日本推出使用可再生能源的电动汽车充放电系统

曾多少时，当我们瞻仰星空，那触手可及的光辉光耀却离我们太过迢遥。好像只有坐上宇宙飞船，才可实现这一迢遥的空想，但是布衣百姓好像永世不大概？不，人类从来不缺乏创新，就像“太空电梯”！

太空电梯，顾名思义，就是往返于太空的电梯，但是众所周知，天地之间的间隔何其迢遥，要想制造如许一座电梯，岂非痴人说梦？着实否则，科学家以为太空电梯的关键就是贯穿电梯的空间线大概太空线！

要知道人类的未来很大概在太空，但走出太空是一个非常大的挑衅。简而言之，从地球重力井底部向太空发射有用载荷是相称昂贵的，无论是否是可重复利用的火箭。固然有些人以为制作太空电梯将是这个题目的长期管理方案，但这个概念也非常昂贵，而且存在各种各样的工程停滞。

作为一种替换方案，来自美国和英国的两位天文学研究生Zephyre Penoyre和Emily Standford提出了一种被称为太空线的有创意的替换方案。这个概念包罗在月球上锚定一个高抗拉强度的caple，该caple将延伸到地球重力井的深处。这将允许人类和物质在地球和月球之间自由运动，而本钱只有一小部门。

太空电梯

太空电梯的概念可以追溯到几十年前，据信开端于俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和尤里·阿苏塔诺夫。固然是齐奥尔科夫斯基假想了一个可以毗连地球和太空的上层构筑，但阿尔苏塔诺夫最初提出的悬浮布局仅在轨道上具有均衡力。

从当时起，许多科学家就提倡创造太空电梯，由于它会给太空飞行带来利益。如前所述，向太空发射火箭是相称昂贵的，由于任何想要摆脱地球引力的航天器都必须到达11.186公里/秒(40270公里/小时)。这必要许多燃料，淹灭许多钱，而且必要相称大的航天器。

通过消除向太空发射有用载荷和宇航员的必要，太空电梯将大大低沉太空探索的本钱。利用SpaceX公司的猎鹰9号火箭，如今向狮子座运载22,800公斤的有用载荷必要6200万美元。这相称于每公斤2700美元。但是有了太空电梯，有用载荷可以以每公斤几美元的速率送入太空。

这将使我们可以大概把统统东西，从基于太空的太阳能阵列和商业栖息地，到新的空间站、卫星和轨道上的太空望远镜送到太空。与此同时，通过取消将航天器送入轨道的必要，它将大大低沉深空任务的本钱。

前去火星、金星、水星和外太阳系的航天器可以在轨道上制作，并从电梯自己发射。这些航天器也可以重复利用，并允许在其他行星和天体四周创建栖息地，使我们有本事将我们的存在扩展到整个太阳系。不幸的是，全部这些操持都碰到了一个紧张的停滞，这也来自地球的引力。

太空电梯比现在世界上最高的建筑哈利法塔高4万倍。事实上，这种比较有些荒谬，因为这样的差距意味着人类的建造方法几乎完全不同。哈利法塔的施工经验对空间电梯的施工几乎没有参考价值。首先，这种电梯的材料不能像哈利法塔那样是钢筋混凝土，甚至连钢都不行。它们太“脆弱”。尤其是电缆，甚至钢筋，都不能胜任。即使同步卫星有一根3万多米长的电缆与地面相连，它也会在没有任何负载的情况下被自身重力撕裂。

目前，科学家更喜欢碳纳米管。然而，碳纳米管并不能像预期的那样使用。另外，如果电梯建成了，应该用什么动力来提升它？一般来说，目前科学家有三种选择：一是采用现代电梯模式；二是采用火箭模式点火助推。三是发射激光“射”电梯。这些模型都有自己的缺点，由于空间的限制，我们不会介绍它们。简言之，科学家也需要面对许多动机方面的问题。即使它建成了，科学家也无法放松警惕。因为他们仍然面临一个重大威胁：太空垃圾。

不久前，欧洲航天局（ESA）给出了一个数字：目前最多只能跟踪23300块空间碎片，还有无数块尚未找到。它们以极高的速度绕着地球旋转。因此，如果有小碎片撞上电梯，恐怕后果不堪设想。因此，要么我们应该先想办法清除太空垃圾，要么我们应该提高电梯的稳定性。接下来是配重问题。如果你经常使用购物中心的观光电梯，你会发现汽车后面有一个巨大的金属板，那就是配重。对于电梯来说，仅仅依靠电力频繁升降所消耗的能量也是非常大的。为此，电梯设计师非常巧妙地增加了一个配重。电梯上行时，利用对重的重量绕过天车，为轿厢提供自由提升力，可大大降低纯电力牵引所消耗的能量和磨损。

