2004年中央经济工作会议上胡锦涛主席明确指出,要大力发展节能省地型住宅,全面推广和普及节能技术,制定并强制推行更严格的节能节材节水标准。温家宝总理也指出,大力抓好能源,资源节约,加快发展循环经济。要充分认识节约能源,资源、的重要性和紧迫性,增强危机感和责任感。2005年政府工作报告中又明确提出,鼓励发展节能省地型住宅与公共建筑。
新中国成立后特别是改革开放以来,我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就,但是,我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。经济增长方式粗放,资源消耗高,浪费大,污染重。党中央、国务院提出转变经济增长方式以来,各地方、各部门做出了很大努力,也取得了一定成效,但由于种种原因,问题并没有从根本上得到解决。目前,我国单位国内生产总值能源,原材料和水资源消耗大大高于世界平均水平。生产、建设、流通、消费领域浪费资源的现象相当严重。
总之,加快建设节约型社会,事关现代化建设事业,事关人民群众根本利益,事关中华民族生存和长远发展,我们一定要从全局和战略的高度,充分认识加快建设节约型社会的极端重要性和紧迫性,增强忧患意识和危机意识,增强历史责任感和使命感,以对国家和人民高度负责,对子孙后代高度负责的责任,把加快建设节约型社会的工作摆在突出的重要位置,切实用大力气抓紧抓好。
一组数据:①我国煤炭、石油、天然气资源的人均拥有量仅为世界平均值的约112、1/9、和1/230从1993年起,我国已成为能源净进口国,专家预测到2010年我国能源缺口为8%,石油、天然气的进口依存度将上升到23%和20%;而我省是缺煤无油,远离煤、气产地的缺能省份。②我国人均水资源拥水量为世界平均的1/4;按2002年统计,福建的人均水资源拥水量约为3473m³,高于全国水平(2200m³),但在空间分布上差异明显,山区的南平、三明、龙岩为9475 -6866m3,而沿海的福、育、泉、漳仅1213 - 2480m3,厦门则少至576m3,陆海突出部和海岛地区更少。...
2、省建设厅建设资源节约型社会的工作目标(初稿,水部分摘录)
-------到2010年,全省城市和县城非居民计划用水率从现有的50%提高到70%;工业用水重复利用率从现有的42.5%提高到50%;全省再生水回用率在现有的1.1%基础上有明显提高,其中厦门、晋江、石狮再生水田用率达10%,福州、常田、漳州达6% ;供水管网漏损率从现有250毛降低10%;
-------到2020年,我省住宅和公共建筑建造和使用的能源消耗水平接近中等发达国家现阶段的水平。
3、建筑"四节"的相关法律法规
建设部标定司、科技司、规划司、房产司和住宅产业中心在办公厅和铁宏同志的配合下,对建设部涉及建筑"四节"的相关法律法规、标准规范和政策措施体系情况进行了初步的摸底、汇总。有关材料如下:
3.1关于法律法规层面
已颁布的2项,正在修订和在编的2项以上。(注:中华人民共和国水法,第丸届全国人大常委会29次会议通过)
3.2关于标准规范层面
己颁布的30项,在编的32项。如①建筑中水设计规范、②污水再生利用工程设计规范、③城市供水管网漏损控制及评定标准、④免水冲卫生厕所、⑤节水型生活用水器具、⑥城市居民生活用水量标准、⑦建筑给水排水设汁规范、⑧民用建筑太阳能热水系统应用技术规范、⑨建筑与小区雨水利用工程技术规程、⑩室外给水设计规范、⑾室外排水设计规范等等。
3.3关于政策措施层面
已颁布的28项,正在拟定的政策文件10项。如①建筑节能"十五"计划纲要、②印发《关于加强民用建筑工程项目建筑节能审查工作的通知»(2004)、③建住房(1999)295号文《关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知》、④建设部公告第218号《关于发布"建设部推广应用和限制禁止使用技术"的公告》、⑤研究起草《建筑节能经济激励政策》等等。
4、给水排水工程技术中的节能、节水
4.1水泵机组
