建筑物通过高新技术材料起到节能效果

　　主题：快乐节能,和谐生活（二）
　　播出时间：2007年10月21日14时（中波792、调频89.9）
　　嘉宾：上海交通大学机械与动力工程学院热能工程研究所教授，博士生导师罗永浩
　　主持人：高源 　　

　　主持人：2010年上海世博会的主题是“城市，让生活更美好！”随着经济社会的发展，城市和有限的能源之间会出现越来越紧张的关系。当我们舒适的生活越来越依赖能源的时候，怎样节能就决定了我们的快乐生活。接下来，我们聆听由上海交通大学热能工程研究所副所长罗永浩主讲的讲座《快乐节能，和谐生活》第二讲。 　　

　　下面我们通过一些例子来讲讲这些节能怎么来开展。首先我们每天都跟建筑生活在一起，我们来看建筑是如何节能的。我们国家原来是计划经济，长江以北地区在计划经济体制下是可以取暖的，长江以南地区是不可以取暖的，所以建筑设计的标准完全不一样。北方墙很厚，玻璃窗有两层，冬天的时候用报纸封起来密封性很好，南方相对来说比较薄，保温性不好。以前上海天气热的时候，大家都到外面去乘凉，最多电风扇扇扇。现在生活好了，都用空调了。但我们很多都是老房子，门窗都关不死的，本身墙壁又比较薄，很多空调开的冷气都通过墙体、门缝、窗缝跑出去了，所以要花很多的能源才能保持舒适的温度。上海这一带特别是老房子，耗能特别厉害。有人统计，门窗的节能要占到建筑节能的40%左右，所以门窗节能极其重要，大家在装修房子的时候，多花点钱在门窗上，把它搞得比较严密些。 　　

　　随着科技的进步，我们可以在门窗玻璃上加一层涂层。冬天的时候，涂层对阳光的吸收力是100%，阳光的热量全部可以进来。夏天，涂层又可以让阳光的热量大部分反射出去。另外还可以自然通风。夏天热了用扇子扇扇就是通过热力学原理，通过对流环，空气流动很快把热量带走。那么我们设计房子的时候，在屋顶上面可以装一个气窗，使空气在非常大的范围里流动，房间就很舒适。这都是大自然给予的不要钱的能源，就是利用自然通风来达到房间的舒适度，而不是去开空调。 　　

　　另外一个就是非常简单的设计，利用屋顶的设计可以节能。这个道理在古代劳动人民生活中就知道了。因为地球围绕太阳转的时候是椭圆形的。冬天的时候，太阳斜地照射过来；夏天的时候烈日当空。如果我们把屋檐搞得比较大一点，在冬天的时候我们需要阳光，屋檐大一点也不挡住阳光，夏天的时候我们不需要阳光，它就像一把伞一样把阳光挡住，可以起到冬暖夏凉的作用。周庄过去的房子有比较大的屋檐，窗开得比较高，太阳晒过来的时候可以看到阴影。现在的房子造得比以前漂亮一点，但是阳光照过来全部晒到窗子，根本没有考虑到怎样利用屋檐达到节能的效果。 　　

　　我们还可以充分利用太阳光，通过太阳光照明，使用光学镜头、反光的管子、光纤、管束等设施把太阳光传热到室内。还有一种更加高深的技术就是通过太阳光来直接发电。硅材料，阳光一照，它就有电压差，就可以直接发电，做成太阳能电池。如果在我们屋前放置一些太阳能电磁板，既可以在夏天的时候遮阳，另一方面阳光又可以发电，空调就可以使用这个电，一举两得。农村房子的屋顶可以种一点绿化，顶层一般比较热，绿化可以起到很好的隔热作用，城市也非常美观。还有非常简单的方法，就是在屋顶上安装太阳能热水器。 　　

　　另外一个就是绿色生态建筑。绿色生态建筑建造的时候，一个是建筑物选址有可持续性，选在交通非常方便的地方，要保护水源和水的有效利用，能源的有效利用和可再生能源，再一个就是建筑材料和资源的节约，注重室内的环境质量。这有两个例子，有栋楼建造的时候原址本来是一片森林，都是好几百年的树木。房子在设计的时候没有把树木砍掉，充分利用当时的地形，这样既美观又保护了古树。房子在走廊、楼梯、天花板这些方面大量采用了回收的材料、再生材料，使得资源可以循环利用。这个是非常典型的生态建筑示意图，在屋顶上可以用一些太阳能板，还可以发电。另外还可以开一些天窗，让太阳光直接引到房间里面，在屋顶上种一些草，还可以包括一些小小的风力发电，另外雨水也可以回收，水也很珍贵，水要处理还需要大量的能源。另外还可以用地下的热，地下的热很有意思，它基本上是恒温的，18度左右，冬天的时候我们可以把上面的水引到地下去，相当于加热，上来后房间可以取暖。到夏天的时候地下的温度也基本不变，把上面的水打下去就制冷了。夏天也可以作为空调用，最近国外提出一个更加先进的理念，叫“零能耗”住宅。“零能耗”住宅是什么样子呢？它总要耗能的，不可能不耗能，它实际上是由两方面组成的，一个是屋顶上布置了太阳能，这样就可以发电，和电网连起来，白天用的电还有多，房间里的家用电器一定要能效非常高的才能使得屋顶上的太阳能足够一天的需要。 　　

