额分配及涵盖实体等经济自的前提下,确保欧盟层面减排效率和排放量实质性降低。

(四)发达的独立第三方核证或验证机构

无论企业排放许可申请,还是交易注册、配额结转,均需要对企业排放报告监测方法和报告内容进行审查和核证。为保证核证的中立性和客观性,各方都很重视独立核证机构的建立。欧盟和德国排放贸易的发达,客观上促进了核证服务业的发展和完善。核证机构的规范运作,又为排放贸易的扩张和排放许可管理创造了物质保障。欧盟排放贸易指令授权欧委会制定核证业务规程、核证机构准入条件和资质要求,并要求各成员国制定本国核证义务工作规范和核证机构准入标准。巨大的核证市场和核证环节在排放贸易中的重要作用,促使了核证机构的发达和业务的成熟。

德国不同于欧盟的最大特点是德国依靠强大的工业基础和良好的行业自律传统实现减排。德国自愿性排放贸易非常发达,相关的第三方核证和服务机构及设施完善,企业界和政府有良好合作的传统。因此德国排放监测体制的运行,较大程度上服务于排放许可的申请、授予、使用监管和交易流转。

(五)统一协调的配额登记系统及交易注册平台

在排放贸易体制下,成员国和欧盟都建立了一套准确统计配额签发、持有、流转注销的登记系统,并要求各成员国登记系统能够兼容,以接受和承认其他国家主管机构签发的配额。多个成员国可以共同开发统一的配额登记系统。欧委会应制定法律,建立标准化和安全的电子数据库形式的注册登记系统,以跟踪配额的签发、持有、流转及注销,并确保配额交易和履行京都议定书规定的义务相一致(第19条)。欧委会指定中央管理机构运转独立交易平台ITL,以记录配额的签发、转让及注销。中央管理机构通过ITL对每笔注册的交易进行审查,并将审查结果报通报各国主管机构。

在此基础上,欧盟和包括德国在内的各成员国都建立有自己的温室气体排放登录注册平台。随着EUETS范围的扩大和交易机制的成熟,欧盟力促全共同体内交易平台的统一和对接,并颁布一系列法令促使交易平台的承接和相关信息数据交流,为排放贸易机制的扩张和涵盖更大领域排放源创造了条件,也促进了排放监测统计制度的完善。

三、构建我国温室气体排放监测统计报告法律制度体系的政策建议

在欧盟和德国GHG排放监测统计和报告制度及排放监管体制经验的基础上,基于我国东西部发展不平衡和产业结构存在较大差异的现状,规划我国温室气体排放监测统计报告体制路线图,构建和完善我国温室气体排放监测统计报告法律制度体系,应充分考虑我国的制度环境和基本国情及原有的环境行政监管体系相互之间的职责范围、权限划分、监管制度协作水平等因素。

(一)立足国情,建立国家和地方两级分工协作的监管体系

基于我国国情和地方产业机构与布局的差异性,我国可考虑建立国家和区域两级温室气体排放监测统计报告体系和工作机制。我国有较为健全的地方环境监测管理机构和分工协作的工作传统,为建立我国中央与地方两级GHG排放监管机制奠定了较为有利的组织基础。在国家层面,可考虑在现有温室气体监管机构范围内,整合资源,形成专司排放配额总量确定,分配方案制定,配额涵盖行业领域,配额转让交易条件与程序的主管机构,在现有环保系统、计划部门、气象部门、工业部门等已有的规划制定、政策研究、产业减排技术保障、减排政策制定等力量基础上,形成主管机构;在地方一级,整合地方环境监管力量,增加温室气体排放监管职能,建立地方一级或分区域建立地方性温室气体排放及交易监管主管机构。

(二)目标明确,服务于排放监管和排放贸易机制的实施

我国GHG排放监管机制的建立,应明确目的和宗旨――服务于当前减排战略,并为实施温室气体排放贸易机制形成制度基础和组织基础。排放监管法律制度和机制,服务于当前各项减排政策的顺利实施,为减排效益的发挥提供制度支撑和技术保障;同时,考虑到以排放贸易和碳税为主体的减排政策,建立温室气体排放监测统计及报告制度应优先考虑排放贸易机制对监管能力建设的需求,根据我国参加排放贸易的主要行业领域、企业范围、排放总量及排放配额的确定,排放配额分配,排放许可制度的实施,配额管理平台及交易平台建设等环节,构建我国温室气体排放监测统计及报告制度和排放监管体制。

(三)各负其责,中央和地方监管机构权限明确,职责确定

中央和地方政府及两级温室气体主管机构应各司其职,各负其责,要按照温室气体减排战略及排放贸易运行的基本规律和技术要求,进行科学分工,确定各级职责权限。从欧盟和德国减排政策及排放贸易运行的客观规律和基本经验来看,温室气体排放监测统计报告制度的重点是排放配额的分配、企业排放许可的授予、企业排放监测报告义务的履行保障、排放量核证、配额流转及交易注册登记等环节。

对于中央温室气体排放主管机构来说,职责重点在于配额分配政策制定,监测报告方法内容要求确定,协调各地注册登记系统顺畅对接并实时监控,信息通报交流等方面。第一,应根据我国排放贸易推行的基本路线(配额贸易和减排信用贸易政策方向及如何协调)制定我国排放配额分配的基本原则和方法;第二,制定企业申请排放许可的文件要求,包括对企业自主监测能力要求、报告内容格式、申请许可排放量核证程序、核证文件要求等;第三,制定并企业温室气体排放监测报告规则指引,对企业履行自主监测的方法、采用的方法学等内容进行规定,对企业排放量报告内容、格式进行规定,对企业配额使用进行说明等;第四,制定并第三方核证机构准入资质标准及核证机构工作规程,制定核证业发展规划,制定企业温室气体排放报告核证要求;第五,建立并维护国家级温室气体配额签发、持有、流转、注销注册登记系统和平台,制定各地方注册登记系统和平台能够共同适用的,标准统一的,口径一致的注册登记规范,并实现电子数据化和配额使用信息的实时更新,建立与各地配额管理平台信息共享与交流的机制;第六,制定和实施激励企业遵守排放监测义务及排放报告义务的政策措施,并优先考虑排放配额奖励和税收减免等手段,激励企业按规定进行监测,并提交排放报告;最后,建立对排放配额使用及交易的检查、核查机制,以审查是否符合规定。

对地方主管机构来讲,其职责主要包括:对本区域配额进行分配并监督管理配额的使用;对本区域纳入监管范围的企业和排放实体排放报告进行审查,以确定是否符合监测报告指引和核证程序的要求;按照统一规格和标准,建立本区域排放配额签发、持有、转让及注销的注册登记系统与平台管理规范;配合中央主管机构,对地方排放实体配额使用情况和交易情况进行统计和汇总,并按中央平台检查核查意见,对配额使用情况及交易情况进行复查;定期上交地方排放监管报告;指导地方核证机制顺利运转和核证机构的工作。

(四)完备设施,建立国家和地方层面的配额签发、流转、注销的登记统计系统和平台

温室气体排放及减排信息数据的登录、注册和交易流转平台,是一国温室气体排放监测管理制度的重要组成部分和发展排放贸易市场的重要物质保障。发展我国自主的交易平台,并在发展到一定阶段后与国际主要碳交易市场平台相链接。建立温室气体排放额度减排额相互承认机制和碳信用签发的共通规则,才能够为市场发育创造良好的制度环境,保障减排企业减排效益和利益,增强国内产业在未来碳竞争和碳金融领域的市场适应能力和市场竞争力。培育具有国际影响力的企业实体,是确保我国在气候竞争和碳市场竞争中立于不败之地的最根本途径。

(五)健全机制,建立我国自主的独立核证机制和核证机构

发达的核证机构和核证市场,是GHG减排额顺利进入交易的关键,是碳市场快速运转的“血液”。受制于碳管理规则的初级和落后,我国核证机构和市场发育水平极低,这一领域更多是被外方企业占据,很大程度上制约了我国温室气体排放监测统计报告制度的发育和成熟。核证机构和市场的成长同样需要引进和借鉴国外温室气体管理成熟模式和建立排放监测统计和报告制度,制定发展核证业的规划,指导核证机构和核证市场的健康发展。

(六)强化意识,早日形成国家统一的与国际规则一致的减排标准

减排标准,实质就是由排放许可、排放报告、许可申请、减排核证及程序、碳信用签发等环节组成的温室气体管理系统,是国家温室气体排放监测统计报告制度体系的重要内容。减排标准的形成是一国温室气体排放监管能力建设向更高阶段发展的标志,是排放贸易发展和市场扩张的最重要保障,其起着稳固市场,稳定投资信心,扩大交易影响力的作用。

当前国际成熟的项目层面和组织层面的减排标准有多种,如ISO14064、温室气体议定书、黄金标准等。我国有自行开发的北京环境交易所的熊猫标准,湖南和湖北自行开发的区域性标准,我国台湾有金龙标准等,标准的各自为政和自行发展必然影响我国碳市场和碳规则的尽快形成。欧盟长期致力于自身碳管理体系的推广和区域外适用,更多是为争夺碳交易规则制定权和发言权,我国当前各自为政的局面不仅对形成我国产业界温室气体管理能力无助,更不利于我国形成统一的温室气体监测统计报告制度,也无法形成我国契合国际UNFCCC和KP框架下的监测统计制度和碳交易规则体系,更遑论扩大我国第一减排额“卖方市场”优势地位的发挥了。以立法的形式颁布和统一减排标准,建立我国完善的温室气体排放监管体系,培育和提高我国碳减排额“卖方市场”竞价能力,扩张我国碳交易规则的适用范围,最终形成以我国国家利益为核心的碳交易规则和市场份额。

(七)尽早出台《温室气体排放贸易促进法》及《温室气体排放监测统计报告管理规定》

欧盟和德国温室气体排放监测统计制度的经验和实践给予我们的启示是,必须完善相关立法。鉴于我国温室气体管理水平和监测统计平台薄弱的现状,我国当前直接出台GHG交易法为时尚早,但出台温室气体排放贸易促进法时机已经成熟。首先在当前我国气候政策背景下,我国产业界已经形成共识,排放削减的自觉性和主动性大大增强;其次我国已经成立地方和拟议成立国家层面排放交易中心,并且各地交易中心已经进行了大量的知识储备和管理实践积累,为我国出台温室气体排放贸易促进法奠定了一定的物质基础;第三,尽管各地交易中心多限于“无米下锅”的处境,但深刻反思现状背后,却是因为排放许可管理的落后和监测手段的缺陷。而完善排放许可制度我国已经有了较长期的制度环境,监测手段的发展却需要长期的积累和大量的投入,但等待一切条件具备恐怕会错过发展碳贸易的最佳时机。当前可取可行的途径是,尽快引进欧盟或其他机构规范的减排标准,将之转化为我国的立法标准,并佐之于有效的排放许可制度的实施,走出一条我国自己的充分发挥我国“后发优势”的碳贸易发展道路。

注释:

① 欧盟关于温室气体排放监测及履行京都议定书的决定(Decision No 280/2004/EC)第6条。

② 欧盟关于温室气体排放监测及履行京都议定书的决定(Decision No 280/2004/EC)第1条。

③ 欧盟关于温室气体排放监测及履行京都议定书的决定(Decision No 280/2004/EC)第3条第2款。

④ 欧盟温室气体监测制度服务于基于市场的减排手段首要的应用领域是温室气体排放贸易。监测制度的建立构筑了EUETS运行的平台和技术架构。各成员国在欧盟排放贸易指令要求下,按照监测决定的规定,建立各国国家方案、清单系统、注册登记系统、进展报告规则,以及配额签发、持有、注销和撤销的技术平台,并与欧盟注册登记系统相对接。

⑤ 早在1993年,当时欧共体已经充分认识到排放监测制度对开展各项履约评估的重要意义,故“关于GHG监测机制的决定”(Council Decision 93/389/EEC),强调排放监测机制的作用(序言第8条)。其后Council Decision 1999/296/EC(1999年4月26日)代替Decision 93/389/EEC,再次强调“监测机制是开展评估活动的非常关键的工具”( 序言第6条),至Decision 280/2004/EC(2004年2月11日)颁布,较系统地建立了欧盟GHG排放监测机制和制度。2005年欧盟执行委员会依据Directive 2003/87/EC之授权,对受排放交易规范者实际CO2 排放量之监测、报告,更是订定详细的指导原则(Council Decision 2004/156/EC“建立GHG监测报告指导准则的决定”)。

⑥ 欧盟排放监测体制决定(Decision No 280/2004/EC)规定了成员国建立国家清单系统和注册登记系统的义务。并规定成员国定期向欧委会提交履约情况报告。为保证各国和欧盟注册登记系统的一致性,尤其是能够纳入排放贸易体系所建立的注册登记系统中,欧盟颁布2008(994)条例(欧盟关于标准化和安全性注册系统的条例),2010年颁布2010(920)条例对其修正,规定了建立注册登记系统的管理规范和技术标准。

⑦ 由产业主动达成其所承诺的减排目标,政府将延缓执行额外的防止全球暖化管制措施。德国政府一再表示,针对环境问题,政府对于谈判的决议(negotiated solutions)将优先考虑。德国工业联盟(Federation of German Industry, BDI)于1996年与政府完成谈判,承诺其成员愿意将CO2排放及能源消费总量至2005年时,相较于 1990 年的水平减量 20%。这些产业涵盖德国所有工业最终能源消费的 71%,并涵盖超过 99%的公用发电部门能。在总量目标下,各产业又有不同的减量目标,例如钢铁工业协会为 16%,而碳酸钾工业协会(potash association)为 66%。此外,另有一独立机构Rheinisch-West-falisches Institut fur Wirtschafts-forschung(RWI)负责监测这些产业有无遵守承诺。如果产业完全达成所承诺的减量目标,将可获得免除能源税的优惠。

[参考文献]

[1] 杨 志,陈 波.碳交易市场走势与欧盟碳金融全球化战略研究[J].经济纵横,2011(1):26-27.

[2] 能源与交通创新中心、气候注册组织、商业社会责任国际协会.建立中国能效与碳排放注册系统[EB/OL].(2009-07-30)[2011-03-21]http:∥省略/adminis/uploadfile/2010971031235380.pdf.

[3] 陈炳才,郑 慧,陈安国.德国的碳排放交易制度[N].中国经济时报,2011-01-21(A01).

