关键词:微生物清防蜡;菌种生长曲线;陆梁油田;乳化性能试验;界面张力变化;矿化度
中图分类号:TE869
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2011)22-0092-02
微生物清防蜡作为近年来新兴的防蜡技术,因其具有的环保、低投入、效果持续时问长等优点,具有良好的推广和应用价值。微生物清防蜡技术在陆梁油田的应用始于2003年前后,目前已推广至150口井左右,从使用效果来看,有效率在98%以上,应用前景良好。
一、微生物菌种的筛选
陆梁油田原油20℃条件下平均密度为0.856g/cm3,平均含蜡量8.2%,平均胶质含量3.57%,沥青质含量1.45%属含蜡、含胶中质原油,各层位的油层温度在42℃~66℃之间。对于通过代谢产物生成表面活性物质,从而改变原油流变性达到清防蜡目的的菌种,理想的原油乳化效果必不可少。同时还要考虑在采出液中矿化度、pH值和井下温度条件对菌种生长的影响。
(一)菌种生长曲线测定
微生物的生长曲线代表了微生物生长繁殖至衰老死亡的动态过程,分为停滞期、对数期、稳定期和衰亡期四个阶段,可以反映出特定条件下微生物的生存繁殖能力。我们收集了几种具有清防蜡作用的微生物菌种,模拟井下条件用比浊法测定其生长曲线,见图1:
从图1曲线的走势来看,还是明显能够看出各种微生物的停滞期、对数期和稳定期(考虑到培养时间过长对会出现杂菌影响测定结果的可靠性,没有对衰减期进行确定)。W、Bx、Bg、S2、A2的繁殖特性接近,在5小时左右进入微生物繁殖增长期(对数期),说明这几种微生物的环境适应性较强,在70小时左右进入微生物繁殖的稳定期。S2和A2由于对试验条件下环境体系的不适应,过早的进入了衰减期。
(二)乳化性能试验
传统的微生物清防蜡理论认为在微生物代谢过程中能产生低气分子气体,有机酸,生物表面活性剂等,并通过它们发挥作用,起到清防蜡的目的。基于此我们室内可以通过微生物原油乳化试验来评价微生物的清防蜡效果。取陆梁油田不同层位单井原油作微生物乳化性能评价,各单井的原油物性参数如下表:
根据生长曲线和平皿试验结果,选择W、Bx、A1、Bg四种菌液作为原油乳化试验用微生物。试验中分别将lOmL和20mL菌液接种到含5克原油的液体培养基中,在50℃恒温摇床上培养72h后观察乳化结果。从实验结果看出,微生物乳化性能的优劣主要和选择的菌种有关。如Bx菌液对不同层位的陆梁原油都具有良好的乳化效果,而A1和W的对各层位原油乳化效果都不甚理想。同时结合表2还可以看出,所选微生物的乳化效果与原油物性也有一定关系,含蜡量高则乳化效果好,低则乳化效果不明显。在此实验基础上,选择LU8166和LUl147井原油用乳化效果较理想的Bx和Bg菌种作不同培养时间对乳化效果的影响。试验条件同前,在不同培养时间后观察乳化结果。培养72小时以后,两种菌液的乳化效果基本不变。这和两菌种生长曲线达到稳定期的时间基本吻合。
(三)乳化后油水两相物性分析
通过微生物乳化试验后原油粘度的变化,可以印证乳化试验结果与清防蜡效果之间的联系。选择乳化试验中效果最好的LUl147井经过Bx菌液乳化的原油作粘温曲线,测定结果见图2。微生物乳化和原油的粘度明显降低,说明乳化效果理想的菌液确实能降低原油在金属管壁的粘附力,达到清防蜡的目的。同时也说明原油乳化试验对评价微生物的清防蜡效果具有一定的指导意义。
(四)界面张力变化分析方法
原油经过微生物乳化前后界面张力的变化,可以为适用于现场的菌种确定提供可靠依据。选择陆梁现场油样,室内用XZD-3型界面张力仪测定原油微生物作用前后界面张力变化,结果表明陆梁原油经Bx菌乳化后界面张力明显降低,降低率平均达到70%以上。
从生长曲线测定、乳化实验和界面张力测定结果来看,Bx菌对陆梁原油的清防蜡效果较好,作为现场应用时菌种。在确定合适菌种后还应考虑现场特定条件对菌种生长的影响,下文讨论温度等对微生物的影响。
二、温度、pH值和矿化度对微生物生长的影响
将W、Bx、Bg和A1菌样按1:4的比例接种于营养培养基中,置于35℃、40℃、50℃、60℃、70℃下,分别测定72h后菌液浓度(涂抹平板计数法),以温度为横坐标,以菌液浓度的对数为纵坐标,作60h时温度与菌液浓度对数图。试验结果见图3;
从图4温度对微生物生长情况影响趋势可以看出,在40℃~60℃的范围内,微生物的生长处于较为稳定的状态;温度超过60℃后,随着温度的上升,菌种生长能力受到抑制;到70℃时,微生物的生长繁殖已经收到较大的抑制。
将菌样按1:4的比例接种于调节pH值至5、6、7、8、9的营养培养基中,置于50℃的振荡器培养72h,以平皿计数法测定总菌含量,以pH值为横坐标,以菌液浓度的对数为纵坐标作图5,从结果可知,微生物适宜的生长pH值在6~8之间。
微生物的生长繁殖情况受环境影响很大,研究矿化度对微生物生长的影响可以为现场选井提供合理依据。室内通过配盐来模拟现场油井采出液,同时加入营养物质,在50℃恒温摇床上培养72小时后用平皿法测定总菌含量。根据陆梁油田采出液矿化度范围,室内用钙、镁、钾、钠、氯根等配置成矿化度5000、8000、10000、15000的模拟水样。测定结果见图5:
图5曲线说明,在提供充足营养物质的前提下,矿化度对微生物的生长影响不大。但矿化度达到10000ppm以后,随着矿化度的增加,微生物的生长受到抑制,基于此,在选择微生物清防蜡措施井时应考虑采出液矿化度对微生物的影响。
三、现场应用情况
根据室内确定的选井依据,我们在陆梁油田选择了150口抽油井作为微生物清防蜡实施井,从实施效果来看,每年因为结蜡而导致修井基本在1-2口左右,有效率98%以上。部分油井因结蜡检泵时间由原来未采取措施的50天左右,延长到300天以上,防蜡效果明显。需要提醒读者的是,微生物清防蜡现场实施效果的好坏,不仅同所选菌种的清防蜡效果有关,还与合理的选井、优化的现场施工方案密不可分。对于选井条件,上文已做阐述。而现场施工方案,由于和菌种清防蜡作用机理、油井结蜡状况等密切相关,不同油田差异较大,本文在此就不专门叙述了。
