煤炭企业建筑节能初探

国家“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低2 0%左右、主要污染物排放总量减少1 0%。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是维护中华民族长远利益的必然要求。

国务院发布了加强节能工作的决定,制定了促进节能减排的一系列政策措施,各地区、各部门、各行业也相继做了工作部署,节能减排工作取得了积极进展。对建筑行业来说,节能工作也是十分艰巨的。在我国,建筑能耗占总能耗的2 7%以上,而且还在以每年1个百分点的速度增加。每年仅北方地区采暖就多1800万吨耗标准煤,直接经济损失达70亿元。因此,做好建筑节能工作对实现“十一五”节能目标具有十分重要的意义。作为从事煤炭生产的企业,如何利用生产过程中的废弃物和资源,进行建筑节能技术开发,实现资源综合利用,是煤炭企业建筑人员研究的课题。

1 建筑节能技术措施

国家发改委能源研究所对目前建筑节能技术进行了详细论述,从不同角度提出了一般建筑节能的技术措施,主要包括以下几个方面:

1.1 建筑围护结构节能技术

墙体采用岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚胺酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等新型高效保温绝热材料以及复合墙体,降低外墙传热系数。

采取增加窗玻璃层数、窗上加贴透明聚酯膜、加装门窗密封条、使用低辐射玻璃(l o w-E玻璃)、封装玻璃和绝热性能好的塑料窗等措施,改善门窗绝热性能,有效阻挡室内空气与室外空气的热传导。

采用高效保温材料保温屋面、架空型保温屋面、浮石沙保温屋面和倒置型保温屋面等节能屋面。在南方地区和夏热冬冷地区屋面的采用屋面遮阳隔热技术。

采用综合考虑建筑物的通风、遮阳、自然采光等建筑围护结构优化集成节能技术。例如,双层幕墙技术是中间带有可调遮阳板、且可通风的方式,夏季可有效遮阳和通风排热,冬季又可使太阳透过,减少采暖负荷。

1.2 建筑能源系统节能控制技术

采暖空调系统的控制技术是对既有热网系统和楼宇能源系统进行节能改造、实现优化运行节能控制的关键技术。主要有三种方式:VWV(变水量)、VAV(变风量)和V R V(变容量),其关键技术是基于供热、空调系统中“冷(热)源-输配系统-末端设备”各环节的物理特性的控制。

1.3 热泵技术

热泵技术是利用低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术,主要有空气源热泵技术和水(地)源热泵技术。可以向建筑物供暖、供冷,有效降低建筑物供暖和供冷能耗,同时降低区域环境污染。

1.4 采暖末端装置可调技术

主要包括末端热量可调及热量计量装置,连接每组暖气片的恒温阀,相应的热网控制调节技术以及变频泵的应用等。可能实现3 0%-5 0%的节能效果,同时避免采暖末端的冷热不均问题。

1.5 新风处理及空调系统的余热回收技术

新风负荷一般占建筑物总负荷的约30%-40%。变新风量所需的供冷量比固定的最小新风量所需的供冷量少2 0%左右。新风量如果能够从最小新风量到全新风变化,在春秋季可节约近6 0%的能耗。通过全热式换热器将空调房间排风与新风进行热、湿交换,利用空调房间排风的降温除湿,可实现空调系统的余热回收。

1.6 独立除湿空调节电技术

中央空调消耗的冷量中,4 0%-5 0%用来除湿。冷冻水供水温度提高1℃,效率可提高3%左右。采用除湿独立方式,同时结合空调余热回收,中央空调电耗可降低3 0%以上。我国已开发成功溶液式独立除湿空调方式的关键技术,以低温热源为动力高效除湿。

1.7 各种辐射型采暖空调末端装置节能技术

地板辐射、天花板辐射、垂直板辐射是辐射型采暖的主要方式。可避免吹风感,同时可使用高温冷源和低温热源,大大提高热泵的效率。在有低温废热、地下水等低品位可再生冷热源时,这种末端方式可直接使用这些冷热源,省去常规冷热源。

1.8 建筑热电冷联产技术

在热电联产基础上增加制冷设备,形成热电冷联产系统。制冷设备主要是吸收式制冷机,其制冷所用热量由热电联产系统供热量提供。与直接使用天然气锅炉供热、天然气直燃机制冷、发电厂供电相比,上述方式可降低一次能源消耗量10%~30%,同时还减少了输电过程的线路损耗。

1.9 相变贮能技术

相变贮能技术具有贮能密度高、相变温度接近于一恒定温度等优点,可提供很高的蓄热、蓄冷容量,并且系统容易控制,可有效解决能量供给与需求时间上的不匹配问题。例如,在采暖空调系统中应用相变贮能技术,是实现电网的“削峰填谷”的重要途径;在建筑围护结构中应用相变贮能技术,可以降低房间空调负荷。

1.1 0 太阳能一体化建筑

太阳能一体化建筑是当前太阳能利用的发展趋势。利用太阳能为建筑物提供生活热水、冬季采暖和夏季空调,同时可以结合光伏电池技术为建筑物供电。

1.1 1 采用节能产品

购买和使用达到或者超出国家节能标准的空调、冰箱、照明器具、风机、水泵等节能产品。

1.1 1.1 变频空调

变频空调是根据房间空调负荷的变化对制冷机流量(V R V)进行调节来实现节能目的的技术。目前,我国房间空调器的季节能效比(S E E R)为2.5-3左右,而变频空调器和户式空调的季节能效比可达到4-4.5。

