温室气体的主要构成范文1篇1

关键词：建筑节能；墙体保温；保温形式

1引言

建筑节能是建筑技术发展的一个方向，我国建筑能耗约占全国总能耗的25％，且由于近年来住宅建筑迅速增多，年增长率高达15％。随着生活水平的提高，建筑能耗，特别是采暖空调能耗，呈增长趋势。我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的3倍5倍。北方寒冷地区的建筑采暖能耗已占当地垒社会能耗的20％以上，且绝大部分都是采用火力发电和燃煤锅炉，同时给环境带来严重的污染，所以建筑节能是我国建筑业的一个重要的课题。因此，在世界范围内能源问题日益迫切、建筑能耗不断增长的今天，讨论建筑节能问题意义十分重大。从建筑现场施工的角度看，影响较为明显的是墙体、屋面隔热保温技术及产品。经过提高建筑围护结构的热工性能，研究真正适合本地区的墙体保温系统，从而做到建筑节能与建筑安垒的和谐统一。

2墙体保温的常用技术

建筑物的保温节能分为围护结构的节能(外墙、外窗、屋顶、户门等建材的节能)和用能设施的节能(空调、通风等设备的节能)两大类。对于这些用能设备，一般在购买时，人们会考虑它们的能耗量，而围护结构却往往很少会去关注，在围护结构的节能中，外墙体的保温节能是建筑节能的重点建筑物的外墙保温就像建筑物的外衣，既要能防止外部阳光的辐射、冷空气的入侵，又要能保持室内热能的散发，墙体保温技术重点是外墙保温。外墙保温可分为外墙内保温、外墙自保温、外墙外保温和外墙夹心保温。

2.1外墙内保温

外墙内保温系统即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚合物保温砂浆、石膏保温砂浆等，这个技术相对比较成熟。外墙内保温是在外墙内表面进行保温隔热施工，最初的保温隔热施工大部分都是内保温施工。由于它具有施工简便，易于操作，受气候影响小，尤其是外墙面的自由度大，因此受到业主的欢迎，到目前为止较为常用。外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。

一般来说，环境温度每变化10℃会引起墙体万分之一的混凝土材料涨缩，加之内保温层厚较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝、占用室内的使用空间、墙体冷热桥的问题不易解决等问题出现。因此单纯的外墙内保温对建筑物本身的使用寿命并不利，但对外墙饰面自由选择较为有利，能满足一般性的建筑节能要求。

该种施工方法的优点在于：①对面层无耐候要求。由于在室内施工，不考虑大气和雨水的侵蚀；②施工便利。施工不受气候的影响，也不需要做防护措施；③造价较低：充分利用工业废物，不需要很多工具。

虽然外墙内保温技术运用广泛也较成熟，但外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境，如长年使住宅温度夏季控制26～28℃。冬季控制8～16℃，则其年温差的变化在10℃左右，而围护外墙处于室外的温度环境，其年温差的变化在50℃左右。一般来说，环境温度每变化10℃会引起墙体万分之一的混凝土材料涨缩，加之内保温层厚较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝且占用室内的使用空间，墙体冷热桥的问题不易解决。因此单纯的外墙内保温对建筑物本身的使用寿命并不利，但对外墙饰面自由选择较为有利，能满足一般性的建筑节能要求。

该种施工方法的缺点为：①不能彻底消除热桥，从而削弱了墙体绝热性，使得绝热效率仅为30％-40％；另外，由于热桥的影响，在内表面易产生结露。②若面层接缝不严而空气渗漏，易在绝热层上结露。③减少有效使用面积。④室温波动较大，对墙体结构产生破坏作用。由于“内保温技术综合征”的影响，内保温做法将会缩短建筑寿命。

2.2外墙外保温

外墙外保温系统即保温材料处于外墙的外侧，由于其具有优良的保温节能效果，并可以消除结构性冷热桥，保护了主体结构，且不占室内使用空间，因而具备了综合经济效益高等优点并被建设部广泛推广。从理论上分析外墙外保温非常合理，但在施工的可操作性及产品的耐候性和安全性等方面尚存在一些问题，有待于进一步完善解决。