四、结论
1.通过室内筛选评价,确定了适用于陆梁油田的微生物清防蜡菌种。
2.探讨了温度、pH值和矿化度对微生物生长的影响,确认现场合适的选井条件。井下适宜温度在40℃-60℃范围、采出水的pH值在6-8之间、矿化度低于10000ppm为最佳微生物清防蜡选井依据。
关键词:夏热冬冷地区节能住宅新风耗冷量室内相对湿度
1问题的提出
建筑节能以保证室内卫生舒适为前提,通过提高建筑的能源利用效率来满足人们迅速增长的健康和舒适感要求,进而提高室内工作效率和生活质量。建筑热环境质量标准的高低,对建筑、建筑供配电和采暖空调设备的投资、能耗、运行费用都有显著影响,需要相应的能源支撑和个人的经济承受能力。根据重庆地方标准[1],达到小康水平的住宅应执行舒适性热环境质量标准。而影响热感觉的六个因素是:干球温度、空气湿度、风速、周围物体表面的平均辐射温度、人体活动强度和衣服热阻,前四个是热环境因素,后两个是个体人为因素。按热舒适方程将上述六个因素综合为PMV预期平均评价和PPD预期不满意百分率,形成PMV—PPD热环境指标综合评价体系。正由于PMV是由热感觉的六个因素共同决定的,同一个PMV值可由不同的六个因素组合而达到,在不同热环境参数组合下,所需能耗大小不同。
我国夏热冬冷地区,由于特有的地理位置而形成的气候特征,夏季气温高,气温高于35℃的天数有15—25天,最热天气温可达41℃以上,加上湿度大,给人闷热的感觉。全年湿度大是该地区气候的一个显著特征,年平均相对湿度在70%—80%左右,有时高达95%—100%[1]。高湿不仅影响到室内人员的热舒适感,而且影响到室内卫生条件,对人体健康和室内设备、家具的使用寿命带来不利影响。根据这一地区的气候高湿特征,夏季住宅要达到居住环境的热舒适和节能要求,就需要采取多种方法解决高温高湿带来的热环境质量和室内空气质量问题。为使住宅空调除湿的能耗降到合理的水平,住宅降温除湿方式应灵活多样,对新风能耗分析也应考虑气候资源的合理调配等因素[2]。由于夏热冬冷、气候潮湿的建筑室外热环境特征,新风能耗在空调总能耗中占较大比例,例如,重庆节能住宅的各项能耗中,夏季新风冷负荷占总冷负荷的29.61%,夏季新风用电量占夏季总用电量的44.54%,在全年采暖空调除湿用电量中新风占40.24%[1]。
所以,合理地确定该地区新风冷耗的计算方法对探讨新风节能途径有着重要意义。室内设计温度高低对新风能耗的影响作者已另文讨论,本文主要分析室内相对湿度对夏热冬冷地区新风耗冷量的影响。
2夏热冬冷地区空调期、除湿期新风耗冷量分析方法2.1空调期、除湿期的确定方法
实验研究表明[1],节能住宅采用间歇通风,室内日最高温度tn.max与室外日最高温度tw.max,室外日最低温度tw.min之间有如下关系:
这表明,对节能住宅,在采用间歇通风的前提下,当室内最高温度超过室内设定的热舒适温度上限值时,必须采用机械方式进行降温,即空调设备启动,进入空调期。
所以,夏热冬冷地区住宅空调期是指采用间歇通风等无能耗或低能耗的自然或被动冷却方式不能达到室内的舒适性热环境质量要求时空调设备运行的天数。对于住宅建筑,当室内热舒适参数设定值不同时,即使在相同的室外气象条件和通风方式条件下,空调运行时间也不同。因此,对不同住宅空调期长短的比较,为建立相同的比较基础,通常按该地区舒适性热环境质量标准允许的上限温度值为室内设定温度,以此判断是否属于空调期。若设室内热环境干球温度最高允许值为tn.c,设为室外加权日平均温度,用符号tw.jp表示,则属于空调期天数的判断条件是:
对于夏热冬冷地区,室外空气湿度高且持续时间长,当室外空气日平均相对湿度超过室内空气设定相对湿度时,若不对室外空气进行处理而直接进入室内,会导致室内湿度超过热环境质量规定的上限值,影响室内热环境的热舒适性和室内空气质量。若此时室外气温不满足2-1-2,且高于采暖期室内最低温度tn.h,即在不属于空调期和采暖期的天数内,这时为保证室内环境质量需对室外空气进行除湿处理,能耗主要是新风的除湿能耗,因而我们把这样的天数单独作为除湿期天数。设Φw.p为室外空气日平均相对湿度,Φn.max为室内热环境上限相对湿度,其余符号同前定义。所以,除湿期天数的判断条件为:
所以,夏热冬冷地区除湿期是指一年中,除采暖期和空调期以外,需要对进入室内的室外空气进行除湿才能维持建筑室内所要求的热环境质量的天数之和。与空调期相比,除湿期内室外日平均气温较低,室内空气温度随室外气温波动,但从日平均温度来看,室内日平均温度与室外日平均气温比较接近,因而除湿期内室内空气温度不是定值,而是在tn.c和tn.h的范围内随室外空气温度变化的动态参数。采用当地室外逐时气象数据,可以求得室外tw.jp和Φw.p,判断是否属于除湿期,若属于除湿期,则设室内日平均温度等于室外日平均气温tw.p,再结合建筑室内允许的最大相对湿度和当地大气压力,按湿空气状态方程计算得到除湿期室内最大允许含湿量和最大允许焓值的逐日值,作为除湿期新风耗冷量计算的基础。
2.2空调期、除湿期新风耗冷量计算基本公式
新风耗冷量是指在新风的处理过程中,需由制冷机或天然冷源提供的冷量,其大小取决于新风热湿处理过程前后的焓差和新风量。新风耗冷量不同于新风能耗,新风能耗与新风处理设备的能效比有关,在耗冷量相同时,能效比越高的新风处理设备能耗量小于能效比低的新风处理设备。空气处理设备的能效比是一个综合性概念,其大小既与设备自身性能有关,也与设备运行工况和调节方式有关。本文不涉及具体新风处理设备的能量转换效率,主要就新风耗冷量计算方法及其结果进行分析。
2.2.1空调期新风耗冷量计算基本方法