水泵机组在给排水工程中应用较普遍。据统计,2001年城市自来水行业的能源消耗占全国能源消费 总量的约0.5%,为572.92万t标准煤。而给水处理厂水泵机组所消耗的电能占水厂总耗电量的90%以上。由于各种条件的限制,我国泵站工程普遍存在着效率不高,能源单耗大,制水成本高等问题,致使泵站工程效益较低。建筑二次加压供水的选泵更是大马拉水车,随意配置,其不必要的电能浪费,单泵功率不大对一个单位来讲,多花不了多少钱,如从一个城镇累计来看,就可现了。
国内外对泵站进行系统优化时主要通过两条途径,一是对泵站进行工艺设计优化,其实就是水泵的优选,通过优化后提高泵站机泵效率,达到节能目的,另一途径是对泵站进行运行优化调度,其实质是在城市用水量和供水量发生变化时,使泵站运行始终处于较优的工作状态,达到节能目的。
水泵优选有启发式方法,动态规划算法,图解法,优化枚举法,DC算法,整数规划法等等。其中图解法计算简单,容易理解,但仅适用于简单泵峙的水泵选驳。
水泵采用的优化调度的方法比较多,如实时运行算法,基因算法,ASA法,混合整数线性规划MILP、动态规划法,非线性规划法和线性规划法,等微增率法等等。即给水处理厂泵站系统能量定量方法明确,因此优化方法丰富,同时也说明泵站系统的节能方法并不单一,应根据实际情况结合运用。
这里介绍一个小区加压泵站节能改造前后运行案例:
小区泵站服务人口为2.2万人,每天供水量约为15∞m3,最大日可达2580m3。改造前,泵站进水管水 压为0.18MPa,泵站出水压力在0.78 - 0.80MPa;泵站选用3台8sh - 8A泵,QI80m3/h,H55m,N55KW。每天定时早5:00~8:00,晚16:00- 20:00供水。由于单泵运行满足不了水量,2台泵并联出水量又过大,因此只好通过人工控制阀门来调节水量。此种做法能源浪费严重,又影响泵站周围的市政管网压力(工频泵直接从管网取水)。
针对存在问题,改造方案为:经分析改选6sh - 6a泵2台( I用l备),泵的QI60m3/h,H55m, N45KW,常用泵为变频调速装置,备用泵采用恒速装置。并在①在水泵吸水口处安装一台余压利用器;②设300m3清水池一座(为最大日供水量的10%)。
通过改造投运实测,在同一供水范围内,采用变频供水时,平均每天耗电为387KW祷h(改造前定时给水469.8KW祷h),每m³水在电量为0.21KW*h。(改造前平均每m³水耗电量0.3132即祷的即平均每天节电92.2KW*h,按0.6元I(KW*h)计算,每天节约55.32元,年节约2.1万元.当采用变频泵和余压利用器联合运行时,与改造前对比节能率在58.11%,按节能率计算每天节电277 .IKW祷h,按0.6元I(KW*h)计算,每年节约6.1万元.。
从节能数据中可看出采用变频泵与余压利用器联合运行节能效果显著,24小时运转供水,且泵站运行性能稳定,全部采用自动控制,减轻了工人的操作管理负担。
4.2给水处理过程中能耗
迄今为止,国内外对城市给水处理能祀的研究非常有限,这一领域的进展滞后于与水质特性相关的机理和应用研究。纵观近10多年国内外的进展,给水处理能耗的有关研究主要集中在处理厂工艺的优化方面。
给水处理构筑物节能通常是节约水头损失,故往往又与净水效果相关联;有时多一些水头损失,可以提高处理水质。因此在这种情况下节能应该说是综合性的。
下面列举我国给排水工作者曾对各类沉淀池与澄清池运行的电耗进行过比较(表1)
4.3大中型水厂清水池的节能设计
城镇给水厂的清水池具有蓄存调节水量和满足氧化消毒接触时间的作用,以往设计从容量方面考虑较多,而很少注意抬高池内水位的节能效果o湖南省建筑设计院(罗惠云、周健)设计的长沙市第八水厂的清水池设计采用异水位,以抬高池内水位使清水池具有水量调蓄和抬高水位双重作用,节能效果显著。
长沙八厂设计总规模为50万吨/日,现一期25万吨/日于2则年9月投产,其清水池池体分成南池和北池两组,每组分成1、2两格,单格平面尺寸为100.0 x16.0m2。有效水深为4.1m,有效容积为6338m³,每格之间串联,总容积为25352 m³,占水厂设计处理水量的10.14%。二泵站吸水井容积为1635 m³,加氯点至二泵房出水停留时间为45日un,满足规范中“不小于30min”的要求。
对异水位(即南池1高水位、南池2和北池低水位)与同水位设计方式(南池与北池水位相同)进行了节能分析比较(表2)
表格 2
项目 |
工况Ⅰ |
工况Ⅱ |
||
同水位 |
异水位 |
同水位 |
异水位 |
|