外墙外保温相对于内保温而言，技术工艺要求较高，成本也较高，但其保温效果及室内空间处理较内保温好，故其应用也较为普通。

外保温技术的主要优点：①提高外墙总体的保温性能，从而减少热损失；②在达到相同保温效果的条件下，可以减少保温层厚度，例如，经过测试用聚苯板外保温，保温层60mm厚，而内保温层却要120mm厚；③可以节省使用面积；④室内热舒适度较好，不会对墙体承重结构造成危害，对主体结构具有良好的保护作用；⑤既适用于新建房屋，也适用于旧房改造，施工中不影响正常使用，用于旧房改造时，对住户干扰少；⑥现场均采用预拌砂浆，施工按比例混合加水即可，解决了传统砂浆现场称量、拌制所产生的配料不准确的问题。

墙体结构的保温效果，一是看保温材料本身的性能，二是看它和其它材料组合在一起，总体性能如何。岩棉、矿棉、玻璃棉、阻燃型发泡聚苯乙烯和聚氨酯等应用较多，并在组成各种复合墙体时，可根据不同的要求加以选择和搭配。

外墙外保温的缺点：①冬季、雨季施工受到一定限制；⑦施工要求较高。抗裂层施工时，对耐碱网格布的搭接处理要严格，不然易发生开裂。

对EPS板或XPS板施工时，要注意板缝的处理，不然易导致整个墙体的开裂；施工需要一定的安全措施。

外墙外保温比较来说的保温性能、抗裂性能等均比外墙内保温要好，但是，外保温材料用于外墙外侧，直接承受来自自然界的各种因素的影响。保温层里的主体结构冬季温度提高，湿度降低，夏季温度稳定，有效的阻断冷(热)桥，墙体热应力减少，主体墙产生裂缝、变形、破损的危险大大减少，建筑寿命得以延长。但保温材料一旦开裂，非但起不到保温作用，还会对墙体起到破坏作用。因为一旦雨水或水蒸气进入已开裂的保温层内。不会很快的蒸发掉，墙体长期在水中，加速了墙体的老化。水分的作用还会引起内墙体发霉、长毛等现象。

2.3外墙自保温

外墙自保温系统是墙体自身的材料具有节能阻热的功能，当前使用较多的加气混凝土砌块，尤其是砂加气混凝土砌块，这些砌块里面有许多封闭小孔，保温性能良好，其中较为典型的是伊通自保温系统。它利用伊通块或伊通板直接作为建筑物的外墙、内墙、屋面，从而达到保温节能效果。其优点是将围护和保温合二为

温室气体的主要构成范文篇2

随着我国科学技术的不断进步，传统的农业生产方式已经不能满足人们生活的需求，电气自动化的不断加深，使其智能温室有效缓解两者之间的主要矛盾，很大程度提升农业生产的效率和产量。智能温室打破季节、温度、阳光、湿度等多方面外界客观因素，为人们提供生活所需的各种农产品。本篇论文就是针对智能温室的电气工程的设计方面做浅要分析。

【关键词】智能温室电气工程设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系统控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1智能温室电气工程现状及问题

1.1智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益;当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准;二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态;营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取RS485接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于PC机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度;通风电机控制其通风状况;加热设备控制温室的温度;喷淋设备控制温室内的湿度;CO2开放阀控制室内CO2的含量;营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献

[1]丁欣，孙智卿，郭鹏举.基于ARM的智能温室控制系统[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010（01）.

[2]侯建华.智能温室远程控制系统的设计与实现―基于LPC2132[J].农机化研究，2010（12）.

[3]潘刚.温室环境远程智能监控系统的设计与实现[J].微型机与应用，2014（07）.

[4]谢彤.基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现[J].安徽农业科学，2013（18）.

温室气体的主要构成范文篇3

【关键词】智能温室电气工程设计与实现

温室与电气自动化技术相结合形成智能温室，既自动化温室。其以计算机控制为核心，结合各类电动化技术分别由遮阳系统控制阳光照射面积和时间，喷滴灌系统控制湿度，风扇系控制温室温度，移动苗床系统控制栽种面积与密度等多种系统组合。

1智能温室电气工程现状及问题

1.1智能温室的现状

我国处于急速发展的阶段，由于改革开放，我国吸收来自外界很多先进的技术，促进我国科学技术的发展，从而促进我国经济产业的发展。我国智能温室电气工程利用当代传感器技术、电子技术、通讯技术、网络技术和采集技术等多种电气工程的先进技术共同构建智能温室的各个系统。智能温室的电气工程与农业种植技术相结合现农业产品连续生产并且高产量高品质的目标。