在空调期内,新风被处理到低于室内设定空气状态焓值送入室内,此时处理单位质量的新风需消耗的冷量为室外空气焓值与新风处理后的露点焓值之差,这部分冷量除承当新风自身负荷以外还可承当部分室内显热冷负荷,相应减少了室内冷负荷的耗冷量,新风多承当的这部分室内冷负荷为显热冷负荷,数量上相当于室内空气焓值与露点焓值之差。对空调期整个空调系统或空调房间而言,新风独立处理至露点状态虽多消耗了冷量,但可作为承当室内冷负荷利用,新风降温除湿实际所需耗冷量仍然可由室内外空气焓差计算确定。空调期的新风总耗冷量为空调期每天耗冷量的总和,空调期一天中的新风耗冷量等于该日内空调运行逐时耗冷量之和。当室外空气焓值低于室内设定空气状态焓值时,该时刻新风耗冷量为零。所以,空调期内单位质量流量(kg(干)/h)新风耗冷量qc.1按下式计算:
式中
qc.1——空调期内单位质量流量的新风耗冷量,kW.h/(kg(干)/h);
iw、iN——分别代表室外、室内空气的焓值,kJ/kg(干);
DNAC——为夏季空调期天数,天;
m——对应每个空调期天数中室外空气焓值高于室内空气焓值的小时数,h。
注:单位换算关系,1(kJ/kg(干)).h=1kW.s/(kg(干)/h)=1/3600kW.h/(kg(干)/h)。
2.2.2除湿期新风耗冷量计算基本方法
在除湿期内,若采用常规的冷冻除湿,新风处理后的机器露点为室内空气允许的最大含湿量与相对湿度90%的交点。除湿期内室内冷负荷很小或为零,因而新风露点送风使室内空气温度降低。当室内空气温度已经在热舒适区域内时,这部分使室内空气降温的冷量实际上被浪费掉。从新风节能角度分析,除湿期采用冷冻除湿将新风处理至露点的耗冷量为最大理论耗冷量,简称除湿期冷冻除湿耗冷量。除湿期内采用冷冻除湿单位质量流量的新风总耗冷量为:
式中
qc.2——除湿期内单位质量流量的新风冷冻除湿耗冷量,kW.h/(kg(干)/h);
iw——除湿期室外空气焓值,逐时值,kJ/kg(干);
ik——除湿期机器露点焓值,机器露点含湿量dk=dn.max,相对湿度为90%,kJ/kg(干);
DNDH——为除湿期天数,天;
n——对应除湿期每天中室外空气焓值高于机器露点焓值的小时数,h。
新风除湿方式很多,不同除湿方式的耗冷量大小不同。除湿期内,室内空气温度随室外气温波动,且室外空气日平均温度低于室内热环境质量允许的设定温度,所以,除湿期内可不考虑新风的显热冷负荷。当新风直接处理至室内热环境质量允许的热舒适范围时,新风耗冷量取决于新风湿负荷即潜热冷负荷的大小,此时新风耗冷量最小,称为除湿期最小理论耗冷量,用符号qc.min表示。所以,除湿期最小理论耗冷量按下式计算:
式中
qc.min——除湿期新风最小理论耗冷量,kW.h/(kg(干)/h);
dw——除湿期室外空气含湿量值,逐时值,g/kg(干);
dk——除湿期机器露点含湿量,dk=dn.max,逐日值,g/kg(干);
rq——单位质量水在常温常压下的汽化潜热,取2440kJ/kg(对应饱和温度25℃)。
由上述分析,除湿期采用冷冻方式处理新风多消耗的冷量Δqc.2为:
式中,Δqc.2——采用不同新风除湿方式最大可节省的耗冷量,kW.h/(kg(干)/h)。
这表明,要减少新风除湿期耗冷量,降低新风能耗,应从新风除湿方式上寻求新途径。
2.3单位质量新风冷热耗量的计算程序
【关键词】建筑;外墙;外保温;节能施工
目前,建筑节能化是大势所趋,在建筑外墙保温我国在建筑节能方面已投入了相当的人力、财力和物力资源,并已取得了一定的成绩,但研究工作主要限于建筑节能技术和建筑节能政策方面,对于建筑施工阶段的质量管理和控制仍关注不足,研究节能建筑外墙外保温的施工管理过程,在实际分析基础土,提出相应的管理措施和建议,提高节能建筑外墙外保温施工的质量管理水平。
1外墙外保温系统的主要技术特点
对外墙进行保温,无论是外保温、内保温还是夹心保温,都能够使冷天外墙内表面温度提高,使室内气候环境有所改善。然而,采用外保温则效果更加良好,其原因是:
1.1外保温可以避免产生热桥。在采用同样厚度的保温材料条件下,外保温要比内保温更有利如:内外墙交接处、外墙圈梁、构造柱、框架梁及顶层女儿墙与屋面板交界处周边所产生的"热桥。外保温可以使热损失减少约1/5,从而节约了能耗。
1.2有利于室温保持稳定。在进行外保温后,由于内部的实体墙热容量大,室内能蓄存更多的热量,使诸如太阳光照或间歇采暖造成的室内温度变化缓慢,室内较为稳定,生活较为舒适:也使太阳辐射得热、人体散热、家用电器及炊事散热等因素产生的“自由热”得到较好的利用,有利于节能,而在夏季,外保温层能减少太阳辐射热的进入和室内高气温的综合影响,使外墙内表面温度和室内空气温度得以降低。可见外墙外保温有利于使建筑冬暖夏凉。
1.3有利于改善室内热环境质量。室内居民实际感受到的温度,既有室内温度又有围护结构内表面温度的影响,这就证明,通过外保温提高外墙内变面温度即使室内的空气温度有所降低,也能得到舒适的热环境,在加强外保温,保持室内热环境质量的前提下,适当降低室温,可以减少暖负荷,节约能源。
1.4保护主体结构延长建筑物的使用寿命。由于采用了外保温的结果,内部的砖墙或混凝土墙受到保护,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、破损的危险大为减轻,寿命得以大大延长。
1.5增大了房屋的使用面积。据统计,当主体结构为实心砖墙时,每户面积可增加1.2平方米以上,当主体结构为混凝土空心砌块时,每户可增加使用面积1.6平方米以上。
2外温技术
外保温与内保温相比,技术合理,有其明显的优越性,使用同样规格、同样尺寸和性能的保温材料,外保温比内保温的效果好。外保温技术不仅适用于新建的结构工程,也适用于旧楼改造,适用于范围广,技术含量高;外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构,延长建筑物的寿命;有效减少了建筑结构的热桥,增加建筑的有效空间;同时消除了冷凝,提高了居住的舒适度。
2.1外挂式外保温