能耗(kw.h)/d |
41096.88 |
39792.17 |
32537.52 |
31338.63 |
节省能耗(kw.h)/d |
1304.71 |
1198.89 |
||
节能率(%) |
3.28 |
3.83 |
两种工况在21.00时的贮水容积分别为O.5200m³,处于全天最小。由表2可见,现25万吨/日规 模平均供水日可节电1199(KW.h)/d,如电价以0.5元(KW.d)计,则可节省电费600元/d(约22万元/年); 以总规模50万吨/日计费,可节省电费44万元/年。
4.4推广应用新管材,加强维护管理,阵低市政 给排水管网漏损。按省工作目标:到2010年,给水管网漏损率从现有的253毛降低10%。
4.5要提高污水再生利用率,积极推进污水再生利用水污染治理的战略目标已经由传统意义上的"污水处理达标排放"转变为以水质再生为核心的"水的循环再用",由单纯的"污染控制"上升为"水生态的修复和恢复"。
城市污水水量大且相对稳定,再生处理比海水淡化成本低,处理技术也比较成熟,基建投资比远距离引水经济得多,因此,当今世界各国解决缺水问题时,城市污水被选为可靠且可以重复利用的第二水源。到目前为止,城市污水再生回用的途经已有十几种,其中主要回用于农业灌溉,其次是工业和生活杂用,还有市政杂用,养殖业,地下水目;在和补充地表水等。
办公楼、宾馆、饭店和生活小区等较为集中排放的污水就地净化后回用于冲厕、洗车、消防、绿地等杂用水,通常称其为"建筑中水"。
国家"七五"“八.五"期间完成的重大科技攻关项目"城市污水资服化研究",针对我国北方部分城市在经济发展中急需解决的缺水问题。研究开发出适用于部分缺水城市的污水回用成套技术、水资指标及回用途径,完成了规划方法及政策法规等基础性工作,在北京、大连、太原、深圳等十余个城市重点开展污水回用事业、示范工程等。
随着污水回用范围和规模的不断扩大,安全供水和经济评价问题,特别在2∞3年的春季曝发的"非典"后,愈来愈受到人们的关注。进行回用水的危害评价是一项十分复杂、专业性极强的工作,我国未见进行系统评价的报道。
我省首座城市污水处理厂建于20世纪九十年代初(厦门)到21世纪开始才较普通在各市、县建设,但在建污水处理厂的同时对污水再生利用考虑很少,所以建设厅工作目标:到2010年,全省再生水回用率在现有的1.1%基础上有明显提高(6 - 10%);
至于建筑中水实践目前仅另星个案。污泥综合利用有待推进。
4.6雨水利用技术
积蓄雨水,利用雨水是节水开源的一种方式,早在古时我国缺水地区的群众就采用各种方积蓄雨水,利用雨水供人畜生活饮用和灌溉农作物。现代城市雨水水质情况比较复杂,城市和区域的不同、汇水面、季节、降雨特征等的不同都会导致径流水质的很大差别。雨水径流污染,特别是初期径流的污染性较强,应经处理后再利用。
雨水利用途径:
l、直接利用:①城市人工湖、池塘、小河、水库等 利用了自然而水径流做补充水源,同时还可向周边绿地浇水,保持了水土;②经适当处理后用作生活杂用水(公厕冲洗、绿地浇灌、道路清洁、车辆清洗、基建施工、景观用水等),有优缺点但投资少,见效快。
2、间接利用:经土壤渗透净化后补充地下水,利 于生态城市建设。现各地随意取地下水,造成地下水位下降(沿海地区还引起海水倒灌),特别大量建设建(构)筑物和道路,农用池塘的消灭和不透水面面积的增加,不能及时补充地下水,地下水位的水降还引起城市地面下沉。
城区常用的渗透设施,如绿地和渗透地面(多孔切青、多孔混凝土地面和嵌草砖)、渗透管、沟、渠和池等。德国尚在20世纪凶年代兴起一种综合性雨水利用技术。根据小区特点,利用生态学、工程学、经济学原理,通过设计的人工净化和自然净化,将雨水利用与景观设计相结合,从而实现环境、经济、社会效益的和谐与统一。
4.7海水的利用
海水利用包括海水代用和海水淡化两部分。
海水代用是指直接利用海水代替冷却、降尘、冲灰、部分生产工艺、生活杂用淡水。早在20世纪50年代,我省福州、厦门、三沙(霞浦)等地发电、水产等个例就利用海水进行冷却、冲灰、卫生保洁等。香港利用海水冲厕成功运行数十年给大家印象很深。