智能温室为农业产品创建良好的生长环境，避免受到季节、温度、湿度等客观条件限制的同时，也避免多种化学污染。随着自动化的不断深化，农业产品的成本不断降低，从而整体提升农业产品的经济效益；当代技术的加入，智能温室通过信息采集系统反应的全面精确的数据信息，加深对智能温室的控制力度和完善其管理体系。

1.2智能温室的问题

我国近几年的智能温室技术主要引进国外的先进技术，由于市场的需求，我国对于智能温室的功能正在不断开发和研究中，不断完善智能温室的各项功能。我国目前智能温室存在以下缺点：一是建立温室结构标准体系。现今我国智能温室结构没有明确的国家标准，普遍遵循企业自身制定的标准，其结构往往各个不相同，从而导致农业产品质量、产量没有统一的标准；二是智能温室监控软件的引用。我国目前没有比较适合我国环境的温室监控系统，虽然引进的温室监控软件、设备成本过高，不符合市场经济的盈利原则，还存在不适合我国温室环境和季节气候标准的测定。除此之外，大多数温室监控软件不具备采集温室环境各个因素相互影响之间的信息数据，实际上环境中各个因素之间是相互影响，相互的制约的关系，彼此之间呈现动态的变化趋势，其造就的环境因素作用于温室中的农产品，鼓励人们积极开发研究智能温室的各个功效。

2智能温室控制系统的设计与实现

智能温室系统的控制系统主要分为气候和营养液监控系统两部分组成。气候监控系统主要是对农作物所处的外界环境进行监控，例如温室中的湿度、温度、CO2含量、光照、风速等多种环境中会影响农作物生长的外界因素进行全面的监控，形成动态的数据图，随时将环境控制在对农作物生长最有利的状态；营养液的控制系统主要根据不同农作物所需的夺中国营养元素的含量控制，为农作物创建良好的生长环境，确保农产品的产量和品质。控制系统的构件由五部分组成：

2.1上位机的设计与实现

上机位是以计算机为核心创建完善的监控系统，在计算机屏幕上呈现相关的时间以及对应的测量值和其动态曲线图，还要设计报警系统以及各个环结构件的运行状态，使其管理者随时了解温室中相关数据信息，保持温室的最佳状态。对于温室中出现的故障、关键数据信息、报警系统所传输的数据信息，要定时对其进行储存，并且将其打印成纸质的形式，对其进行存档，防止由于外界因素丢失数据，加强温室的控制力度和便于检修人员对数据信息

的调用。设定操作人员的权限，允许其根据农作的不同设定相关参数，并且有权在出现故障时强制停止。

2.2下位机系统

下位机是接受上位机中所显示的数据信息，并且对其数据信息进行分析处理。下位机相对于上位机是一个相对独立的个体，其操作人员同样可以对温室中的相关数据进行监控和调整。下位机通过多种精密科学数据的处理，并且通过传输机构将分析结果传输给上位机，通过复杂程序的设定，对下位机下达相关指令，下位机严格按照指令行运行，实现温室中全面的监控系统。

2.3通信通道的设计

通讯通道的设计是以稳定、便捷为主旨，确保各项功能的有效实施和对温室的控制力度。系统中通信通道采取RS485接口连接，该接口由于双接口、抗干扰功能和传输距离长的优势能够稳定、便捷传输。RS232接口其无论是稳定性、传输距离还是快捷方式都不及RS485，这类非平衡的传输方式适用于PC机之间的链接，因此上位机和下位机之间的通讯方式根据其通信的方式特点选择不同的通信方式，并且实现两种通信方式之间的相互转换，保证信息之间的稳定、便捷的传输效率。

2.4信号采集电路的设计

信号采集电路是根据各种传感器对于温室环境的测量和敏感度所获取的信息数据传输给上位机并对温室实施综合性的监控功能，既实现对于温室环境和营养液的监控功能。为了保证数据信息的精确性和高效性，传感器灵敏程度至关重要，同时其采集电路也要具有很强的抗干扰性和简约的特点，既选择数字型传感器则符合以上要求，经常被使用，同时为了保证各个数据信息之间不相互影响，从而设定为并联电路和各种信息的模拟转换器，保证数据信息的顺利传输。

