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一 節能減排的提出
(一)世界能源形勢嚴峻
根據美國能源信息署(EIA)最新預測結果,隨著世界經濟、社會的發展,未來世界能源需求量將繼續增加。預計,2010年世界能源需求量將達到105.99億噸油當量,2020年達到128.89億噸油當量,2025年達到136.50億噸油當量,年均增長率為1.2%。歐洲和北美洲兩個發達地區能源消費占世界總量的比例將繼續呈下降的趨勢,而亞洲、中東、中南美洲等地區將保持增長態勢。伴隨著世界能源儲量分布集中度的日益增大,對能源資源的爭奪將日趨激烈,爭奪的方式也更加復雜,由能源爭奪而引發沖突或戰爭的可能性依然存在??傊?a href="http://www.baojiexiang.com/haowen/189708.html" target="_blank">能源危機遲早會爆發;它的爆發將具有爆炸性。
(二)節能減排的現實意義
我國經濟快速增長,各項建設取得巨大成就,但也付出了巨大的資源和環境代價,經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳,群眾對環境污染問題反應強烈。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式粗放直接相關。不加快調整經濟結構、轉變增長方式,資源支撐不住,環境容納不下,社會承受不起,經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展,才能實現經濟又好又快發展。同時,溫室氣體排放引起全球氣候變暖,備受國際社會廣泛關注。進一步加強節能減排工作,也是應對全球氣候變化的迫切需要。
能源危機的時代背景,要求我們設計者需要具有一種時代的使命感。節能減排已經不在是那些思想進步的少數人的事情,而是每一個地球人都應該致力的方向。
二 建筑設計中創新與節能減排的關系
建筑設計者在實際工作可以接觸到的創新從來源上可以分為外部創新和內部創新,這兩種創新與節能減排都是息息相關的。
(一)他山之石――質變
建筑設計者在節能減排方面接觸到的外部創新主要是來自于能源學、材料學等方面的科技創新。這種創新可以說是一種治本的、質變的創新。
克服能源危機的出路:要大力發展可再生性的能源,用可再生性能源和原料全面代替生化資源,這不僅是出于生存的原因,也是世界經濟可獲得持續的發展需要。綠色施工總體框架由施工管理、環境保護、節材與材料資源利用、節水與水資源利用、節能與能源利用、節地與施工用地保護六個方面組成。這六個方面涵蓋了綠色施工的基本指標,同時包含了施工策劃、材料采購、現場施工、工程驗收等各階段的指標的子集。
科技的發展正改變著現代工業的生產要求,同時也對現代工業建筑的設計創新提出更高的要求。建筑設計者雖然不是科學技術創新的發明者,但是卻可以成為這一場場創新的有力推動者。從實驗室到實際生活,科學家不能走近的領域,將由設計者和施工者來共同完成。
為了承擔這一歷史的任務,建筑設計者需要時刻保持一種學習的態度,不斷的接受新技術、新材料,并能迅速準確的將之運用到實際的建筑設計中。
新的建筑節能性能是由多個環節決定的,它主要包括建筑設計,暖通空調設計,水電設計等。另外建筑材料,建筑構配件,建筑施工,建筑設備安裝,工程竣工驗收等也很主要。對于新的建建筑節能的關鍵環節在于建筑設計。
(二)開拓思路――量變
建筑設計者在實際工作中,除了要不斷的學習其他學科的新知識、新技術,還要力求解放思想、開拓思路,在原有的設計思路上做文章,尋求更有效、更環保的設計方案。
例如,在太陽能成為一種解決能源危機的新能源時,設計者不僅應該盡量結合自然地理環境,適當選用太陽能做為采光采暖的能源,而且還要在設計時,力求發揮太陽能的優勢。
實現低能耗建筑的設計途徑主要包括兩個方面,即能源的開源與節流。開源是指開發利用可再生新能源,節流是指提高供暖、空調系統效率和提高建筑護結構性能,減少建筑熱損失。太陽能建筑同時具備上述兩個特點:首先太陽能屬對環境無污染的可再生能源;其次由于太陽能的低密度也要求建筑有著較高品質的圍護性能和恰當的體形、朝向和空間布局。第一個特點由科學家發現并設計出了物理器械來轉化能源。第二個特點則要有建筑設計者開動腦筋來完成。第一個特點是由舊到新的質變,而第二個特點是由粗放到集約的量變。
(二)太陽能建筑設計
(1)建筑定義和內涵
比對中國節能建筑的定義,建議將太陽能等可再生能源利用在建筑使用能耗中的所占比例大于30%或基于現狀建筑二氧化碳排放平均水平上的減排貢獻率大于30%的建筑,稱為太陽能建筑。當然,隨著技術進步和經濟發展,30%的指標也將不斷提高。現代太陽能建筑的定義更符合節能減排的國際環境和建筑設計的發展方向。
(2)熱利用可以解決75%的建筑能耗。將太陽能產生的熱水儲備起來,可以解決家庭熱水需求,可以供暖,可以制冷,可以干燥,可以除濕。功能很多。如果加上足夠的太陽能電池,就能解決照明、電視、冰箱、電腦、洗衣機等家用電器用電,實現零能耗,即所謂零能或零碳建筑。
具體設計方案需要指導具體參數,經過很多專業的計算。
(3)太陽能建筑的朝向要選擇在節約用地的前提下能夠滿足冬季有較多的日照地方,且夏季能避免過多的日曬和有利于自然通風降溫、照明。兩者有矛盾時,應視當地的氣候條件而定。研究表明,冬季太陽能輻射熱在9-15時,是全天輻射熱的90%左右,因此設計時要求太陽能建筑的屋頂面和南向墻面接受了絕大部分可能接受到的太陽能輻射量,應保證充足的陽光照射。
2、構造節能的基本設計方法
傳統太陽能建筑的理念是,不采用特殊的機械設備,而是利用輻射、對流和傳導等方法,使熱能自然地流經建筑物,并通過建筑設計方法控制熱能流向,從而獲得采暖或制冷的效果。其顯著的特征是,建筑物本身作為系統的組成部件,不但反映了當地的氣候特點,而且在適應自然環境的同時充分利用了自然環境的潛能,在解決建筑物的固有問題方面發揮著主要作用。
三 結論
一、碳關稅產生的背景
碳關稅是指如果某一國生產的產品不能達到進口國在節能和減排方面設定的標準,就將被征收特別關稅。這個概念最早由法國前總統希拉克提出,用意是希望歐盟國家應針對未遵守《京都協定書》的國家征收特別的進口碳關稅,否則在歐盟碳排放交易機制運行后,歐盟國家所生產的商品將遭受不公平競爭,特別是其境內的鋼鐵業及高耗能產業。碳關稅目前在世界上并沒有征收范例,但是歐洲的法國、瑞典、丹麥、意大利,以及加拿大的不列顛和魁北克在本國范圍內已開征與碳關稅類似性質的碳稅。2009年6月美國眾議院通過的《美國清潔能源安全法案》條款中規定,從2020年起將對進口產品開始實施碳關稅,對進口的排放密集型產品,如鋁、鋼鐵、水泥和一些化工產品,征收特別的二氧化碳排放關稅。美國是國際上第一個對碳關稅進行立法的國家。碳關稅問題是在世界經濟發展面臨全球變暖和能源危機這兩大壓力的背景下產生的。
(一)溫室氣體和全球變暖
隨著人類社會經濟的發展,人類活動大幅度提高了地球大氣中溫室氣體的濃度,其中燃燒石油、煤等傳統化石能源釋放的二氧化碳是溫室氣體排放的最主要來源,而大氣中二氧化碳濃度的增加是造成地球氣候變暖的主要根源。國際能源機構的一項調查結果表明,美國、中國、俄羅斯和日本的二氧化碳排放量幾乎占全球總量的一半。國際能源機構最近的《2009世界能源主要統計》資料數據顯示, 2008年一年中國在能源消費部門排放的二氧化碳量為61.47億噸,這一數據比美國的56.12億噸多5.35億, 中國成為世界最大的二氧化碳排放國,但中國人均二氧化碳排放量約為 4.7 噸/年,僅為美國人均排放量(19.1噸/年)的24%。減少溫室氣體的排放,控制全球變暖,保護人類生存發展的地球已是本世紀最大的挑戰。為保護人類唯一的地球,保護全球氣候環境,減少二氧化碳的排放,發展低碳經濟,實現可持續發展已是世界各國共同的目標。
(二)能源危機