在施工中,采用外挂的保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。该外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件将保温材料贴、挂在外墙上,然后抹抗裂砂浆,压入玻璃纤维网格布形成保护层,最后加做装饰面。还有一种做法是用专用的固定件将不易吸水的各种保温板固定在外墙上,然后将铝板、天然石材、彩色玻璃等外挂在预先制作的龙骨上,直接形成装饰面。这种外挂式的外保温安装费时,施工难度大,且施工占用主导工期,待主体验收完后才可以进行施工。在进行高层施工时,施工人员的安全不易得到保障。
2.2聚苯板与墙体一次成型
采用聚苯板与墙体一次成型技术,是在混凝土框-剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。该技术解决了外挂式外保温的主要问题,其优势是很明显的。由于外墙主体与保温层一次成活,工效提高,工期大大缩短,且施工人员的安全性得到了保证。而且在冬季施工时,聚苯板起保温的作用,可减少围护保温措施。但在浇注混凝土时要注意均匀、连续浇注,否则由于混凝土侧压力的影响会造成聚苯板在拆模后出现变形和错茬,影响后序施工。其中内置的聚苯板可以是双面钢丝网的,也可以是单面钢丝网的。双面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要是依靠内侧钢丝网架与墙体外侧配筋相绑扎及混凝土与聚苯板的粘接力,其结合性能良好,具有较高的安全度。单面钢丝网聚苯板与混凝土的连接,主要依靠混凝土与聚苯板的粘接力以及斜插钢筋、L型钢等与混凝土墙体的锚固力,结合性能也较好。与双钢丝网相比较,单面钢丝网技术因取消了内侧钢丝网和安装保温板前的板外侧抹灰,节省了工时和材料。其造价可降低10%左右。但此两种做法都采用了钢丝网架,造价较高,且钢材是热的良导体,直接传热,会降低墙体的保温效果。
2.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为部级工法。这种工法是目前仍被广泛认可的外墙保温技术。该施工技术简便,可以减少劳动强度,提高工作效率;不受结构质量差异的影响,对有缺陷的墙体施工时墙面不需修补找平,直接用保温料浆找补即可,避免了别的保温施工技术因找平抹灰过厚而脱落的现象。同时该技术解决了外墙保温工程中因使用条件恶劣造成界面层易掉粘空鼓、面层易开裂等问题,从而实现外墙外保温技术的重要突破。与别的外保温相比较,在达到同样保温效果的情况下,其成本较低,可降低房屋建筑造价。
3建筑节能
3.1建筑节能的意义
为了可持续发展,必须保护能源。国家每年新建和改建的几千万建筑要消耗几十亿吨树、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,带来土地的破坏,大大破坏了自然环境。住宅与公共建筑的采暖、空调、照明和家用电器等设施消耗占全球三分之一能源,主要是化石能源。而化石能源燃料是地球经历了亿万年才形成的,它将在几代人中间消耗殆尽。所以建筑节能即是在建筑中合理使用和有效利用能源,不断提高能源利用能源。在某种意义上称作“提高建筑中能源利用率”。也就是说,并不是消极意义上的节能,而是从积极意义上提高利用效率。
关键词:建筑;节能;意义;措施;
能源是发展国民经济、改善人民生活的重要物质基础。自70年生全球性的能源危机后,世界各国政府对能源的利用情况进行了全面的实事求是的分析,其中诊断建筑能耗是一个重要的组成部分,各国在建筑设计和施工、新型建筑保温材料的开发和应用、建筑节能法规的制定和实施等方面做了很多的工作,不但节省了大量的能源,取得了可观的经济效益,同时改善了环境。我国的建筑节能工作在90年代开始启动。随着我国经济发展,人民生活水平的提高,全国建筑能耗呈稳步上升的趋势,加大了我国能源压力,制约着国民经济的持续发展,因此降低建筑能耗已是刻不容缓。
1、建筑节能理念的提出及其含义
我国于20世纪80年代初提出民居设计的采暖能耗标准,到《民用建筑节能管理规定》的,我国全面启动了居住建筑节能的工作。节能型民居的含义有两层,一是保证住宅的功能和舒适度,二是按照国家标准节能50%的既定目标,降低能耗并尽量实现资源的循环利用,打造资源节约型住宅。
要实现建筑节能,就要在工程设计中运用科学的规划布局和合理的建筑结构造型。具体来讲,就是要根据各地的气候特点,进行合理的住宅分区,在保证健康卫生和充足采光的前提下,确保建筑物的平面布置和整体规划有利于日照、避风以及通风,并根据小区的住宅层数和人口规模,进行合理的配置绿化,降低硬化地面比例,构建良好的小区环境,充分满足小区居民的居住和生活需要。
2、目前采用的民用建筑节能技术措施
2.1外墙的外保温节能措施
2.1.1外挂的外保温
保温材料有岩(矿)棉、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫板(简称聚苯板,EPS、XPS)、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等。其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本,已经在全世界范围内的外墙保温外挂技术中被广泛应用。
2.1.2聚苯板与墙体一次浇注成型
混凝土框―剪体系中将聚苯板内置于建筑模板内,在即将浇注的墙体外侧,然后浇注混凝土,混凝土与聚苯板一次浇注成型为复合墙体。
2.1.3聚苯颗粒保温料浆外墙保温
将废弃的聚苯乙烯塑料(简称为EPS)加工破碎成为0.5~4mm的颗粒,作为轻集料来配制保温砂浆。该技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护面层(或是面层防渗抗裂二合一砂浆层)。其中ZL胶粉聚苯颗粒保温材料及技术在1998年就被建设部列为部级工法。
2.2门窗的节能技术措施
2.2.1尽量减少门窗的面积
