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甘肃省庆阳市华池县生态产业园低碳技术框架研究

来源:中机院  时间:2021-10-27  点击:1318
本文针对甘肃省庆阳市华池县生态产业园所在地气候特点,在新能源开发与利用、建筑节能设计、雨水综合利用等方面展开了对园区低碳建设的探索,以期对同类地区开展相关工作提供参考。

  华池县生态产业园规划中通过能源系统规划、水资源系统规划、废物循环利用与处置规划建立园区低碳建设技术框架,可以提高园区能源、水资源利用效率,减少对煤炭、石油等不可再生资源的消耗,降低园区运行碳排放,有利于改善当地生态环境,缓解当前区域能源、水资源供给紧缺局面,维护自然生态平衡。华池县生态产业园低碳技术框架体系见图4。
 

图4  华池县生态产业园低碳技术框架体系
 
   1、能源系统规划
  华池县生态产业园区能源系统规划设计主要以能源循环流动为切入点,一方面通过挖掘新的能源供应端,将太阳能、生物质能转 化 为园区的 供应能源,以 减 少 化 石 类 能 源 的 消 耗,降 低 环 境 污 染;另一方面结合建筑节能、生产设备节能措施,在能源输送利用途中提高能源利用效率,尽最大限度促进能源循环利用。
 
  (1)新能源开发利用 太阳能是珍贵的可再生能源,具有储量大、易得及无污染等特点,其常见的利用方式可分为被动利用与主动利用。被动利用是将建筑主要空间或者蓄热墙置于建筑向阳面直接获取太阳热量;主动利用是利用机械设备与动力装置收集太阳能进而转换为热能和电能供建筑使用。
 
  庆阳市华池县全年日照充足,在华池县生态产业园规划中,园区建筑选用了太阳能被动与主动利用相结合的新能源利用方式。园区采用全玻璃温室大棚,顶部安装透光性能较好的非晶硅太阳能电池板(透光率最高可达40%),既满足植物生长需要又捕获充足的光能用于光电转化。温室建筑内部则采用了具有吸热储热性能的材质作为地面铺装,白天大量光源经玻璃射入后由储热地板储存热量,至晚上再将热量释放出来以维持温室大棚适宜的温度(见图5)。
 
  园区生产办公及生活建筑通过在屋顶安装太阳能集热装置与太阳能光伏板将太阳能转换为热能和电能,可 为 园 区 提 供 热 水、照 明、空 调 制 冷 等 用 途(见图6)。
 
  生物质能开发与利用是指将自然界各式有机物,包括农作物、农作物废弃物、动物粪便等物质通过一定的方法和手段转变成燃料物质的技术。生物质能因其分布广泛、储量大且污染低等特点,作为园区的新型能源可有效缓解其他不可再生能源消耗并促进园区可持续发展。
 
  在华池县生态产业园中,引用了生物质能气化发电利用技术。通过将种植、养殖、构树纤维生产、药食研发过程中产生的农作物枝叶、动物粪便、药渣等垃圾倒入气化炉中,转换为可燃烧的气体,再将气体净化,传输至热电联产发动机发电为园区提供电力与热量。
 
  (2)建筑节能 建筑节能是通过对建筑群空间的有效组织、建筑体型系数控制、维护结构设计等来降低建筑能耗,达到建筑节能减排的目的[16]。而建筑维护结构能耗是建筑整体使用能耗的重要组成部分,因此在庆阳市华池县生态产业园建设中重点设计了建筑的维护结构。
 
  建筑墙 体 保 温 主 要 有 外 墙 外 保 温、内 保 温[17](见图7)和夹芯墙保温技术[18](见图8)。针对华池县气候特征,园区建筑应避开室外温差、湿度对外墙的影响。由于传统的外墙外保温和内保温技术易受室内外温差影响进而导致墙体膨胀收缩、墙面鼓起、开裂,所以在园区建筑外墙技术中选用了夹芯保温墙体。它的构造特点是将保温层建造在内墙与外墙中间,因外叶墙和夹芯层的存在极大地保护了内叶墙,降低了外界气温对它的影响,从而减少墙体鼓起、龟裂等问题的发生,并能充分发挥保温材料的保温性能。
 
  门窗能耗约占建筑维护结构耗能的50%,因此提高建筑门窗的保温性能显得尤为重要。在华池县生态产业园建设中,建筑门窗节能主要通过控制建筑窗墙比,使用中空节能玻璃并采用较高热阻性能的门窗框来提高门窗节能性能。
 