　　下面我们来介绍一下分布式供能，现在的电都是大的电厂供应的，吴泾电厂、石洞口电厂都是集中发电，电厂发出来通过电线输到城市和农村，这样一个模式，今后慢慢发展的话特别是天然气等其他可再生能源，逐渐走向分布式发电，除了这里面肯定还有集中式的发电。另外屋顶上还有太阳能发电，在农村、海边、长江边上有风力发电，另一方面在大楼附近可以通过管道天然气就近进行发电。 　　

　　分布式发电和集中发电有什么不同的观点呢？第一，分布式发电是一种可再生能源，这是由它的特征决定的。风力发电，太阳能发电本身是分散的，不可能叫风集中起来，它本身就是分布式，包括生物制能，农村广阔天地，稻草这些东西都是分布在各个地方的。能量的密度比较低，怎么样才能就地利用？另外一方面，像天然气，城市通了天然气之后，分布发电有什么好处呢？它除了发电还可以供热，我们现在的商业包括工业还有居民的生活水准都高了，所有大的百货商店都有空调，包括医院、学校都有空调，饭店都需要大量的热，热也可以去制冷的。第三个方面，这些发电的设备都在家附近，如何运行好它本身也可以节能。还有就是大的电网，如果说有一个电厂突然停掉的话，其他电厂就要全部倒下来。我们每个人就像网，电厂就像一根根柱，我们每个人都在网上吊了很多东西，如果说有一根柱突然倒下的话，所有的力都要分摊到其他电厂，其他电厂只能承受一定的量，就只能倒下去。所以一个电厂倒了，所有电厂都会倒下。我们上海有一个闸北电厂几年才用一次，它是备用的，是用柴油发电的电厂，它启动后再把煤电厂带动起来。如果有很多分布式电厂在，即使停电，这里也可以供电，特别是医院，在做手术突然停电不得了，所以有的用柴油机备在那里。现在要启动也很方便，本身都连网着，可以很快把电厂启动起来，所以对电网还是有很好的支持。 　

　　我们看看分布式功能为什么高？大家可能看到吴泾地区有个塔，上面在冒气，有的人可能以为这是烟囱，实际上这不是烟囱，这个是很多的热量浪费掉了，后被冷却下来了。电厂发电的时候，用很多的锅炉把水加热成蒸汽，蒸汽冲动汽轮机转，转起来之后，电动机切割磁力线，发电机再发电，是这样一个过程。汽轮机转了以后排出来的气还有很大的热量，冷却下来变成水再进入锅炉里循环，所以热量通过冷却塔、通过空气把它冷却下来，这样就白白浪费掉了。为什么吴泾电厂要搞冷却塔？以前的电厂如闵行电厂，石洞口电厂等都是通过长江的水、黄浦江的水来冷却的。这样，长江的水和黄浦江的水温度越来越高，河水会污染，所以不再允许用黄浦江的水来冷却，这样就用了冷却塔。那这个热量是白白浪费掉的。另外，通过吴泾电厂发的电通过很远的路输到这里，一路上有线损，线损在8％左右，上海有些电还是从三峡过来的，沿路过来要造高塔，铁塔也要很多能源，电线也是很多能源，这样算的话，集中发电沿路上的损失是很大的。如果说天然气送过来，在楼的旁边来发电，线损就没有了。另外一个方面，通过燃气轮机来发电，它本身就像飞机一样转，飞机转的时候里面温度很高，可以把这个余热加热余热锅，然后制冷机可以制冷，即可以供冷也可以供热。这是非常典型的系统。天然气过来在很小的微型燃气轮机里发电，另外排出的气可以制冷，还可以除湿，得到比较舒服的干的空气，然后制冷到房间里，很舒适。这样的节能有个基本的原理，叫温度对口梯级利用，高温发电，中温制冷，低温除湿，节节利用，余热全部利用起来，一般的发电效率33％左右，而通过这样分布式发电可以到80%到90%，因为它把余热都利用起来了，这样的分布式发电是今后很大的发展方向。上海现在有14家人家用了分布式发电，我们交大就有个示范。