门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位,面积约占建筑外维护结构面积的30%,其能耗约占建筑总能耗的2/3,其中传热损失为1/3。所以门窗是外维护结构节能的重点。所以在保证日照、采光、通风、观景条件下,尽量减少外门窗洞口的面积。
2.2.2提高门窗的气密性
通过改进门窗产品结构(如加装密封条),提高门窗气密性。防止空气对流传热。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。
2.2.3使用新型保温节能门窗
采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗(塑钢门窗)可大大提高热工性能。同时还要特别注意玻璃的选材。玻璃窗的主要用途是采光,但由于冬季单层玻璃窗的耗热量占锅炉负荷的10%~20%,因而控制窗墙比在30%~50%范围内时,窗玻璃尽量选特性玻璃,如吸热玻璃,中空玻璃。
2.2.4合理控制窗墙比
通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%~45%。故在进行前期建筑设计时,在保证室内采光通风的前提下合理控制窗墙比是很重要的,一般北向不大于25%;南向不大于35%;东西向不大于30%。
2.3屋顶的节能技术措施
2.3.1屋顶加强保温
在多层建筑围护结构中,屋顶所占面积较小,能耗约占总能耗的8%-10%。因此,加强屋顶保温对建筑造价影响不大,节能效益却很明显。
2.3.1屋面绿化的保温隔热性能
夏季绿化屋面与普通屋面比较,表面温度平均要低6.3℃,屋面下的室内温度相比要低2.6℃。因此,屋顶绿化作为夏季隔热有着显著效果,可以节省大量空调用电量。
2.4采暖系统节能技术措施
2.4.1集中供暖:城市供暖的主力军
目前小区集中供暖方式最为常见,业主买房时大都优先考虑这种方式。因为燃煤污染严重,现在在城市中被限制使用,集中供暖一般以城市热网、区域热网或者较大规模的集中供暖为热源,通过管道输送给各家各户。
2.4.2分户取暖:自由调温
分户取暖在房地产开发中得到了很大的发展,通常将壁挂炉安装在厨房或阳台上,通过燃烧天然气来供暖,与壁挂炉相连的是室内管线和散热片,一般可同时实现暖气和热水双路供应。
2.4.3地板辐射式采暖:可节约能源10%到20%
地板辐射式采暖是通过埋设于地板下的加热管――铝塑复合管或导电管,把地板加热到表面温度18至32摄氏度,均匀的向室内辐射热量来达到取暖效果。同时它可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网,小区锅炉房等各种不同方式提供热源。适用于精装修公寓。
地板辐射式采暖的优点很多,一是地面温度均匀,热气自下而上逐渐递减,舒适度高;二是空气对流减弱,可以降低室内灰尘,三是与其他采暖方式相比可节约能源10%到20%,同时还能节约2%到3%的室内使用面积,四是拥有良好的隔音效果。
2.4.4电热膜采暖:户内无暖气片
电热膜采暖以电力为能源,是将特定的导电油墨印刷在两层聚酯薄膜之间制成的纯电阻式发热体,配以独立的温控装置,以低温辐射电热膜为发热体。大多数是天花板式,也有少部分铺设在墙壁中,甚至地板下。具有恒温可调,经济舒适,绿色环保,寿命长,免维护等特点。适用于精装修公寓。
电热膜采暖达到户内无暖气片,房间使用面积可增加2%至3%,便于装修和摆放家具,一般不需要维护,比较清洁无污染,可用温控器调节室温。不过,电热膜升温较慢,一般需要1到1.5小时才能达到18摄氏度左右,系统安装要与装修同步。不能在顶棚上钉钉子、钻孔,电能供应不畅通、不稳的小区不宜采用。
【关键词】生物炭;温室气体;固碳;减排;零碳;低碳农业
生物炭通常指树木、农作物废弃物、植物组织或动物骨骼等生物质在无氧或部分缺氧及相对低温(
生物炭具有巨大的比表面积、发达的多孔结构,表面有大量的官能团,对有机物和重金属离子具有强烈的吸附能力,因此生物炭常被用在污染物吸附、重金属污染治理、土壤改良等方面。近年来,生物炭在土壤中的固碳减排效应成为各研究机构和学者关注的重点,被认为是缓解温气候变暖的有效途径。生物质炭化成本低,原料充足,制得的生物炭具有高度稳定性,在土壤中具有明显固碳减排的作用,目前对其研究主要集中在碳封存和减少温室气体排放两个方面,弱化了生物炭替代氮肥生产及使用过程所产生的减排效应,没有严格的从“固碳”、“减碳”和“零碳”三个方面细分进行研究,生物炭在替代化肥生产使用量方面所起的“零碳”效应潜力巨大,也是固碳减排的重要方面。本文综合论述了生物炭的“固碳”、“减碳”和“零碳”效益,以及生物炭在低碳农业中的应用,为今后生物炭的研究和应用提供参考。
1.生物炭在固碳减排领域的效应
1.1生物炭在土壤中的储碳、固碳效应
CO2在全球温室气体排放中所占比重最大,全球每年CO2排放量达250多亿t[3]。土壤是引起气候变化和全球变暖的温室气体重要的排放源,土壤和植物根系的呼吸作用释放的CO2占全部CO2排放的20%[4]。同时,农田土壤也是重要的碳汇,是《京都议定书》认可的固碳减排方法之一,在减少温室气体排放,稳定大气CO2浓度中具有重要地位。自然条件下,植物经过光合作用吸收的CO2,50%进过植物呼吸作用返回到大气,另50%经过矿化作用转化为CO2(碳中性),没有任何净固碳作用。而如果将植物残体炭化,植物残体中剩余的25%的C被转化为生物炭施加到土壤中,由于生物炭非常稳定,可能仅有大约5%C在土壤微生物的作用下矿化分解成CO2返回到大气中,整个大气中碳会因此减少20%(碳负性)[5]。生物炭具有高度的芳香化结构,具有很强的抗腐蚀性,同时能与土壤中矿物质形成团聚体,减弱微生物对生物炭的作用,能够长时间的保留在土壤中,起到碳储存的作用。Kuzyakov等[6]研究表明,生物炭在土壤中的平均停留时间大约为2000年,半衰期约为1400年。另外,生物炭能够扩充土壤有机碳库,增加土壤的碳封存能力和肥力。生物炭的碳封存途径,一是通过炭化直接使易矿化的植物C转变为稳定的生物炭;二是通过增加植物生物量,提高了植物对大气CO2的捕获能力,增大植物体转变成土壤中的有机碳[7];还能够通过改变土壤中有机质(SOM)腐质化、稳定性和呼吸速率等,抑制土壤有机碳(SOC)的分解,起到碳封存的作用[8]。将生物炭作为储碳形式,埋在土壤或者山谷中,能够实现大规模的碳封存效果,对于减缓气候变化具有重大意义。