一般来说，配重的重量相当于汽车满载重量的一半。对于空间更高的电梯，这个问题更为突出。科学家们非常聪明，他们提出了一些建议：空间站可以运输地球上的垃圾或科学样本作为配重的一部分。另外，空间电梯的配重不是纯金属的，可以用太阳能电池代替，这样可以节省空间，起到配重的作用。

通力电梯是芬兰最大的电梯公司，其声誉可以与手机制造商诺基亚齐名。该公司由40多个国家的子公司组成，拥有员工27000多名。同时，通力也是开发节能环保的先锋，长久以来以其创新性和技术的先进性获得了全世界的赞誉。

“SuperEco太阳能电梯”是由通力全球研究与发展部意大利研发中心的工程技术人员共同研发的最新成果。

在通力专门召开的太阳能电梯设计与运用研讨会上，来自该中心的技术专家ClaudioDonghi先生对太阳能电梯的设计理念、环保节能特点及市场前景做了全面的诠释。

据介绍，通力太阳能电梯在技术上已经成熟。目前，在意大利已建成但仍处于试验阶段的通力太阳能电梯每年可发电2100余度。

ClaudioDonghi先生还表示目前太阳能电梯还处于探索阶段，因为该技术还是一种成本较高的技术，具有区域性限制，但未来的发展前途光明。?

一、节能住宅的概念

随着能源危机的出现，越来越多的开发商开始重视节能住宅。节能住宅需要通过对建筑的合理设计、合理选材，最大限度的把室内自然温度控制在人体舒适温度范围内，从而为居住者提供健康、舒适、环保的居住空间，降低建筑物的运行能耗。

北京锋尚在国内率先整合了欧洲先进的技术系统为一体，建造的高舒适度、低能耗住宅，达到了发达国家的居住标准。其核心技术概括为八大子系统：第一，混凝土采暖制冷系统。该系统是将聚丁烯（PB）盘管预埋在钢筋混凝土中，夏季管中送20℃、冬季送28℃的水，能使室内温度保持在20℃-26℃的合适范围内。第二，健康新风系统。通过统一空气净化和冷热处理后新风经“下送上回”进入室内，无须开窗即可保持新鲜空气不断更换。第三，外墙系统。外墙采用欧洲标准加厚外保温方式，能有效阻挡冷热辐射和雨雪侵蚀。外饰面采用干挂砖墙面，干挂砖幕墙与保温板之间有一个流动空气层，可以保持保温板的干燥。第四，外窗系统。窗采用德国SCHUCO断热铝合金窗和LOW-E低辐射中空玻璃。第五，屋面及地下系统。对屋面及地下墙体的特殊处理，保证了顶层和一层与标准层舒适度的均好性。第六，防噪音系统。通过外墙系统、ALULUX卷帘、楼板处理、同层后排水系统，防止来自室外、楼上、下水道的噪音。第七，垃圾处理系统。垃圾处理系统有中央吸尘、食物垃圾处理和可回收分类垃圾周转箱三部分组成。第八，水处理系统。小区设中水处理系统，将社区生活用水处理用于浇灌绿地、冲洗和补充人工湖水。

二、国外节能已成风尚：

在国外，建筑师采用多种形式和方法来节能：

（1）、资源回收利用： 日本1997年建成了一栋实验型“健康住宅”。除了整个住宅尽可能选对人体无害的建筑材料外,墙体还被设计成双重结构,每个房间建有通风口,整个房屋系统的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用,其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃,从而能够抑制霉菌等过敏生物繁殖。这种资源的回收利用，不仅变废为宝，而且减少了环境污源，节约了能源。

（2）、新能源开发利用：

德国建筑师塞多·特霍尔斯建造了一座能跟踪阳光的太阳房屋。房屋被安装在一个圆盘底座上,由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮。房屋底座在环形轨道上以每分钟转动3cm的速度随太阳旋转。当太阳落山以后,该房屋便反向转动,回到起点位置。它跟踪太阳所消耗的电力仅为房屋太阳能发电功率的1%,而所吸收的太阳能则相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。

三、中国建筑能耗基本情况

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4，居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展，需要大量的建造和运行使用能源，尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计，1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤，占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤，占全国能源消费总量的11.5%左右，占采暖区全社会能源消费的20%以上，在一些严寒地区，城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时，由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源，使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中，化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中，99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的，其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%，CO2占71%，烟尘占60%。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家，每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二，预计到2020年，中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此，中国对于全球气候变暖承担着重大的责任，而作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