2.5执行部分的设计

智能温室的电器工程是通过天窗和遮阳帘开、关和角度，的电机来控制温室中农作物的光照面积和程度；通风电机控制其通风状况；加热设备控制温室的温度；喷淋设备控制温室内的湿度；CO2开放阀控制室内CO2的含量；营养液的施放阀和营养液的配方保证营养液的平衡等各项执行部分为农作物创建良好的生长环境，从而提升农作物的产量和质量。

3结束语

综上所述，智能温室是提升农业事业的有效手段，其打破季节、时间和环境各项的客观因素，为农作物创建最佳的生长环境。智能温室是由各类电气工程实现对室内的温度、湿度、光照、二氧化碳含量和营养液的释放量和成分配置等功能。其技术的不断完善推动农业事业的不断进步。

参考文献：

[1]丁欣，孙智卿，郭鹏举.基于ARM的智能温室控制系统[J].山西农业大学学报：自然科学版，2010（01）.

[2]侯建华.智能温室远程控制系统的设计与实现―基于LPC2132[J].农机化研究，2010（12）.

[3]潘刚.温室环境远程智能监控系统的设计与实现[J].微型机与应用，2014（07）.

[4]谢彤.基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现[J].安徽农业科学，2013（18）.

温室气体的主要构成范文篇4

关键词:建筑节能；外墙保温。

一、建筑节能概述

建筑节能是一个关乎国计民生的大问题，是节约能源的一个重要组成部分，在国外已经重视了很多年，可谓家喻户晓，但对于国人而言却鲜为人知，还是个新名词，别说是普通老百姓，就算是专门搞建筑的，能把它说得明明白白的人也不多。要想把建筑节能长期有效地开展下去，就必须让老百姓了解它，让整个社会都重视起来，这样我们的建筑节能事业才会有希望，才会有长足的进步。

建筑节能的重要性：其一，可以缓解能源资源的紧张局面，建筑节能是社会经济发展的需要。其二，建筑节能是减轻大气污染的需要，建筑采暖降温的需要所产生的排放是造成大气污染的一个非同小可的因素，当前全球温室效应，空气污染严重，无不令人堪忧。其三，建筑节能可以保护生态环境和提高建筑热环境的质量，随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高，舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需要。其四，建筑节能是发展建筑业的需要。我国建筑节能的范围包括：建筑采暖、空调和照明的节能，并与改善建筑舒适性相结合。

所谓建筑节能，最初是指减少建筑物中能量的流失，现在则普遍称为“提高建筑物中的能源利用率”，即在保证提高建筑物舒适度的前提下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。它所界定的范围是指建筑使用能耗，包括空调、采暖、照明、家用电器、炊事等方面的能耗。

目前，建筑节能已作为一项重要工作在开展，建设部也相继出台和修订了建筑节能的一系列法规和标准，比如《民用建筑节能管理规定》、《民用建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》等，这都将对我国建筑节能事业产生积极而深远的影响。

二、要想做好建筑节能首先从设计入手，节能设计是建筑节能的基石

建筑节能设计是一项综合性的工作，包括规划设计、建筑设计、能源利用、材料的选择等。同时，建筑设计又是建筑节能诸多环节之首，把好设计关，对推进建筑节能至关重要。通常应从三个方面做起：

1、注重建筑环境和体型设计

建筑师对建筑做设计，往往关注的不是设备和技术，而是建筑师对建筑功能、自然环境和生态条件的综合利用。现在，不少楼盘越来越怪异，建筑表面积增大，造成夏季太阳辐射也就越多，由于缺乏有效的立体化、综合化的措施，达不到有效的“调温”作用，导致能耗增加；小区内包括路面使用钢筋混凝土等硬质材料加以覆盖，导致热岛效应等问题的产生。因此，建筑节能设计，首先应根据地形、环境条件、气候资料等进行综合设计，这也是最根本的前提。其次，建筑单体设计要避免单纯追求造型而不考虑使用功能，合理设计建筑体型，减少体型系数，尽量选用自然采光、自然通风的形式，避免黑房、黑厕、黑厨房等。