1.2生物炭的“零碳”效应
生物炭的零碳效应主要体现在增加作物产量,代替或减少化肥使用量,从而在化肥全过程中不排放或者减少温室气体的排放。化肥的生产及运输过程中消耗大量的能源,West等[9]研究认为,在整个氮肥生产和运输过程中所排放的温室气体为0.857gCO2-CgN-1。程琨等[10]对农作物生产碳足迹的分析表明,农业化肥投入引起的碳排放约占农作物生产总碳排放的60%,其中氮肥占95%`。土壤N2O排放量与施肥量存在线性相关关系,王效科等[11]研究发现,当化肥施用量减少到0和50%时,土壤N20减排量分别占当前排放的41%和22%。并且氮肥使用量减少30%不会造成粮食的减产[12],因此减少氮肥使用量是农业减排的重要途径。生物炭施加到土壤中,能够明显改善土壤营养状况,起到缓释肥作用,减少或替代化肥的使用,从而减少化肥生产过程中及施用过程中温室气体的产生。据估算,10t的生物炭能够替代1t氮肥,从而可以减少1.8t碳当量的温室气体产生[13]。生物质炭化过程电耗低,电耗产生的CO2排放远低于生产氮肥的CO2排放量。生物炭就地炭化可以直接还田,也可以与肥料混合制成炭基肥,替代或减少氮肥的施用量,从而减少生产及运输氮肥过程的能耗,减少温室气体的产生,因此生物炭具有显著的“零碳”效应。
1.3生物炭的“减碳”效应
CH4在100a尺度的全球变暖潜能值(GWP)是CO2的21倍,大气中CH4的浓度是N2O的6倍,高达1800ppb。N2O的GWP是CO2的298倍,可稳定存在长达150年[14],农业活动产生的CH4约占大气CH4的50%,主要来源是水稻种植、动物养殖。化肥的大量使用是N2O最主要的人为排放源。生物炭施加到土壤中,能够显著的降低CO2、CH4及N2O等温室气体的排放量,具有明显的“减碳”效应。生物炭在土壤中通过表面吸附溶解性有机碳(DOC),并促进包裹有机质的土壤颗粒的形成,降低土壤有机碳的矿化作用,减少CO2排放[15],Steiner等[16]研究发现自然状况或者添加鸡粪、堆肥、树叶等有机质的土壤中,添加生物炭后,土壤中C的损失率从25%以上降低为4%~8%。王欣欣等[17]研究发现,水稻土中添加不同用量的竹炭,CH4和N2O季节累计排放量比对照组降低了58.2%~91.7%和25.8%~83.8%,相对于常规肥处理而言,分别降低了64.3%~92.9%和72.3%~93.9%。与秸秆直接还田会增加土壤总N2O的排放量相比,具有明显减排效益[18]。
目前对于生物炭改变土壤的非生物环境(如土壤pH、容重和持水量等),影响微生物作用,从而减少N2O的产生量的研究较多。而对于生物炭对硝化细菌和脱氮菌等微生物直接作用来减少N2O的排放的研究相对较少。生物质在低温炭化过程中,会产生PAHs和酚类物质(PHCs),土壤中的PAHs和PHCs能够降低生物活性,具有杀菌的性能。研究发现,经缓慢裂解所制得的生物炭中PAHs的含量低于经快速裂解和气化所制得的,其PAHs的含量从78.44ng・g-1到2125ng・g-1[19],且一般在350-550℃温度下制得的生物炭中PAHs含量最高,Wang等[20]研究发现,300-400℃制得的生物炭中PAHs对于减少N2O的排放起主要作用,在200℃制得的生物炭中含有少量的PAHs但含有大量的PHCs,加大了对微生物的毒性,影响硝化和反硝化作用,因此N2O排放量很低。按照施炭量计算,施加生物炭带入的PAHs量低于环境安全值,不会污染环境。
一般认为,生物炭施入土壤后能降低CH4的排放量,Liu等[21]研究表明,水稻土壤中添加竹炭生物炭和水稻秸秆生物炭后,CH4的排放量分别减少了51.1%和91.2%。Feng等[22]研究认为,新制得的生物炭施加到土壤后,增加土壤的空隙度,增强了甲烷氧化菌对CH4的氧化作用,但同时也能刺激产甲烷细菌的活性,但是甲烷氧化菌对CH4的利用度超过甲烷的产生量,因此生物炭能够减少土壤中CH4的排放量。
1.4生物固碳减排经济效益
“固碳”方面,1t生物炭,按照60%含c量计算,其中2%生物炭在土壤中以CO2形式逸出,剩下58%以稳定C形式存在,相当于2.15tCO2被封存。“零碳”及“减碳”方面,1t生物炭能够替代氮肥0.58t,减少温室气体1.04t,在土壤中还能抑制温室气体的产生,粗略计算,1t生物炭埋入土壤,固碳减排CO2约3.2t,按照目前欧盟CO2交易价格4.11美元/吨计算,1t生物炭可获得收益13.15美元。
2.生物炭在低碳农业中的应用
农业活动是温室气体的第二大排放源,约占全球温室气体排放总量的14%,据估计,全球每年由农业扰动,由土壤释放到大气中的碳量约为0.8×1012kg~4.6×1012kg[23],氮肥大量使用、秸秆等生物质焚烧、垦荒种地等农业活动产生大量的温室气体,农业是节能减排的重点领域。同时,农业也是一个巨大的碳汇系统,一方面可以调整农业生产结构,改善种植模式,增大农作物的碳吸收量。另一方面可以通过扩大土壤有机碳库减少温室气体排放。扩大土壤有机碳库是农业固碳增汇的关键,中国有18亿亩耕地资源,若土壤有机质含量提高1%,土壤可从空气中净吸收306亿tCO2[24]。据Lal估计[25],全球农业土壤碳库扩充潜力为1.2~3.1PgC/a,耕层土壤有机碳含量提高1tC・a/hm2,发展中国家粮食产量年增加2400~3200万t,农业的固碳增汇潜力巨大。