隨著經濟的發展,全球對石油、煤等傳統能源的需求迅速增長,迅速增長的需求和有限的能源供給之間的矛盾逐步加深。地球上石油、煤等傳統化石能源的蘊藏量是有限的,目前容易開采和利用的儲量已經不多,剩余儲量的開發難度將越來越大,到一定限度就會失去繼續開采的價值。人類對能源的需求是無限的,在當前世界能源消費以石油為主導的情況下,經濟發展依賴傳統的不可再生能源,人類如果不作出重大努力去利用和開發各種新的能源資源,那么在不久的將來人類將會面臨資源枯竭、環境破壞等嚴重問題,人類的長遠生存發展將面臨重大挑戰。目前能代替石油的其它能源資源并能夠大規模利用的還較少,太陽能、風能等可再生能源雖然用之不竭,但由于技術的限制,還未到產業化大規模應用階段。21世紀,在傳統能源資源可能枯竭帶來的危機面前,人類社會的發展正面臨著能源危機的嚴重挑戰。
在面臨氣候變暖和能源危機這兩大挑戰面前,世界經濟社會發展對能源的需求不能僅限于傳統能源。發展低碳經濟、開發新能源,開辟新型經濟發展模式已是當前世界各國的共識。在這一認識下,可以預見,全球經濟發展即將進入一個新的時代――低碳時代。發展低碳經濟,一方面是尋找太陽能、風能等可再生能源來代替傳統不可再生能源,另一方面是在當前條件下盡量限制傳統能源的使用,提高傳統能源的利用效率,減少二氧化碳的排放。在限制傳統能源的使用上,從提高碳排放產品的生產成本角度,具體措施是對傳統能源的使用者開征類似于資源稅性質的稅目,即碳稅,以促使企業提高能源利用率或減少能源的使用;從提高碳排放產品的貿易成本角度,具體措施是對進口的在其國內未被征收過碳稅的產品開征碳關稅。這樣從邏輯上看通過碳關稅的方式加大未開征碳稅的國家出口產品的成本,一方面為本國被征收過碳稅的產品創造一個公平的貿易環境,另一方面促使它國對其國內碳產品盡快開征碳稅,從而間接地提高含碳產品的成本,促進其對傳統能源的使用效率,減少碳排放。碳關稅正是在人類面臨氣候和能源兩大挑戰下,通過提高碳產品的成本來促使碳排放的減少這樣的邏輯路線下產生的。從這一角度,發達國家提出的準備對進口的國外碳產品征收碳關稅,對保護全球氣候環境和節約傳統能源的使用,有其合理的、積極的一面。
但由于世界各國經濟發展的不平衡,特別是發達國家和發展中國家所處的經濟發展階段不同、國際貿易產品結構的不同、利用能源技術水平的高低,所面臨的二氧化碳排放壓力也不同,簡單地在貿易環節對進口產品征收碳關稅將對世界自由貿易環境產生嚴重的影響,這也是美國通過征收碳關稅立法后,引起廣大發展中國家強烈反應的原因之一。
二、碳關稅的實質:新式綠色貿易壁壘
在WTO 的框架下,關稅、許可證和配額等傳統貿易壁壘的使用受到限制, 技術性貿易壁壘、綠色貿易壁壘、勞工標準、電子垃圾回收法案等新型非關稅壁壘日益成為各國對本國產業實行貿易保護的重要手段。其中,綠色貿易壁壘指國際貿易中一些國家為了維護自己的經濟利益,以保護生態資源、生物多樣性、環境和人類健康為由,憑借自身先進的環保技術,設置一系列苛刻的高于國際公認或絕大多數國家不能接受的環保法規和標準,對外國商品進口采取準入限制或禁止措施。近年來,綠色貿易壁壘被各個國家采用的頻率越來越高,成為繼反傾銷措施以后的又一重要的貿易措施。其主要原因在于,貿易和環境問題的復雜性和敏感性致使各國在與貿易有關的環境標準方面難以達成一致意見,導致現行國際貿易規則和協定不完善、缺乏有效約束力,為各國“以環境保護之名,實施綠色貿易壁壘” 提供了合法的借口。它以其名義上的合理性、形式上的合法性、保護內容的廣泛性、保護方式的隱蔽性、較強的技術性等特點受到發達國家的青睞。
碳關稅披著“減少二氧化碳排放,保護環境” 的美麗外衣,其實質是新式綠色貿易壁壘。發達國家提出碳關稅的主要目的很明顯:
一是提高本國競爭力,維護發達國家在全球經濟中的霸權地位,削弱中國、印度、巴西等發展中大國的制造業出口競爭力。受金融危機重創,美國政府希望以綠色產業帶動美國經濟復蘇,繼續引領世界經濟發展方向。提出嚴格的碳排放標準,對擁有世界先進減排技術的美國和歐洲、日本等發達國家具有明顯優勢,有利于其在全球新一輪競爭中,在節能環保領域和新能源領域搶占新興產業和新興技術的制高點,遏制新興國家的崛起。
二是通過征收碳關稅,維護其國家經濟利益。征收碳關稅不僅可以獲得高額財政收入,減少貿易赤字,同時,美國通過對碳排放較高產品征收關稅,將使該類產品進口量減少,導致該類產品國際市場價格降低,美國將能以更低價格進口,獲得更大貿易利益。
三是轉嫁環境治理責任和成本。美國至今沒有簽署《京都議定書》。美國通過向發展中國家進行產業轉移,轉嫁環境污染較高產業應承擔的減排成本,同時通過提高減排標準迫使發展中國家向其購買先進減排技術,使發展中國家承擔了減排成本和費用。
四是碳關稅的征收有利于美國等發達國家在全球氣候變化談判中處于有利地位。目前,針對2013 年后全球減排目標和減排機制正在進行國際談判,將決定后京都時代的全球主導權。征收碳關稅不僅將改變美國過去在全球減排方面的消極做法和國際形象,增強其國際談判籌碼,而且很可能會以“碳關稅”為由要求中國等發達國家對外承諾減排量。
三、如何應對碳關稅對我國外貿可能造成的影響
目前,機電、化工、鋼材等高碳工業制成品在我國出口中占一半以上比重,且歐美國家是我國主要出口市場。如果中國在美國“碳關稅”政策實施前未作出減排的承諾,中國對美國出口的高能耗產品將成為“碳關稅”的課稅對象,這必將加大這些產品的成本,減少其在美國市場的銷量和份額。更讓人擔憂的是,美國征收碳關稅后, 歐盟和日本會很快仿效。我國對歐盟、美國和日本三個市場的出口額占總出口額的比例達65.82%,若歐美日都推行碳關稅,我國出口產品將會在三個重要市場受到重挫,外需面臨“雪上加霜”的困境。為此,我們必須未雨綢繆,從多方面采取措施,以應對碳關稅可能對我國外貿產生的嚴重影響。
第一,積極利用WTO有關條款,堅決反對美國等發達國家利用碳關稅實行貿易保護主義措施。碳關稅違背了WTO中最惠國待遇和非歧視性的基本原則。有經濟學家認為,WTO或許是中國反制“碳關稅”的機制。不過,這一問題仍然十分復雜。這里還必須指出的是,我們持這種態度并不是針對碳關稅本身,而是針對美國等發達國家借碳關稅之名行貿易保護之實。我們應當堅持《京都議定書》中“共同而有區別的責任”之原則,堅決反對美國等發達國家大肆違反WTO原則施行貿易保護措施的行為。
第二,積極開展“環境外交”,參與制定國際碳排放量參照標準。我國既是貿易大國也是環境大國,在世界環境與發展事務中占有舉足輕重的地位,應當通過外交手段為國內企業開展綠色貿易創造良好的外部環境,特別是突破碳關稅形成的綠色壁壘。政府應加強同國際社會就碳關稅問題的討論和談判,積極參與國際環境公約和國際多邊協定中碳關稅的討論和談判,成為規則的參加者、制定者。目前,國際上并沒有一個統一的碳排放量參照標準,這給某些企圖通過“綠色壁壘”進行貿易保護的進口國以可乘之機,他們會按照利于己方的標準向對方征收碳關稅。因此,盡快制定合理的國際碳排放量參照標準勢在必行。我國應當積極推動和參與制定國際碳排放量參照標準的國際談判、協商,爭取主動權,發揮良好的發展中大國的協調作用。我國在對外貿易中,亦可以利用WTO相關協議,設置正當的綠色壁壘,以保護人民、動植物的生命和健康及生態環境。
第三,大力推動經濟結構調整和產業結構升級,加大低碳產業的發展。美國碳關稅政策可能在一定程度上會對我國經濟發展和對外貿易制造壓力,但其真正實施要到2020年。當前,氣候變化問題已成為全球首腦及各國最為關注的焦點問題之一,轉變資源能源結構和消費方式,減少溫室氣體排放,促進低碳經濟發展已成為不可動搖的國際大趨勢。因此,我國應順應國際潮流,以“碳關稅”為契機,大力推進經濟結構調整和產業結構升級,加速轉變我國長期以來沿襲的以高能源消耗和高碳排放為代價的經濟和對外貿易增長方式,加大低碳產業的發展。如:積極發展“綠色市場”。“綠色產品”在未來將主導世界主要工業市場。我國應在借鑒發達國家成功經驗的基礎上,不斷從發達國家引進先進的環保技術,增加環保方面的資金投入,不斷開發“綠色產品”,積極發展符合環保要求的“綠色產業”,為我國的外貿出口開拓更為廣闊的國際“綠色市場”。鼓勵企業進行綠色技術創新。政府與企業應形成共識,采取有力手段,增加科技投入,加強技術創新,發展綠色技術,提高產品質量,開發和生產優質的綠色產品,以沖破國際綠色壁壘,擴大在國際市場的貿易空間。以環境補貼擴大環保產品出口。環境補貼又稱“綠色補貼”,即對環保產品提供專項的補貼、低息貸款等優惠措施,以保護和促進本國環保產品的出口。綠色貿易要求進口的環保產品應具有綠色標志,而申請綠色標志需要較高額的申請費用,設立政府補貼可以解決企業資金不足的問題。嚴格執行法規提高“綠色門檻”。在引進外資中,杜絕把污染嚴重的企業和產品遷移到中國;嚴格禁止碳密集產品的進口;把環境作為社會成本納入核算體系,強化環境保護。對嚴重污染環境、損害人體健康的項目和產品, 一律不予批準,嚴格禁止高污染、高耗能和浪費土地的項目進入,限制單純買賣資源的項目進入。