四、住宅设计最基本的节能意识：

新疆冬季严寒漫长，因此，住宅建筑设计中，主要空间朝向南，或向南偏东，或向南偏西，历来被认为是合理的设计，这是最基本的节能意识在住宅建筑设计中的应用。在我国的大部分冬冷夏热地区住宅的总体规划和单体设计中，为住宅的主要空间争取良好朝向，满足冬季的日照要求，充分利用天然能源，无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计，是最基本的

五、节能设计思路

（一）建造内保温复合节能墙体

复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。

1．墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。

2．空气层：空气在0℃时导热系数为0024VV／(m·k)。在25℃±5℃时为00256W/(m·k)，即使在200℃的情况下仍有00：384 W／(m·k)。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。

3．保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机 金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。

玻璃幕墙是指由支承结构体系与玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。有单层和双层玻璃的墙体。反光绝缘玻璃厚6毫米，墙面自重约40kg／㎡，有轻巧美观、不易污染、节约能源等优点。幕墙外层玻璃的里侧涂有彩色的金属镀膜，从外观上看整片外墙犹如一面镜子，将天空和周围环境的景色映入其中，光线变化时，影像色彩斑斓、变化无穷。在光线的反射下，室内不受强光照射，视觉柔和。中国1983年首次在北京长城饭店工程中采用。

去过美国纽约的人大凡会被其繁华的都市风貌所折服，那高耸入云的摩天大楼蔚为壮观，而其通体的玻璃幕墙映衬出空明的蓝天和飘舞的白云，更为之增添了绚丽的色彩。那么，玻璃幕墙是怎么做成的呢？玻璃幕墙是指作为建筑外墙装潢的镜面玻璃，它是在浮法玻璃组成中添加微量的Fe、Ni、Co、Se等，并经钢化制成颜色透明板状玻璃，它可吸收红外线，减少进入室内的太阳辐射，降低室内温度。它既能像镜子一样反射光线，又能像玻璃一样透过光线。

现代化高层建筑的玻璃幕墙还采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分，两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间；三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量，当室外温度为－10℃时，单层玻璃窗前的温度为－2℃，而使用三层中空玻璃的室内温度为13℃。而在夏天，双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过玻璃幕墙，但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉，极大地改善了生活环境。

[编辑本段]分类与构成

1. 明框玻璃幕墙明框玻璃幕墙是金属框架构件显露在外表面的玻璃幕墙。它以特殊断面的铝合金型材为框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽内。其特点在于铝合金型材本身兼有骨架结构和固定玻璃的双重作用。

2. 隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙的金属框隐蔽在玻璃的背面，室外看不见金属框。隐框玻璃幕墙又可分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙两种，半隐框玻璃幕墙可以是横明竖隐，也可以是竖明横隐注。隐框玻璃幕墙的构造特点是：玻璃在铝框外侧，用硅酮结构密封胶把玻璃与铝框粘结。幕墙的荷载主要靠密封胶承受。

3.点支式玻璃幕墙

点支式玻璃幕墙是近年来新出现的一种支承方式。但一经出现，在城市发展很快。下面对这种较新型的支承方式作一介绍：

1.点式玻璃幕墙的分类

按照支承结构的不同方式，点式玻璃幕墙在形式上可分为以下几种:

(1)金属支承结构点式玻璃幕墙这是目前采用最多的一种形式，它是用金属材料做支承结构体系，通过金属连接件和紧固件将面玻璃牢固地固定在它上面，十分安全可靠。充分利用金属结构的灵活多变以满足建筑造型的需要，人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构体系。玻璃的晶莹剔透和金属结构的坚固结实，“美”与“力”的体现。增强了“虚”、“实”对比的效果。

(2)全玻璃结构点式玻璃幕墙通过金属连接件及紧固件将玻璃支承结构(玻璃肋)与面玻璃连成整体，成为建筑围护结构。施工简便造价低，玻璃面和肋构成开阔的视野，使人赏心悦目，建筑物室内、外空间达到最大程度的视觉交融。

(3)拉杆(索)结构点式玻璃幕墙采用不锈钢拉杆或用与玻璃分缝相对应拉索做成幕墙的支承结构。玻璃通过金属连接件与其固定。在建筑中充分运械加工的精度，使构件均为受拉杆件，因此，施工时要加以预应力，这种柔接可降低震动时玻璃的破损率。

2.建筑点式玻璃幕墙的主要组成部分

(1)支承体系 支承体系是将面玻璃所受的各种荷载直接传递到建筑主构上。因此，它是主要受力构件，一般是根据承受的荷载大小和建筑造型来结构形式和材料，如玻璃肋、不锈钢立柱、铝型材柱或加上适当的防腐、防面处理的钢析架、钢立柱及不锈钢拉杆(索)等。