The Legislative Experience and Policy Recommendations of the EU and German GHG Monitoring and Reporting System

CAO Ming-de1,CUI Jing-xing2

(1.School of Civil & Business Law,China University of Political Science and Law,Beijing 100088,China;

温室气体的主要构成篇4

设施园艺实现了可调控内部环境因子量值、改善内部作物生长环境的小型人造“温室效应”,打破地域、气候、环境差异,创造作物正常生长的环境载体。通过配套设备或设施分别调控与控制各个环境因子(温度、光照、水分、气体、土壤、生物)的量值幅度与状态,给作物提供最佳的适宜生存环境,以达到市场供求及个别需求,实现经济收益。

1温度环境调控

温度是影响作物生存和生长发育的主要环境因子之一。作物从萌芽到成熟的各个生长发育阶段,体内一切生理生化过程,都有一定的“三基点”温度要求 。根据作物对温度的不同要求,分为耐寒性、半耐寒性、不耐寒性等3类作为温度管理的主要依据。在设施栽培中,目前主要推广的是棚室四段变温管理,即把一昼夜24h分成4个阶段,上午、下午、前半夜和后半夜。上午以促进作物的光合作用为目标,进行高温管理;下午和前半夜温度逐渐降低,以便把光合产物运送到各个器官;后半夜在保证作物正常生长的前提下,进行低温管理,防止消耗更多的养分。

1.1温室加温

冬季,温室内部温度受到室外自然环境的影响而降低,可能降至作物生长温度最低基点以下,若不及时采取加温措施,将很难维持作物正常生长所要求的温度环境,因此需要加温。一是空气加温。常用的主要有热水供暖系统和热风供暖系统。前者主要热媒为水,介质热容量较大,系统热稳定性较高,适应范围较广;后者热媒为空气,介质热容量较小,热稳定性较低,适用于短时间补充热量,用以短期维持室内空气温度保持相对稳定或提高。二是土壤加温。多采用土壤下埋入电热线和埋设酿热物。前者又称电热温床,使电能转化成热能,实现土壤温度的自动调节,保温效果好,设备简单,用途广泛。后者温室土壤下面埋1层酿热物,既能提高地温(10cm深土层温度提高1.5~2.0℃),又能补充二氧化碳,从而提高作物产量。

1.2温室降温

温室的降温在夏季尤为重要,降温的措施主要有:一是通风换气,包括自然通风和强制通风;二是遮阳降温,主要包括设置内、外遮阳幕系统、采用布织布覆盖、温室透明屋面涂刷半透明涂料等;三是蒸发降温,主要包括湿帘降温和空气加湿降温。

1.3温室保温

有效的保温措施可以减少热损失,在节省能源的同时,保持作物正常生育所要求的环境温度。保温措施主要有:改善温室结构形式和结构材质,提高自然光的透光率和采光量,如园艺“LY-Ⅰ型”蓄热保温墙体的应用等;选用透光率高、导热性差的透明覆盖材料;设置室外辅助保温层、内保温幕和多层覆盖技术(比单层棚膜提高10~12℃),提高散热面热阻,降低向外的长波辐射率;选址适当,避免在冬季多风、风大的风口附近建造温室。

2光照环境调控

作物全部干物质产量的90%~95%均来自于光合作用。因此,设施光环境直接关系作物生命及其干物质产量和品质,是一种基础环境。它包括光照强度、光照时数、光质、光照分布等。不同植物所要求的光照强度和光照时间不同,前者分为强光照、弱光照、中光照植物;后者分为长日照、短日照、中日照植物,光照强度和光周期性反应是进行光照条件管理的主要依据。在设施有限的空间中,在自然光照形成的设施光照环境基础上,进行对室内光照条件适当地限制、补充和有目的地调节与控制,可以在充分利用自然光照条件的前提下,营造有利于作物生长全过程的良好光照环境,能够使温室周年生产各种不同的园艺作物,满足市场供应或其他需求。一是光照强度调节。进行科学合理的规划与棚、室设计,如选择合适的建筑方位、合理的温室结构、适宜的透光覆盖材料、减少结构和设备的遮阳率等。二是光质调节。根据作物对光质的要求,选择透射的光谱波段应有益于该种植物生长与开花结果的材质。如紫色膜对紫外光、紫光透过率高,有利于茄子果实的着色和提高品质。三是人工补光调节。分为人工光周期补光和人工光合补光。前者是对长光性作物正常发育采用的人工延长日照时间的措施,如安装荧光灯和钨丝灯;后者是作物自然光照强度不足而采用人工光源补充光合能量不足的补光措施,如安装农艺钠灯、荧光灯或张挂聚酯反光幕、覆盖银黑色地膜。四是遮光调节。包括光合遮光调节和光周期遮光调节。强光和高温会降低光合速率,抑制光合作用,采用有一定遮光率的遮光材料,减弱光照强度,有效降低温度,提高光合作用速率。短光性作物并不需要日照时间过长,需要用周期遮光的措施延长暗期,缩短日照时间,以利发育良好或提早开花、促进早熟。

3水分环境调控

水是构成并支撑植物体的主要组成部分,占植物总质量的80%~95%,园艺产品尤甚。设施的水分环境,由土壤水分和空气湿度共同构成,二者只有协调管理,才能充分满足作物生长发育的要求。不同生长发育时期对水分条件要求:种子发芽期,需要足够大量的促进种子贮藏物质的转化和原生质的生命活动,以利胚根伸出并向胚胎供足水分;幼苗生长期,根系弱小,保持土壤湿润,过高的土壤湿度造成植株徒长或烂根;营养生长期,处于茎叶生长盛期,需水量大,对土壤含水量和空气湿度要求高,但湿度也不可过高,易引发病害;开花结果期,对环境水分要求比较严格,土壤水分足以维持正常的新陈代谢,不可缺水,否则导致生长发育不良或落花。空气湿度宜低,利于开花授粉。果实膨大要求土壤水分充足[1,2]。一是土壤水分调控。土壤水分的调控目的,是满足不同作物对水分的不同要求,根据不同生长期调节灌溉水量和灌溉次数。如采用滴灌、微喷灌、膜下沟灌等。二是空气湿度的调控。降低空气湿度采用:通风换气,是实现棚室内外空气交换、将温室内湿度较高的空气排除、降低室内空气湿度的办法,有效调节设施环境湿度,如通风口开启等;加热降湿,通过加热提高室内空气温度从而降低空气相对湿度;减少水分蒸发,通过采用膜下滴灌、微喷灌等节水灌溉措施,节水、减少水分蒸发量,降低空气相对湿度。增加空气湿度,如冬季供暖系统导致空气相对湿度过低,采用灌溉、微雾喷灌,增加地表水分,提高蒸发量。

温室气体的主要构成篇5

中图分类号:TU318 文献标志码:A

文章编号:16744764(2013)02007306

住宅建筑火灾是社会比较关注的问题,它涉及到住户的人身、财产等切身利益。相对于高大空间的公共建筑,中国住宅建筑空间较小,且多采用易燃性的家具、装修材料和电器,导致室内火灾荷载密度较高,火灾蔓延和烟气填充速度较快,火势不易控制;另外,燃烧产生的有毒气体随高温烟气迅速向室内扩散,使火灾中人员安全受到较大的威胁[1]。统计显示[2],火灾中85%以上的人员死亡直接因素是吸入了烟尘或有毒气体而中毒窒息伤亡,高温烟气的流动又会造成火灾蔓延。从火灾后现场的调查发现,空间格局是导致火场扩大、烟气扩散的一个重要原因。因此,研究空间格局对室内火灾烟气流动的影响是一个重要课题。基于火灾安全观点的住宅空间设计,是目前降低住宅火灾损失的一个有效的技术手段。

郭 震,等:住宅建筑内火灾高温烟气流动数学模型

基于火焰物理特性及空间边界特性,许多学者开展了相关的空间火灾发展、烟气蔓延及有毒气体扩散等研究[34]。Brian等[5]利用试验方法验证了有毒气体随高温漂浮扩散过程,并提出空间形式是影响烟气流动的主要因素。Harrison[6]在进行大空间中庭建筑火灾烟气流动研究中发现,走廊宽度和层净高将决定高温烟气向中庭扩散的时间。此外,Poreh等[7]研究发现挡烟垂壁对减缓烟气水平扩散具有较大的作用。火灾的发生具有随机性,但是火灾产生的高温烟气流动受到建筑空间形式的影响。当建筑形式确定后,烟气的流动模式具有确定性,或是说如果掌握高温烟气流动与建筑空间形式的关系,则可以通过有效的建筑空间设计控制烟气的流动。

本文在建筑住宅单元模型的室内火灾升温及高温烟气流动试验结果基础上,在建筑住宅单元空间构造形式对室内火灾高温烟气流动的影响规律方面进行深入讨论。空间构造形式包括:房间高度、门洞尺寸、房间面积及各房间连通形式等。基于物理学观点对影响规律进行机理分析,进而建立空间因素与室内烟气流动的关系模型,旨在为限制或减缓高温烟气扩散的消防设计和住宅建筑火灾安全评价提供一些新思路。

1 住宅建筑的空间设计与主要构造

作为民用住宅空间结构,具有较强的功能性,而房间的分割或者称为户型是实现住宅功能最直接的表现。随着住宅建筑产业的发展,越来越多的户型可供选择。虽然户型种类良多,但是仍然可总结出一些规律。

1.1 住宅空间高度与单室面积

单元式住宅每个房间的独立性较强,相互之间均通过转换空间(枢纽空间)联系。通常设计中,客厅及主卧室属于大房间;厨房、卫生间、书房或贮藏室为小房间。当室内层净高确定后,每个独立房间的空间容积是确定的。以封闭单室火灾的观点,高温烟气在不同起火房间内填充的时间不同,房间越大烟气填充时间越长。然而,室门的存在势必造成高温烟气在完全填充房间前向外流动扩散。

1.2 门洞尺寸

门洞形式主要有2种,一种是有可开闭的室门,如卧室、厨房或书房;另一种是全开敞形式,如客厅、餐厅。前者门洞上方有一定高度的过墙,后者门洞高度基本等于室内净高。

高温烟气通过这2种门洞的形式是不同的。

1.3 枢纽联系空间构造

枢纽联系空间起到了连通独立房间的作用。通常单元型住宅建筑的枢纽空间面积相对较小,且密集的留设各独立房间的门洞开口。任何一个独立房间起火,高温烟气必然先流向枢纽联系空间,然后根据其他非起火房间与枢纽联系空间的连通方式向某个非起火房间流动。因此,可以认为枢纽联系空间的构造形式决定了高温烟气的流动趋势,具有分配高温烟气流动的特点,是影响高温烟气流动的主要空间因素。

2 住宅建筑火灾高温烟气流动试验结果分析

利用热电偶束量测了住宅建筑模型火灾过程的空间温度变化[8],按照理想气体状态,燃烧释放的轻物质及加热的空气形成漂浮的烟气流。因此,从空间温度场的分布可以间接获得高温烟气流的路径、烟气进入各房间的顺序及烟气流的热量变化。

2.1 温度场分布特征

以T1试验为例,分别讨论玻璃破碎前一刻(模型为封闭系统,不考虑室外气流的影响)的空间平面温度和竖向温度分布。

1)平面温度分布 由于热烟气受到浮力影响而漂浮在房间上部,因此将距天花板底150 mm处的测点位置温度绘于图1。图中圆圈表示测点,圆圈内部数字表示测点编号。

从图1可以看出以下几点特征:

(1)火源点附近具有全域最高温度,除了燃烧产生的热烟气外,还有较强的热辐射。

(2)远离火源点时,空间温度值逐渐减小,说明烟气向远端运动过程中热量出现损失,热损失是由于高温烟气湍流运动卷吸冷空气和热对流造成的。

(3)在相同水平位置,枢纽空间的的温差不大,而餐厅(6号测点)、书房(9号测点)两处误差达到108℃;由于3和5两点位于起火房间与枢纽空间连通处,且为全敞式连通形式,高温烟气可以无障碍流动;而9号位于有可开闭室门的房间,虽然试验中室门上方过墙为100容不迫mm高,但是流入室内的烟气温度仍旧有较大的降低。

(4)在有室门的卧室1和卧室2房间中,虽然8和10号位置靠近起火房间,但温度远低于其他室内测点,说明高温烟气运动方向受到空间格局的影响。当流动方向上无障碍时,高温烟气对后方房间影响很小;当流动方向上有阻碍时,高温烟气回流造成对后方房间的填充,如,8号位置温度要高于10号位置。

2)竖向温度分布 空间竖向温度变化反应了烟气层的竖向分布。提取起火房间、枢纽空间及餐厅的竖向温度绘于图2。

在靠近天花板底处的烟气层温度较高,在运动过程中卷吸冷空气,烟气层下降,温度降低。由于枢纽空间与起火房间的全开敞连通,该空间的竖向温度变化基本一致。从试验结果可以看出烟气层对空间竖向温度分布的2个特点:

(1)随着远离火源点,在烟气流动方向上,空间竖向温差也逐渐减小。

(2)在烟气流动方向的断面上,空间竖向温度变化基本一致。

2.2 起火位置与烟气流动关系

仍以T1试验为例,根据试验量测的温度值及烟气与温度的关系,将烟气流动路径及烟流量绘于图3。

由图3所示可知:

1)当非起火房间的门面对起火房间,该房间将进入较多的高温烟气,根据室内竖向温度变化的规律,可以认为该房间的升温是由于高温烟气层下沉到门上方过墙而溢入的。

2)当非起火房间的门背对起火房间,该房间进入的烟气量较少且温度较低,该房间的升温也是因高温烟气层下沉到门上方过墙而溢入的,下沉速度要小于1)的情况,这与烟气流动方向有关。

3)当非起火房间门与烟气流动方向平行时,起火房间位置对该房间温度几乎没有影响。

2.3 房间开口尺寸与烟气扩散关系

按照高温使燃烧产物漂浮而形成烟气层观点,结合前面的试验结果及图3所示,房间开口尺寸与烟气扩散具有如下关系:

1)全开敞形式,如,客厅、餐厅与枢纽空间的连通方式,高温烟气可以无障碍直接通过,烟层的热量损失主要是由于卷吸冷空气造成,若燃烧率稳定,烟气流出量不变,则改变全开敞开口宽度不会造成房间顶部的温度变化,而会增加烟层厚度,造成温度竖向分布值增加。

2)有可开闭的室门,如卧室、书房,类似挡烟垂壁的室门上方过墙起到了阻碍烟气流动的作用,若烟气层厚度不变,当改变过墙高度,烟气向室内的扩散形式将发生变化。

根据以上试验现象,可以看出起火房间容积决定了高温烟气向外溢出时间和温度,枢纽空间的构造形式决定了高温烟气流动路径。因此利用相关热力学和流体力学概念分别建立起火房间空间尺寸及枢纽空间构造形式2个主要因素与室内高温烟气流动的理论模型。

3 起火房间空间尺寸的影响

根据试验结果,在起火房间的火源点附近温度分布符合圆锥体模型。假定火源点在房间中部,浮力羽流不受墙壁的影响,而形成完整倒圆锥体[3],在燃烧焰火下方可以等效一个虚热源点,即倒圆锥尖,见图4所示,图中hs、hc、h0分别为虚火源点到天花板距离、室内层净高、燃烧物品高度;rs、r0分别为烟气锥在天花板底的扩散半径、燃烧火焰范围的半径。

4 枢纽空间构造形式的影响

虽然对于多室火灾烟气流动的研究已建立了场区网络的复合模型[12] ,将每个独立的房间(起火房间用场模型,非起火房间用区域模型)作为网络上的节点,连接这些独立房间的空间(枢纽空间)作为网络的干线。然而,对于单元型住宅而言,枢纽空间面积相对较小,又密集的留设各独立房间的门洞开口。另外,根据前文分析,空间因素又直接影响高温烟气的流动路径,所以对于单元型住宅建筑空间,枢纽空间的构成形式决定了高温烟气的流动路径和扩散方式,不能简单的将枢纽空间假定为网络干线。

关于枢纽空间可以总结为:1)门洞口上方垂壁可以有效的延缓高温烟气的进入,只有当烟气厚度达到垂壁高度后才开始向房间扩散。2)高温烟气进入枢纽空间后,平面任意方向速度可以认为相同。3)由于平面速度高于烟气下沉速度,高温烟气将先向无垂壁的开敞空间扩散,但是如果开敞空间与枢纽空间联通的开口面积较小时,枢纽空间的烟气排出量小于进入量,烟气层将下沉,达到垂壁高度后将向其他房间扩散。

因此,利用牛顿第二运动定律建立开敞空间最小开口宽度与枢纽空间的关系,以实现延缓高温烟气下沉,最大限度的控制烟气向所有房间扩散的时间。牛顿第二运动定律是分析流体流动的常用方法,也可以称为动量方程的控制体法,它的积分表达式为:

将枢纽空间形式、烟气流入和流出绘于图5,其中枢纽空间为控制体(虚线内),烟气由某一起火房间流入,经由控制体向无垂壁空间流出(斜线区域),同时存在烟气下沉趋势。图中流入烟气生 现假定:

由于kh为大于1,k2h(kh-1)(k-1)-2是一个单调递增函数,根据式(16)可以得到以下几点:

1)开敞空间开口宽度b与火源烟气生成率ms成正比,在其他条件一定时,当火源功率较大时,开敞空间开口宽度应加宽,以减缓烟气向其他房间扩散。

2)开敞空间开口宽度b与枢纽空间面积As、净高度hc成反比,当枢纽空间面积较大或净高度较大时,开口宽度可以相应小一些,因为较大的枢纽空间面积或高度可以储纳较多烟气,延缓了烟气层下降。

3)开敞空间开口宽度b与垂壁高度hcb成反比,当垂壁高度较大时,开敞空间开口宽度可以小一些,较大的垂壁高度可以延缓烟气层的下沉,所以需要排出枢纽空间的烟气通量减小。

利用式(16)可以进行以下几点工作:

1)根据防火技术规范[14] 中火灾荷载密度的建议计算出火灾强度,然后利用该式设计枢纽空间与开敞空间之间联通的最小火灾安全宽度。

2)扩大开敞空间的开口宽度,使较多的烟气疏导到开敞空间,开敞空间按照火灾薄弱区进行加强设计,则可以提高住宅建筑的火灾安全系数,避免高温烟气延烧引起的结构连续性破坏。

3)对已建建筑可以利用该式评价其火灾安全等级。

5 结 论

以单元式住宅建筑为研究背景,利用室内火灾过程的高温烟气流动特性模型,对影响室内火灾高温烟气流动的空间构造形式进行了分析,分别建立了考虑起火房间尺寸、枢纽空间构造形式2个主要空间影响因素的烟气扩散计算模型。根据模型构成,在稳定火源情况下,得到以下几点结论:

1)起火房间的尺寸构成了高温烟气流的边界条件,它将决定高温烟气填充和扩散的时间;利用式(9)或式(10)可以判断室内温度的分布或是进行空间尺寸设计以控制室内温度,对于式(9)或式(10)的验证工作将在后续研究中进行。

2)室门上方的过墙起到了阻碍烟气流动的作用,而全开敞空间将成为高温烟气无阻碍进入的空间,因此为减缓高温烟气全房间的扩散,应保证全开敞空间的开口尺寸满足式(16)要求。

3)枢纽空间是影响室内烟气流动路径的主要影响因素。基于烟气流动方式设计的枢纽间,可以有效控制烟气全房间扩散时间,或是将某一房间设计为存烟空间,再加强其耐火性能的设计以提高住宅建筑的火灾安全。

4)影响烟气流动方式变化的因素还有房间的相对位置,室门上方的过墙高度,这将在后续的研究中利用数值计算方法进行深入探讨。

参考文献:

[1]李天,张猛,薛亚辉.中原地区住宅卧室活动火灾荷载调查与统计分析[J]. 自然灾害学报, 2010, 19(4): 124128.

Li T, Zhang M,Xue Y H.Survey and statistical research on live fire loads of residential bedrooms in Central Plains region [J].Journal of Natural Disasters,2010,19(4):124128.

[2]Hietaniemi J,Kallonen R,Mikkola E.Burning characteristics of selected substances production of heat, smoke and chemical species [J].Fire And Materials, 1999, 23(4): 171185.

[3]王厚华,李慧,熊杰.多功能建筑火灾人员安全疏散模拟[J].同济大学学报:自然科学版,2010,38(8):11411145.

Wang H H,Li H,Xiong J.Simulation of safety evacuation in multibuilding fire [J].Journal of Tongji University:Natural Science,2010,38(8):11411145.

[4]Chen A P,Francis J,Dong X L,et al.An experimental study of the rate of gas temperature rise in enclosure fires [J].Fire Safety Journal,2011,46(7):397405.

[5]Lattimer B Y.The transport of high concentrations of carbon monoxide to locations remote from the burning compartment [M].Nist, USA:1997.

[6]Harrison R.Smoke control in atrium buildings:A study of the thermal spill plume [R].Christchurch,New Zealand:Department of Civil Engineering, University of Canterbury,2004.

[7]Poreh M,Marshall N R,Regev A.Entrainment by adhered twodimensional plumes [J].Fire Safety Journal,2008,43(5):344350.

[8]郭震,袁迎曙.住宅建筑内火灾高温烟气流动规律试验研究[J].土木建筑与环境工程,2012,34(4):149156.

Guo Z,Yuan Y S.Experimental analysis of building space constructions on hotsmoke flow in residential fire [J].Journal of Civil,Architectural & Environmental Engineering,2012,34(4):149156.

[9]Log T,Heskestad G.Temperatures of restricted turbulent fire plumes [J].Fire Safety Journal,1998,31(2):101115.

[10]Harrison R,Spearpoint M.The horizontal flow of gases below the spill edge of a balcony and an adhered thermal spill plume [J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2010,53(25/26):57925805.

[11]Harrison R,Spearpoint M.Physical scale modelling of adhered spill plume entrainment [J].Fire Safety Journal,2010,45(3):149158.

温室气体的主要构成篇6

中图分类号S168文献标识码A文章编号1002-2104(2016)07-0093-08doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2016.07.012

20世纪90年代以来,全球气候变化成为人类经济社会可持续发展所面临的重大挑战,畜禽温室气体排放日益受到社会各界的关注。联合国粮农组织(FAO)2006年的报告显示,每年由牛、羊、马、骆驼、猪和家禽排放温室气体的CO2当量占全球排放量的18%[1]。而世界观察研究所2009年的报告指出,全球牲畜及其副产品排放温室气体的CO2当量约占全球总排放量的51%[2],几乎是FAO估算量的3倍。可见,畜禽已成为重要的温室气体排放源,而畜禽温室气体主要源于动物肠道CH4排放、动物粪便处理过程中产生的CH4和N2O[3],从动物类型来看,反刍动物产生的温室气体排放最多,其次为猪,最少的是鸡[4]。

国内外学者对畜禽温室气体排放量的测算及其影响因素进行了大量研究。在畜禽温室气体排放测算方面,董红敏[5]等采用OECD的测算方法对中国三个时点(1980年、1985年、1990年)的反刍类动物CH4排放量进行了估算;FAO[1]利用IPCC的方法和系数,估算了中国2004年主要畜禽的温室气体排放量;Zhou[6]等测算了中国1949-2003年畜禽的温室气体排放量;胡向东[7]等测算了中国2000-2007年以及各省区2007年畜禽温室气体排放量,结果表明,2000-2007年中国畜禽温室气体排放量总体呈下降趋势,各省区畜禽温室气体排放量呈现区域集点;闵继胜[8]等测算了中国1991-2008年以及各省份畜牧业温室气体排放量,结果表明,1991年以来,中国畜牧CH4和N2O排放量均呈先升后降的趋势;尚杰[9]等测算了1993-2011年中国畜禽温室气体排放量,结果表明,中国畜禽的CH4排放量整体呈波动上升趋势,N2O排放量持续增加。在畜禽温室气体排放的影响因素方面,谭秋成[10]研究表明,由于技术进步和技术效率的提高,单位肉类和牛奶排放的温室气体均有大幅度下降;陈瑶[11]等研究表明,经济因素是影响我国畜牧业温室气体排放的最大因素,短期内效率因素是我国畜牧业低碳化发展的最主要诱因,而从长期来看劳动力因素是我国畜牧业低碳化发展的最主要因素;尚杰[9]等研究表明,动物肠道发酵CH4、N2O排放的影响因素主要取决于动物种类、饲料特性、饲养方式和粪便管理方式等。

以上研究取得了有价值的结论,为本文深入研究提供了重要的参考数据和研究方法。但存在以下可以改进之处:一是研究对象大多侧重于国家层面畜禽温室气体排放量的测算,全面把握中国畜禽温室气体排放变化规律,不仅从总体上刻画其演变特征,更要分析区域差异;二是关于畜禽温室气体排放成因研究未及深入展开,考虑到畜禽温室气体排放的区域差异性,有必要对各地区畜禽温室气体排放的影响因素进行分析,以便找到进一步降低畜禽温室气体排放的方向和对策。基于此,本文测算分析了1991-2013年中国畜禽温室气体时空变化规律,并运用LMDI模型从温室气体排放强度、农业产业结构、农业经济水平和农业劳动力等方面进行因素分解,揭示畜禽温室气体排放时空变化的成因。

陈苏等:中国畜禽温室气体排放时空变化及影响因素研究中国人口・资源与环境2016年第7期1研究方法及数据来源

1.1畜禽温室气体排放量的测算方法

畜禽温室气体排放主要包括畜禽胃肠道内发酵的CH4、畜禽粪便处理产生的CH4和N2O和畜禽饲养过程中对化石能源等消耗产生的CO2[12]。鉴于畜禽生产过程中化石能源消耗相关数据的缺乏,本文选取牛、羊、马、骡、驴、骆驼、生猪、家禽和兔等动物作为研究对象,测算中国及各省(区、市)畜禽温室气体排放量,其具体的测算方法如下:

式中,C、CCH4和CN2O分别为畜禽温室气体排放量、CH4和N2O排放量;21和310分别为CH4和N2O转化为CO2当量的转化系数;Ni表示第i种畜禽的平均饲养量;αi和βi表示第i种畜禽的CH4和N2O排放因子。由于畜禽饲养周期不同,需要对畜禽年平均饲养量进行调整,参考胡向东[7]的计算方法。当出栏率大于或等于1时,畜禽年平均饲养量用出栏量除以365再乘以其生命周期,主要有生猪、家禽和兔,生命周期分别为200天[7]、55天[13]和105天[7];当出栏率小于1时,畜禽年平均饲养量用本年末的存栏量表示,为消除单个时间点的影响,采取畜禽上年年末存栏量和本年末存栏量的平均数表示。借鉴已有研究关于各畜禽的温室气体排放系数,CH4排放系数来源于2006年IPCC国家间温室气体排放指南[14],N2O排放系数来源于胡向东[7],具体的排放系数见表1。

1.2畜禽温室气体排放影响因素的LMDI分解

因素分解方法作为研究事物变化特征及其作用机理的一种分析框架,在环境经济研究中得到广泛的应用。通行的分解方法主要有两类,一类是指数分解方法(Index Decomposition Analysis,IDA),另一类是结构分解方法(Structural Decomposition Analysis,SDA)。SDA方法利用投入产出表,以消费系数矩阵为基础,对数据要求较高;而IDA方法只需部门加总数据,适合分解含有较少因素的、包含时间序列数据的模型。IDA方法包括Laspeyres指数分解与Divisia指数分解等,但两者分解不彻底,存在分解剩余项,Ang[15]等在综合比较了各种IDA方法基础上,提出了对数平均迪氏指数法(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI),该方法最大特点在于不会产生分解剩余项,且允许数据中包含零值。因此,本文选用LMDI从温室气体排放强度、农业产业结构、农业经济水平和农业劳动力等方面量化分解影响畜禽温室气体排放的因素[16]。结合现有研究成果,将畜禽温室气体排放分解为:

C=CLS×LSAGRI×AGRIP×P(2)

式(2)中,C为畜禽温室气体排放量,LS为畜牧业产值,AGRI为农林牧渔业总产值,P为农业劳动力的数量。对各个分解因素进行定义,定义EI=C/LS为畜禽温室气体排放强度,即畜禽温室气体排放量与畜牧业产值之比;定义CI=LS/AGRI为农业产业结构,即畜牧业产值占农林牧渔业总产值比重;定义SI=AGRI/P为农业经济水平,即农业劳动力的人均农林牧渔业产值。则(2)式可进一步表述为:

C=EI×CI×SI×P(3)

由于LMDI的“乘积分解”和“加和分解”最终结果一致,而后者能较为清晰的分解出影响因素,因此,本文采用

放系数肠道发酵1.0068.0051.4018.0010.0046.005.000.254-粪便管理3.5016.001.501.640.901.920.160.080.02N2O

排放系数粪便管理0.531.001.371.391.391.390.330.020.02注:非奶牛取黄牛和水牛的平均值;羊取山羊和绵羊的平均数;家禽取鸡、鸭、鹅和火鸡的平均数。“加和分解”的方法(详细推导过程可参阅Ang[17]etc):

ΔC=Ct-C0=ΔEI+ΔCI+ΔSI+ΔP(4)

式(4)中,C0为基期畜禽温室气体排放总量,Ct为T期温室气体排放总量,ΔC为畜禽温室气体排放总量变化。这种变化可分解为:ΔEI表示单位畜牧业产值排放温室气体变化,即强度效应;ΔCI表示单位农林牧渔业总产值的畜牧业产值变化,即结构效应;ΔSI表示人均农林牧渔业总产值变化,即经济效应;ΔP表示农业劳动力变化,即劳动力效应。由此,畜禽温室气体变化直接受制于4种因素的变化。其具体表达式分别为:

若ΔEI、ΔCI、ΔSI和ΔP的系数为正值,说明该效应对畜禽温室气体排放起到促进作用,反之,则起到抑制作用。

1.3数据来源及整理

本文以生猪、牛、马、骡、驴、骆驼、羊、兔和家禽为研究对象,选取30个省(区、市)(其中重庆市数据合并到四川省数据内)畜禽的出栏量、存栏量、畜牧业产值、农林牧渔业总产值以及农业劳动力数量等数据,这些数据来自于《中国农业年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国畜牧业年鉴》。考虑到产值不具有纵向可比性,因此本文中的畜牧业产值和农林牧渔业总产值以1990年为基准年,换算为可比的实际产值。

2结果分析

2.1中国畜禽温室气体排放时序变化

2.1.1畜禽温室气体排放的阶段变化

依据畜禽温室气体排放测算公式、各个畜禽温室气体排放系数和畜禽的出栏、存栏相关数据,量化测算了中国1991-2013年的畜禽温室气体排放情况,并将其转化为CO2当量(图1)。图1表明,1991-2013年畜禽温室气体排放大致分为3个阶段,在此基础上,各阶段温室气体排放总量变化及各效应的影响程度见表2。

第一阶段(1991-1996年),畜禽温室气体排放量快速上升。由1991年的2 746.82万t上升到1996年的3 746.16万t,增加了999.34万t。该时期经济效应是促进温室气体排放最主要推动力为2 254.88万t;其他对温室气体排放起到抑制作用,其中强度效应抑制作用最大,为-939.47万t,其次是劳动力效应和结构效应,分别为图11991-2013年中国畜禽温室气体排放

总量变化趋势

第二阶段(1997-2006年),畜禽温室气体排放量稳定上升。受金融危机、通货紧缩等因素影响,1997年畜禽平均饲养量较上一年大幅度下降,强度效应抑制作用为-451.53万t,经济效应抑制作用为-202.35万t,实现了492.17万t畜禽温室气体的减排,随后逐年增加,到2006年畜禽温室气体排放总量达到峰值,为4 228.50万t,增加了482.34万t(需要说明的是:这里峰值出现的时间与胡向东等测算的结果不同,主要原因是后者2006年畜禽数据根据第二次农业普查结果进行了调整,而本文畜禽数据来源于《中国农业年鉴》,以保证数据来源的统一性)。该时期经济效应对温室气体排放促进作用最大,为801.21万t,其次是强度效应,为171.18万t。劳动力效应和结构效应对温室气体排放起到不同程度的抑制作用,分别为-329.14万t和-160.91万t。

第三阶段(2007-2013年),畜禽温室气体排放总量呈波动下降趋势。受饲养周期、饲料成本上涨、畜禽疫病(猪蓝耳病)及南方冰雪灾害等多种因素影响,2007年和2008年散户平均饲养量显著下降,强度效应抑制作用显著,分别为-845.23万t和-731.03万t,实现了830.70万t畜禽温室气体的减排。随后国家出台了一系列支持畜禽转型发展的政策,中国畜禽发展方式在逐年转变,到2013年畜禽温室气体排放总量为3 542.48万t,减少了686.02万t。该时期强度效应对温室气体排放抑制作用最大,为-1 933.07万t,其次是劳动力效应和结构效应,分别为-255.96万t和-133.83万t;而经济效应促进作用显著,为1 636.84万t。