第四,以應對“碳關稅”為契機,加速開征國內資源環境稅。根據美國法案,其“碳關稅”主要針對高碳排放的進口產品,或稱能源密集型產品。屆時,像鋼鐵、焦炭、金屬冶煉加工制品等輸美產品可能面臨美方的高額進口關稅。長期以來,我國對外貿易在給國外提供了大量廉價產品的同時,把大量污染留在了國內,廉價產品背后的重要原因之一是這些產品價值中沒有包含足夠的資源環境成本,其結果往往是,我國出口產品還反而成為眾矢之的。扭轉這種局面的重要途徑就在于,一方面,通過國內宏觀調控政策,減少和限制“兩高一資”產品出口,對鋼鐵、焦炭、電解鋁等能源密集型產品以及我國重要戰略性資源產品繼續征收高額出口關稅,同時大力促進高新產業和服務業的對外貿易,鼓勵企業“走出去”,拓展海外投資,這將有助于規避國外開征“碳關稅”對我國企業的不利影響;另一方面,加快開征國內資源環境稅,對“兩高一資”和高碳排放產品加征資源環境稅,把外國想征收的稅費先由國內征收,稅收資金可用于國內資源環境保護和污染減排。
第五,積極開發利用新能源,推動以再生能源為核心的能源革命。國際金融危機后時代,再生能源發展必將成為世界經濟發展的主要潮流。我國可以抓住這一契機,率先制定并實施面向未來的占據發展先機的產業振興計劃,加大政府財政投入,大力開發風能、太陽能和核能等新型能源,鼓勵新能源的利用,不僅為我國進一步實施可持續發展戰略創造條件,同時也為維護人類的共同家園,保護人類的共同利益作出應有的貢獻。
參考文獻:
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關鍵詞:分布式光伏并網 配電網 分布式電源
中圖分類號:TM74 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(c)-0027-02
經濟的發展離不開能源的支持,而石化能源是目前能源應用的主流,粗放的開采和使用對環境造成了嚴重的污染,人類的生活環境日益遭到破壞,同時也制約了經濟可持續發展。因此,人們急需新型的無污染能源實現經濟的可持續發展,太陽能作為一種無污染,并且可再生的資源,是當前能源短缺背景下化石燃料最佳的替代品。光伏l電是目前光能的主要利用形式,隨著光伏發電技術的不斷發展,光伏技術逐漸在世界上取得了廣泛的應用,規模越來越大,對經濟的發展起到了不容忽視的作用。
1 分布式電源的發展概述
1.1 發展概述
從現階段全世界范圍內分布式電源的發展情況來看,光伏發電有著廣闊的發展空間。這是因為世界范圍內出現了嚴重的能源危機以及電力危機,故而集中發電已經造成電力系統嚴重不足的現象,其無法滿足電力供應要求以及電力供應質量,所以,分布式光伏并網系統出現。所謂的分布式電源,實則就是在用戶的附近,進行發電,從而使得電能可以就地利用。并且,以10 kV及其以下的電壓接入到電網當中,其中主要表現為對能源的綜合利用。大電網系統以及分布式電源系統的相互結合,構成了現階段我國電力應用的現狀,也是未來我國電力系統發展以及智能電網建立和完善的主要發展方向。
1.2 現狀概述
分布式光伏發電在我國的應用現狀,是非常值得分析和探討的。光伏發電主要是將太陽能作為主要的能源,并且這樣的發電方式可以有效利用能源,且不受地理位置的限制。既不會造成土地資源的浪費,安裝起來也相對靈活,符合可持續發展的相關要求。尤其在近些年來,能源危機問題越來越嚴重,且環境保護的要求也越來越高。這就直接促進了我國分布式光伏發電的不斷發展,使得其逐步成為影響世界電力格局變化的主要方向。
2 分布式光伏并網對配電網的具體影響
2.1 對電能質量產生影響
分布式光伏并網在不斷發展過程當中,對配電網本身產生了較為明顯的影響。首先,分布式光伏并網的快速發展使得配電網當中的電能質量出現了變化。由于分布式光伏并網采用的是高頻調制,很容易產生諧波。因此,因其所輸出的功率會具有一定的不穩定性,容易造成電網電壓的快速波動及其閃動變化。配電系統最初是由相對單一并且能夠進行分配的角色,逐步轉變成為對電能進行收集,以及傳輸和分配的一系列交換系統。因此,針對于此,就會直接造成電能受到諧波污染,或者是因為電壓不斷波動而出現嚴重的閃變現象。
2.2 對電網運行控制產生影響
分布式光伏并網系統還會對配電網的正常運行產生較為嚴重的影響。這是因為大規模的光伏并網發電,可以有效對太陽能進行利用。但是往往光伏發電也會因為太陽強度的不同、環境差異以及溫度變化等眾多原因,造成并網之后功率出現嚴重的變動,存在一定的不確定性。許多用戶在使用光伏發電系統之后,會使得相關的電力人員更加難以對電網的實際負荷情況進行掌控,進而在進行系統調度以及整體計劃的時候,易出現問題。
除此之外,分布式光伏并網發電系統在接入公共電網之后,往往也會造成配電網當中的電源點數量有所增加。而電源點因為過于分散,所以單點規模相對較小,這也為后續電源協調控制帶來了很大的困難。傳統的常規調動并不能夠滿足當前的用電要求,尤其在用電高峰階段,會直接對電壓的穩定性、安全性帶來很大隱患,確實增大了電網運行的控制難度。
2.3 孤島效應影響
若電力線路出現故障,或是因為需要停電進行維修而導致斷電時,各個用戶端分布式光伏電源便可能同附近負載形成電力公司無法控制的供電孤島,即孤島效應。伴隨著分布式光伏并網系統應用范圍的持續擴大,形成孤島效應的幾率也隨之增加。孤島效應的形成往往對用戶正常用電以及配電網形成如下負面影響:第一,存在孤島效應的區域,無論是供電電壓還是供電頻率,均不穩定。第二,供電恢復過程中,由于相位之間不同步,有可能導致電網受到沖擊。第三,光伏供電系統出現孤島現象之后,則用原有配電網之間相互分離。如果原供電模式為單相供電模式,便有可能使配電網發生三相負荷不對稱的問題,進而降低其余用戶的用電整體質量。第四,當配電網切換至孤島方式,僅僅依靠光伏發電系統供應電能,若該供電系統當中部分并未安設儲能構件或是儲能元件容量不足,均有可能令用戶的負荷出現電壓不穩定或是閃變的問題。
3 分布式光伏并網對配電網產生影響的具體對策
3.1 安裝安全自動裝置
通常情況下,各個光伏電站的并網方式之間并不相同,彼此各有特點。究其原因,在于光伏電站受到電網架構的影響。因此,建議企業按照各個光伏電站本身的特點,為電站裝設對應的安全自動裝置。安裝過程中,企業工作人員應遵照如下基本原則:若情況較為緊急,建議工作人員自系統內切除光伏電站,僅僅保留系統本身,以確保電力系統運行的穩定性以及安全性,從而建立完善第三道防線。
3.2 選擇局部式光纖差動保護
基于一般微機保護容易受到分布式光伏電站并網的干擾,且受到的干擾較為嚴重,建議企業在條件允許的前提下,應用局部式光纖差動保護作為應對措施。如此一來,企業無需將光伏發電因陽光照射而受到限制納入考慮范圍當中,同時也避免出現因助增電流而致使保護靈敏度降低等問題。
4 結語
作為一種近年來逐漸廣泛應用起來的新型發電技術,分布式光伏電源接入到配電網會對傳統配電網產生巨大的影響,不僅影響到配電網的潮流分布,同時也會使其電能質量獲得極大的提升。目前分布式光伏電源仍然處于發展階段,其在接入配電網后仍然存在較多的問題有待解決,因此必須明確光伏式電源對于接入配電網對配電網的影響。該文主要對光伏式電源接入配電網的相關問題進行研究,對于解決分布式光伏電源接入配電網的問題具有一定的借鑒意義。
參考文獻
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[3] 袁志堅.分布式光伏并網對配電網的影響及解決措施探討[J].科技展望,2016(20):94,96.