(2)金属连接件

金属连接件包括固定件(俗称爪座和爪子)和扣件。固定件通常用不锈普通钢铸造而成，而扣件则是不锈钢机加工件。考虑到金属相容性，爪座必须采用与支承体系相同的材质，或使用机械固定。

金属连接件是建筑点式技术的精华所在。它把面玻璃固定在支承结构上不仅产生玻璃孔边缘附加应力，而且能够允许少量的位移来调节由于建筑安装带来的施工误差，同时还有减震措施以提高抗震能力，因此设计时考虑的因素是多方面的。

(3)金属连接件还产生显著的装饰效果，因此它除满足功能上的要求之外，还要有优美的造型设计和精细的加工制造，起“画龙点睛”的作用。

3.玻璃

(1)建筑点式玻璃幕墙所用的玻璃，由于钻孔而导致孔边玻璃强度降低约30%，因此建筑点式玻璃幕墙必须采用强度较高的钢化玻璃(钢化玻璃的抗冲击强度是浮法玻璃的3-5倍，抗弯强度是浮法玻璃的2-5倍)注，钢化玻璃另一个重要特性是使用安全，在遇到较大外力而破坏时产生无锐角的细小碎块(俗称”玻璃雨”)，不易伤人。

当地处北方的建筑物或对保温隔热有较高要求的建筑物，往往采用中空玻璃，它是在两片玻璃之间有一干燥的空气层或惰性气体层，中空玻璃能大幅度提高保温隔热性能的原因是玻璃的传热系数K值为0.8w/(m2.K)，而空气的K值为0.03w/(m2.K)注，惰性气体就更低了。由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源--电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持以下三个原则：

1. 满足建筑物的功能

即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。

2.考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

3.节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。

因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

建筑电气节能的途径

1.减少变压器的有功功率损耗

变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb＝Po＋Pkβ2其中：

△Pb--变压器有功损耗（KW）；

Po--变压器的空载损耗（KW）；

Pk--变压器的有载损耗（KW）；

β--变压器的负载率。

Po部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如S9、SL9及SC8等型油浸变压器或干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于"取向"处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；45°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗。

Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从Pkβ2用微分求它的极值，在β＝50％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小。因此，在80年代中期设计的民用建筑，变压器的负载率绝大部分在50％左右，在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这种做法有的设计人员一直沿袭至今。但是，这仅是为了节能，而没有考虑经济价值。举下例可看出其不可取的程度。

SC3－2000KVA的变压器，当β＝50％时相对于β＝85％时可节能为P＝16．01×（0．852－0．52）＝7．56KW，按商场最高用电小时计：每天12小时，365天全营业，则总节约电能：W＝7．56×12×365＝33113KW•h。按营业性电价每度0．78元计，则每年节约：33113×0．78＝25828元。

按每千瓦的初装费投资：2000KVA变压器应是大型民用建筑，必然双电源进线，则初装费每KVA为2240元，每年节能省下的电费只能提供（25828／2240＝11．53）11．53KVA的初装费。还有988．5KVA的初装费，加上由于加大变压器容量而多付的变压器价格，由于变压器增加而使出线开关柜、母联柜增加引起的设备购置费，安装上述设备使土建面积增加而引起的土建费用，这是笔相当可观的投资，还没有计及折旧维护等费用。由此可见，取变压器负载率为50％是得不偿失的。

事实上50％负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。计及初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的容量，变压器的负载率应在75％～85％为宜。这样也可以做到物尽其用，因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年，20年后可能有更好的变压器问世，这样就可以有机会更换新的设备，才能使该建筑总趋技术领先地位。

为减小变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000KVA，可选2台1000KVA，不选4台500KVA。因为选用前者可节能：△P＝4×（1．6＋4．44）－2×（2．45＋7．45）＝4．36KW（全按β＝100％计，同等条件，SC3变压器）。

在变压器选择中，能掌握好上述三点原则，即满足了节约能源，又经济合理的原则。

减少线路上的能量损耗

由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。其公式如下：△P＝3IΦ2R×10－3（KW）

式中：IΦ--相电流（A）

R--线路电阻（Ω）

例如，在L＝100m的VV－3×50＋2×25的电缆上传输60KW，cosφ＝0．8的电能，其有功损耗量，可由以下步骤求得：IΦ＝60×103／（×380×0．8）＝113．6A

芯线温度70℃的50mm2铜芯线每公里电阻R0＝0．44，则R＝0．1×0．44＝0．044（Ω）

△P＝3×113．62×0．044×10－3＝1．704KW

从以上可看到，线路上的功率损耗相当于每6m的线路上安一个100W的灯泡。

在一个工程中，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，大工程更是不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，减少线路上的能耗必须引起设计重视。