2、合理进行建筑围护结构的节能设计和选用节能材料

建筑围护结构是建筑节能的重要部位，实施围护结构的保温隔热是实现建筑节能的重要手段。围护结构主要指屋面、墙体、楼板、门窗等，这些围护结构和采暖通风空调通常节能率大约各为20%，照明节能率约为10%。以冬季采暖、夏季降温为主要手段保持室内良好热环境，需要靠围护结构的保温隔热来维护，如果围护结构选用的材料保温隔热性能不好，就不能有效阻挡热量的散失，采暖空调设备消耗的能量就大。因此，在建筑节能各项措施中，围护结构的保温隔热性能是建筑节能的主要措施。外墙和屋面应采用保温措施，外窗采用中空玻璃窗或断热中空铝合金窗，以达到节能目的，提供健康舒适的工作环境和生活环境。

3、充分利用新能源技术

由于目前我国是以煤炭为主要燃料，城市能源结构不合理，天然气等优质能源和太阳能、地热、风能等清洁可再生能源在建筑中利用率还很低。太阳能建筑节能可以达到80%，地源热泵技术和光电建筑一体化也能达到较高的节能效率。依靠地温技术，使用地温中央空调机组比使用燃煤锅炉机组、燃油机组、电锅炉机组的初装费用都要低，而且运行费用也比常规能源低。目前国内最大的地温中央空调系统已在北京馨港庄园成功运用。节能建筑虽然提高了建造成本，但入住后却能降低使用成本，减少住房消费，从长远来看还是经济实惠的。依靠太阳能、地温技术可以达到良好的采暖、保温、恒温等效果，从长远来看，这些可再生能源的应用要比常规能源合算，这种高舒适度、低能耗的产品应是市场的主流。

三、建筑节能，墙体保温隔热是重点

建筑节能是一项系统工程，墙体节能所占的比重最大，目前在建筑中除了采用阻断“热桥”的诸如多孔砖、加气砖等新型墙体材料来达到保温隔热外，还在墙体材料表面附加墙体保温层来加强保温隔热效果，常有内保温、内外混合保温、外保温等方法，现就以上三种外墙保温方法的优劣进行分析如下：

1、外墙内保温技术分析

外墙内保温就是在外墙的内侧使用聚苯板、保温砂浆等保温材料，从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便、对建筑外墙垂直度要求不高、施工进度快等优点。在2002年以前外墙保温施工中约有90％的工程应用内保温技术。然而，外墙内保温所带来的质量问题也随之而来。外墙内保温的一个明显的缺陷就是结构冷（热）桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。另外，在冬季采暖、夏季制冷的建筑中，室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大（约10℃左右），这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是，外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。当室外气温低于室内温度时，外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快；当室外气温高于室内温度时，外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系，这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的基体上，在这种形变应力反复作用下，不仅使外墙易遭受温差应力的破坏，也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。内保温影响居民的二次装修，内墙悬挂和固定物件也容易破坏内保温结构。内保温在技术上的不合理性，决定了其任用前景。

2、外墙内外混合保温技术分析

内外混合保温，是在施工中内保温施工操作不方便的部位采用外保温，外保温施工操作不方便的部位做内保温，从而对建筑采用的保温隔热施工方法。

从施工操作上看，混合保温可以提高施工速度，对外墙内保温不能保护到的内墙、板同外墙交接处的冷（热）桥部分进行有效的保护，从而使建筑处于保温中。然而，混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。外保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响，温度变化相对较小，因而墙体处于相对稳定的温度场内，产生的温差变形应力也相对较小。内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响，室外温度波动较大，因而墙体处于相对不稳定的温度场内，产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式，使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸，建筑结构处于更加不稳定的环境中，经年的温差使结构形变产生的裂缝，从而缩短整个建筑的寿命。显然建筑外墙保温做法中采用内外保温混合使用的做法是不合理的，比做内保温的危害更大，该方法已很少使用。

3、外墙外保温技术分析

①保护主体结构，延长建筑物寿命。对消费者而言，房屋拥有70年的产权，买房基本上是一次性投入，如果建筑物质量受损，大修一次，花费若干，岂不劳民伤财。采用外保温技术，由于保温层置于建筑物围护结构外侧，缓冲了因温度变化导致结构变形产生的应力，避免了雨、雪、冻、融、干、湿等造成的结构损坏，减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。事实证明，只要墙体和屋面保温隔热材料选材适当，厚度合理，外保温可以有效防止和减少墙体和屋面的温度形变，避免了产生裂缝的质量隐患。因此外保温有效地提高了主体结构的使用寿命，减少使用过程中的维修费用，全寿命成本降低，综合效益提高。