一、 能源的種類的考查
根據不同的分類標準,能源可分為:常規能源(如煤、石油、水力、電能等)和新能源(如原子能、太陽能、雷電能、宇宙射線能、火山能、地震能等);一級能源,二級能源;可再生能源,不可再生能源等??疾闀r往往結合環境問題,可持續發展問題進行,需要學生具有正確的理念。
例1 (2012?江蘇宿遷)下列物質屬于最清潔的能源是( )
A. 煤 B. 氫氣
C. 可燃冰 D. 石油
【答案】 B
【解析】 A. 煤在燃燒時能產生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物,故選項錯誤;
B. 氫氣的燃燒產物是水,無污染,屬于最清潔的能源,故選項正確;
C. 可燃冰是甲烷的水合物,雖然比較潔凈,但燃燒時產生的二氧化碳排放過多會造成溫室效應,故選項錯誤;
D. 石油在燃燒時能產生二氧化硫、一氧化碳、煙塵等空氣污染物,故選項錯誤。故選B。
二、 能源的污染的考查
化石能源在燃燒過程中,不可避免的會出現各種廢棄物,甚至給環境帶來污染問題。節能減排,有效控制各種能源的廢棄物,還人們以青山綠水是對能源問題的關鍵所在。分析污染產生的原因,有效控制污染源,消除污染物是這一類題目考查的主要方向。
例2 (2012?廣東)新修訂的《環境空氣質量標準》增加了PM2.5監測指標。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的可吸人顆粒物。下列不影響該項檢測結果的是( )
A. 金屬回收 B. 垃圾焚燒
C. 汽車尾氣 D. 工業廢氣
【答案】 A
【解析】 空氣污染的途徑主要有兩個:有害氣體和粉塵.有害氣體主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體;粉塵主要指一些固體小顆粒.PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的可吸入顆粒物,屬于粉塵污染。
A. 金屬回收可以保護金屬資源,與PM2.5監測指標無關,故選項正確;
B. 垃圾焚燒有大量的煙塵,因此與PM2.5監測指標有關,故選項錯誤;
C. 汽車尾氣中有:有毒的氣體和煙塵,因此與PM2.5監測指標有關,故選項錯誤;
D. 工業廢氣中也有大量的煙塵,因此與PM2.5監測指標有關,故選項錯誤;故選A。
例3 (2012?廣東肇慶,10題)觀察下圖,化石燃料在燃燒過程中會產生各種廢氣,其中形成酸雨的主要氣體是( )
A. SO■、NO■ B. CO■、CO
C. SO■ 、CO■■■ D. NO■、CO
【答案】 A
【解析】 A. 二氧化氮和二氧化硫能與水反應生成酸,形成酸雨,故A正確;
B. 二氧化碳能與水反應生成碳酸,使溶液呈酸性,但是不是酸雨,一氧化碳不能形成酸雨,故B錯誤;
C. 二氧化硫能與水反應生成酸,形成酸雨;二氧化碳能與水反應生成碳酸,使溶液呈酸性,但是不是酸雨.故C錯誤;
D. 二氧化氮能與水反應生成酸,形成酸雨;二氧化碳能與水反應生成碳酸,使溶液呈酸性,但是不是酸雨,故D錯誤。
三、 能源的利用的考查
樹立正確的能源利用新理念,倡導綠色低碳新生活,是有效解決能源危機,解決能源帶來的污染問題的根本出路。
例4 (2012?四川南充,8題)“低碳生活”是指返璞歸真地去進行人與自然的活動,要求減少生活作息時間所消耗的能量,從而減低碳的排放。下列活動不符合“低碳生活”的是
A. 短時間不使用電腦,將其轉為休眠模式
B. 減少使用私家車次數,多乘公交或騎自行車
C. 講究衛生,盡量多用一次性餐具
D. 用傳統發條式鬧鐘代替電子鐘
【答案】 C
【解析】 A. 短時間不使用電腦,將其轉為休眠模式,能減少電能的消耗,故選項符合“低碳生活”理念;
B. 減少使用私家車次數,多乘公交或騎自行車,能減少二氧化碳的排放;故選項符合“低碳生活”理念;
C. 一次性餐具制作過程消耗能源和資源,多作用一次性餐具,能增大消耗的能量、二氧化碳的排放;故選項不符合“低碳生活”理念;
D. 用傳統發條式鬧鐘代替電子鐘,能減少電能的消耗,故選項符合“低碳生活”理念。
四、 新能源的開發的考查
開發新能源是解決未來能源危機的唯一途徑,關注新科技的實用化,關注新科技的生活化既符合我國能源短缺的國情,又可以充分認識能源綜合利用和開發新能源的重要意義。
例5 (2012?陜西,16題)I. 我國南海海域遼闊,那里散布著范圍最廣的珊瑚礁群,蘊含有巨量的礦產資源、漁業資源等,有“第二個波斯灣”之稱。
(1) 南海海域魚類眾多,產量豐富。魚類能提供的有機營養素主要為。
(2) 南海已成為我國最大的海上化石燃料生產基地。寫出你知道的一種化石燃料 。
(3) 礦產資源屬于不可再生資源,在開發和利用中一定要增強保護意識。保護金屬資源的措施有 (答一條即可)。
Ⅱ. 據《陜西日報》2012年1月20日報道,銅川市某養殖專業戶修建的沼氣池,日產沼氣600立方米,免費供給村民使用。沼氣是用稻草、麥稈、人畜糞便等在密閉的沼氣池中發酵產生的。
(1) 沼氣作燃料利用其 (選填“物理”或“化學”)性質。
(2) 沼氣的主要成分是 。
(3) 用沼氣作燃料,與用煤相比能減少的空氣污染物有(答一種即可)。
【答案】
理利用,實現經濟環境的可持續發展。
一、工民建筑工程中節能施工的重要作用
能源是全球經濟發展的基礎,但是隨著經濟發展步伐的加快,對于能源需求量的增加,這使得許多不可再生資源面臨枯竭的窘境,可以說能源危機正威脅著全球經濟發展。在我國工民建筑工程施工中引入節能施工技術具有經濟意義和社會意義。
首先,工民建筑工程施工節是涉及跨行業、跨學科、綜合系統的先進技術。建筑行業施工節能不僅涉及土木工程學、城市規劃、機電設備、電子信息等眾多學科和領域,而且也與經濟技術、人文科學和行為科學存在著密不可分的聯系。
其次,工民建筑中節能施工技術的推廣和應用具有重要的意義,這不但能夠促進建筑工程行業相關技術的發展和創新,而且也推動了建筑工程行業整體水平的提高。工民建筑工程中建筑節能充分體現了可持續發展的理念,也體現了建筑科學技術的經濟增長點。在加速國民經濟發展的同時,帶動了相關產業的發展,保護了生態環境。
再次,工民建筑工程施工節能技術重點強調了對于新能源等可再生能源的開發與利用,例如光能、太陽能、風能等可循環利用的資源,節約或者降低對于傳統能源的使用。在工民建筑中推廣節能施工技術能夠提升建筑工程整體技術的應用水平,促進經濟的循環發展。
二、國內外節能技術在工民建中的應用現狀
20世紀70年代,世界能源危機之后, 節能的概念引起了各國政府前所未有的高度重視,能源、人口、糧食、環境、資源被列為世界五大問題, 經濟的發展,消耗著地球上有限的資源, 人口不斷增加, 資源不斷減少, 促使各國政府清醒地認識到了能源問題的嚴峻形勢, 紛紛認識到了節能的迫切性和長期性。建筑節能技術也得到了快速發展, 取得了長足的進步。我國的建筑節能工作開展始于20世紀80年代初期,但由于我國的國情和自然環境及經濟發展的原因, 建筑節能技術的研究和發展也受到了比較嚴重的制約。目前來看, 國家對這個問題已經是非常重視了。節能減排口號的提出就證明了中央對能源問題的重視,這也必將促進和推動工民建的節能技術發展。目前我國的建筑市場上節能措施主要包括以下幾方面:
1.規劃設計, 建筑的朝向及形狀是節能設計的首要因素, 主要是考慮建筑物的體型系數和建筑物的窗墻比例;
2.改善建筑物的窗戶設計, 減少能源消耗;
3.改善建筑物的外圍墻體熱工性能;
4.充分利用自然條件, 減少建筑的能耗。我國近年來建筑事業空前發展,能源消耗也在步步攀升。
三、節能技術在工民建中的應用
在施工中的節能技術,是對設計節能的補充,具體應堅持兩個大方向,首先,是降低能耗,其次,是提高能量的使用效率。實現能量的轉換應用,使用可再生能源和材料,將是未來建筑施工節能的發展方向。建筑施工節能措施堅持整體系統觀,施工節能要從熱源、管網和建筑系統進行充分的安排,因此為了達到這一要求,新型施工技術主要呈現出了科學化、節能化、智能化等諸多特點,這也是與時展,以及建筑工程行業整體進步以及能源利用發展的要求相適應的,首先是要利用可再生能源進行施工,另外還要提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能、充分利用自然資源進行施工。在現代工民建筑施工中,節能技術是應用范圍比較廣泛的一項新興技術,其應用形式主要為以下幾點:
1.太陽能技術的運用。太陽能是一種來源廣、無污染、可循環使用的天然能源之一,現已被廣泛應用于工農業生產,以及各種功能的現代建筑物中。太陽能的應用是建筑節能的重要措施,我們人類可以利用的最潔凈、最豐富的能源就是太陽能,目前我國建筑項目的施工中,尤其是在北方,太陽能技術已經被普遍應用?,F代工民建筑中太陽能技術的應用,主要是將遮陽、散熱與太陽能收集一體化,并逐步向混合型太陽能應用技術的趨勢發展。具體而言就是在建筑樓頂安裝太陽能電池發電系統,通過能量轉換的原理將太陽輻射的熱能轉換成電能,再由蓄電池組將電能儲存連接到相應的供電設施上,能夠基本滿足建筑物樓內的動力和照明系統的用電量;在北方利用太陽能技術采暖和供熱,實現節能建筑日常供熱需要;利用太陽能技術控制建筑物的采光面積和采光量。太陽能 技術的應用是現代節能科技與建筑施工技術的完美結合。太陽能使用安全可靠、無污染、不消耗燃料、不受環境限制、維修維護簡單、方便安裝,是未來節能建筑的重要內容。對于北方城市的建筑,主要是利用陽光反射裝置為建筑物提供光照和熱量,充分利用太陽能提高建筑物的保溫性能,發揮建筑的熱源效率,以達到節約能源的目的;對于南方城市的
建筑,可以利用太陽能改善建筑物自然通風技術和遮陽技術,減少空調的能耗,實現環保節能的效果。