总体来看,1991-2013年,经济效应对畜禽温室气体排放促进作用最大,为4 692.93万t;而强度效应抑制作用最大,为-2 701.36万t,其次是劳动力效应和结构效应,分别为-771.85万t和-424.06万t。

度呈显著的波动性(见图2)。从强度效应累计贡献值演变趋势来看,该效应对抑制畜禽温室气体排放的贡献呈倒“U”,且近几年其抑制作用呈增强趋势。1991-1997年,在国家宏观调控和环境治理影响下,强度效应抑制作用不断加强,累计减少了1 391.00万t温室气体;1998-2006年,受国际环境、高致病性禽流感以及国内农业政策支持乏力等因素影响,规模化畜禽养殖进程缓慢[18],强度效应抑制作用放缓;2007-2013年,随着畜禽业以散养模式为主向现代养殖模式(专业户模式和规模化模式)转变,畜禽规模化养殖推进为温室气体排放的实施提供可能[7],强度效应抑制作用呈增强趋势,该时期累计实现1 933.07万t畜禽温室气体的减排,占其总效应的281%。

劳动力效应是仅次于强度效应,是抑制畜禽温室气体排放的另一重要因素。该效应累计贡献值呈波动下降趋势,抑制作用越来越明显。随着城镇化和工业化的深入推进,农业比较效益显著降低,农业劳动力不断转移到非农产业,农业劳动力减少导致散养户大量退出,为畜禽规模化养殖提供可能;此外,伴随着畜禽养殖的规模化发展和管理模式的不断创新,对从事畜禽劳动力的素质有更高要求,进而导致转移更多的畜禽从业劳动力,单位劳动力产出大大增加,促进了畜禽温室气体的减排。1991-2013年,劳动力效应实现了771.85万t畜禽温室气体的减排。

结构效应累计贡献大致呈现低水平徘徊再高水平徘徊再波动下降阶段性特征,对畜禽温室气体排放的抑制作用也越来越明显。1991-1997年,结构效应对畜禽温室气体排放累计贡献处于低水平,年均累计贡献为-54.35万t;1998-2003年,1998年发生的长江全流域特大洪灾,西南地区、长江中下游地区畜禽养殖遭受巨大破坏,全国畜牧业产值占农业总产值较1997年下降了2.28%,结构效应累计净贡献为-290万t,随后几年受农业结构调整的影响,畜禽发展缓慢,结构效应累计贡献处于较高水平,年均为-269.24万t;2004-2013年,结构效应的抑制作用越来越明显,但波动性较大。主要是因为,一是伴随着农业产业结构调整,畜牧业产值占农业总产值由2004年2471%下降到2013年22.10%,下降了2.61%;二是城镇居民日益增长的畜禽产品消费,畜牧业在农业结构中的地位进一步提升。在这双重影响下,该时期结构效应的抑制作用波动较大。

经济效应累计贡献总体上经历了先快速上升再缓慢下降再逐步上升的变化趋势。1991-1996年,市场化改革取得重大进步,农业得到了快速发展,经济效应累计贡献快速上升,增加了2 254.88万t畜禽温室气体;1997-2000年,受亚洲金融危机、通货紧缩及自然灾害等因素影响,农业发展外部环境不佳,经济效应累计贡献缓慢下降,减少了502.53万t畜禽温室气体。2001-2013年,经济效应累计贡献逐步上升,基本呈指数增长的趋势,增加了 2 940.57万t畜禽温室气体。主要是因为,随着经济增长和人均收入稳定提高,城乡居民膳食结构发生变化,对动物性食品的消费需求不断增加,从而带动畜牧业的发展,畜禽温室气体排放不断增加。由此可见,未来一段时间内,伴随经济继续平稳发展和城乡居民收入倍增计划的实施并得到实现,经济效应依然是导致畜禽温室气体排放的最主要因素。

2.2中国畜禽温室气体排放的空间分异

2.2.1畜禽温室气体排放的空间比较

由于中国各省(区、市)资源禀赋差异及畜牧业结构不同,畜禽温室气体排放呈现不同的空间差异,受篇幅限制,本文只列出部分年份畜禽温室气体排放位居前10位的省(区、市)(表3)。

从表3可以看出,1991-2013年,畜禽温室气体排放大省(区、市)没有显著变化,排名前10位省(区、市)畜禽温室气体排放量占全国排放总量的比重约为57%-60%,说明中国畜禽温室气体排放的区域集中度较高。其中,四川和河南一直占据中国畜禽温室气体排放前三名,对畜禽温室气体排放贡献最大。山东、云南和内蒙古等省(区、市)的畜禽温室气体排放也一直靠前。

2.2.2畜禽温室气体排放各效应的空间差异

从1991-2013年中国省域强度效应来看(表4),除天津强度效应对畜禽温室气体排放起促进作用外,各省(区、市)均起到抑制作用。其中,四川、青海和云南规模化养殖处于发展阶段[18],强度效应提升空间大,从而表现出对畜禽温室气体排放抑制作用显著,分别为-279.56万 t、-221.94万 t和-212.59万 t。除北京、上海、海南和宁夏因行政区划原因,强度效应对畜禽温室气体排放抑制作用较小外,辽宁、吉林和黑龙江规模化畜禽养殖程度较高,但缺少对规模化养殖的畜禽排泄物处理设施的改进[18],强度效应的抑制作用较小,分别为-17.98万 t、-25.38万 t和-27.87万 t;剩余20个省(区、市)强度效应对畜禽温室气体排放抑制作用介于-200~-30万 t之间。

从结构效应来看,山东、四川和黑龙江属于粮食主产区,随着国家出台了一系列促进粮食生产的政策,畜牧业占农业比重不断下降,分别下降了43.77%、22.51%和

从经济效应来看,各省(区、市)经济效应对畜禽温室气体排放均起到促进作用,但作用强度有差异。四川、河南、内蒙古、山东、云南、湖南和河北畜禽温室气体排放位居全国前10位(见表3),属于畜牧业大省,但畜禽养殖方式仍以传统成分占主导,高投入、高排放发展模式依旧普遍存在,经济效应促进作用较大,分别为612.98万 t、313.64万 t、271.28万 t、269.47万 t、234.54万 t、220.69万 t和220.20万 t;而天津、上海和北京经济发展水平相对较高,但土地面积小,用于养殖空间有限,畜禽养殖方式向集约化、标准化转变[12] ,经济效应促进作用较小,分别为10.18万 t、11.88万 t和13.97万 t;海南促进作用也较小,为1289万 t;剩余19个省(区、市)对畜禽温室气体排放促进作用介于60-200万 t之间。

从劳动力效应来看,新疆、黑龙江和内蒙古作为全国畜禽产品的主要来源地,畜禽产品又是劳动密集型产品,为满足日益增加的畜禽产品需求,劳动力投入不断增加,分别增加了172.84万人、182.7万人和49.92万人,劳动力效应对畜禽温室气体排放促进作用显著,分别为7291万 t、3113万 t和1882万 t;、云南、海南、辽宁、吉林和山西对畜禽温室气体排放促进作用介于0-10万 t之间。四川、湖北、江苏和山东经济发展水平较高,非农就业机会多,畜禽养殖比较效益低,劳动力大量流出,造成散养户空栏或转产,为规模化畜禽养殖提供了可能,劳动力效应抑制作用显著,分别为-17055万 t、-5610万 t、-5294万 t和-4686万 t;剩余17个省(区、市)对畜禽温室气体排放抑制作用介于-40-0万 t之间。

3结论与讨论

本文基于LMDI模型系统分析了1991-2013年中国畜禽温室气体排放时空变化及其因素贡献,揭示了强度效应、结构效应、经济效应和劳动力效应对畜禽温室气体总效应的贡献,并识别了不同时段以及省域畜禽温室气体排放量变化的显著性贡献因素。结果表明:

(1)从时间维度来看,1991-2013年,中国畜禽温室气体排放经历了先快速上升后稳定上升再波动下降的变化特征,总体呈上升趋势。经济效应对畜禽温室气体排放表41991-2013年中国省域畜禽温室气体排放影响因素分解

效应和结构效应。期间,经济效应促进作用的累计贡献呈指数增长,而强度效应抑制作用的累计贡献呈倒“U”,是近几年畜禽温室气体增长趋势有所减缓的主要原因,劳动力效应和结构效应抑制作用不断加强。

(2)从空间维度来看,中国畜禽温室气体排放的区域集中度较高,四川、河南、山东、云南和内蒙古等省(区、市)畜禽温室气体排放一直位居全国前列。省域各效应作用方向和程度差异显著,四川、青海和云南强度效应抑制作用较大,辽宁、吉林和黑龙江抑制作用较小;山东、四川和黑龙江结构效应抑制作用显著,新疆和青海促进作用明显;四川、河南、内蒙古、山东、云南、湖南和河北经济效应促进作用较大,天津、上海、海南和北京促进作用较小;四川、湖北、江苏和山东劳动力效应抑制作用显著,新疆、黑龙江和内蒙古促进作用明显。

强度效应、结构效应、经济效应和劳动力效应空间上的叠加,形成了畜禽温室气体排放总效应的空间差异。未来中国畜禽温室气体减排的空间发展策略有以下几点:①四川、青海和云南等省(区、市)提高畜禽养殖的规模化、集约化和标准化,在减少散户养殖方式同时降低单位畜禽温室气体排放水平,有效提升畜禽养殖产出效率;辽宁、吉林和黑龙江等省(区、市)应制定特定性综合措施,强化畜禽粪便清洁处理技术的研发与应用。②新疆、青海、云南、陕西和江西等省(区、市)应充分发挥资源禀赋优势,优化农业产业结构,实行农牧业有机结合型畜牧业。③四川、河南、内蒙古、山东、云南、湖南和河北等省(区、市)要切实转变农业生产方式,加快推进低碳农业发展,实现农业生产中经济、社会、生态效益三者统筹兼顾,促进畜牧经济与气候资源环境的全面协调可持续发展。④新疆、黑龙江和内蒙古等省(区、市)草地资源丰富、奶牛业较为发达,因此,积极发展饲料加工业和牛奶加工业,推动农业劳动力转移。

参考文献(References)

[1]FAO. Livestock long shadow[R]. 2006: 97-110.

[2]GOODLAND R, ANHANG J. Livestock and climate change[J]. World watch, 2009, 22(6): 10-19.

[3]OLESEN J E, SCHELDE K, WEISKE A. Modelling greenhouse gas emissions from european conventional and organic dairy farms[J]. Agrriculture, ecosystems and environment, 2006, 112: 207-220.

[4]IPCC. Greenhouse gas inventory reference manual: Revised 1996 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories[R]. 1996.

[5]董红敏, 林而达, 杨其长. 中国反刍动物甲烷排放量的初步估算及减缓技术[J]. 农村生态环境, 1995, 11(3):4-7.[DONG Hongmin, LIN Erda, YANG Qichang. Methane emitted from ruminants in China and mitigation technologies[J]. Rural ecoenvironment, 1995, 11(3):4-7.]

[6]ZHOU J B, JIANG M M, CHEN G Q. Estimation of methane and nitrous oxide emission from livestock and poltey in China during 1949-2003[J]. Energy policy, 2007, 35:3759-3767.

[7]胡向东, 王济民. 中国畜禽温室气体排放量估算[J]. 农业工程学报, 2010, 26(10):247-252.[HU Xiangdong, WANG Jimin. Estimation of livestock greenhouse gases discharge in China[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(10): 247-252.]

[8]闵继胜, 胡浩. 中国农业生产温室气体排放量的测算[J]. 中国人口・资源与环境, 2012, 22(7): 21-27.[MIN Jisheng, HU Hao. Caculation of greenhouse gases emission from agricultural production in China[J]. China population, resources and environment, 2012, 22(7): 21-27.]

[9]尚杰, 杨果, 于法稳. 中国农业温室气体排放量测算及影响因素研究[J].中国生态农业学报, 2015, 23(3): 354-364.[SHANG Jie, YANG Guo, YU Fawen. Agricultural greenhouse gases emissions and influencing factors in China[J]. Chinese journal of ecoagriculture, 2015, 23(3): 354-364.]

[10]谭秋成. 中国农业温室气体排放: 现状及挑战[J]. 中国人口・资源与环境, 2011, 21(10): 69-75.[TAN Qiucheng. Greenhouse gas emission in Chinas agriculture: situation and challenge[J]. China population, resources and environment, 2011, 21(10): 69-75.]

[11]陈瑶, 尚杰. 中国畜牧业脱钩分析及影响因素研究[J]. 中国人口・资源与环境, 2014, 24(3): 101-107.[CHEN Yao, SHANG Jie. Disconnect analysis and influence factors of animal husbandry in China[J]. China population, resources and environment, 2014, 24(3): 101-107.]

[12]刘月仙, 刘娟, 吴文良. 北京地区畜禽温室气体排放的时空变化特征[J]. 中国生态农业学报, 2013, 21(7): 891-897.[LIU Yuexian, LIU Juan, WU Wenlang. Spatiotemporal dynamics of greenhouse gases emissions from livestock and poultry in Beijing Area during 1978-2009[J]. Chinese journal of ecoagriculture, 2013, 21(7): 891-897.]

[13]刘培芳, 陈振楼, 许世远,等. 长江三角洲城郊畜禽粪便的污染负荷及其防治对策[J]. 长江流域资源与环境, 2002, 11(5):456-460.[LIU Peifang, CHEN Zhenlou, XU Shiyuan, et al. Waste loading and treatment strategies on the excreta of domestic animals in the Yangtze Delta[J]. Resources and environment in the Yangtze Basin, 2002, 11(5):456-460.]

[14]IPCC. IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories Volume 4: agriculture, forestry and other land use[R]. Geneva, Switzerland: IPCC, 2006.

[15]ANG B W, LIU F L. A new energy decomposition method: perfect in decomposition and consistent in aggregation[J]. Energy, 2001, 26: 537-548.