②基本消除“热桥”的影响。“热桥”指的是在内外墙交界处、构造柱、框架梁、门窗洞等部位，形成的散热的主要渠道。对内保温而言，热桥”是难以避免的，而外保温既可以防止“热桥”部位产生结露，又可以消除“热桥”造成的热损失。热损失减少了，每个采暖季的能耗自然就降低了。

③使墙体潮湿情况得到改善。一般情况下，内保温须设置隔气层，而采用外保温时，由于蒸汽渗透性高的主体结构材料处于保温层的内侧，只要保温材料选材适当，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，故无需设置隔气层。同时采取外保温措施后，结构层的整个墙身温度稳定，因而进一步改善了墙体的保温性能。

④有利于室温保持稳定。家中如果有老人或小孩，温差较大，常常使抵抗力弱的老人或小孩患病，而外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用时，室内空气温度上升或下降，墙体结构层能够吸收或释放一定的热量，利于均恒室温。

⑤便于旧建筑物进行节能改造。以前的建筑物一般都不能满足节能的要求，因此对旧房进行节能改造，已提上议事日程。与内保温相比，采用外保温方式对旧房进行节能改造，最大的优点是无需临时搬迁，基本不影响用户的正常生活。

⑥可以避免装修对保温层的破坏。不管是买新房还是买二手房，消费者一般都需要按照自己喜好进行装修。在装修中，内保温层容易遭到破坏，外保温则可以避免发生这种问题。

⑦增加房屋使用面积。消费者买房最关心的就是房屋的使用面积，由于外保温技术，保温材料贴在墙体的外侧，其保温、隔热效果优于内保温，故可使主体结构墙体减薄，从而增加每户的使用面积。据统计，以塔式建筑为例，当主体结构为实心砖墙时，每户使用面积分别可增加2.4m2，可见经济效益十分显著。

温室气体的主要构成范文1篇5

关键词：SF_6气体；高压开关设备；用量分析

中图分类号：TM643文献标识码：A

一、SF6开关设备概述

SF6开关是以SF6气体作为灭弧及绝缘介质的开关设备，该类开关设备的显著特点是运行维护的工作量相对较少，但运行的安全可靠性要明显的优于采用其他的物质作为灭弧及绝缘介质的开关，较高的安全性与可靠性的形成原因多取决于开关设备的结构性能及SF6。这类气体介质的优势性能SF6开关均处于较为封闭的运行状态下，可减少外界环境条件对内部结构运行性能的影响：绝缘性能较为稳定可靠，因为纯净的SF6气体是化学性能较为稳定的非金属氟化物，化学结构造成该种气体在1500l：的气温下依然具备较高的稳定性，具备高压击穿的性能优点：SF6开关的检修周期较长，该类开关的不检修开合次数、累积开合电流等性能指标均较高；SF6开关的导电回路的稳定性及可靠性较高，导电回路几何尺寸较大程度上取决于绝缘灭弧的介质特性及绝缘灭弧室结构，而SF6开关的电流密度相对较小，这使得导电裕度相对较大。

二、全球变暖与温室气体分析

在地球上，大部分太阳的辐射光穿过地球大气到达地表面。大部分的辐射光被地表面吸收，使地球表面变暖。另一方面，CO2等温室气体会吸收红外线的大部分波长区域，并再次辐射出，使地球变暖的情况更为严重。一般来说，CO2气体对大部分波长的红外线吸收率都很高，但唯独对8～12μm波长范围内的红外线吸收率很小。这一范围波长的红外线穿透率很高，被称为“大气之窗”。同样是温室气体的SF6，它的吸收光谱却正好和8～12μm波长范围吻合，因此，SF6气体会吸收8～12μm波长范围内的红外线，并再次辐射出，同样会加剧地球变暖的情况。主要的温室气体是CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs和SF6。其中：温室效应最显著的是CO2，约占60%；SF6最不显著，占0.1%。因此，防止全球变暖，特别是要减小CO2的排放量，当然对SF6也应该给予足够的重视。这些温室气体就像一张张开的塑料膜罩在大地上，阳光可透过“膜”照入大地，但大地的热量却被“膜”所