2.采光技術的運用。在工民建筑施工中,采光技術的應用是指運用有效地措施來提高對自然光線的利用率。一般而言,采光技術可以分為直接利用和間接利用兩種方式。傳統的采光技術多注重對光線的直接利用,在傳統的工民建工程中,工對于光線的直接利用主要表現為側面采光概念,這種方式采光的空間局限性較大,因此,為了提高產采光率,加強節能技術,現代工民建筑施工中節能技術的應用,由原來的直接利用轉為對光線的間接利用。光線的間接利用不僅能夠在更大區域范圍內為建筑物提供自然光線,而且還能提高光線質量和視覺舒適度,并且有效節約了日間建筑物供熱能源的消耗提高了利用率。
總之,近年來,能源危機不斷加劇,節約能源、保護壞境已顯得尤為重要。隨著人民生活水平的提高,能源需要不斷加大,因此,建筑節能已經迫在眉睫。建筑節能已經是建筑界經過深思熟慮后的共同選擇。面對新的能源危機與世界能源格局的變化,我國政府也開始重視建筑節能問題節能建筑是順應可持續發展理念而產生的,建筑節能是依據節能設計標準進行設計和施工的建筑項目我國主要采用建筑行業的節能施工,提高施工技術,來實現建筑節能。建筑節能的含義是指為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間,對于一些新建的建筑,建筑企業應執行新的建筑節能行業標準,嚴格執行建筑節能標準中的強制性條文;在建筑項目的物料生產、建筑規劃、設計、施工、運營維護等過程中,達到國家的節能標準,也就是實現高效率地利用資源能源、土地、水資源、材料等資源,充分利用太陽能等潔凈可再生能源的措施和方法。工民建中的建筑節能建筑節能主要是指積極推行各項建筑節能新技術,尤其在施工過程中的節能更為重要,從建筑材料、建筑設計、建筑施工等各個方面加強節能技術的應用,是目前我國建筑節能的重要內容,也是促進我國建筑行業節能技術的發展的必由之路。
參考文獻:
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園林植物廢棄物主要是指園林植物自然凋落或人工修剪所產生的植物殘體,主要包括樹葉、草屑、樹木與灌木剪枝等,其主要成分為木質纖維[1]。隨著城市綠化覆蓋率的不斷上升,園林植物廢棄物的數量日益增加,如果任意處理,不僅影響城市面貌,而且還可能引起環境污染。目前對其的基本處理方法為焚燒、填埋等,陳祥、先旭東、包兵認為填埋或焚燒的處置方式會造成環境污染與資源浪費,并提出了園林有機廢棄物堆肥、綠地覆蓋和產品開發的資源化利用途徑[2]。而呂子文、方海蘭、梁晶、楊輝則具體介紹了美國園林廢棄物的處理處置方法,如堆肥比例、構成和分類、收集方法、堆肥工藝參數(粒徑大小、濕度、碳氮比和pH值等)的優化、產品質量標準以及應用的技術規范等,提出分類收集園林廢棄物和生活垃圾、設立專門的樹枝粉碎場、堆肥還田等一系列對策和建議[3~5]。北京作為國家的首都,近年來綠化覆蓋率直線上升,并于2007年達到43.0%。隨著綠化建設的加快和擴大,園林綠化廢棄物已經成為城市環境的一個巨大污染源,2007年北京市所產生園林綠化廢棄物236×,其中大部分作為固廢隨生活垃圾填埋,資源化再利用率僅為0.7%。對此,于鑫、孫向陽、徐佳等通過調查,實證分析了北京市園林綠化廢棄物情況及其再利用現狀,提出了堆肥化再利用、生產新型花木基質、生產園林有機覆蓋物三大處理途徑[6]。
發展新能源,進行新能源產業革命,是實現可持續發展、發展新經濟、實現生態文明和低碳經濟的有效途徑[7~9]。在各種新能源中,生物質能源引起了眾多學者的關注,董佑福、侯方安和劉建福、白玉瑞認為隨著全球環境的惡化和能源危機的出現和人們可持續發展意識的增強,以太陽能和生物質能為代表的可再生能源也越來越成為人們關注的熱點,應充分認識農作物秸稈的利用價值,促進秸稈的綜合利用[10~11]。而李濤、卓海峰等闡述秸稈焚燒時帶來的污染環境、浪費資源等危害,提出秸稈還農田、秸稈制飼料、秸稈深加工、秸稈制燃氣等幾條綜合利用的途徑,以及防治秸稈焚燒采取的幾項措施[12]。對于秸稈能源化綜合利用的途徑,學者們也進行了探討。張鎮翰提出以秸稈發電和制版技術進行秸稈資源的大量開發和利用[13]。謝祖琪、劉建輝提出秸稈氣化集中供氣技術,即采用類似發生爐煤氣的制氣原理,使農作物秸稈等生物質原料在控氧狀態下燃燒反應,從而提供燃料和能源[14]。
能否將園林廢棄物的處理和新能源開發結合起來思考,利用園林廢棄物的生物質能源探索低碳經濟新能源的發展模式?目前并無這類的研究,因此本文通過對園林廢棄物主體——雜草和木屑所進行的實驗分析,探索園林廢棄物生產乙醇技術這一新能源發展模式。
2 國內外園林植物廢棄物循環利用現狀
美國、加拿大、比利時和澳大利亞等國家在園林植物廢棄物收集利用方面已經有很好的積累。在美國,城市綠化已經走出了利用自然土壤的傳統年代,取而代之的是利用城鄉廢棄物如枯枝園林廢棄物、工廠下腳料、生活垃圾等來生產再生土、堆肥來替代自然土壤用于城市綠化用土和土壤改良。美國許多研究顯示,園林植物廢棄物再生利用要比填埋和焚燒更經濟、更環保。據統計填埋一頓園林廢棄物投入成本是350元,焚燒1噸園林廢棄物產生的二氧化碳是230公斤,因此美國許多州都制定了相關的法律文件及相關的經費保障措施以推行園林廢棄物的循環利用,由于有政策和經費的保障,園林廢棄物的循環利用的比例在美國逐年上升,從1990年的12.4%上升到2005年的62.0%,增加了5倍,并呈逐年上升趨勢。
2007年,北京朝陽區建立了國內第一家規?;瘓@林植物廢棄物專業處理場。經過減量處理和系列加工工序,園林植物廢棄物處理場可以生產出城市綠化美化所必需的有機基質、生物有機肥、地面覆蓋物等多種產品。另外,廣州、深圳等經濟發達地區也啟動了園林廢棄物的循環利用,由政府直接投資建立了一定規模的處置中心。深圳市城市綠化管理處樹枝粉碎場,從1998年開始一直運作到現在,已經11年。粉碎場目前處理深圳市羅浮等三個區的綠化樹枝園林廢棄物,約占整個深圳市總量的70%,在特殊天氣時,如遭遇強臺風的侵襲樹枝就會成倍地運到粉碎場,處理量非常大。
3 目前園林廢棄物利用方式存在的問題
目前園林廢棄物的處理處置與利用方法主要有焚燒、填埋、堆肥和粗加工等。
3.1 焚燒
焚燒園林廢棄物可產生大量有害氣體(如氮氧化物)污染大氣,同時帶來大量的致癌顆粒物(如二英、三苯并芘、四苯并芘)對人體健康造成嚴重危害,因此該種處理方式近年來逐漸被禁止使用。
3.2 填埋與堆肥
填埋與堆肥處置園林廢棄物仍是目前常用的手段。利用微生物在一定溫度、濕度、pH等條件下,使園林有機廢棄物發生生物化學降解,形成有機肥料的過程稱為堆肥化。園林有機廢棄物含有豐富的N、P、K等養分,經過堆肥等處理后可以作為肥料施用在土壤中,能還原土壤有效養分,增加土壤有機質含量,刺激土壤微生物的活性,改善土壤的物理結構和化學組成,增大土壤孔隙度,增強土壤的保水保肥能力。目前,國內一些大城市,如上海、北京、廣州和深圳,已經開始進行園林有機廢棄物的堆肥化利用但由于園林廢棄物水分少、質輕,通過填埋法處理,運輸費用增加,清運成本高。另外,填埋法與堆肥法都存在占用場地大、發酵周期長、降解與轉化不徹底,會帶來二次污染,同時也可能引發其他安全問題(如極易因沼氣引發火災)。
3.3 壓制板材
國家對于保護森林資源的態度日益明朗,對森林采取限伐、禁伐措施的力度也一再加大。今后幾年我國的木材商品性采伐將降到極低的水平,板材生產行業受到巨大挑戰,原材料供應成為企業發展的瓶頸,尋求新型材料代替天然木材研制板材成為板材生產行業求生存、求發展的出路之一。園林廢棄物經過粗加工處理,還可被壓制成板材,但是因園林廢棄物粉碎顆粒材質疏松,造成板材承壓力差,其使用范圍和消費者接受度都遭到一定挑戰。
3.4 生產飼料
草坪比較集中、面積較大的區域,可以把草坪修剪物統一收集、運輸,可以曬干制成青干草,或者經過加工制成草粉或飼料。但是作為動物飼料,又因植物葉子含有單寧類物質而常引起動物拒食現象,并且青園林廢棄物和枯黃園林廢棄物蛋白質含量較低,缺乏維生素,因而生物學利用率較差,不宜作為飼料等直接利用。
4 園林 廢棄物生產乙醇技術
由于全球能源危機的加劇,許多國家致力于開發和利用可再生能源,生物質乙醇和生物質能源以其清潔性和廣泛性得到人們的特別關注。自然界中的麥糠、秸稈、谷殼、雜草及工業廢紙、木屑等纖維素作為生物質能除少量用于造紙外并未被充分利用。據統計,木質纖維素每年總產量約占所有生物資源的50%,合100×~500×t。利用雜草、木屑等園林廢棄物發酵生產燃料酒精的工藝路線如圖1所示。
圖1 發酵生產燃料酒精的工藝路線圖
如圖1所示,將雜草等與1%的稀硫酸按一定比例混合(固液比為1∶10),121℃下蒸煮120min,趁熱過濾,并用4倍園林廢棄物重量的熱水沖洗,由于濾液中含有一定的硫酸,將濾液重新泵打回蒸煮鍋中,濾渣進入固態發酵罐(控制濾渣中殘存的酸度為pH4.8左右)。在連續操作中,該系統啟動時添加1%的稀硫酸,一旦連續操作系統正常運行,蒸煮過程就可以通過補加少量濃硫酸來控制蒸煮過程中料液的酸度。
4.1 液態發酵及蒸餾
當濾液中的還原糖濃度達到5%時,濾液部分打入蒸煮鍋中,而部分打入發酵罐中,用氨水或碳酸氫銨中和發酵罐中的硫酸,冷卻。由于稀硫酸預處理園林廢棄物的水解液中的還原糖主要為木糖,所以在發酵罐中接入已活化的能發酵戊糖產酒精的管囊酵母SQY-1,采用80r/min的攪拌速度進行發酵,發酵周期為48h。發酵完畢,發酵醪液進入粗餾塔進行蒸餾,可得到50%(v/v)左右的酒精。管囊酵母是一種“限氧”發酵酵母,一定的供氧可以保證發酵過程的順利進行,較低的攪拌速度既實現了發酵過程中氧的供應,又避免了由溶氧過多而導致乙醇被氧化成乙酸。
4.2 固態發酵及蒸餾