  由于华池县气候呈冬暖夏凉的特点,所以园区建筑采用了具有较小传热系数和遮阳系数的玻璃来保证玻璃的保暖和隔热性能。通过对比市面上常见的节能玻璃热工性能[19](见表10),最终选用了隔热保暖性能优越的 Low-E中空组合玻璃。
 
  建筑门窗框材料主要有木、铝、PVC 塑钢以及断桥铝合金4种。由于木质门窗框易变形、腐蚀;铝制窗框导热快,保温性差;PVC塑钢易老化、防火性能差,均不能满足华池县生态产业园区低碳建设要求;断桥铝合金因 其良好的保 温隔热、安全 隔音特性,在园区建设中被大量采用(见图9)。
 
  建筑屋面节能技术主要涉及到传统外保温屋面、倒置式屋面、绿化屋面、平加坡屋顶节能措施4类。
 

图9  华池县生态产业园建筑立面
 
  经对比各类屋面建造方式、造价及后期维修等因素,倒置式屋面因其构造形式有利于简化施工流程、造价低、保护防水层并方便后期维修等优势[20](见图10),在园区建设中被大量使用。
 
  (3)生产设备节能 生产设备的定期维护更新有助于提高园区生产效率,降低生产耗能和废物排放,从而实现低碳园区建设目的[21]。
 
  2、水资源系统规划
  可利用水资源匮乏,生产工艺造成的用水利用率低,污水处理不当,用水器具渗漏是当前我国水资源利用中普遍存在的问题。对于华池县生态产业园所在地域半干旱气候特点而言,推进园区水循环利用系统尤为重要。
 
  (1)雨水综合利用 华池县生态产业园建立了完整的雨水收集、贮存和利用系统。在园区建立低洼地、雨水花园以及通过建筑屋面和透水砖收集雨水。再将收集到的雨水输送至园区污水处理中心,净化后的雨水可用于园区构树林种植浇灌、市政消防、生产回用以及地下水回补。
 
  (2)中水回用工程 园区中水回用工程是通过收集园区生产生活污水,经分类净化处理后用于景观喷灌、消防市政以及员工宿舍生活用水等。
 
  (3)节约用水 通过提升华池县生态产业园生产过程用水工艺、宣 传节约 用 水理念,减少 供水管道、节水器具“跑、冒、滴、漏”等现象的发生,可使园区水资源高效利用。
 
  3、废物循环利用与处置规划
  随着全球科技的发展,生产生活废物已被视为一种重要的可再生利 用 资源。对 于生态产 业园而言,废物循环利用与处置规划作为循环产业链网的重要环节,对促进园区循环经济的构建、物质能量的层级利用有着重要的意义。
 
  将华池县生态产业园中产生的有机垃圾诸如剩饭剩菜、动物粪便、农作物秸秆等作为生物质能工程的原料或进行堆 肥处理,回用 于构树林 种植;易拉罐、玻璃瓶等无机物垃圾则直接回收再利用;培养废液、危险设备等有毒垃圾按相关规定做特殊处理。
 
  4、结论
  研究综合循环经济与低碳经济2种可持续发展经济理论,构建了园区循环经济产业链网和园区低碳建设框架,并以华池县生态产业园为例展开实证研究,对建立以资源高效利用及环境友好为目标的生态产业园建设展开了探索,并得出以下观点:
 
  (1)在循环产业链网的构建上,根据当地资源现状筛选出符合关键产业遴选原则的关键产业,围绕关键产业展开产业间的纵向延伸和横向耦合,形成多维、高效的循环共生产业链网。
 
  (2)在低碳技术框架的组织上,为降低园区碳排放和减少园区对环境的污染,首先应加大新能源开发与使用力度,增强建筑节能减排技术的应用;其次需建立园区节水工程、中水工程以及雨水综合利用工程以促进水资源高效利用;最后在废物循环利用与处置规划方面对园区垃圾 进行科学分 类及处理,建立园区废物循环利用体系,以减小污染。
 
  研究对于以大陆性半干旱气候、农业型经济为特点的甘肃经济欠发达地区实现了农业经济效益和生态环境效益的共赢,对促进地区经济发展具有一定的实践意义和理论意义。(作者:贾丽奇,陈飞飞,李鸿飞)

 
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