隔绝，散不到大气中。因此，温室气体越多，气候变暖问题就越严重。联合国政府间气候变化委员会曾报告指出：如果全球气温上升幅度超过1.5K，那么全球20%～30%的动植物将面临灭绝之灾；如果气温上升幅度超过3.5K，那么全球40%～70%的动植物将可能灭绝。目前，地球上温室气体的排放总量为430亿t，其中CO2高达235亿t，

SF6也有2000t。虽然SF6排放总量相对其他温室气体而言不大，但它的全球变暖系数（GWP）却是CO2的23900倍，在大气中存在的年限也高达2300a。

三、SF6气体的温室效应

SF6气体具有优异的绝缘和灭弧性能，总量的80%被用于高压开关设备中。另一方面，在《京都议定书》中，SF6被确定为六种受限制的温室气体之一。CO2的全球变暖系数为1，CH4为21，N2O为310，HFCs为140～11700，PFCs为6500～9200，SF6为23900。这就是说，1kgSF6所产生的温室效应相当于23.9tCO2所产生的温室效应。

SF6气体排入大气后存在的年限也非常长。一般根据大气中的OH活性炭反应特性来评价气体在大气中的存在年限。因为SF6的氟化物和OH活性炭几乎无反应，所以SF6是一种在大气中存在年限长，且非常稳定的气体。根据测算，SF6在大气中存在的年限达到2300a，而CO2为200a。高压开关设备的电压等级不同，用气量也大不相同。如果将高压细分为中压（12kV～40kV）、高压（72kV～252kV）、超高压（330kV～800kV）、特高压（1100kV）四个等级，那么中压开关设备的SF6用气量仅占总用气量的10%，且电压等级越高，用气量就越大。例如：12kVSF6断路器，SF6用气量约为1kg；40.5kVSF6断路器，SF6用气量约为3kg；72kV及以上SF6断路器，SF6用气量高达数千克、数百千克甚至数吨。再如：252kVSF6断路器，瓷柱式的SF6用气量约为30kg，罐式的SF6用气量则高达180kg。可见，SF6的用气量还与断路器结构有关。特别是金属封闭式组合电器，其SF6用气量更大。

四、减小SF6在高压开关设备中的用量

如前所述，SF6是极强的温室气体，因此，减小SF6在高压开关设备，特别是高压、超高压、特高压开关设备中的用量，至为重要。减小SF6用量，主要从改进SF6断路器和组合电器结构做起。对SF6断路器而言，主要是减少断路器的断口数。如图1所示，日本在过去的30多年中不断减少550kV超高压断路器断口数，进而降低了SF6用气量。1976年，550kV断路器采用四断口，单台断路器需充入2000kgSF6；1982年，550kV断路器由四断口减少为双断口，单台断路器充入SF6量为1050kg，较四断口降低了47%；1993年，550kV断路器改进为单断口，单台断路器充入SF6量减少为720kg，较四断口降低了64%。断口数的减少，大大简化了断路器的结构，使产品小型化和轻量化，更重要的是，减小了SF6用气量。

图1日本550kV断路器结构改进示意图

断路器结构的改进，不但减小了SF6的用气量，还减小了SF6的排放量。1995年，日本全年SF6的排放量为700t，到了2005年降低为70t。日本从产品组装生产到运行维护，都严格控制SF6的排放量，并按照日本气体处理行动计划执行。根据相关数据报告，正常运行的断路器，每年的SF6排放量小于断路器内SF6的0.1%；当断路器达到维修阶段时SF6排放量可控制在3%；当断路器达到更换阶段时，SF6排放量也可控制在1%以下。现如今，日本普遍采用结构改进后的断路器和封闭式组合电器。将550kV单断口断路器用于封闭式组合电器，将大大减少组合电器零件，使设备小型化、轻量化，更能减小SF6用气量。图2所示为550kV封闭式组合电器中断路器的单断口垂直布置与传统双断口水平布置的比较。使用垂直布置的单断口断路器后，封闭式组合电器占地面积大大减小，从340m2减小为236m2。与此同时，SF6用气量也大大减小。