生物炭具有良好物理性质和土壤调理功能,对土壤水溶液中的K、P、硝态N及铵态N[26]等营养元素具有较强的吸附能力,可以增加土壤有效P、K、Mg和Ca含量[27]。研究发现,炭基肥与常规复混化肥处理水稻田比较,施氮量减少19.04%,水稻的经济产量提高6.70%以上,可以明显提高氮肥的利用率[28]。Chan等[29]研究表明,在低纬度地区,每公顷农田施用20t以上的生物炭可减少10%的肥料施用量。相比于秸秆等生物质直接还田,生物炭还田或者制成炭基肥入田便于运输管理,能够防止土传病害,可以减少化肥的施用量,提高氮肥利用率。
低碳农业就是充分利用农业碳汇功能,尽可能减低其碳排放功能,实现食品生产全过程的低碳排放,其核心是在生产经营中减少温室气体排放[30]。据Woolf等[31]估计,生物炭埋入土壤可抵消高达16%的全球化石燃料碳排放。生物炭在低碳农业中应用的四个着力点:第一,保肥增产作用,减少化肥使用量;第二,废弃生物质炭化还田,减少温室气体排放量;第三,改善土壤条件,减耕免耕[32],降低土壤因扰动而释放CO2等温室气体;第四,扩容土壤有机碳库,增强土壤的碳汇功能。积极倡导通过生物质能源与碳封存耦合模式、能量自给碳封存模式、农林复合模式、工农复合模式等开展生物炭的低碳农业[33]。
3.结论与展望
生物炭本身的结构和性质使其在改善土壤条件、增产治污及固碳减排方面的应用具有广阔的应用,成为各国研究机构和学者研究的重点,今后的研究中应严格区分生物炭的“固碳”、“零碳”和“减碳”功能,从各环节发挥生物炭固碳减排的作用。由于生物质炭化成本低,原料充足,制得的生物炭具有高度稳定性,其作为温室气体排放抑制剂和碳封存剂的重要作用为温室气体减排工作开辟新的思路,有望成为减缓温室效应最经济的最有效的途径。
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作者简介:
丁华毅(1988年-),男,硕士研究生,主要从事生物炭减排及土壤重金属污染修复。
关键词地下铁道车辆,空调客车,空气参数
目前地铁车辆空调系统设计过程中,没有现成经验可以遵循,尤其缺乏车内空气参数的相关标准,给地铁车辆空调系统设计带来一定难度。这样容易造成车内温、湿度等参数设计不合理,无法满足乘客的热舒适性要求。车内通风效果差、低浓度污染物长期存在以及低劣的室内空气品质,严重威胁乘客的身体健康。如不重视车内空气环境品质的综合研究并制定相关标准,必然会出现与病态建筑综合症类似的严重问题。本文就地铁空调客车车内空气参数标准涉及的内容和相关问题进行探讨。
1室内环境品质评价指标
1.1室内热环境评价指标
热环境是对人的热损失影响的环境特性。热舒适是人对热环境满意与否的表示。热环境是客观存在的;而热舒适是人的主观感觉。
国际标准组织的标准ISO7730以丹麦Fanger教授的PMV(PredictedMeanVote)模型为基础,运用PMV-PPD(PredictedPercentageofDissatisfied)指标来描述和评价热环境。PMV-PPD指标综合了影响人体热感觉的6个因素,即:空气温度、湿度、平均辐射温度、空气流速、衣服热阻和活动强度。目前,这些指标已经成为主要的热环境评价指标。
1.2室内空气品质评价指标
在美国暖通空调工程师协会(ASHRAE)标准ASHRAE62-1989R中,首次提出了“可接受的室内空气品质”的概念,并将其定义为“空调空间中绝大部分人(80%或以上)没有对室内空气表示不满意,并且空气中没有已知的污染物浓度达到了可能对人体健康产生严重威胁的浓度”。
随着对室内空气品质研究的深入,室内空气的内涵不断扩展。目前,室内空气中发现所含污染物种类繁多,对空气品质的影响各不相同,因此选取的各项评价指标必须具有代表性而避免重复。除新风量是最基本也是最重要的指标外,一般还推荐一氧化碳、二氧化碳、可吸入性微粒(IP)、二氧化硫、甲醛、室内细菌总数、温度、相对湿度、风速等12个指标。
1.3室内气流组织评价指标
室内气流组织是指气流的流型与分布特性。室内空气龄、新鲜空气的利用率、室内的换气效率、空气的排污效率等指标可用来反映所选择的气流组织是否恰当。
合理的气流组织,不仅可以将新鲜空气按质按量送到工作区,还可以及时将污染物排出,提高室内空气品质。由于对室内气流组织问题的重要性认识较晚,因而至今尚未形成统一的标准。一般认为,室内气流组织的评价指标至少应包括室内空气龄、新鲜空气的利用率、室内的换气效率和空气的排污效率、空气流速、质点空气变化率等。其中室内的换气效率、室内的排污效率是从排除污染物的角度对气流组织进行评价的指标。
1.4综合评价
从热环境和室内空气品质的定义出发,不应将室内环境品质仅仅等同于一系列污染控制指标,并简单地判断这些指标是否合格;而应采用主观评价和客观评价相结合的方法,对室内空气环境品质进行综合分析。
2地铁空调客车车内空气参数选取
过去,室内空气参数标准主要以温、湿度为指标的热舒适性为主,涉及空气品质的也只有二氧化碳含量、含尘量、新风量,对其它低浓度污染体的认识不够。随着空气品质的深入研究及对低浓度污染物认识的加深,发现其对人体身心健康有很大影响。因而在制订地铁空调客车车内空气参数标准时,要考虑将这些低浓度污染物控制在卫生标准允许的范围内。
地铁空调客车车内空气参数可根据建筑空调室内空气参数研究成果,从地铁车辆的实际情况出发,结合热环境、空气品质、气流组织等三方面评价的各项指标来选取。
2.1热舒适性指标
(1)温度
温度是影响人体热舒适性的重要指标。有效温度(ET3)是一个等效的干球温度。ET3值把真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度规整为一个温度参数,使具有不同空气温度、相对湿度和平均辐射温度的环境能用一个ET3值相互比较。它综合评价室内的热环境的状况。
(2)相对湿度
对静坐者的舒适性来说,湿度对人体热舒适性的影响不大。虽在有效温度指标也包含了湿度的作用,但由于湿度对呼吸的健康、霉菌的生长和其它与湿度有关的现象有很大的影响,因此将湿度又单独作为一个指标。
(3)空气流速