固態發酵(solid-state fermentation,SSF)是指微生物將沒有游離水存在的生物原材料進行轉化的過程,傳統的液體深層發酵(submerged fermentation)是利用原料的稀溶液或懸濁液進行發酵。在SSF過程中,在固體基質的表面經常有一薄層水分,在預處理木質纖維素的SSF過程中,水分與固體基質的重量比一般介于4∶1到6∶1。SSF與液態發酵相比,其優點有:發酵容器體積減小;滅菌的耗能成本降低;固體基質更易于通風;由廢水處理而花費的資金或操作費用基本消除;產物收集和飼料干燥費用降低;對細菌而言,SSF不利于它的生長,這就降低了細菌污染的危險。將固態發酵罐中的濾渣按25IFPU/g干物質加入纖維素酶,同時接入已經活化的耐高溫釀酒酵母SQY-2,攪拌均勻后進行固態靜止發酵,在固態發酵過程中,采取氣提法保溫及控制發酵過程中的溶氧與熱量散失。采取氣提不但可以對發酵過程進行準確控制,發酵生成的酒精一部分可以隨氣提帶出發酵罐,以減弱代謝產物對酵母的毒害作用。同時還可以回收發酵過程中產生的大量,從而有效地提高酒精廠的經濟效益。固態發酵一般采用間歇發酵,發酵周期為60h,發酵完畢,進行固態蒸餾,得到50%(v/v)左右的酒精。
4.3 精餾
將液態蒸餾與固態蒸餾出的酒精進行精餾,得到95%(v/v)的酒精,所得的酒精就可以用作燃料,緩解目前的能源危機。由于酒精的生產原料為纖維素,不符合國標有關食用酒精標準,所以生產出來酒精一般用來直接作為燃料或添加到汽油中制成“汽油醇”。
4.4 單細胞蛋白(SCP)的生產
由于液態蒸餾廢液中含有大量的NH4+,可以用它來生產飼料SCP,將液態蒸餾廢液與固態蒸餾廢渣混合均勻,接入產朊假絲酵母,進行發酵生產SCP,這樣,既解決了環境污染問題,又實現了農業廢棄物的綜合利用。
5 園林植物廢棄物循環利用的效益分析
5.1 生態效益
新能源可以有兩類定義,狹義的新能源包括風能、太陽能、潮汐能、地熱能、生物燃料等以前沒有廣泛利用的能源。而作為一種新的生物燃料,園林廢棄物生產乙醇不僅是新的能源發展模式,更是一種清潔的生物燃料。
大氣中的NOx來源主要有兩個方面:自然的和人為的。人類活動所產生的氮氧化物,每年全球多于5×。據估計,其中55.5%來自交通運輸,39.5%來自固定燃燒源,3.7%來自工業過程,1.3%來自其他過程。大氣中的SOx來源中主要是人為源,2000年時為1×t,煤炭和油品燃燒排放占80.5%左右。前者是造成大氣光化學污染的主要原因,后者是造成酸雨的主要原因??梢酝ㄟ^假設來計算煤和燃油釋放的硫氧化物和氮氧化物。燃油中硫元素1.0%,氮0.5%,1t秸稈按照14%產率產乙醇,則得到0.14t乙醇。若生產2 000×乙醇(按熱值只相當于1 600×汽油),則燃油中硫元素少排放了1.12kg,氮元素少排放了0.56kg。即減少了0.86的二氧化硫,0.98的二氧化氮。
因此,利用園林廢棄物發酵產生乙醇更能有效地解決環保問題,這主要體現在:乙醇燃料是一類含氧量高的環保型的新型石油替代燃料,乙醇燃料單獨使用需要修改發動機,但少量乙醇摻入汽油中燃燒,不需要對發動機進行改動就能使用,乙醇燃料可以減少尾氣中污染物的排放,特別是二氧化硫等硫化物的排放,有效地改善環境質量,而且是一種可再生資源。園林廢棄物生產乙醇,既達到減輕廢物占地處理問題的目的,又產出清潔燃料,利于環境保護。
5.2 社會效益
發展新能源可以減少對化石能源的依賴,一定程度上緩解我國的能源危機和糧食危機。目前的主流燃料——石油、煤、天然氣等不但資源數量日益減少,而且所造成的環境污染日趨嚴重。石油、天然氣和煤等化石能源都是不可再生資源,美國能源部和世界能源理事會作出的一項預測表明,地球化石能源的可開采期限分別為石油39年、天然氣60年、煤211年。目前石油的需求量大約是每天8千萬桶到9千萬桶(7桶約相當于1噸),即需求量的波動是正負10%。每桶從最高近150美元到最低20多美元,石油的價格波動已經危及各國的經濟穩定,同時也對各國的社會穩定造成了非常嚴重的影響。
我國的能源結構是相對富煤貧氣少油,1993年開始,我國已經由石油出口國轉變為了石油進口國。我國很多進口石油要通過馬六甲海峽運輸,一旦出現特殊情況,就會對我國的能源安全造成威脅。研究和開發新型清潔能源已經勢在必行。我國新的能源中長期規劃綱要中提出:要盡快調整優化能源結構,拓展醇類等替代能源的清潔高效開發利用。
發展新能源可以通過用纖維素和半纖維素為原料來制造生物燃料,這樣可以騰出更多的耕地來種糧食,以應付糧食危機。美國、巴西對生物燃料的發展下了很大的力量, 美國用玉米做乙醇,巴西用甘蔗做乙醇,這是第一代生物燃料技術。但我國不可以那樣做,因為我國有13億多人口,要保證我國的糧食產量要達到人均約400kg的水平,就要保證有足夠的耕地面積。我國和一些國家正在研究用纖維素和半纖維素來制造乙醇。我國也有專家提出用甜高粱稈來制造乙醇,也就是傳統的秸稈生產乙醇技術。但是秸稈技術自身存在一定的限制,那就是產量的限制,一旦當年農作物產量不佳,那么秸稈的儲存量便相應減少,秸稈生產燃料的產量也會相應減少,不具有普遍適用性和可行性。
5.3 經濟效益
與傳統的燃料乙醇生產工藝相比,以生物質(園林廢棄物)纖維為原料來生產燃料乙醇,從經濟學的角度來看,這是融清潔生產、資源綜合利用、生態設計和可持續消費為一體的“促進人與自然的協調與和諧”的“低開采、高利用、低排放”的新型工藝,它實現了“經濟活動對自然環境的影響減少到盡可能小的程度”的目的,是經濟循環性很強的生產活動。具體表現在:(1)減量化。本生產活動從源頭上采用園林廢棄物,與傳統工藝的糧食淀粉相比減少了資源的投入,而廢棄物的合理利用減少了廢物的排放。(2)再利用。本生產活動生產過程中無需采用耐強酸、強堿的設備,減少了一次性污染;產品燃料乙醇是可以很好再利用的清潔能源。(3)再循環。本生產活動結束后,主產品燃料乙醇在利用過程中不會對環境造成任何污染;生產廢水可以通過環境友好處理達標排放,同時還可以產生沼氣等再生能源;廢渣可以成為高蛋白飼料被高效利用;等廢氣可以作為化工或飲料的重要原料。
以北京市為例。據調查統計,北京市除了街道及大型公園產生枯枝園林廢棄物外,花卉種植基地、綠化隔離帶和大型社區也產生大量的園林綠化廢棄物。參照表1,北京市2005年年產園林綠化廢棄物約195×,2006年約204×,2007年約236×,這說明園林廢棄物的排放量是逐年增多的。
僅行道樹而言,目前北京市的“三道綠色屏障”、“五河十路綠化帶”、“市區綠化隔離帶”等綠化帶正為北京市城市生態環境的改善做出巨大的貢獻。然而,北京市綠化樹種多為本地生園林廢棄物喬木,如國槐(Sophora japonica)、白蠟(Fraxinus chinensis)、毛白楊(Populus tomentosa)、銀杏(Ginkgo biloba)、欒樹(Koelreuteria paniculata)等,每年可產生大量園林廢棄物。傳統的廢棄物處置方式主要是填埋和焚燒,這不僅造成了環境的污染,也帶來了資源的浪費,綠化養護單位還必須為運輸和焚燒投入大量資金。利用園林廢棄物生產乙醇技術把這些廢棄物轉化為可以利用的清潔燃料,不但可以減少填埋場的面積,減少病原菌的繁殖場所,同時也解決了園林植物廢棄物的處置問題,降低了城市綠化維護成本。總之,生物質(秸稈)纖維燃料乙醇生產是符合循環經濟的運行法則的,是對國家、企業和個人都負責的環境、經濟雙盈利的生產活動。
6 小結
園林廢棄物循環利用是實現園林綠化科學發展的方向,是實現園林垃圾零排放和資源再利用的有效途徑,是與可持續發展協調統一的。采用園林廢棄物生產乙醇這一新技術,可以實現生態效益、社會效益和經濟效益的有效統一,因此應在新能源開發和利用中進行反復實驗的廣泛推廣,并使之向市場化運行的方向發展,以更好解決園林廢棄物循環利用中存在的問題,加快推進園林廢棄物的循環利用,促進新能源的開發和低碳經濟的發展。
【關鍵詞】建筑設計;節能;內容;問題;必要性
1、引言
隨著我國人民生活水平的不斷提高和建筑業的飛速發展,舒適的建筑生活環境成了人們追求的目標。能源的供應是夏季空調,冬季采暖的保障,然而,在能源危機的狀況下,建筑物的節能降耗顯得尤為重要。在滿足合理的舒適要求前提下,建筑節能設計可以使建筑能耗降低,能源的使用效率大為提高 。
2、建筑節能設計的內容
建筑設計中的節能設計主要包括:(1),加強圍護結構的保溫隔熱能力,即“建筑和建筑熱工節能設計”;(2)從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實現方式來節約能源,即“采暖、空調和通風節能設計”。
2.1 外墻節能設計
現有的外墻節能保溫措施根據位置分為:外墻內保溫、外墻外保溫和內外混合保溫三種。這三種保溫形式各有優缺點,其目的都是使傳熱系數小于夏熱冬冷地區的115W/(m2·K)。在設計時,采用的砌體必須是保溫性能比較好的,如加氣混凝土自保溫砌體,也可采用多層復合墻體 。
2.2 門窗節能設計
門窗作為建筑必不可少的組成部分,它的能耗約占整個建筑的50%,十分可觀。因此,在建筑節能設計中,門窗是需要重點處理的。設計時,我們必須在保證采光、通風、美觀的基礎上,使住宅外門窗洞口的面積盡量減小,氣密性盡量提高,冷風滲透盡量減少。只有這樣,外門窗本身的保溫性能才能提高,外門窗本身的傳熱量才能減少。
2.3 屋面節能設計
對于頂層房間,屋頂是比例最大的圍護結構,其保溫隔熱性能的優劣直接影響頂層的建筑能耗與房間的室內熱環境。所以屋頂必須采用高效的保溫材料和保溫方式。夏熱冬暖地區的南方地區普遍采用的是倒置式保溫方式,而夏熱冬冷的北方地區是在板樓上防水層內設置保溫層的方式,這兩種方式都可以起到良好的保溫的效果 .