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R＝P×L／s，即线路电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

应选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的二类、一类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。

减小导线长度。首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离，当建筑物每层平面在10000m2左右时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度；第四，在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。

增大导线截面。首先，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，所增加的费用为M，由于节约能耗而减少的年运行费用为m，则M／m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般而言，导线截面小于70mm2，线路长度超过100m的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。其次，利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗，这就相当于充分利用了季节负荷的线路。

在设计中，认真落实上述三条措施，就可减少线路上的能量损耗，达到了线路节能的目的。

提高系统的功率因数

提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，以达到节能的目的。

为什么常提到负荷平稳的电动机可采用就地补偿，因为负荷变动时电机端电压也变化，使电容器没有放完电又充电，这时电容器会产生无功浪涌电流，使电机易产生过电压而损坏。因此，断续负载，如电梯、自动扶梯、自动步行道等不应在电动机端加装补偿电容器；另外，如星三角起动的异步电动机也不能在电动机端加装补偿电容器，因为它起动过程中有开路闭路瞬时转换，使电容器在放电瞬间又充电，也会使电机过电压而损坏。

在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10KW的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿，但若供电距离超过20m时也最好采用就地补偿。

电动机就地补偿装置的接线有二种方式，一是并接在热元件的一次线后，热元件的整定电流应按补偿后的电机工作电流计，这种接线适合新安装的电机；另一种是装补偿电容器在接触器主接点之后，热元件一次线圈之前，热元件的整定电流就不计补偿的影响，这适合于进行改造的电机接线，这样做可使电容器与电动机一起投切。

处理好上述三部分，即减少自然无功、无功补偿及补偿装置的安装地点，就可以实现合理的选择无功补偿方式而达到节能的目的。

照明部分的节能

因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：

采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，因此目前常被各种发光率高，光色好，显色性能优异的新光源取代。表1列出了各种光源每W的光通量�Lm�。从表中可以看出低压钠灯和高压钠灯的发光率最高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，只能在路灯或广场照明用，其中显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混合灯，用于工厂及体育馆照明，这也是量大面广的照明部分；发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自3200K～4000K，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此除用作商场、展厅的照明外，还广泛用在车站的候车室、码头的候船室、航空港的候机楼以及舞台的灯光照明等；一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明；荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三者组合的混光灯常用于生产厂房的照明。尽量不用或少用白炽灯，只有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画照明中才使用，虽然它光色好，显色指数最高，但达不到节能的目的。

建筑物尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度，进行灯光自动调节。

对气体放电灯，采用灯光无级自动调节，即调节灯丝从而达到调光的目的。但其代价太高，每套36W的灯管需要增加2000元～3000元的投资，而节省下来的电能，其电价是有限的，因为这仅在白天日照强时（一般在上午10时到下午3～4点钟 这段时间内）可减少一点人工照明，每支灯充其量节能25％，每天按12小时计，每年按365天计，则节省运行费用：

m＝36×0．25×12×365×0．78×10－3＝30．7元

所以增加控制的投资需要2000～3000／30．7＝65～97年才能回收，这是没有实用意义的。在工作照明中采用这种调光方案是不可取的。它只适宜用于特殊条件下，如气象台、导航站等小面积控制室，要求室内的照度与室外自然光自然协调的环境，才可采用这种调光设备。另外，这种调光设备用于稀土金属荧光灯，其频闪效应使人眼不易接受。对于可以充分利用自然光而且需要调光的场合，可采用分组分片自动开停的控制方案，虽然会有突变过程，但不会影响视力，也不会影响人的情绪，是可取的方式。

对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可利用调压的方式，固定几级调节，如北京地铁采用澳大利亚的调光设备就是如此。

荧光灯采用调电压调光，其节能效果并不显著。因为，气体放电灯的发光是靠离子在高电压下产生碰撞，达到一定能级而使荧光粉发光，因此光通量并不与电压成正比，电压下降10％，光通量差不多下降30％～40％，电压下降30％，灯会全熄。因此，气体放电灯采用调压方式调光，在实际工程中也很少采用。

照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数外，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。

电动机在运行过程中的节能

在建筑电气中的电动机都是与暖通、水道、建筑等工种的设备配套的，由设备制造厂商统一供应的。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，除了上述的用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的，消耗的电能并不与负载的下降成正比。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的价格仍偏高，因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。此设备也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信息控制可控硅导通角，以达到速度随负载的变化而变化。它可用在电动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。因此，它要求散热、通风措施完善。其价格比变频器便宜，在水泵系统中的大容量电动机的控制设备中可以应用。