温室气体的主要构成篇7

1引言

温室建筑由于外观轻盈,造型新颖,造价低廉等优点,从最初的满足生产性需要向休闲娱乐餐饮一体化发展。大型商业化温室在满足通风采光需要的同时对结构的安全性提出更高的要求,且最重要的是需要有足够大的空间可以满足灵活布置的需求。在现有温室类型中,大型连栋温室比较适用于商业化需求。其中venlo温室是应用最广泛的商业型温室。

2 venlo温室在荷兰的发展

1967年Venlo温室首创于荷兰[1]。荷兰的温室最初的温室是简易的温床,只能帮助植物越冬,接着发展为一面坡简易温室和双坡面简易温室。现在的Venlo式温室最初的模型便是双坡面玻璃温室。Venlo式温室是荷兰人创新得来,很适合荷兰地区的气候。Venlo式温室采光率很高,可以弥补荷兰冬季光照弱的缺点。Venlo式温室保暖通风性比较差,但是荷兰地区温度不会过冷过热,风量比较大,这种温室可以满足荷兰地区农作物及花卉的生长需要。再者,Venlo式温室构造简单,安装方便,在荷兰地区发展成熟,现在已经被世界各地广泛采用。

早期温室跨度为6.4米,开间4.0米,屋檐高4.0米,屋脊高4.8米。目前单个Venlo温室屋面跨度主要是3.2m和4.0m。多个单屋面组合成连栋屋面,跨度相应为6.4m、9.6m、12.8m、8.0m、12.0m。天沟离地面的高度由4m提高为5m以上,相应脊高也增加为6.0m以上。天沟宽度从22cm降为17cm。在1970s荷兰就已经针对Venlo温室制订了相应结构设计标准NEN3859、施工安装标准NPR3860、检测与验证规范NEN3859等来保证温室的强度。2000年开始欧盟统一接手规范编制,颁布了EN13031:2001《温室设计和建造第一部分商业生产温室》。荷兰在此基础上根据自己技术的创新和发展在2012年又颁布了高标准规范NEN3859:2001《温室结构设计要求》[2]。目前Venlo温室已经成为荷兰标志性温室被其他国家引进。

3venlo温室在国内的发展

目前我国温室结构中最常用的大型连栋温室结构为Venlo型结构[3]。国内标准Venlo型温室跨度6.4m,开间4.0m;常用的Venlo型温室跨度可以为6.4m,8.0m,9.6m,12m,一般开间是4.0m。这与Venlo温室在荷兰的形式一样,屋面由桁架支撑,按照设计要求可以将几个小屋面连起来,组成一个大的屋面。

我国北方从荷兰引进的Venlo温室能承担的风荷载超出需要,所能承担的雪荷载偏小。在通风降温方面,由于荷兰夏季风量比较足,温度比较低,标准Venlo型温室顶窗沿屋脊间隔布置[4][5],通风口面积与总面积之比仅8.5%~10.5%[6],靠自然通风就能使温室达到降温的效果。北京夏季炎热无风,室外温度有时达到40度以上,在这种情况下采用Venlo型温室后,不仅通风量不够,室内温度至少达45度,对于植物的生长是致命的,更不适于人们在里面休闲或工作。在冬季保温方面,Venlo型温室的维护材料主要为玻璃和PC板,保温性能差。荷兰冬季气温比起北京要温暖很多,仍需要采暖设备。北京冬季受到西伯利亚寒流,冷风渗透,采暖时间长,北京的采暖消耗量要比荷兰高一倍。在采光方面,venlo温室天沟形成的阴影面积约占全部覆盖材料的5%,荷兰的纬度比北京高,太阳照射的高度角比较低,设计的Venlo型温室透光率可达60%以上[7]。北京的光照在冬季是足量的,在夏季是过剩的,还要采用遮阴设备。

4venlo温室优缺点

4.1 Venlo型温室的优点

1、Venlo型温室屋盖结构由纵横向平面桁架组成的一级骨架,以及屋面龙骨和天沟组成的二级结构组成空间受力体系。维护体系一般主要由屋面檩条、PC板组成。支撑体系控制平面桁架的稳定性、传递荷载及增加空间性能。

2、Venlo温室的桁架跨度小,不超过12米,可以在工厂加工好直接运送到现场。桁架间的连接、屋架与天沟的连接、屋架檩条间的连接采用螺栓连接,在施工现场直接组装使用。安装速度快,周期短,节约时间和安装成本。拆卸方便,可回收利用。

3、Venlo型温室结构轻。主要是因为温室的三角形屋架、屋面檩条、天沟等都是采用的薄壁型钢,屋面维护材料用的是PC板,这种材料本身的密度就比钢板小,因而Venlo型温室的桁架及柱子等的负荷小,钢用量也比较小。

4、温室现在的观赏性越来越大,带有透明玻璃或PC板的Venlo温室结构可以满足这一要求。透明的材料配合轻盈的钢材,使得Venlo型温室很适合作为大型展览厅和新兴休闲娱乐之地,是适合发展的商业建筑。

5、Venlo型温室结构的构件尺寸小,可以节约建筑空间。同时Venlo桁架维护费用比较少,造价比较低,扩建比较容易。

在这些方面的优势使得Venlo温室成为现代温室类公共建筑中发展最快最主流的建筑类型。

4.2 Venlo型温室结构存在问题

1、 Venlo温室桁架构件规格类型少,方便加工安装也造成部分杆件浪费。桁架中弦杆受力两端应力集中,中间稍小;跨中腹杆受力很小,两端腹杆受力大,而弦杆是通长设计的,每榀桁架腹杆的类型只有一种,受力后部分构件达到设计应力,部分构件应力很小,造成钢材被浪费,安全性也不能保证[8]。

2、Venlo温室不太适合我国北方气候。由于我国北方地区气候与荷兰有很大不同,Venlo型温室在我国的应用时,需要配有大量夏季降温通风设施和冬季取暖设施,否则不能起到很好的效果,经济效益相对比较低。

3、Venlo型温室在我国没有专门的设计规范,设计建造时容易产生缺陷。温室类公共建筑的兴起,有关温室倒塌伤人事件的报导,引起人们对温室安全性能的考虑。但现在有关温室类公共建筑结构安全性能的专门研究还比较少,尚没有专门的Venlo温室指导设计和施工的规范或者标准,造成施工方法不对,设计存在缺陷,引发安全事故。

4、Venlo型温室屋盖二级骨架是平面桁架架结构,桁架在平面内刚度比平面外刚度要大很多。这种温室空间稳定性差,跨度不能太大。由于大跨度时支撑结构消耗材料较多,桁架高度增加后杆件强度不能得到充分发挥。

5、Venlo型温室结构的空间作用很小,整体性差,抵抗超载和不均匀荷载能力差。

5结论

要想使温室获得更好的空间作用,适应温室商业化发展,可对传统Venlo型温室结构进行改进。桁架连接处的节点设计也需要引起重视,可靠地节点设计能增加温室的安全性,尤其当桁架跨度比较大时,节点需要设计成可拆卸式的。要解决这些问题,不能只在Venlo式平面结构的基础上做出局部改变,需要进行大的创新设计,做更多的理论研究。

参考文献:

[1] 温室系列基础知识讲座.现代温室的起源及发展[J]. 云南农业,2009,01:21.

[2] 曹新伟,吴乐天,史慧锋,肖林刚. 浅谈荷兰温室结构标准化设计[J]. 新疆农机化,2015,03:36-38.

[3] 赵萍,郝磊. 谈现代温室主要结构系统[J]. 农机使用与维修,2014,05:95-96.

[4] 李永欣,李保明,李真,丁涛. Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟[J]. 中国农业大学学报,2004,06:44-48.

[5] 王会广. 屋顶全开型玻璃温室夏季空气温度时间序列模型研究及评价[D].上海交通大学,2010.

温室气体的主要构成篇8

【中图分类号】F205 【文献标识码】A 【文章编号】1004-6623(2013)03-0108-5

【作者简介】郭力军(1965-),女,辽宁昌图人、深圳市市场监督管理局认证监督管理处副处长,高级工程师,研究方向:认证认可制度及管理;孟凯(1973-),江苏金坛人,电子信息产品标准化国家工程实验室常务副总经理,工程师,研究方向:低碳认证、低碳标准。

MRV是Monitoring(监测)、Reporting(报告)与Verification(核查)的缩写。可监测、可报告、可核查(“三可”原则,或称MRV)是国际社会对温室气体排放和减排监测的基本要求,是《联合国气候变化框架公约》下国家温室气体排放清单和《京都议定书》下三种履约机制(国际排放贸易机制、联合履行机制、清洁发展机制)的实施基础,更是各国建立碳排放权交易体系的基石。

配额发放量大、碳价较低是目前欧盟面临的棘手问题。导致这种情况的原因较多,其中一个是:欧盟第一阶段(2005~2007年)的碳排放数据采用企业自主申报、政府主管部门工作人员核查的方式;第二阶段(2008~2012年)采用个人专家核查。这些方式带来的核查数据上报不实,在一定程度上导致了配额发放过多。

欧盟在吸取前两个交易期经验和教训的基础上,从2011年开始研究新的MRV机制,在2013年第三期(2013~2020年),已改进为采用统一的核查认可制度和标准,对第三方核查机构进行认可和监管,由认可的第三方机构进行核查,碳交易主管部门验证核查数据。

一、欧盟新的MRV机制研究

欧盟碳排放交易体系(The EU Emissions TradingSystem,以下简称EU-ETS)第三个交易期颁布并实施了新的MRV相关法规和配套标准。

从图1可以看出,企业的职责是制定监测计划,进行全年监测,年度报告碳排放结果,接受第三方核查机构的核查;第三方核查机构对企业碳排放进行核查,提交核查报告给碳交易主管部门,对企业的监测计划提出改进建议。在合规链中有两个政府部门,一个是碳交易主管部门,负责企业监测计划的批准,检查全年监测计划的实施,根据核查结果对退回配额进行合规检查;另一个政府部门是统一的国家认证认可监管部门,对核查机构进行认可和监督。

欧盟采用国际标准化组织制定的标准ISO/IEC17011:2004《合格评定认可机构的一般要求》,对认可机构进行同行评价;采用ISO 14065:2007《温室气体:温室气体审定和核证机构要求》,对核查机构进行认可管理。欧盟碳交易相关指令、法规、MRV标准和指南文件之间的关系如图2所示。

欧盟内每个国家有一个国家的认可机构,采用国际通行的认可手段对核查机构的能力进行确认并认可,国家认可机构之间进行同行评审,相互承认认可结果以及核查数据。

二、MRV机制中的核心内容

(一)关于MILV相关法规和标准的制定

制定统一的法规和标准是MRV重要的一步,各国在碳交易活动之初均制定了明确的法规和标准,用来明确指导碳排放监测和核查工作,有利于做法的统一和数据的比较。

各国的MRV法规和标准,一般包括三部分:一是企业的监测、量化和报告指南;二是用于核查的指南,三是第三方核查机构的认定管理指南。

2006年,国际标准化组织为规范温室气体的量化、报告和核查活动,针对组织层次、项目层次的排放和核查,分别颁布了ISO 14064:2006系列标准,即ISO 14064-1《温室气体第一部分:组织层面上对温室气体排放和清除的量化与报告的规范及指南》;ISO 14064-2《温室气体第二部分:项目层面上对温室气体排放减量和清除增加的量化、监测和报告的规范及指南》;ISO 14064-3《温室气体第三部分:有关温室气体声明审定和核查的规范及指南》。IS014064各部分之间的关系如图3所示。这套标准在全球范围内确定了计算和验证温室气体排放量的标准方法。

(二)确定核查对象

核查对象的确定分为对组织、项目、设备还有活动进行的排放监管,以及关注排放气体两个方面。

核查对象是由碳交易主管部门根据交易市场以及管理辖区的实际情况决定的。目前各国有对设备进行监管的,有对企业活动进行监管的,如航空企业的航空活动,有对工厂和组织进行监管的,如日本选择了商业设施和工厂。美国、加拿大选择的是年排放量不低于25000吨C02e的实体或设施以及火力发电厂。英国选择的是中央政府部门、大学、零售商、银行、水务公司、酒店以及地方政府组织。深圳选择的是以法人为单位的组织。

核查的温室气体主要包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)和六氟化硫(SF6)。目前各国主要监控的是二氧化碳。随着碳交易活动的深入开展,其他气体必将会纳入监管范围。

(三)数据质量的管理

数据的真实性、可靠性和准确性是MRV的关键,数据质量是整个MRV32作的重中之重。数据质量管理贯穿于整个MRV的实施过程,组织在进行温室气体排放监测和报告过程中,对数据质量管理应考虑以下过程和检查内容(见表2)。

除以上数据质量的检查以外,数据结果的交叉验证也非常重要。常用的交叉检查方法,如生产量与排放量的趋势比较;GDP与排放量趋势的比较;行业碳强度的对比分析;主要耗能设备统计对比分析等等。

(四)实质性偏差的规定

核查机构应在考虑核查的目的、保证等级、准则和范围的基础上,根据目标用户的需求,规定允许的实质性偏差。通常商定的保证等级越高,实质性偏差越小。在给定条件下,如果报告中的一个偏差或多个偏差的累积,达到或超过了规定的实质性偏差,即被认为具有实质性,并视为不符合。

实质性(materiality)是指由于一个或若干个累积的错误、遗漏或错误解释,可能对温室气体声明或目标用户的决策造成影响的情况,这个概念用来说明核算出来的数据的准确度。实质性偏差(materialdiscrepancy),是指温室气体声明中可能影响目标用户决策的一个或若干个累积的实际错误、遗漏和错误解释。实质性偏差其本质上是指核算出来的数据与真实值之间的偏差,碳交易对数据的偏差都是有明确的要求的,只有当核算出来的数据的实质性偏差满足碳交易对实质性偏差要求的情况下,这个数据才是可用的。

实质性偏差是分层次的,一般来说分为三个层次:组织层次、设施层次和源层次。实质性偏差f的计算公式为:

f=|∑ei|(i=1,2,3…N),ei为某一层次上的偏差。

为满足碳交易的要求应明确规定实质性偏差。为建立统一的碳交易市场采用统一的核查标准、规定统一的实质性偏差是非常必要的。

(五)基准年数据的重新计算

基准年是用来将不同时期的温室气体排放,或其他温室气体相关信息进行参照比较的特定历史时段。设定基准年的目的就是便于比较以及准确计算增加的排放量。除选定基准年之外,基准年的重新计算需要引起重视。当运行边界发生变化,温室气体源的所有权或控制权发生转移(进入或移出组织边界),温室气体量化方法学变更等情况发生时,并达到预先设定的重要限度,应重新编制基准年温室气体清单,然后才能进行数据比较和应用。在碳交易开始以后的每年的核查中,根据需要有可能涉及基准年数据的重新计算,这是一个较为复杂的问题。

三、深圳MRV己与国际做法接近

目前深圳采用的碳排放核查工作模式与欧洲第三交易期的模式相似,与国际做法接近,这一调研结果给深圳的碳排放核查工作带来了极大的肯定和鼓励。同时,深圳MRV机制建立结合了实际情况,有自己的特色。

(一)坚持市场化道路,并与国际接轨

启动碳交易活动之初,深圳就选择了走市场化道路,由第三方核查机构进行核查。在学习借鉴欧盟、日本、美国等国际主要碳交易体系的基础上,研究建立了深圳市碳核查体系框架。深圳市碳核查体系框架由3部分构成:标准(方法学)体系框架,包括通用的量化和报告及核查指南、特殊行业方法学和技术要求文件;核查机构监管制度;一致性保证机制。

(二)明确技术要求,突出实操性

深圳MRV标准制订初期,在符合国际标准要求的前提下,充分考虑了组织和核查机构在开展碳排放活动时的可操作性。明确了组织边界采用控制权法,明确了对直接排放和间接排放分别计算,明确了门槛值、实质性偏差以及抽样比例,明确了排放因子的选择,明确了碳排放的计算方法学。此外,深圳的MRV标准,为组织和核查机构分别提供了一套齐备的量化工具表单与报告模版和标准文件。这套温室气体量化表单工具统一了各组织的温室气体量化过程,减少了差错发生的几率,减轻了组织的工作量。而第三方核查机构采用统一的标准和文件开展核查工作,有利于规范碳核查工作,保证核查工作的公平性和权威性。

(三)多维度的交叉验证,确保数据质量

深圳碳核查工作的数据交叉验证要求非常严格。一是对碳核查涉及的所有记录表单,包括企业原始票据、活动数据收集表、量化表单和核查表单进行了形式审查;二是进一步对碳核查涉及的所有要素,包括对组织边界的界定、运行边界的确定、排放源的识别、收集的活动数据值、排放因子的选择、量化方法学的运用、排放量计算结果的检查等进行了实质审查。三是对同行业、同规模企业数据进行了横向、纵向的多维度比对。四是采用《企业主要耗能设备统计表》进行交叉验证。五是与电力、燃气等能源数据对比。六是行业碳强度对比等等。

四、碳交易MRV机制建立的几个要点

(一)形成国家统一的、与国际接轨的MRV标淮

当前国内碳交易市场没有统一的MRV标准,深圳制定了深圳市标准化指导性技术文件SZDB/Z 69-2012《组织的温室气体排放量化和报告规范及指南》、SZDB/Z 70-2012《组织的温室气体排放核查规范及指南》,北京环境交易所了熊猫标准,湖南和湖北也自行开发了区域性标准等。这些做法对于试点期间快速形成碳交易体系具有积极意义,但考虑未来建立统一的碳交易市场,需要尽快明确相关的核查技术要求,形成国家统一的MRV标准并与国际接轨。