3、建筑節能設計中應注意的問題
3.1 節能標準適用問題
在實際設計時,有些設計人員不熟悉節能設計標準和要求,沒有清楚的理解和把握節能標準。建設節能建筑的基本技術依據就是建筑節能設計標準,它是建筑節能所要實現的基本目標。由于考慮了經濟效益和社會效益等多方面的要求,主要節能措施、熱工性能指標和能耗指標限值屬于必須嚴格執行的強制性規定。各地的節能標準并不統一,建筑設計者應該認真學習和掌握相關標準,對標準編制進行深入了解,才能做到靈活運用。
3.2 節能計算問題
(1)墻體、屋頂、樓板等保溫做法必須與施工圖相一致,否則必須重新計算。
(2)框混合結構圈梁、過梁、架梁、柱、剪力墻以及伸入墻體的樓板等產生的結構熱橋影響也必須包括在墻體保溫計算中,墻體的平均傳熱系數可以通過面積加權平均計算得到。
(3)保溫材料所用部位不同,計算的方式也隨之不同,其材
料導熱系數所對應修正系數的取值。
(4)對于公共建筑和居住建筑,設計人員應分別對其進行節能設計。
(5)保溫系統做法應使用建設行業所普遍推薦的,設計人員應該在施工圖中正確的表述保溫系統的名稱。
(6)在居住建筑方案或初步設計時,設計人員就應該對建筑體型系數進行測算且對體型進行調整,施工圖階段的各類數據應在節能設計計算書中進行正確驗算。
3.3 建筑圍護結構的保溫材料問題
對于屋面、外墻等部位所使用保溫材料的密度、導熱系數、燃燒性能等重要指標應該標注于建筑節能設計說明中,具體的做法為:(1)模塑聚苯乙烯泡沫(EPS)、擠塑聚苯乙烯泡沫(XPS)和聚氨酯泡沫(PU)等有機高分子保溫材料的使用必須達到國家標準要求;(2)外墻和屋面均要查看傳熱系數K值和熱惰性指標D值,當外墻和屋面的K值滿足要求但D值不滿足要求時,應計算外墻和屋頂的內表面溫度是否滿足要求;(3)應通過計算來確定屋面保溫層的厚度,可采用新型保溫材料和倒置式屋面保溫系統,應注意滿足熱惰性指標要求,必要時應進行隔熱設計。坡屋頂下有空氣間層,考慮其隔熱作用時必須保證其密閉性;(4)樓板必須進行節能設計,以解決層間傳熱的問題,底層架空或車庫的頂板應符
合規定性指標。
3.4 外門窗節能問題
建筑節能設計中的最薄弱環節之一就是門窗。單一的傳熱系數不能判斷外窗的選擇是否符合節能設計的要求,外窗的型材、遮陽系數、玻璃厚度、氣密性和水密性等技術指標標注不完整是設計中存在的主要問題。在實際操作中,四個朝向的外窗應分別計算窗墻面積比,窗的類型應根據標準中傳熱系數限值來確定;根據計算結果,在施工圖建筑總說明或門窗表中必須指出窗框和窗玻璃類型、窗玻璃厚度和空氣間層厚度,窗的傳熱系數、氣密性和天窗遮陽系數必須表述明確 。
4、建筑設計中節能的必要性
建筑節能是全球性能源危機下經濟發展的必然需要。能源是人類生存與發展的必不可少的物質基礎,它的重要性是不言而喻的,能源的發展更是經濟發展的重要支柱。當今世界,能源短缺問題無疑已經成為共同關注的熱門問題,能源短缺越來越明顯的制約著經濟發展。建筑行業對能源的消耗一直從建筑材料的生產、建筑物的施工持續到建筑物的使用,數據顯示,建筑能耗在歐美等發達國家大約占全國總能耗的1/3,而在我國建筑能耗在全國總能耗中所占的比例也不低于25%。綜上所述建筑設計中進行建筑節能節能設計勢在必行。建筑節能同樣也是環保的需要的產物。目前,煤炭、石油、天然氣等是人們應用的主要能源。這些不可再生能源在燃燒過程中不但會產生溫室氣體,還會排放大量的有害物質,如SO2等,是造成大氣污染和生態環境破壞的重要原因。因此在建筑設計中提倡節能設計對于污染物的減排、生存環境的改善、生活質量的提高是一種行之有效的方法。
參考文獻:
[1]王玉玲, 朱江雁. 淺談住宅建筑節能設計[ J ] . 新疆化工,2006,1,33-35.
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[3]李瑞研. 建筑設計中的節能辦法探討[ J ] . 科技資訊,2010,7,67-69.
關鍵詞:暖通空調;綠色建筑;節能環保;應用
綠色建筑是為了順應我國的可持續發展方針而提出了一個新的概念,其并不是一個簡單的環境綠化,而是在不破壞外界生態環境的情況下充分利用自然資源,達到城市、建筑、環境和諧發展的目的。建筑能耗也就是建筑在使用過程中基礎設備所消耗的能源,例如通風設備、采暖設備等。其中采暖設備與暖通空調消耗的能源占總消耗能源的50~70%。
隨著社會的發展,人們的生活水平與生活質量有了顯著的提高,建筑在使用中所消耗的能源越來越多,這就要求我們對暖通空調進行合理的設計,堅持科學發展觀,做到節能環保,適當調整我國的能源結構,促使我國經濟實現可持續發展。
一、建筑能源消耗的原因及影響因素
1、產生的原因
一般來說,建筑在使用過程中,采暖設備、暖通空調、照明設備是其中最主要的能耗設備。當建筑物在使用過程中,自然采光無法穿透或者滿足室內的要求,那么人們通常會采用照明設備,通過電能的消耗來滿足人們的要求,此時,采暖設備與暖通空調的能耗也會產生一定的影響,
暖通空調在使用過程中產生能耗的原因極為復雜,但總的來說,能源的消耗都是為了提高居住者的生活質量,創造一個健康、舒適、安全的生活環境,使室內的溫度在不受到外界環境的影響下達到舒適的目的。此時室內與室外必然會產生一個溫差,導致建筑的圍護結構傳熱,從而使室內的熱量不斷減少,但為了長期保證室內的舒適度,這就需要通過暖通空調運作,來避免熱量的損失,此時暖通空調向建筑物所提供的冷、熱量也就是建筑物的能耗。
2、冷熱量產生能耗的主要影響因素
1、室內外溫差的影響
其主要包括兩個方面,第一是室內外產生的溫差,第二是太陽輻射所產生的影響。當建筑物在使用過程中,室內外溫差越大,為了保證室內達到舒適度的要求,我們需要加快暖通空調的運作,這樣也就導致能耗大;在炎熱的夏季,太陽輻射對于建筑物產生較大的影響,此時為了降低室內的溫度,就會加大制冷消耗,反之,在寒冷的冬季,由于太陽輻射較弱,那么人們在室內活動時對于制熱要求較大,制熱消耗也就越來越大。
2、室內熱源的影響
室內熱源主要包括這個家用電器以及人體等。在夏季,家用電器以及人體會散發大量的熱能,此時對于制冷需求也就越大,必然會造成制冷消耗,冬季反之。
3、圍護結構面積大小的影響
除了室內熱源之外,建筑物的圍護結構面積對于能源的消耗也有非常大的影響,如果室內熱源對于建筑圍護結構產生較大的影響,那么建筑圍護結構面積越大,那么制冷量就會不斷減小,如果室內熱源對于圍護結構不產生較大的影響,那么隨著圍護結構面積的不斷增大,建筑的能耗也就越大。
4、室內冷熱環境質量的影響
在冬季,人們要求室內溫度較高,那么暖通空調在制熱的過程中會消耗大量的能源,而在夏季,人們要求室內溫度較低,那么暖通空調在制冷的過程中就會消耗較大的能源。
二、暖通空調技術在綠色建筑中的應用分析
暖通空調在建筑使用過程中具有三種功能,即采暖功能、通風效果以及調節空氣的功能。
1、太陽能暖通節能技術在綠色建筑中的應用
太陽能屬于可再生資源,是自然界中最主要的熱能和光能,由于太陽能是一種清潔能源,因此我們可以將其直接應用在建筑當中,避免對外界生態環境造成污染。太陽能主要通過將太陽能轉化為熱能進行供暖,工作原理如下:首先通過集熱設備對太陽光進行熱量采集,然后在熱導循環系統中把熱量導入到換熱中心,最后把熱水導入采暖系統中去,之后通過電子控制儀器對室內溫進行控制。春夏季節,太陽能可以通過集熱裝置生產大量熱水;如果遇到陰雨雪低溫天氣,系統可以實現自動切換,通過燃氣鍋爐輔助加熱,使得太陽能可以實現完美供暖。太陽能供暖工程壽命一般可以達到20年以上,五年之內就可以收回成本。