民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。

尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

型的为黟县宏村牛形村、歙县唐模的小西湖等,这

些实例都为今人留下了很好的启迪。美国生态建

筑学家吉·戈兰尼指出:“中国的住宅、村庄和城

市设计,具有与自然和谐并随大自然的演变而演

变的独特风格”[3 ] 。黟县宏村是为适合风水格局

按照仿生学的原理而进行改造的典型村落之一,

宏村始建于南宋绍兴年间,距今800 多年,由明永

乐年间休宁风水师何可达规划营建。因宏村势如

卧牛,遂在村中挖月塘为“牛胃”,凿400 m 水圳为

“牛肠”,在村西河架四座桥为“牛腿”,至明万历年

间又在村南百亩良田开南湖为“外阳水”与“内阳

水”(牛胃) 呼应,以示吉意。水塘及水圳分布在住

1：体现“天人合一”思想的生态环境观

中国传统民居的核心是居住空间与环境之间

的关系,中国传统文化崇尚自然,即“天人合一”的

哲学观,认为人与自然是不可分割的整体。其中

的风水理论寻求天、地、人之间最完美和谐的环境

组合,体现原始的生态观,其合理之处与现代住宅

环境设计的理念不谋而合。徽州古村落中典型的

模式为“负阴抱阳,背山面水”,即所谓“枕山、环

水、面屏”“, 依山造屋,傍水结村”。徽州古村落的

建筑规划、设计营造均无一例外的要与地形地貌、

朝向风向、防灾避灾等要求符合“, 后高前低”“、狭

长天井”、“封火马头墙”等是其共有的特点。从风

水理论看来,居所的选择,无论其方位、规模、内外

空间的界定和流通,都要与自然环境相融合,通过

对“生气”的迎、纳、聚、藏等处理手法来感受自然,

使居所与自然环境有机地融为一体。无论是城

镇、还是单座民居,选址模式和意象都非常讲究寻

求理想的生态环境和独特的自然景观。“藏风聚

气”是风水理论中理想的居住环境(图1) [2 ] , 背山

可以挡住冬季北方袭来的寒流,面水可以接受夏

季东南的凉风,向阳可获得良好的日照,近水可提

供足够的饮用水及农田用水,既便于交通,又利于

排除雨雪积水,防止洪涝淹没房屋,同时还改善了

视觉的封闭感,使建筑层次优美,利于形成良性的

生态循环。

宅周围,形成“活水穿村”的景观,不仅满足了人们

日常生活卫生给水,又可用来防火,还改善了微气

候和村落景观,水系给宏村带来良好的生态环境。

1. 2 　村落水口园林体现的生态观

美国生态设计学专家托德认为:中国风水中

具有鲜明的生态实用性。水口是徽州民居的又一

大特色,水口园林大都建于村落入口“, 水口者,一

方众水所总出处也”[3 ] 。水口处多广植乔木,以银

杏树为多,还点缀凉亭水榭,风景优美。

村落水口林木能使村落居民冬季屏蔽寒风,

夏季遮挡骄阳,又能涵养水源、吸附尘砂和净化空

气。此外,村落水系既汲取充沛水源,又可防止洪

涝,建立排灌水渠以利耕作。村落给水体系与排

水体系分流设计形成网络,尤其是对生活污水,采

用生物净化处理方法,通过污水道排入村外水圳

或农田,从而既提高水的重复利用,又减少对环境

污染。此外,设置室外污水发酵池和净化池,利用

莲藕吸附污泥和乌龟吃掉浮游微生物,来净化水

质、降低污水排放。这种体现生态平衡思想的园

林规划,使村落聚居环境和自然生态相结合,符合

现代人类可持续的生态建筑观。

1. 3 　对现代居住建筑规划的启示

现代居住建筑规划布局可以借鉴这种利用自

然条件,重视自然生态气候因素对城市人工环境

及安全形成的重要作用。城市的地貌条件、自然

通风、防风、植物的覆盖率(供氧、遮荫、挡风、平衡

温度) 等都间接地影响着城市中建筑的能源消耗。

在居住建筑的布局结构中,人工环境应与总体平

衡的自然环境紧密结合建筑和街道尽可能面向

太阳,街道的走向应利于通风和防风街道及建筑

间距要利于居住建筑的防火安全重视植被在遮

荫、防风、供氧、吸尘、平衡温度等方面的功能尽

可能利用天然水源或中水系统,以点状水(如湖、

塘、池) 或带状水流的形式形成循环水系,改善环

境景观,提高环境质量。

其次,现代居住环境还应从功能和社会角度

考虑,使居住、生产、服务、文化、休闲等城市功能

相互协调。在居住区内可适当引入无污染的生产

活动,既可减少交通方面的能源消耗和环境污染,

也可以使生产设施和服务设施相互补充,使生活、

工作、服务紧密结合。在交通组织方面,鼓励使用

清洁能源的车辆,发挥公共交通的优势。此外,充

分利用城市地区的可再生能源,如:风能、太阳能

等,也是将来节能降耗的重要的生态能源。

2 　建筑体型与平面布局

2. 1 　以天井为主要特点的平面布局

徽州民居的重要特点是以天井为特点的四合

院平面布局。民居朝向以东或东南向为主,充分

利用自然日照,并顺应当地主导风向,有利于形成

室内自然通风。房屋进门多为天井,利用天井采

光,光线通过二次折射,少眩光而具有柔和感通

过天井合理组织室内自然通风、汇集雨水、夏季遮

阳,院内设水池盆景绿化调节室内湿度,冬暖夏

凉,可谓古代的天然空调。一般正屋面阔三间,中

间堂屋面临天井敞开,是一家生活起居活动中心。

两边厢房,堂屋两边的次间是卧室,卧室一般向外

墙都不开窗,但均有开向天井一面的花窗,既满足

防盗安全的需要,又能减少通过窗散失热量,也符

合聚财的思想。屋内的采光、通风、排水全依赖于

天井,天井的设计,即“四水归堂”的格局,有“肥水

不外流”之意(图2) [4 ] 。民居平面形状大都为矩

形,柱网尺寸接近现代模数,开间不大,进深较大,

使住宅的传热耗热值较低,能耗较少。“四合院”