1.1 1. 2 节能冰箱

关键技术是冰箱的保温隔热技术和制冷系统的节能技术。目前,节能冰箱的日耗电量已经降到了0.5度以下,比常规冰箱下降了2倍以上。

1.1 1. 3 节能灯

目前普遍使用的白炽灯的发光效率只有大约1 0%,荧光灯的发光效率约为3 0%-4 0%,而高效节能灯的发光效率则可达到70%~80%。

2 煤炭生产与建筑材料及节能技术

现代煤炭企业已经不是单一的井工生产型煤矿,往往是集现代化洗煤、矸石发电、水泥建材、煤化工为一体的大型企业集团。生产产品多,生产工艺相对独立且复杂多样。在进行企业建筑设计施工中,除按照一般性建筑进行节能设计施工外还要综合考虑自身优势,充分利用现有资源,实现资源利用最大化,逐渐降低能源消耗。以下针对煤炭企业特点,提出几项在建筑材料及节能技术应用方面的方法。

2.1 煤矸石综合利用

煤矸石是煤炭生产过程中产生的废弃物,一般都以矸石山形式进行堆放,不但占用大量土地,其浮尘和内燃还会造成环境污染。随着科学技术的进步及煤矸石综合利用项目的开发,使煤矸石变废为宝,在建筑行业得到广泛应用。

第一,煤矸石用于矿渣水泥生产。利用煤矸石进行矿渣水泥生产,可实现煤矸石就地转化,减少水泥生产原材料成本和运输费用。是实现煤矸石综合利用的有效途径之一。

第二,煤矸石用于矿井充填。矿井充填技术目前取得突破性进展,使煤矸石有了用武之地。甚至某矿煤矸石实现了不升井利用,创造了世界煤炭开采首例。既节约了大量运输能耗,也使矿山环境得以彻底改善。先进的矿井充填技术还可以实现地面建筑物下的充填开采,有效地避免地表塌陷及对地面建筑物的破坏。同时,最大限度地提高了煤炭回收率,从源头实现了资源节约。

第三,煤矸石用于发电。经过洗煤加工,部分煤矸石还具有一定发热量,对于这部分矸石可磨碎后掺入混煤、煤泥中用于矸石电厂的一次能源,把有效能源转换成电能。是煤矸石综合利用的又一途径。

2.2 粉煤灰的综合利用

矸石电厂在发电生产中,产生大量粉煤灰,近年来,粉煤灰在建筑材料方面也得到了充分利用。

第一,对于燃烧不充分的粉煤灰,可以作为烧制砖厂辅助材料,掺如砖内烧制,起到内燃材料的作用。有利于增强建筑砖的强度。

第二,受节能环保政策导向作用,传统土窑烧制砖工艺逐步淘汰。新工艺是以粉煤灰或其他矿渣、灰砂为原料,添加石灰、石膏以及骨料,经胚料制备、压制成型、高效蒸汽养护等工艺进行制砖。这种工艺可大量利用粉煤灰。是国家建材行业推广项目,对节约土地,保护生态环境有重要意义。

第三,在煤炭生产中,粉煤灰被作为原材料,用于井下巷道喷浆支护。还可以用作井下矸石充填辅料和水泥生产原料。

2.3 矿井余热利用

矿井通风系统和排水系统是煤矿开采的两大生产系统。两大系统都含有不同的低温热能,为水源热泵技术应用提供了良好热源。因此,煤炭企业建筑工程应优先考虑利用通风、排水系统热源建设水源热泵系统,为办公建筑及宿舍、住宅提供采暖和冷气。

水源热泵供暖空调系统是一种高效节能的环保型空调系统。具有以下特点:

(1)水源热泵机组的运行没有任何污染,没有燃烧,没有排烟也没有废弃物,不需要堆放燃料及废物的场地。

(2)运行成本低。水源热泵空调系统运行费比其它常规供暖、制冷方式相比运行费最低,一般来讲,水源热泵输入1 k W的电能,可产生4.6 k W的热能。

(3)一机多用。一套设备既解决供暖、又解决制冷及生活热水,设备及工程简单。

(4)机房占地面积小。

(5)符合当前国家节能减排的政策。

矿井通风系统回风温度一般在1 8℃—21℃,排水系统温度在10℃—25℃,全年变化很小,为热泵机组良好的热源和热汇。所以,在煤炭企业矿区建筑整体设计及建筑改造中,有效利用矿井固有资源,对建设资源节约型矿区具有深远的意义。

3 结语

在我国社会发展的现阶段,粗放型经济不断向集约型经济转化,以消耗大量资源、付出巨大环境代价的传统经济逐渐失去昔日的荣耀。而建筑作为一个完整的系统,如何结合煤炭生产的特点,实现高效率地利用资源,最低限度造成对环境的影响是节约能源的重要环节。只要严格按照国家建筑节能新标准,从建筑设计做起,不断探索建筑节能新途径,作好建筑施工全过程监督,就能有效降低建筑能耗,为国民经济可持续发展做出贡献。

摘要：阐述了建筑节能的措施,论述了煤炭生产过程中的废弃物及资源的综合利用及煤炭企业建筑的节能途径。

关键词：煤炭企业,建筑节能,应用探索