2、蓄冷技術
以前,由于夏季的用電量急劇增加,國內的很多省份通過拉閘限電來限制用電高峰期電量的增加。如今,為了降低這種用電峰谷差,出現了一種新型的高效節能蓄冷空調,這也讓人們看到不再因為用電量增加受限于拉閘限電的希望。
蓄冷技術是人們在當今能源危機的背景下,可以實現生態環境保護、資源配置優化的一項新型的技術改革創新,這不僅帶來了良好的經濟效益,同時也產生了較高的社會效應。它的工作原理其實很簡單:主要是利用夜間用電量處于低谷的階段,在蓄冷設備中,通過將冷量以冰或水的形式進行儲存的方式制冷;當達到電力高峰階段的時候,再把先前儲存的冷量釋放 出來。這種在電網中移峰填谷的運行方式,不僅節省了運行電費,還達到了節能環保的目的。
3、地源熱泵技術
目前,我國能源危機日趨嚴峻,對于所有從事綠色建筑的工作者來說,我們感受到壓力的同時,也體會到了所要承擔的巨大責任。在對一些節能技術使用和推廣的時候,一定要做好相關的技術論證、經濟論證,一定要慎重,切勿盲目規模化,這樣不僅不會使節能技術達到應有的效果,反而會讓一些原本節能的技術變得不節能。
比如說地源熱泵技術,毋庸置疑,如果這項技術可以得到正確、合理的使用,不僅節能,還比較清潔。但是,如果對場合、地點不加區分,對項目、規模、性質得不到合理的論證,盲目地對這項技術進行運用和使用,就會產生不良后果。
和水源、空氣源熱泵技術一樣,地源熱泵技術都有使用條件限制,都有它們自己的運用范圍,它并不是對全國任何一個地方或者任何一個工程項目都是適用的。簡而言之,地源熱泵技術通過土壤進行蓄熱,利用土壤來進行熱能的儲存和釋放。因此,如果項目過大,不僅需要尋找大面積地下空間來滿足蓄能要求,而且,如果冷熱取存不平衡,將會付出巨大的電力能耗。
三、結束語
為了能使暖通空調技術在綠色建筑中真正的得到應用與發展,必須從設計、調試以及施工、運行等多個環節著手,形成一種長效的管理機制,將綠色節能建筑機制納入整個建設設計程序。與此同時,也要探索新的合同能源管理模式,采取市場化的運作方式對建筑節能工作進行推進,充分的把綠色建筑的社會、經濟效益體現出來。另外,相關部門也要給予必要幫助和支持,因地制宜 、穩步推進,逐步實現節約能源、 保護環境的要求,并最終實現社會的可持續發展?!?/p>
參考文獻
[1] 李文會.暖通空調技術在建筑節能中的實踐探索[A]. 工程科技. 2012(17).
1引導學生發現問題――讓學生有問
人類改造世界的實踐經驗表明,只有發現問題,才會激發人的積極性,去積極探索、研究,尋找解決問題的方法和途徑.人類社會正是在不斷發現問題又不斷解決問題的過程中前進的.作為個體的人,只有不斷去發現問題并努力解決問題,才能更好地體現生命的價值.由于初中生受到自身學習經驗和生活經驗的制約,普遍缺乏發現問題的基本思維方法,筆者在物理教學中主要從以下幾個方面指導學生發現問題,培養學生的問題意識.
1.1從日常生活中發現問題
日常生活中很多現象與物理息息相關,我們已經習以為常.在學習相關知識時,教師引導學生聯系生活現象,必然能夠激發學生的興趣和求知欲.使學生發現并提出問題.如在學習蒸發時,引導學生思考并討論:怎樣晾曬濕衣服,可使濕衣服干得快?通過思考和討論,學生會發現并提出:液體蒸發的快慢是否與液體的溫度、表面積和液體表面空氣的流速有關?在學習壓強時,引導學生思考并討論:為什么斧刃磨得很鋒利而斧背卻做得較寬大?通過思考并討論,學生能發現并提出:壓力產生的效果與物體的受力面積有關嗎?在壓力相同時,物體的受力面積越小,壓力產生的效果越明顯嗎?
1.2從自然現象中發現問題
自然界中的物理現象豐富多彩.在學習相關知識時引導學生分析自然界中的物理現象,能使學生產生好奇心和求知欲.如在學習光的色散時,引導學生分析雨后彩虹的成因,學生會發現并提出:為什么弧形彩帶的外層是紅色,內層是紫色呢?在學習了聲速和光速之后,引導學生分析雷電現象,學生會發現并提出:閃電和雷聲是同時產生的,人為什么先看見閃電后聽到雷聲?
1.3從物理實驗中發現問題
觀察和實驗是研究物理最根本的方法.指導學生仔細觀察和比較實驗現象.學生會發現并提出問題.如在學習樂音的特性時,指導學生傾聽音樂瓶發出的聲音,學生會發現并提出:為什么音樂瓶中的水量不同,發出聲音的音調不同?敲擊音樂瓶時,聲源是什么?在觀察水的沸騰實驗中,指導學生觀察水沸騰前后的溫度、響度、產生的氣泡,學生會發現并提出:為什么水沸騰前溫度升高,而沸騰時溫度不變?為什么響水不開,開水不響?為什么水沸騰前氣泡較小,氣泡上升時變小,而沸騰時氣泡較大,氣泡上升時變大?在演示托里拆利實驗時,指導學生觀察托里拆利管由豎直位置逐漸傾斜的過程中管內水銀柱的變化情況,學生會發現并提出:在托里拆利管傾斜時,為什么管內水銀柱的豎直高度不變?管內水銀柱產生的壓強與大氣壓相等嗎?
1.4從親身體驗中發現問題
引導學生親身體驗,學生的感受很深.會發現并提出問題,如在學習摩擦時,學生通過用手掌摩擦桌面,會發現并提出:滑動摩擦力的方向與物體運動的方向是否相反?滑動摩擦力的大小與壓力的大小有什么關系?在學習內能時,學生通過搓手,會發現并提出:手心發熱的原因是什么?在學習物態變化時,學生通過向手心吹氣和哈氣,會發現并提出:為什么向手心吹氣手心會感到冷,而向手心哈氣手心會感到熱?
1.5從成語、俗語中發現問題
不少成語、俗語中蘊含著科學道理,在學習相關知識時,引導學生分析,學生會發現并提出問題.如在學習光的直線傳播時,引導學生分析:為什么“井底之蛙,所見甚小”?在學習平面鏡成像時,引導學生分析:“杯弓蛇影”中“影”的成因是什么?在學習運動的相對性時,引導學生分析:“刻舟求劍”那則寓言故事中的那個楚國人下水后為什么找不到劍?在學習物態變化時,引導學生分析“霜前冷、雪后寒”的道理是什么?在學習杠桿的平衡條件時,引導學生分析“小小秤砣壓千斤”的道理是什么?
1.6從知識比較中發現問題
經常引導學生將所學知識進行比較,不僅能使學生所學知識結構化,而且能使學生發現并提出問題.如通過比較光速與聲速的知識,學生會發現并提出:為什么光與聲音在固體、液體、氣體中傳播速度大小的情況正好相反呢?為什么光能在真空中傳播而聲音卻不能在真空中傳播?通過比較電動機和發電機的工作原理,學生會發現并提出:電動機在轉動時線圈中會產生感應電流嗎?通過比較能量轉化的守恒定律與能源危機,學生會發現并提出:既然自然界中的能量是守恒的,那么又為什么會發生能源危機呢?
2指導學生表述問題――讓學生會問
要讓學生會問,必須指導學生表述問題.
2.1掌握表述問題的一般方法
對于某個物理現象,一般可以從以下四個方面入手:由何(為什么)、如何(怎樣)、若何(如果條件變化將怎樣)、是何(是什么).如做完玻璃鐘罩實驗,根據現象可提出:為什么聽不到鐘聲?怎樣才能聽見鐘聲?通入空氣后能否重新聽到鐘聲?聲音是靠什么來傳播的?
2.2及時點評學生提出的問題
學生提出問題的水平往往參差不齊,有的層次較低,有的價值較高.筆者在教學中,一方面肯定和鼓勵學生提問,另一方面也及時作出點評.使學生明確哪個問題更具價值.指導學生盡量用物理概念表述問題,對于多因素影響問題,指導學生在表述問題要先講清哪些因素保持不變,再講清要探究的問題.