建筑通过其建筑形式实现了建筑与自然环境的有

机结合和天然的生态节能思想。

图2 　徽州民居常见平面布局

2. 2 　现代生态节能住宅利用自然采光、自然通风

的措施

日照和通风是影响室内环境质量最主要的因

素。考虑到现代生活方式、城市环境特点与传统

居住环境的不同,现代生态节能住宅建筑设计首

先应尽量结合气候特点,采用自然通风、自然采光

的方法,减少住宅对能源的依赖。

生态节能住宅朝向宜朝南布置,住宅东、西向

外窗应进行遮阳处理,减少夏季太阳辐射进入室

内选择合适的建筑间距,既考虑到节地的需要,

又可利用合适的自然通风降低周围环境温度、改

善住宅内的空气品质进风口要面向夏季主导风

向,设置导风板或立面构架,把当地主导风导入朝

向位置不很好的房间平面尺寸应选择相对较大

的进深,使住宅传热耗热值较低,能耗较少,但建

筑的总进深不应大于15 m ,以利于自然通风。

3 　建筑材料的运用及细部构造处理

体现的节能思想

建筑材料的选择运用及建筑细部构造的合理

度直接影响建筑的建造、维护、运营中的能源消

耗。徽州民居多为木构建筑,使用当地廉价低能

耗的建筑材料,经过防火、防腐、防潮、防虫等工艺

技术处理,以保证木结构的耐久性,充分延长建筑

的使用寿命。木构件较为标准,便于统一制作、装

卸维修和重复利用。民居建筑的围护结构大都为

砖石空心墙,砌筑时与木构架间留出空气层,以隔

离外界传热和室内散热,并保持室内温度。砌筑

时与木构架间还用铁壁虎和榫头砖将围护墙固定

在木构架柱上,以增加砖墙稳定性,同时也起到防

潮防火隔断作用,保护内部木构架[5 ] 。木楼层表

面铺设方砖,以利防火和隔音。这些技术充分利

用自然能源,体现传统的保温、隔热、防火等建筑

节能与安全设计,提高居住环境的舒适性和可

靠度。

现代建筑主要以砖石、钢筋混凝土为材料,也

需要大量的管材、木材、玻璃及其他一些辅助材

料,这些材料本身多是不可再生和重复利用的矿

产资源,在其加工制作和运输过程中要消耗大量

的能源。因此,为了营建节能、舒适、健康的居住

环境,现代居住建筑应运用建筑物系统节能措施,

包括改善建筑体型系数、窗墙比、在围护结构上采

用各种有效的保温隔热措施和从建筑材料和建设

方式选择入手节能降耗: ①尽可能就地取材,减

少材料运输的能源消耗。减少原生能源,优先使

用可再生的原材料。②维护结构应用多功能、高

效能的保温隔热材料的复合墙体及复合屋盖,可

有效降低外界环境气温变化、太阳辐射对室内环

境的影响。新型节能墙体材料主要有聚苯乙烯夹

心板、岩棉板、发泡玻璃砖、多孔砖、聚氨酯保温

板、加气混凝土砌块等,与粘土实心砖相比,热工

性能有很大改善,同时增加了建筑使用面积。屋

顶可考虑架空屋面、蓄水屋面、浅色屋面、被动蒸

发冷却屋面、移动式蓬布隔热屋面等。③外门窗

玻璃可采用防辐射玻璃、双层玻璃、隔热窗、气密

性窗和PVC 塑料节能窗、内设窗帘等措施,实测

及计算分析表明,合理采用这些措施可使室内气

温降低3～4 ℃[6 ] 。

4 　综合利用太阳能并结合种植绿色

植物、积极开发可再生能源和资源

徽州民居的天井或院子,人们进行日常生活

起居活动并充分享受阳光和新鲜空气。天井和院

子还是利用太阳能,并结合种植植物的好场所。

南向的院子冬天几乎处于“全天候”的日照,直接

利用太阳能并结合种植绿色植物,具有改善环境

和调节微气候的功能。