(二)建立并健全第三方核查机构认可管理制度

未来中国碳交易的核查工作,也会遇到欧盟曾经的问题,及早策划确定认可机构并开展核查机构认可非常必要,这有利于核查机构的规范管理,核查标准的统一,核查结果的互认。

温室气体的主要构成篇9

中图分类号:TB71+1文献标识码:A 文章编号:

1.系统动力学的概述

系统动力学模型是一种综合仿真模型,可用于能源部门之间供给和消费关系的模拟,基于能源需求与能源供应的详细描述,通过外生情景假设驱动,对人口、经济、环境与资源之间的动态反馈问题进行有效地协调。目前该模型已被广泛应用于国家、城市以及行业等多尺度下产业结构、能源消费、温室气体排放和管理、供需调控等综合研究中。

系统动力学仿真模拟是研究复杂能源供需系统关系以及温室气体排放问题的一种有效手段,可合理且科学的进行预测,为能源的供给、经济的可持续发展以及减少温室气体排放提供了相应的参考依据,对于城市实现可持续发展具有很重要的意义。由于能源消费和温室气体排放系统动力学研究基于行业与城市的双重考虑下,其研究还不是很全面和系统,对城市能源消费和排放只有经过多行业的完整解析才可完成该研究任务。文章就以某城市为例,就城市温室气体排放系统动力学进行研究,利用系统动力学,对城市的产业结构、经济的发挥因素与温室气体排放之间的关系进行梳理和动态模拟,并预测该城市未来温室气体排放量的趋势,以此对该城市发展低碳经济以及低碳城市的建设实施经情景分析与评价,提出相应的减排依据以及政策措施。

2.模型系统结构的分析

将该城市温室气体排放系统划分为六个子系统,即能源消费、经济、碳汇、温室气体排放、能源供给、人口,这六个系统之间互相联系和影响,构建成为因果反馈关系,其各子系统之间影响关系主要下图所示。

图一温室气体排放各子系统之间结构关系图

从该图我们可以看出能源供应子系统与能源需求子系统是模型的两大主体,其中CO2的排放量主要取决于能源的数量以及使用能源的类型。各个经济部门中,其使用的一次能源主要为煤炭、天然气与石油等,电作为二次能源,其主要来源于核电站、燃煤热电站以及水电站等,不同类型电站在生产相同电能的时候,其所排放的温室气体数量也会有所不同,因此,该模型将电能供应也纳入到了研究的范围内。由于能源需求主要来自于第一产业、第三产业、工业、家庭生活以及建筑业等,因此该模型重点预测人口规模与经济部门的发展情况。

3.模型因果关系的分析

在该城市温室气体排放系统动力学模型的范围内,着重是对能源系统产生影响的相关因素进行分析,其主要包括能源消费与经济发展的各子系统,比如生活能源消费、工业能源消费、三产能源消费、一产能源消费以及建筑业能源消费,同时还分析各子系统内部以及互相影响的要素与联系,把温室气体排放系统各子系统中的关键要求均包含在该模型边界内,互相发生作用成为复杂关系网;接着利用发聩组成为闭合回路,经过正负反馈关系将不同信息和动作间互相影响的结果反映出来。此外,在该模型构建中还融入了经济计量学的柯布一道格拉斯生产函数、资本存量永续盘存法以及奥肯定律悖论,在一定程度上增强了该模型解决问题的可信度以及精确性。

4.明确模型参数以及方程

该模型模拟的时间段为2011—2020,其模拟时间的步长是1年。该模型中参数类型主要包含了表函数、初始值、常数值、辅助变量值、速率值五种,不同类型的方程与参数可采用以下几种方式来明确:第一,经验公式法,通过以往对GDP和生产要素间关系的研究经验,在本研究中主要采用了奥肯定律悖论、道格拉斯生产函数以及资本永续盘存法三个经济学观点;第二,回归分析法,对于存在比较大相关性变量之间的方程,可利用SPSS软件,采取数学的最小二乘法统计法来实施二元或者多元性回归分析,找出历史数据之间互相的规律,同时实施显著性检验与拟合优度检验,实施回归分析明确回归方程。第三,多年算术平均值,在模型中若遇到不可采取回归分析法来拟合的参数,应采用长时间数列历史数据的算术或者几何平均值来执行,防止使用数学方程式牵强拟合而产生一些不合理的数据偏差;第四,表函数法,在模型中,有些变量间不是一种简单的线性关系,不可代数组合来得到,表函数作为构建该模型的一个重要工具,具有操作方便与便于运用等优点,能够处理一些不能通过回归分析法来明确的参数,可精确描述参数的变化。

5.该城市温室气体排放情景预测

城市温室气体的排放与碳汇能力、能源需求、经济发展能源结构等有关,因此,在本研究中考虑到因投资率的不同所带来的三种发展情景,在此基础上设置了相应的低碳情景与节能情景。

5.1节能情景

在设置节能情景时,主要考虑了经济的发展与降低单位GDP能耗水平两个方面的内容,为了确保该城市快速增长,该城市的固定资产所占GDP比重应该一直处于一种较高水平的状态上。同时在该研究中,在“十二五”期间,通过提高产业结构的调整与节能效率,该城市每一年的单位产值能耗大概下降了近3.2%,其三产能耗水平总体保持不变。

5.2低碳情景设置

基于节能情景,考虑到能源结构、碳汇能力以及清洁能力等三个方面的影响,来构造该城市低碳情景,

5.2.1能源结构。该城市在“十二五”期间,其年产煤总体保持在4000万t左右,如果该城市能源消费结构仍旧保持在这个比例上,一直到2015年的时候,其产煤可达到1999万t,对此该城市在未来发展中,应该降低对煤炭的需求,以此使煤炭能源供应安全得到保障。

5.2.2油料和天然气工序能力的预测。由于受到自然资源的限制,该城市不出产石油,其所需要的成品油均靠外部的调入。该城市作为天然气的主产区,其天然气资源非常的丰富。因此,为了确保该城市天然气替代工程能够顺利的推行,应该优化该城市能源结构,同时向国家提出关于其天然气外送项目份额的留存。 该城市在“十二五”期间其能源消费品种结构变化如表一所示。

表一“十二五”期间其能源消费品种结构变化

6.城市温室气体排放预测结果的分析

通过上述内容,本研究在不同固定资产的投资率与能耗强度下,明确了该城市的常住人口、国民的生产总值、温室气体排放强度、能源需求总量以及温室气体排放总量,其具体如下:第一,常住人口,根据该城市“十二五”规划,该城市常住人口的增长比较快,其主要是因外出打工人口回家就业或者创业,造成其常住人口的比例不断增加,如图二所示;第二,能源消费,该城市在未来发展过程中,其能源消费主要呈一种上升的趋势,其能源的需求逐年增加,如图三所示;第三,温室气体排放,在节能情景下,该城市温室气体排放量呈一种逐年增加的趋势,在低碳情景下其温室气体排放量也会逐渐增,如图四所示。

图二该城市常住人口情况

图三 该城市能源消费预测

图四 该城市节能情景温室气体排放预测

通过这些结果显示,该城市必须要将降低单位产值能耗作为其首要任务,加大对产业结构的调整,不断推进产业节能减排工作,并优化其能源结构,积极促进森林工程的建设,根据低碳情景的发展,因地制宜利用当地的可再生能源,大力开发与利用天然气,以此推动该城市的发展,确保其在未来发展过程中,CO2的排放量能够显著下降。

参考文献:

[1] 鞠丽萍.城市温室气体排放评价与预测——以重庆市为例[D].北京师范大学,2011.

[2] 柴立龙,马承伟.玻璃温室地源热泵供暖性能与碳排放分析[J].农业机械学报,2012,43(1):185-191.

温室气体的主要构成篇10

中图分类号:A715文献标识码: A

0 引言

建筑师在设计每栋住宅时,应考虑到室内热环境对使用者的作用和可能产生的影响,以便为使用者创造舒适的热环境。舒适的热环境是维护人体健康的重要条件,也是人们得以正常工作、学习的重要条件。但是,很多的住宅建筑,由于在设计过程中忽视热环境,造成热环境不尽如人意,尤其是住宅的顶层,在夏季遭受酷暑的煎熬,为了更好地改善住宅的热环境,本文对灵宝地区某一顶层住宅的热环境进行了调查研究,寻找热环境的影响因素,给予豫西地区住宅建筑的节能改造提供了参考。

1 概述

1.1地貌

豫西地区是指河南省内、省会城市郑州以西地区包括洛阳、三门峡、平顶山三个城市,即洛、虢、鹰三市。西接陕西,东靠中原,北依太行山,南邻黄河,位处于亚欧大陆桥东段。本文以三门峡灵宝市为例,灵宝位于河南省西部,北濒黄河,地处河南、陕西与山西三省交汇处,处在东经110°21′-111°11′、北纬34°44′-34°71′之间,东西长76公里,南北宽69公里。县境分别与陕县、洛宁县、卢氏县、陕西省洛南县与潼关县、山西省芮城县与平陆县接壤。辖域总面积3,011平方公里,常住人口72.71万人。

1.2气候

灵宝属于暖温带大陆性半湿润季风型气候,气候温和,四季分明。年平均气温13.8ºC,极值高温42.7ºC,极值低温-17ºC,日平均气温大于10ºC的日数为182―210天。积温3370― 4620ºC,无霜期199―215天。日照百分率为50%―54%。年平均降雨量为641.8毫米,由南向北呈递减趋势,6至9月份降雨量占全年的60%左右。

2 研究对象及实测分析

2.1 测试建筑的选取

测试住宅位于灵宝市长安路南段,属于灵宝市公路段家属院(现改名为通达小区)。该小区建于1995年,该住宅楼属于砖混结构,共3个单元7层,屋顶为平屋顶,一字型平面,南北向朝向,整栋住宅长46.8m,进深11.4m, 层高2.8m,建筑高度19.6m;楼梯间不采暖,南北阳台用铝合金窗作封闭处理。

2.2 住宅室内热环境测试

2.2.1.测试目的

通过室内、外逐时温度数值和室内、外空气湿度评价室内热环境以及了解建筑围护结构的热工性能。

2.2.2.测试内容、测试仪器

测试内容包括室外空气温湿度、起居室、主卧室、次卧室内空气温湿度,选用温湿自动测试仪,该仪器可自动记录空气温度及湿度变化。对湿度的测量范围为0%RH ~100%RH,对温度测量范围40℃~100℃,本次测试所选用的数据记录间隔时间为5min。

2.2.3.测试点的选择

本次夏季室内热环境测试选取公路段家属院1号楼2单元(非端头单元)顶层(七楼)某户住宅(业主已经住进)进行测试,在测试过程中,居民进行正常活动。室内空气温湿度测点(3个)分别布置于起居室、主卧室、次卧室房间的中心,距地面高度约1.5m,测试时外窗开启, 房间处于自然通风状态;室外空气温湿度测点(1个)布置于距墙1m

图1测试点布置图

处,且对温湿度记录仪进行遮盖,以避免阳光直射。

2.2.4.测试时间

本次测试共进行4天,即从2013年8月6日至2013年8月9日,期间天气晴朗,微风,为灵宝市典型夏季气候。选取其中一天数据,即2013年8月7日12:00至2013年8月8日12:00。

2.2.5.测试结果

1) 24小时连续室内外空气温度变化测试结果,见图2.

图2住宅室内外空气温度变化

2) 24小时连续室内外空气湿度变化测试结果,见图3.

图3住宅室内外空气湿度变化

2.2.6测试结果分析

6、7、8月是灵宝地区最热的月份,在测试期间,已经是灵宝市每年相对的最热时。测试当日室外空气温度在28.35℃~31.73℃波动,波动幅度为3.38℃,测试期间未使用空调,保持自然通风状态。

1) 室内外空气温度

从图2可以看出,测试期间室外空气温度的最高值和最低值分别为是31.73℃和28.35℃,分别出现于在8月7日13:00和次日06:50,室外平均气温为30.15℃,从中午12:00到下午19:00之间,气温都保持在30℃以上;起居室室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.6℃和26.9℃,分别出现于在8月7日午后13:30前后和次日07:20,室内平均气温为29.3℃。主卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是30.7℃和28.4℃,分别出现于在8月7日14:30和次日07:15,室内平均气温为30.12℃。次卧室内空气温度的最高值和最低值分别为是31.18℃和27.89℃,分别出现于在8月7日13:30前后和次日06:50,室内平均气温为29.6℃。从而可知,对比室内外空气温度波动情况,起居室室内空气温度波动明显较大,次卧室室内空气温度从8月7日中午12:00到下午16:00之间波动比较大,其它时间波动略显平缓,而主卧室室内空气温度波动略显平缓,但其波动趋势基本保持一致,室内空气温度峰值出现时间相对于室外空气温度峰值出现时间随略有延迟,延迟时间为1小时左右。所以,该住宅并未给居民提供一个稳定、舒适的夏季室内热环境,建筑围护结构没有起到一个很好的改善室内热环境的作用。

2) 室内外空气相对湿度

从图3可以看出,室外空气湿度最高值和最低值分别为64.81%、49.64%,平均相对湿度为58%。起居室室内空气湿度最高值和最低值分别为66.4%、51.1%,平均相对湿度为59.6%;主卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为61.9%、52.3%,平均相对湿度为58%;次卧室室内空气湿度最高值和最低值分别为63.55%、36.42%,平均相对湿度为51%。对室内热环境而言,正常的湿度范围大致是30%~60%[1],所以所测试住宅的室内湿度状况还是比较令人满意的。

3 住宅室内热环境改善措施

由于该住宅的布局、体形、朝向、构造等已确定,不能更改或难以更改,改造只能从围护结构(屋面、墙体、窗户)和外部环境着手进行改造。

3.1 居住建筑的屋顶改造

1) 实体材料层和带有封闭空气层的隔热屋顶

这类屋顶分平屋顶和坡屋顶,由于平屋顶构造简洁,便于利用,故灵宝地区多为平屋顶。为了提高材料层隔热的能力,最好选用导热系数和换热系数值都比较小的材料,同时还要注意材料的层次排列,排列次序不同也影响结构衰减度的大小,必须加以比较选择。

为了减轻屋顶自重,可采用空心大板屋面,利用封闭空气间层隔热。在封闭空气间层中的传热方式主要是辐射传热,为了提高间层隔热能力,可在间层内铺设反射系数大、辐射系数小的材料如铝箔,以减少辐射传热量。

2) 坡屋顶

坡屋顶是建筑上常用的屋顶形式之一。这种屋顶常在檐口、屋脊或山墙等处开通气孔,有助于透气、排湿和散热。由于平屋面隔热较差,在其上面增加一坡屋面,可以起到隔热和通风的作用。利用“烟囱效应”原理,把屋面做成屋顶檐口与屋脊通风或老虎窗通风(冬天关闭风口,以达到保温目的),坡屋顶利用自然通风,可以把热量及时送走,减少太阳辐射,达到降温作用。

3) 种植屋顶

在钢筋混凝土屋面板上铺上一层土,再在上面种植植物,即铺土种植屋顶。铺土种植屋顶是利用植物的光合作用、叶面的蒸腾作用及对太阳辐射热的遮挡作用,来减少太阳辐射热对屋面的影响。此外,土层也具有一定的蓄热能力,并能保持一定水分,通过水分的蒸发吸热也能提高屋顶隔热效果。