空气流速是车内热舒适性的重要指标,也是车内空气参数的一项重要指标。大量研究表明,空气流速对人的热舒适感有很大的影响。气流速度增大时,会提高对流换热系数及湿交换系数,使对流散热和水分蒸发散热随之增强,加剧人的冷感。气流速度过小,且衰减快,风吹不到地面,容易造成车内垂直温差过大,有头凉脚热的感觉。
2.2空气品质指标
(1)新风量
新风量是车内空气品质的一项重要基本指标,其作用是调节车内空气质量,使车内环境中的各种污染物浓度保持在卫生标准所容许的浓度值以下。人们对新风的研究已从仅仅注重其“量”转变到更关注其“质”的问题上来,强调新风的利用效率和新鲜程度。传统观念认为,新风仅是为清除人体所产生的生物污染。而ASHRAE62-1989R中认为用以确定新风量的污染物来自人体和室内气体污染源两方面,对最小新风量提出了新的、更严格的要求。因此,在空气参数标准对新风量的要求仍不能忽视。
(2)二氧化碳(CO2)
CO2是车内污染物的主要成分,它由人呼出,其发生量与人数及活动量有关。人们在呼出CO2的同时,身体其他部分也不断排出污染物,如汗的分解产物及其它挥发气体(异味产生的主要因素)。在以人为主要污染源的场合,CO2浓度的高低基本上能完全反映人体污染物散发的情况。因此CO2浓度指标可以作为车内异味(主要是人体体味)或其它有害物质的污染程度的评价指标,也是可以反映室内通风情况的评价指标,是判断空调列车污染程度最主要的参数之一。
(3)一氧化碳(CO)
CO作为主要的燃烧产物,往往被作为室内环境烟雾的评价指标。ASHRAE62-1989R认为,只要室内出现环境烟草烟雾(ETS),就不能达到可接受的室内空气品质。据此,一旦车内有吸烟现象发生,地铁空调客车车内空气品质肯定达不到要求。因此将CO选为车内空气参数的目的是防止CO浓度过高而危害人的健康。
转贴于(4)可吸入性微粒(IP)
地铁在隧道内运行,运行中因电刷、闸瓦制动产生的粉末及隧道内灰尘,必然会通过各种渠道进入车内。人员的庞杂及其上下流动性较大,对车内尘埃浓度有很大的影响。再加烟雾中含有大量的烟尘微粒,使可吸入性微粒也成为车内空气品质必要的衡量指标。
(5)挥发性有机化合物(VOC)
地铁车辆为保证车体气密性及车内装饰和节能的要求,车内使用了大量的装饰材料和保温材料。这些材料释放的VOC,造成车内污染物的增加,影响室内空气品质。VOC的浓度过高会直接刺激人们的嗅觉和其它器官。其主要代表物质为甲醛。在空气参数标准中应将甲醛作为一项控制标准。
(6)二氧化硫(SO2)
室内空气中含有的SO2成分主要来自室外大气污染渗透和吸烟产生的烟雾之中,虽然SO2浓度不是很高,但由于其危害性较大,也将其选取为空气品质指标之一。
(7)空气微生物
客车内空气中细菌的来源很多,必须选定一个指标来反映空气微生物的污染情况。室内空气细菌学的评价指标技术一般多采用细菌总数。我国仿照日本采用层降菌法,以菌落数判断空气清洁程度。
(8)空气负氧离子
根据人体卫生要求,在每立方米的空间负氧离子含量不少于400个,否则人就会感到不适。当负氧离子浓度达到一定程度,可降低车内的漂尘、CO2含量、细菌数目等,也可消除悬浮的微生物、车内有害气体、霉菌,并抑制细菌滋生,改善车内的空气品质。考虑到空调客车人员密度极大的特殊情况,有必要将其作为衡量车内空气品质的指标之一。
2.3气流组织指标
换气次数是一项传统的通风设计参数。室内空气龄定量反映了室内空气的新鲜程度,可以综合衡量车内的通风换气效果。地铁空调客车虽然车内限界低、空间狭小、人员多且站立,但车辆到站频繁、车门多且宽、开关门频繁、乘客停留时间短,因此只要保证一定换气次数就可获得较好的通风换气效果,无须具体地研究空气龄等指标。
3地铁空调客车的特殊性
3.1地铁车辆与铁道车辆
地铁车辆从某种程度上可视为“移动的建筑物”,与地面铁路客车有许多相似之处。地面铁路客车车内空气参数标准经过长期研究,积累了丰富的成果,也为地铁空调客车车内空气参数标准的研究提供了经验。但地铁车辆空调与地面铁道车辆空调在运行条件和舒适性要求方面有很大差别,因而两者的车内空气参数标准也应有所区别。
3.2地铁车辆运行特点
地铁空调客车虽然室内空间狭小、人员密度大,但运行区间短、乘客逗留时间短、上下乘客相对多,乘客对车内温、湿度感受十分明显,但对空气品质敏感程度相对较低。可见,乘客对车内热舒适性的温、湿度的指标要求较高,对车内空气品质的要求相对低一些。因此,建议车内空气参数标准中仍然以热舒适性指标为主,而空气品质中某些指标可适当降低,其中CO2含量和含尘量标准可以适当放宽。
3.3空气流速
空气流速不仅是室内热舒适性的重要指标,也是室内空气参数的一项重要指标。地铁客车室内限界低、空间狭小,顶高仅为2.1m左右,且乘客人员多(定员为6人/m2,严重超员时可达8人/m2,多数人处于站立状态),因此不能直接把风送到地板上,会有头凉足热的感觉。此外,由于工作区离送风口较近,给送、回风带来一定难度:若送风的平均风速低,乘客就会感到不凉爽,且由于风速低、衰减快而排风困难,容易造成送风短路(即风刚出送风口未经人体热交换就会从回风口又回到机组);若风速过高,由于出风口温度低(仅15~20℃),又会使人有吹冷风的感觉。因而,地铁客车室内的空气流速指标应充分考虑上述影响因素,与建筑空调及铁路客车标准有较大区别。道内的空气主要是通过隧道通风设备摄取的地面空气,在通风过程中可能出现二次污染,其“质”有所下降。
3.4新风问题
同时地铁运行时产生大量灰尘,也将污染受地铁车辆限界影响,制冷机组的选型受到限隧道内的空气。在地铁车辆的新风问题上,不仅要制,一定程度上限制了车内新风量的摄取。新风清注重“量”,更要注重“质”的要求。特别是地铁客车洁度近年也受到人们的关注,在地铁空调客车内新新风量受到各种限制时,新风利用率更加显得重风的质量也应该引起重视。特别是地铁车辆在隧要。道内运行,客车吸入的新风是隧道内的空气。
参考文献
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