海水淡化是指将海水去降盐分制成淡水可供饮用、日常生活、生产等用途。现在亚海水、海水、微咸水(矿化度1 - 3mg/L)、半咸水(矿化度3 - 5mg/L)和苦咸水(矿化度5 ?l0g/L叫中盐度苦咸水,l0g/L以上为高盐度苦成水,含盐量50 - 500g/L称之为卤水,能经济利用的苦咸水目前为含盐盘1 ? 5g/L以下的低盐度苦咸水)等的淡化技术比较成熟,经济上也是可行的(相对某些长距离引水工程)。
海水、苦咸水淡化方法主要有蒸馆法(多效蒸馆、多级闪蒸、压气蒸馆等)、膜法(反渗透、纳滤等)和电渗析法(电渗析、频繁倒极电渗析等)。目前以膜法为最佳。案例有:
1、福鼎市沙埋镇外18海里的台山岛,人均日拥 有水资源量只有90升,同时该岛饮用非活动水源,水库所积雨水水质差、严染严重。2∞3-2∞4年该岛先后引进了日产淡水30吨的海水淡化设备和日产纯净水17吨的一级反渗透纯净水设备,2∞4.11安装调试完毕,经8个月的试运行,两套设备状况良好,出水达到国家生活饮用水标准。今年7月23日省水利厅等为我省首个海水淡化工程竣工验收。
2、天津大港区拟建海水淡化厂,一期5万吨/日, 拟于2∞6.7建成使用,整个工程规模为15万吨/日,为新加坡凯发集团承建。据介绍,该厂海水淡化成本为每吨4元。另该厂淡化的海水来自大港电厂冷却发电机组的尾水。
3、国家海洋局杭州水处理技术开发中心谭副主 任今年l月25日介绍:每吨海水淡化成本5元左右,而亚海水仅2元左右。
4、浙江省"海水淡化"可行性报告认为,海水淡化 不受时空和气候影响,占用土地面积少,建设期短、规模灵活、供水稳定、是解决目前和今后浙江水资源危机主要途径之一,并可使本省沿海地区反过来成为向内地供水的基地。
目前海水谈化产业大规模发展的主要制约因素是"投资与成本居高不下",专家建议设立重大科技专项"攻关"解决。
4.8推行定额用水、计划用水、超额累进加价水 费。以经济杠杆并采取激励措施促进节水工作。
4.9建筑节水、节能器具与设备
节水器和设备是指具有显著节水(节能)功能的用水器具和设备。我国目前节水器具和设备开发的门类品种虽多,但在较大程度上处于低水平重复开发状态,质量不高,致使节水器具和设备的应用范围所限,此有待解决。如制定标准、政策法规和加大市场监督力度等。
用水器具和设备的主要节水节能方法不外是:
1、用水单元、住宅每户进水管设分户水表、减压 (水流动压、静压均减)伐和橡胶避震喉。使计量、保持适宜工作水压供水,节制用水量,避震喉可减少水击引起的管道、器具的渗漏水。后两项装置目前在国内尚未引起重视。
2、提高用水效率;
3、推进使用陶瓷片密封水龙头、非接触式电控 (红外、超声波)水龙头和延时自闭式水龙头,掺气水龙头以及节流水龙头等。
2000年开始在新建建筑中推广大使器使用6升 水冲洗系统,近年来逐步对旧有便器进行改造,有条件的采用分大、小档冲水。在这里要注意的是,减少便器用水量不能只减少水箱的贮水或减少冲水时间,实际上应该把冲便器作为一个系统来看待。即整个冲水便器的各个环节都要适应减少水量的要求。尽管水箱、水箱配件、便器都能做到应用减少水量的要求,但输送的管道阻力大,水量少了稀释不了污物,流速不够,会发生管路堵塞的严重问题。可见每个环节都要适应减少用水量的要求,才能真正做到节约用水。
4、限定(水箱、水池)水位或水位适时传感、显示。如水位自动控制装置(浮球伐、小孔先导浮球{戈等)、水位报警器等。
小孔先导浮球伐在工程中得到广泛的应用,但其弱点是给水压力过低(如小于0.02MPa)会因自封无力有可能漏水,也有加弹簧克服这一缺点的产品,另外给水压力较高(如大于O.3MPaH均可丁口径较大时容而发生水击(水锤)现象。
5、在城市住宅建设中积极推广应用太阳能热水器、热泵热水器,在村镇住宅建设中推广应用太阳能、沼气等节能技术。
6、适时调节供水水压或流量,如"变频调速给水设备"、"变频泵与余压、利用器联合给水装置"等。
参考文献:
l、十一五建议系统资源节约型性会专项规划编制参考 资料(福建省土木建筑学会秘书处2005.7)
2、福建省建设厅十二项措施建设资源节约型社会(初 稿)(2005.7)
3、城市给水处理厂能耗研究进展(王国等稿,刊"给水排水"2005年第l期)
4、大中型水厂清水池的节能设计(罗惠云、周健稿.刊"中国给水排水"2002年第4期)
5、小区加压泵站节能改造前后运行情况浅析(姚宏等稿.刊“给水排水”2004年第2期)
6、生活用水器具与节约用水(北京市城市节约用水办公室编,中国建筑工业出版社2004年4月版)