3.2 居住建筑的外墙改造

对于既有居住建筑外墙节能改造应该以外墙外保温改造技术为主,与外墙内保温技术相比,外墙外保温不影响居民日常生活,同时不破坏室内原有的装修,另外外保温方式减少了外界温度、湿度、紫外线对墙体的影响,可以减少主体结构的热应力,对主体结构起到保护作用。目前,应用比较多的外保温主要有以下3种:① EPS薄抹灰外墙外保温系统 ② 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统 ③ 现场喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统和复合保温板外墙外保温系统等。

3.3 居住建筑的外窗节能改造

建筑围护结构中的窗户是建筑物中最主要的得热构件,直接影响着建筑室内热环境和建筑的全年能耗。在既有建筑的节能改造中,将原有不符合节能规范要求的普通门窗更换为符合国家标准的节能门窗是最有效的办法。节能窗的选择种类非常多,有中空玻璃窗、吸热玻璃窗、LOW-E玻璃窗等。玻璃的传热系数值越低,玻璃阻隔热传导的特性就越好,因此应尽量选择传热系数值小的玻璃产品[2]。

3.4 居住建筑室内的自然通风设计

在建筑中,房间的通风相当重要,借助于通风排出房间内滞留的余热、湿气、烟尘、气味等,保持室内空气应有的洁净度,从而增加人体的蒸发散热量,缓解夏季的闷热感;同时,低温气流可对人体与房间起冷却作用,有助于改善炎热季节室内热环境。为了组织好自然通风,在建筑朝向的选择上,以南或南偏东为最佳朝向,这样有利于避免东、西晒,两者都可以兼顾 [3]。

3.5 改善居住区外部环境

城市的硬质地面是影响室外气温和湿度的主要因素,改变地面的特性对于改善热环境非常重要。绿化地面辐射率小,且高大树木具有较好的遮阳作用。因此,绿化地面和水有利于调节气温、空气的温湿度,降低环境的热辐射。在外部空间中,适当地配置水面、绿地、透水性铺张和其他硬质地面,利用它们温差平衡的过程来产生气流,调节气温、降低辐射温度、减少热量反射、增大空气相对湿度,改善室外热环境,从而调节住宅的室内热环境[4]。

4 结论

本文根据灵宝地区的地理位置、气候特征,对该地区某一顶层住宅的室内热环境测试分析,结果表明该住宅并未给居民提供一个稳定、舒适的夏季室内热环境,提出了对该住宅室内热环境的改造措施,分别从围护结构出发,依次对该住宅的屋顶、外墙、外窗和外部环境着手进行改造,给予豫西地区住宅建筑的节能改造提供了参考。

参考文献 Reference

温室气体的主要构成篇11

1 引言

利用半导体调温技术对室内进行温度调节是一种新型温度调节技术,与现有的常规压缩式制冷机相比,具有重量轻、寿命长,工作起来无噪声等优点,同时由于不必使用气体冷却剂工质,所以也不会构成对环境污染,成为了名副其实的“绿色”空调。目前应用半导体温度调节技术的场所已经来越多,已经广泛应用于汽车,医疗等部门。但是由于半导体器件的特性,其P-N结的固定结构使得半导体空调的制冷和制热之间的转换比较困难,所以一般由半导体致冷器制成的空调器都是单一的制冷空调机,而这种单纯制冷空调尚不能满足市场的商业需求。如何改变现有的半导体调温结构,实现半导体制冷和制热模式的有效转换,已经是当今半导体调温技术进一步发展的难题,也是真正让半导体调温技术实现商业化价值的关键。

本论文提出一种利用半导体调温器件模块化设置,通过模块转动方式实现半导体制冷和制热模式的有效转换,到达利用半导体调温器件既能制冷又能制热的目的,通过半导体冷暖空调结构设计,使得半导体冷暖空调能满足市场的商业需求,实现“绿色”空调的商业化应用。

2 半导体冷暖空调原理

半导体温度调节都是通过半导体调温片来实现的,所谓半导体调温片采用的就是具有P-N结的热电偶对,采取直流供电,利用直流电流通过P-N结时所产生的不同温度效应来实现热交换,这种效应也就是一种热电效应。通常都认为这种热电效应是建立在珀尔帕效应基础上实现的,但实际上这种效应是建立在五种不同的效应组成的基础上的,这就是通常所说的赛贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应,以及富里叶效应。这五种效应的基本原理和作用如下:

2.1 赛贝克效应

所谓赛贝克效应是由俄罗斯科学家赛贝克于19世纪所发现的一种温度效应,即两种不同导体(或半导体)所组成的闭合回路中,如果两个接头具有不同的温度,则会在线路中产生电流,这种电流称被为温差电流,这个闭合回路便构成温差电偶,产生电流的电动势称为温差电动势,温差电动势的数值只与两个接头的温度有关。这种温度效应称为塞贝克效应(图1)。

2.2 珀尔帖效应

法国科学家珀尔贴发现了热电致冷和致热现象-即温差电效应,所谓温差电效应就是在电流通过两种不同导体形成的回路时,在两种不同导体所形成回路的结点处,随着电流方向的不同会分别出现吸热或放热的效应现象,这种效应现象就称之为珀尔帖效应。珀尔帖效应的原理如图2所示。

2.3 汤姆逊效应

所谓汤姆逊效应实质就是一种温度梯度的效应。1856年英国物理学家W.汤姆孙发现当电流流过不同温度的导体时,也会产生吸热或放热的效应现象,这种效应现象是由英国物理学家W.汤姆孙发现的,所以称之为汤姆逊效应,汤姆逊效应的原理如图3所示。

2.4 焦耳效应

所谓焦耳效应就是指当电流流过导体时所引起温度变化的一种现象,而且这种效应是一种不可逆的效应,同时也不属于温差电效应,但现在经常将焦耳效应与焦汤效应结合起来考虑。

2.5 傅里叶效应

所谓傅付里叶效应就是指单位时间内经过均匀介质沿某一方向传导的热量与垂直这个方向的面积和该方向温度梯度的乘积成正比效应,而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。

综合上述五种效应组合,可以看出所谓半导体调温就是利用半导体材料,当电流流经不同的导体,尤其是半导体材料所形成的结点回路时,在结点处会产生放热或吸热(制冷)现象而实现调温的。

但是现有的半导体调温技术之所以难以推广,主要是两个问题,其一是功效较低,难以与传统的制冷剂空调抗衡;其二是现有半导体的调温材料如何进行冷热转换的问题。这其中第一个问题在新的高效半导体热电元件诞生后已经基本得到解决,目前的高效半导体热电元件的优值系数已经超过13×10-3K-1,在温差50℃时,高效半导体热元件的制冷系数大于3,制冷效率甚至高于压缩机制冷。而第二个问题正是当前所需要解决的主要问题,当前认为半导体的冷热转换可以直接通过改变电流的方向实现,但实际应用中发现采取这样的冷热转换方式不利于半导体的调温材性能的利用。众所周知,半导体主要是为N型元件和P型元件二种材料组合,其中N型元件通过电子载流子进行导电,而P型元件通过空穴载流子进行导,在N型元件接入直流电正极,P型元件接入负极时,N型元件中的电子在电场作用下将由上向下移动,并在下端与电源的正电荷聚合,在聚合时还会放热;而P型元件中的空穴在电场作用下将也会向下移动,并在下端与电源的负电荷发生聚合,聚合时也会放热;同时,N型元件的电子与P型元件的空穴在上端分离,分离时会吸收热量。但是N型元件和P型元件对于吸热和放热的性能是不一样的,而且制冷或制热之间的转换如果长期通过电流改变容易造成器件损坏;为了有效利用N型元件和P型元件的性能我们现在都只是利用半导体的N型元件和P型元件来进行制冷,这也是当前的半导体调温主要只是用于做半导体制冷的主要原因。

通过上面的分析可以得知,采用简单的电流换向实现半导体调温器件的冷热模式的转变是不理想的,因此本设计主要通过结构的改进来实现半导体调温器件的冷热模式的转变,将半导体调温器件设计成一种模块,并将此模块安装在一个带有冷热腔室的壳体内,通过半导体调温器件模块的转动来实现半导体调温器件的冷热模式的转变,结构原理如图4。

通过图4可以看出,本设计的主要原理是将半导体调温器件设计成一种可以在壳体内转动的模块,将半导体调温器件模块通过一个转轴安装在空调的壳体内,根据半导体P-N结的调温特性,在需要对室内进行降温时,将半导体P-N结制冷的一面面对室内;在需要对室内升温时,将半导体P-N结发热的一面面对室内,通过转轴的转换即可实现在壳体内的半导体调温器件的冷热模式的转变。采用这种冷热模式的转变方法,可以不改变原半导体调温器件的电流方向,保持半导体调温器件P-N结的各自优势,只需通过器件的面向改变实现冷热模式的转变。

3 半导体冷暖空调结构设计

根据上述的设计思路,本设计所提出的结构设计方案主导思想就是将半导体调温组件模块化,并达到能在一定空间能转动,其设计过程如下:

3.1 半导体调温组件结构设计

采用高效半导体热电元件堆叠成块,使每个元件相连接的都是不同导电类型的元件,串联起来形成大功率的半导体调温组件,并在调温组件的两面分别加装散热翅片,形成一个圆筒状体,在圆筒状体组件的两端设置转轴,并在转轴的一端设置半导体调温组件的N型元件导电环和P型元件导电环,这样就形成了半导体调温组件(图5)。

半导体调温组件制冷时,将冷端面置于室内吸热,热端面置于面向室外,并通过风扇将热端面的热量吹到室外,以达到降低室内温度的目的;而在冬季需要给室内升温时,则通过调整半导体调温组件的转向来改变半导体调温组件的冷热位置关系;将半导体调温组件方向转变180度,此时半导体调温组的冷端面就变成了面向室外吸热了,而热端面变成了面向室内放热,从而达到加热室内温度的空调目的。

其中,半导体调温组件的上下面均采用陶瓷片,并经过掺杂处理,以此提高导热性能,主要成分是95%氧化铝。在它的表面烧结有金属化涂层。

与陶瓷片连接的是散热翅片,散热翅片纵向排列,主要起导热作用。通过锡焊接在陶瓷片的金属化涂层上。

上下导流片之间是半导体致冷元件,它的主要成分是碲化G,是半导体调温组件的主功能部件,分N型元件和P型元件,通过锡焊接在导流片上。

3.2 整体空调结构设计

在设计好半导体调温组件后,在整体结构设计上主要应考虑半导体调温组件的安装、通风的方式,以及半导体调温组件模块的转动控制几部分。整个空调器的结构如附图6和图7所示。

从上图可以看出,半导体空调的整体包括一个箱体,箱体内分为前箱体和后箱体两部分,前箱体面向室内,后箱体紧贴着墙壁;在前箱体和后箱体两部分之间设有用于制冷或发热的半导体器件板,通过半导体器件板将前箱体和后箱体两部分分开,分别形成室内换热腔体和室外换热腔体,通过室内换热腔体和室外换热腔体与半导体器件板的换热实现室内的空气调节;所述半导体器件板通过转轴安装在前箱体和后箱体两部分之间隔离区间内,转轴设置在隔墙内,并在转轴的一端设有用于翻转半导体器件板的旋转装置,通过旋转装置将半导体器件板绕转轴翻转,以此实现半导体器件板对室内的换热或制冷转换,达到制冷或加热的空调目的。

其中,室内换热腔体是在前箱体一端设有室内入风口,内入风口安装有室内风扇,另一端设有室内出风口,室内入风口与室内出风口通过半导体器件板一侧的室内流道连通,室内风扇吹出的风经过室内流道,进入另一端,再通过室内出风口排出。前箱体整个下前角部分设有室内出风流道,室内出风口的风是经由室内出风流道排出的。室外换热腔体是在后箱体的两端分别设有与室外相通的室外入风口和室外出风口,室外入风口和室外出风口的一部分分别嵌入墙体内,且面向室外,室外入风口和室外出风口通过位于半导体器件板另一侧的室外流道连通,形成后箱体换热腔体,在室外入风口处设有室外风扇,室外风扇将室外空气引入,通过室外流道,再从室外出风口排出。室外入风口位于室外风扇之前的风道上设有空气过滤网,通过空气过滤网对室外进入后箱体的空气进行过滤,防止杂物进入。

本设计的主要特点在于半导体器件板的旋转装置为电动翻转装置或手动翻转装置都可以;采用电动翻转装置时,在转轴的端部连接有翻转电机,通过电机带动转轴翻转,从而实现半导体器件板的翻转;采用手动翻转装置时,直接通过一个转盘就可以进行翻转。

为了提高热胶换效率,在半导体器件板的两面都带有散热翅片,散热翅片分别深入到室内流道和室外流道中,使得经过室内流道和室外流道的风能更加加快热交换的效果。同时,为了防止室外的空气与室内交流,在室外流道与箱体之间设有保温层,防止室外换热腔体内的温度传到室内。

4 半导体冷暖空调结构分析

采用上述结构的半导体空调,通过一个可转动的半导体器件板,实现半导体器件板对室内制冷或加热之间的转换,并直接将整个箱体分为前箱体和后箱体两个部分,直接将整个空调器箱体安装在室内的墙壁上,分别通过室外换热腔体和室内换热腔体进行热交换,达到空气调节的目的,这样有几大好处:

(1)冷热转换模式通过模块式结构转动实现转换,不采用电源反接,可以避免电源反接所给半导体器件的反向冲击,防止半导体器件出现“崩溃”现象,可以完全利用半导体N型元件和P型元件的各自优势,实现制冷和制热。

(2)可以完全省去室外机部分,只需通过一个进风口和一个排风口,两个风口就可以将换热腔体的热交换空气与室外空气进行交换,避免了室外机造成安全隐患的因素;

(3)方便安装,将室外换热腔体和室内换热腔体统一设置在室内的壳体内,安装时不用操作人员再到室外进行安装作业,完全杜绝了空调安装的室外作业事故发生;

(4)Y构简单,不需要制冷剂的交换,因此也就没有连接管道,便于维修和养护,安装容易。

(5)可连续工作,使用安静无噪音,直接通过半导体器件进行热交换,没有滑动部件是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,没有压缩机运转的噪音;

(6)环保绿色运行,本发明采取半导体换热,取代了常规的压缩机技术,不需要任何制冷剂,也就避免了常规制冷剂对环境的污染。

(7)半导体制冷片采用高效半导体热电元件,具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率很高,永远大于1[6]。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

(8)半导体制冷片采用电流换能型片件,以输入电流的方式实施控制,可实现高精度的温度调节,并通过温度检测和控制手段,实现遥控、程控、计算机等控制,便于形成自动控制系统。

(9)半导体调温的温差范围,可从+90℃到-130℃任意调节。

5 结论

本文设计了一种通过半导体调温组件模块转动,实现半导体调温器件的冷热模式的转变的半导体冷暖空调。文中详细描述了半导体调温组件模块转动方式的半导体冷暖空调的结构,并对半导体调温组件模块转动方式作了详细的设计说明,由于采用直流电环供电,且转动的速度较低,因此在转动中的通电不会受到任何影响,可以有效改变现有半导体空调难以实现冷热模式转换的问题,具有很好的商业实用价值,从而实现真正的“绿色”空调。

参考文献

[1]张芸芸,李茂德,徐纪华.半导体制冷空调器的应用前景[J].应用能源技术,2007(06):32-34.Zhang Yunyun, Li Maode,.Application prospect of semiconductor refrigeration air conditioner[J].Applied energy technology,2007(06):32-34.

[2]唐春晖.半导体制冷一一21世纪的绿色“冷源”[J].半体技术,2005,30(05):32-33.Tang Chunhui.Semiconductor refrigeration one by one in twenty-first Century the green "cold source"[J].Semiconductor technology,2005(05):32-33.

[3]刘巧燕,林开云.热电制冷在汽车上的应用研究[J].成都航空职业技术学院学报,2005,64(03):52-54.Liu Qiaoyan, Lin cayenne. Application of thermoelectric refrigeration in the car on the [J].Journal of Chengdu Aeronautic Vocational and Technical College, 2005,64(03):52-54.