太阳能被认为是21 世纪的能源,洁净、安全、

无污染、永存。太阳能热利用和光电转换系统已

列为当今世界所面临的新技术革命的内容,综合

利用太阳能采暖、采光、照明、供热水、可改善室内

环境温度、光照情况和生活卫生条件[5 ] 。

现代住宅设计应积极推广太阳热水装置和太

阳能采暖,利用主动式太阳能集热器取得生活热

水并利用太阳能结合建筑绿化,即利用庭院绿化、

屋顶绿化、阳台绿化、内外廊绿化、墙面绿化、架空

层绿化、中间层绿化、圈梁出挑槽及室内绿化等措

施,利用植物的光合作用和蒸腾作用,在夏季使遮

挡面温度降低,冬季植物的落叶残茎又能使构件

保温。此外,利用建筑物周围合理布置树木,不但

可以冷却空气,而且可导引风向。如在迎风一侧

种植一排低于窗台的灌木,当窗与灌木的间距在

4. 5～6 m 时,往往可使吹进窗的风角度向下倾

斜,有利于室内自然通风。墙面栽植爬山虎也不

失为一种简单有效的方法。据实测,攀有爬山虎

的外墙面夏季可降温7 ℃ ,提高湿度10 % ,既有

利于吸尘和消音,又增加了垂直绿化面积[6 ] 。此

外,发展风能发电、地热采暖和沼气等都是利用生

态持续性能源的有效措施。

5 　借鉴徽州民居的传统节能思想,积

极探索新型现代的生态节能技术

总之,传统徽州民居,充分利用自然条件和能

源,在自然采光、卫生通风、隔热保温、选材构造等

方面上所运用的技术充分体现了传统的建筑节能

设计思想,它为现代生态节能住宅设计在提高居

住环境的经济性、舒适性方面提供了非常有益的

经验。

此外,现代生态节能住宅建筑设计还应具有

超前的理念,在传统民居利用空斗墙保温隔热、种

植绿化等生态节能理念的基础上积极开发、研究、

应用新的建筑节能技术。目前,建筑生态气候学

提出未来新型生态节能建筑的可利用措施有:

①利用“二层皮式”外墙形成复合空间或空气夹

层,形成理想的保温隔热作用。如可将电梯、卫生

间等服务性空间布置在建筑外层,可减少太阳辐

射对中部空间的热辐射②开发智能遮阳技术,

在外墙、屋顶设置遮阳格片,其角度根据不同时段

和季节而变化设置不同深度的过渡空间来塑造

阴影空间,并使遮阳与绿化相结合在高层住宅中

部引入绿化开敞空间,减轻高层建筑的热岛现象

等[7 ] ③高效外墙保温体系、避免冷桥结露的构

造技术外墙水喷淋蒸发制冷、混凝土楼板辐射制

冷/ 采暖系统等[ 8 ] 。

湖南长沙节能材料和产品备案管理暂行办法适用于长沙市市行政区域内建筑市场应用的建筑节能产品(材料)。

建筑节能产品(材料)包括以下范围：

1、 各类建筑保温系统及材料(外墙保温系统、建筑保温砂浆、自隔热墙体保温材料、屋面保温产品和其他保温系统和材料)

2、 建筑用外门窗、型材、玻璃、五金配件、入户门等

3、 可再生能源建筑应用产品(设备)，如：太阳能系列产品、地源热泵系统产品(设备)等

4、 其他建筑节能产品(设备)，如中央空调系统、通风设备、生活用水、电梯、照明等重要用能系统。

二、通过备案的建筑节能产品(材料)，可在我市建筑工程设计施工中推广应用。采用已备案的建筑节能产品(材料)进入施工现场仍须进行检查验收，并按照规定的复验项目进行复验。

三、长沙市建筑节能与新型墙体材料管理办公室(以下简称市节能新墙办)负责长沙地区建筑节能产品(材料)备案工作。

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