[4]倪美琴,陈兴华.关注半导体制冷与发展[J].制冷与空调,200l,1(01):42-44.Ni Meiqin,Chen Xinghua.Focusing on semiconductor refrigeration and development[J].Refrigeration and air conditioning,200l,1(01):42-44.

[5]罗清海,汤广发,李涛.半导体制冷空调的应用与发展前景[J].《制冷与空调》,2005,5(06):5-9.Luo Qinghai, Tang Guang Fa, Li Tao.Application and development prospect of semiconductor refrigeration and air conditioning[J].Refrigeration and air conditioning,2005,5(06):5-9.

温室气体的主要构成篇12

中农环球温控控制科技(北京)有限公司设计了一套能实时控制农业种植温室内温度、湿度、光照系统,安装了农艺专家管理程序,能给出不同时期作物生长所需的控制方案,实现了人造气候的智能化管理。

系统的总体构成和功能

“DX-KE科研型控制系统”以主机(PC主机)为上位机,以若干个(100个以内)温室内的“D×-KE控制器”为下位机,其间以RS-485通讯线路相连接,如图1所示。

各温室内的“DX-KE控制器”负责采集各温室温度、湿度、光照度和CO2浓度等气候参数,并通过通讯线路传送给主机,主机通过我公司开发的软件,把传来的气候参数和“农艺专家管理系统”对各温室事先设定的最佳气候参数进行比较、分析和运算,向各温室的”DX―KE控制器“发出”通风、加热、喷淋、调节光照、补充C02气体等相应控制指令,

各温室内的“DXKE控制器”根据主机对本温室的控制指令立即接通或断开“通风机”、“加热器”、“淋水泵”、“光照调节装置”和“CO2施放机构”等设备的电源,从而控制本温室的气候参数始终保持在适合植物快速生长的最佳状态。

主机是监控系统的头脑和心脏,具有监控命令、显示系统运行状态以及完成环境监控数据检索、统计分析和报表打印等主要功能。通过主机由“农艺专家管理系统”(也可以人工)根据各温室所种植物的不同种类和不同生长期可分别设定各自特点的控制参数,以实现各不相同的气候环境,真正做到分散采集数据,集中操作管理,提高工作效率。

气候参数的采集

温室环境气候参数的采集是依靠传感器进行的,主要包括土壤湿度传感器、叶面湿度传感器、空气温湿度一体化传感器、光照度传感器、CQ传感器,它们是监控系统的信息来源,关系到整个系统的检测、数据分析和控制的可靠性与准确性。

伺服机构

伺服机构是“DX-KE控制器”具体控制的执行者,包括通风机、加热器、喷淋水泵、光照调节装置(遮阳网滚筒机构和补充照明设备)、施放机构等设备。

DX―KE控制器

中农环球温控控制科技(北京)有限公司所生产的“DX-KE控制器”可在无主机的情况下单独控制本温室的气候,其核心是美国公司的快速单片机,如图2所示,部分是对它配置的接口电路和存储单元。本温室各种气候参数通过传感器进行实时检测,然后经单片机分析处理后输出控制指令,经执行机构完成最佳气候的自动化控制。这种控制方式成本较低,特别适用于对中小型温室的智能化控制。

为了实现人机对话,DX-KE控制器设置了按键输入部分和液晶显示部分,可以设定控制参数和实时显示本温室控制状态及气候参数的变化情况。

此外,通过扩展输出电流(使用交流接触器),增加气候传感器的数量,也可适用于较大规模的温室。另外,DX-KE控制器也可在室外单独控制苗圃的湿度,此时应关闭“通风”、“加热”功能,省去除土壤湿度传感器和叶面湿度传感器外的其他传感器。系统软件

系统软件由数据综合管理系统及农艺专家管理系统两部分组成。数据综合管理系统软件主要用于温室环境参数的设置、通讯、显示、存储、查询、统计和打印等;农艺专家管理系统软件,能够及时为用户提供各种作物在不同时期生长所需要的最佳气候参数及栽培技术和措施,并能自动生成最佳控制方案,为不懂农业技术的用户提供技术帮助和实时指导。

农艺专家管理系统的设计

农艺专家管理系统具有专家决策与咨询项功能,因为数据能反映事物的数量化特征,在数量上能为各级管理者和决策者提供数据和辅助决策信息,所以,DX-KE科研型控制系统是以数据形式进行辅助管理的,其结构框架如图3。

人机接口

人机接口是人机交流的界面,用户可以向系统提供信息、任务要求,以及系统向用户提供解答及索取为完成任务所需要的补充信息。如图4。

知识库的内容

由于温室生产中农艺专家知识范围广泛,知识类型复杂,该系统采用了树形目录的方式进行分类表示,内容包括植物类别、植物特性、栽培技术、最佳气候参数等,其中植物类别有花卉、苗木和反季节蔬菜三大类,植物特性包括植物属性、日照要求、原产地等栽培技术包括栽培土质、适应品种、繁殖方法、种苗管理、浇水措施、施肥操作、病虫害防治等;最佳气候参数是该系统用于温室控制最重要最直接的参数,包括白天、夜晚植物在不同生长期的最佳温度、湿度、光照度和浓度等,其内容以番茄为例,见图5。

温室气体的主要构成篇13

【中图分类号】 TU522 【文献标识码】 A【文章编号】 1727-5123(2011)02-092-02

随着我国工业化进程的快速向前推进,各地工业企业都在进行大规模的更新和扩建。许多旧的工业厂房、仓库、站房、操作室、控制室等在使用了若干年后已失去原有的生产功能,但这些工业厂房主体结构完好,在工厂更新和扩建中有一定的改造和利用价值。对既有工业厂房的改造和更新利用是一个综合性工程,包含了从结构加固和修复,围护结构和更新,外部装饰的更新,内部空间及装饰整合,电机设备,智能弱电系统的更新,外部环境及生态恢复,再利用周期的维护保养等内容,这许多需要综合考虑来实现。

而原来的工业建筑大部分围护结构的保温及隔热性能都比较差,门窗洞口面积相对较大,且门窗材质和玻璃是没有考虑保温隔热和防止冷(热)桥的处理,如果不加以改造处理,满足在冬季严寒地区的生产操作人员舒适度,浪费能源的问题一直会延续下去。对此,必须进行对工业厂房的节能改造和环境的提升。对于环境控制技术应用的水平高低,直接影响到改造提升的成功及后期的使用效果。针对工业建筑的改造和功能提升,从以下几个方面分析探讨控制的相关技术措施。

1室外生态环境的改造和修复

在城市的发展进程中,工业建筑场地是依据生产厂的工艺流程和交通状况进行综合布置的。场地周边一般主要是交通方便,但是在厂区范围内的生产和运输过程中都会产生一定程度的污染,从而影响到厂区及周边的生态环境,在现阶段这就需要对室外环境进行整治和修复工作。

1.1污染治理和废弃物整治的利用。工业生产中的污染是不可避免的,众多的既有厂区历经多年生产运行做出贡献,但污染也是逐渐积累中,甚至会造成十分严重的污资源头,这样在改造的初期必须做好对环境的评估,根据周围情况制定和实施污染治理的措施,并尽量利用场地内的一些适宜废弃物遗存。

1.2对微气候环境的控制,分析探讨既有厂区特定的气候和地理条件,对原有的较好微气候环境尽可能的利用,如地形,朝向,风向,阳光及绿地等。相应地增加夏季遮蔽,冬季档风的植物配置,在改善环境温度的同时也吸收有害气体,改善空气质量降低周围噪声干扰,并在合适位置设置适量的水体,提高局部湿度的环境,美化景观和净化空气湿润。

2室内空气质量的控制

现代的状况是影响室内空气质量的因素很多,包括建筑材料,家具及各种电气,空调系统,新风量及室内湿度等。多种因素的互相影响,在具体实施中主要采取以下方法改善空气的质量。

2.1合理选择改造和更新材料材质。提倡接近自然的改进更新,要采取使用无害化绿色建材,并在改造设计中采取气流运动的方式,改善通风换气,在具体应用中重视“被动”的通风方式。

2.2适宜开窗通风换气,窗户的作用除透光外另一个重要的作用是通风换气,使室内始终保持良好的空气质量,也是改善建筑室内空气质量的关键所在。一般情况下既有工业建筑的空间相对较大,护墙体不具备通风换气的可能,而改造更新会对高大的内部进行空间分割和重新布置,这就要求在桐相应的护墙体中充分预留可开启窗洞的面积,并采取诱导方式进行通风,强化室内热压通风,以达到室内新鲜空气的流动而通风。同时配合提高改造中安装空调和一些新的电气设备,有效的过滤室内存在的污染物质。

3室内温度质量的控制

人们对工作环境温度的质量有一定的需求,影响舒适度的环境因素主要是空气温度,空气相对湿度,风速,平均辐射温度等。合理分割和调整原有空间的基础设施,满足现代要求的健康,舒适,节能条件,只有采取重新设计使用被动式技术措施。

3.1明确所处环境气候分区,再进行对温度的调节控制。现行的(建筑气候区划分标准)GB50178中规定了国内建筑气候分区及对建筑设计的基本要求,要根据当地气候特点做到从总体上充分利用气候资源,防止不利气候因素对建筑物造成的破坏,是现有工业建筑节能改造中热环境控制的重点。

温度的调节控制措施是要提高在极端气候条件下的室温。在严寒地区漫长的冬季考虑到采暖的方法措施;寒冷地区也要考虑到采暖的措施;夏热冬冷地区在考虑夏季制冷措施的同时,还要兼顾冬季的取暖;夏热冬暖地区应当主要考虑的是制冷问题。气候温和地区则没有硬性指标,如遇到极端气候时可采取临时措施应对。针对现在对工业城市的改造,许多城市开始对既有工业建筑的改造,兼顾气候特点采取如遮阳,自然通风,太阳能空调等,尤其北方寒冷的冬季,对工业厂房围护保温,供热改造及太阳能采暖的措施,提高室温及热环境舒适度。

3.2热环境改造中的具体措施。

3.2.1既有工业建筑的改造首先考虑“被动式”体系。“被动式” 是指不借助动力设备的间接保温和采暖方法。这是建筑设计中环境控制的手法,是节能减排优先选择的。“被动式”主要包括: 太阳能的采集和利用,围护结构的外保温。太阳能的采集主要是通过门窗直接进入室内的太阳光,围护结构吸收的太阳能,新增的太阳能构件吸收和转化太阳能等。围护结构的保温措施主要是利用成熟的保温材料构造,尽可能阻止室内热空气扩散渗透到室外,减少热量流失。

3.2.2既有工业建筑的围护结构改造,影响因素多很少考虑屋面和墙体保温性方面的不足,使改造后使用资源的浪费,是影响持续使用的主要原因。屋面保温隔热改造中用挤塑聚苯板作保温层,结合防水做法综合考虑。墙体保温的改造应增加高效保温层,但要重视门窗洞口的保温处理。门窗遮阳体系很重要,可以选择透光材料的面积和透光率改善直接射入室内的热量,用双层中空玻璃和热断桥型材,尽量减少室内热量的流失。

3.2.3工业建筑的围护结构改造要根据自身条件选择设置被动式太阳能供暖系统,热水及光伏系统,尽可能利用再生的洁净能源。工业建筑的节能改造过程中,由于屋面和墙体会进行大规模的调整,因此采取被动式太阳能供暖系统来在老工业建筑改造弁产生节能效应,是一种较理想的方法。太阳能光伏-建筑一体化,是用太阳能发电的新概念,在建筑外表面铺设光伏阵列提供电力。

因此,对于现有工业建筑的采暖改造是对护提高绝热性能,即屋面及墙体的热工性能;同时要选择合适的采暖方式,在厂房内部空间调整的基础上尽可能做到功能齐全,性能高效。对于无集中供暖的现有工业建筑,可结合夏季制冷综合使用空调供暖设备。

3.3工业厂房制冷的一般控制。

3.3.1制冷应优先采用“被动式”方法。“被动式”方法是对现有工业建筑原来结构和空间布置影响较小,生态节能改造效果最好的措施。生态节能主要包括: 遮阳技术,自然通风应用,围护结构隔热,设置可控中厅等。在节能改造中优先采用自然通风及“诱导”通风的应用,有条件时采用太阳能空调系统,既节能又环保,自然融入环境中。针对围护结构隔热薄弱部位进行相应构造处理,可以有效的减少外部热量的渗透。

3.3.2遮阳应用比较广泛,除了建筑物本身构件的遮阳,太阳能一体化构件遮阳的应用也更加普遍。是将太阳能利用构件如PV板,集热器与遮阳装置构成组合而形成功能化建筑构件,一物多用,实现屋面.墙体.门窗的综合遮阳,有效的利用空间。也可以利用屋顶的绿化和墙体垂直绿化,成为现有工业建筑改造本身的遮阳屏障,在夏季大大降低制冷能耗。

3.3.3工业建筑物设置中厅有利于采光和诱导通风,对改善小范围微气候环境有明显作用。工业厂房建筑物体量比较大,开间和进深也较大,在中间的空间通风和采光条件差。为了改造后的工业建筑具有好的应用品质,应提前做好空间设计,在中部封闭区增加内厅院或可控式中厅,有效改善自然采光。

3.3.4改造时对于制冷系统及设备的选择,可以结合现有的一些先进绿化技术,如地源热泵技术,智能控制技术等,目的是更加节能及保护生态环境。

3.3.5工业厂房温度的控制。北方地区干燥炎热的情况下对厂房进行改造,要安装相应的加湿设备,使冬夏季有舒适的工作环境。而在南方湿热湿冷地区,要通过设计构造处理利用房间自然通风除湿,局部辅以相应的除湿设备。另外通过开启窗洞位置调控室内风速。在护结构的改造中充分考虑合理开洞,利用烟囱效应来强化风速,冬季利用窗及洞口来控制风流,做到冬夏季的平衡。

4厂房室内光环境的控制

基于工业建筑生态节能目标,认真控制室内光环境,最大限度地利用自然采光。

4.1分析建筑物原来自然采光状况,利用日照分析方法对现有的工业建筑进行模拟光照分析,总结加强和调整的自然采光应用措施。

4.2调整采光入口并合理选择材料,人工照明合理补充。对相应的采光入口如门,窗,洞口,在不影响原来结构的基础上,进行采光面积的重新调整,选择透光率良好的适用材料,改善自然采光条件。同时人工照明合理补充,优先选用节能型灯具,尽量结合日光照明达到营造舒适的绿色室内光环境,并做到自然采光与人工照明的有机结合。

5厂房室内噪声环境的控制

对于现有工业建筑,外部噪声的来源较难以控制,在内外墙体的改造过程中,应重视空气隔声材料的选择及构造措施的处理。

5.1切断和阻隔噪声的来源,分析探讨周围环境噪声的分布状况,实施降低噪声源,可选择用绿化植被及实体墙来佼隔声屏障,阻隔室外噪音。

5.2选择合适材料和构造措施,根据改造后不同功能空间的使用要求,对声环境要求不同的区域进行分区,选择合适的隔声材料或吸声材料,确保吸隔声材料构造措施不影响调整后的空间格局。

综上可知,对于工业建筑的节能及环境改造,是当前对既有建筑改造中一项重要技术措施,应综合考虑和协调室外环境的修复。工业厂房内空气的质量控制,热环境的控制,光环境的控制,室内噪声环境的控制等方面,只要领导措施目标得当,设计方法中采取当今先进的节能技术,采用相关环境控制手法,达到发展的重要技术支撑,提高工业建筑改造后的环境品质。这些对工业建筑改造策略的生态修复和节能减排目标明确,对城市的有效更新和可持续发展起到积极地推进作用。

友情链接