图2日本550kV封闭式组合电器中断路器单断口垂直布置与双断口水平布置比较

在较低电压等级领域，封闭式组合电器从分相式发展到三相共箱式、复合式、新型复合式，也使SF6用气量大为降低。以日本66kV/170kV封闭式组合电器为例，分相式设备SF6用气量为250kg；三相共箱式设备用气量为225kg，减少了10%；复合式设备用气量为150kg，与分相式相比减少了40%；新型复合式设备用气量进一步降低至100kg，与分相式相比减少了60%。与此同时，设备的占地面积也逐渐减小。

结束语：

SF6气体是目前发现的六种温室气体之一，它的温室效应是CO2的23800倍，是《京都议定书》禁止排放气体之一。在高压电器制造行业使用着大量的SF6气体，由于管理不当导致SF6气体及在高温电弧作用下产生的有毒分解物排放到大气中，给人们赖以生存的环境带来污染和破坏，同时给电器设备的正常运行和人们身体健康带来不利影响，因此在今后须做好SF6气体的管理，减少对环境的污染，应将少开发和生产SF6气体的电器设备作为高压电器制造行业的发展方向。

参考文献：

[1]李松琴.SF_6混合气体在开关设备中的应用[J].电气技术，2011，12：68-70+76.

[2]颜湘莲，王承玉，杨韧，季严松，苏镇西，姚强.应用SF_6气体分解产物的高压开关设备故障诊断[J].电网技术，2011，12：118-123.

[3]李松琴.电加热方式在SF_6开关设备中的应用[J].电气技术，2012，04：53-56.

温室气体的主要构成范文篇6

关键词：围护结构；建筑节能；保温；隔热

Abstract:Theindustrystandardforbuildingenergyefficiencyhasbeenintroduced.Toimprovebuildingenergy-savingeffectfirstofalltoimprovetheexternalstructureofroofthermalresistance,reducingthethermalbridgeeffectoftheinsideandoutside.Keywords:envelope;buildingenergyefficiency;insulation;insulation

中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02

一．问题的提出

国家有关建筑节能的三个行业标准已相继出台，位于不同气候区的省市地方建筑节能设计实施细则也相继推出，将建筑节能设计纳入法制化框架范围内，新一轮的建筑节能运动已在全国范围内展开，一些建筑材料和设备已逐渐走向成熟和完善。建筑设计师在居住建筑的设计中遇到了节能方面的实际问题：建筑物耗热（冷）量指标、围护结构、传热系数、传热阻、建筑物体形系数、窗墙面积比等一系列术语出现在建筑师面前，这些以前更多得只停留在概念层面上的设计参数，现在正逐渐要求成为量化的指标，建筑专业同其他专业一样要求有设计计算书将成为必然趋势。笔者在杭州千岛湖立方海项目设计中，针对这一情况，建筑设计作出了相应的构造及措施。本文将结合本工程实际，对建筑围护结构节能谈一下个人的认识和看法。

二.围护结构设计要点

1重要的几个基本概念

围护结构：指建筑物及房间各面的围挡物，分透明和不透明两部分。与室外空气直接接触的部分称护结构，如外墙、屋顶、外门和外窗等；不与室外空气直接接触的部分称内围护结构，如隔墙、楼板、内门和内窗。

传热系数（k）：在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1℃，1小时内通过1m2面积传递的热量。单位：W/m2.k。

传热阻（R）：表征围护结构（包括两侧表面空气边界层）阻抗传热能力的物理量。为传热系数的倒数。单位：m2.k/W。

2建筑围护结构的工作原理

建筑围护结构应首选外墙外保温复合围护结构，目的在于提高热阻值，以减慢墙体传热速度的同时，尽量减少热桥效应，使在一个舒适范围内用较少的能量保持较长时间的室温。应将墙体的承重、高效保温和抗腐蚀（老化）三种功能有效的结合在一起协同工作，并且接近和达到全寿命住宅的要求。设计人员在围护结构节能设计时，首先要根据当地传热系数限值选用质高价廉的、适合当地气候条件和生活习惯和高效保温材料，尤其要注意耐老化性能和对居住环境无辐射污染。在对一面墙体进行设计时，应先控制平均传热系数满足限值，再分别对窗户和墙体（含热桥部份）进行复核，如果一面墙体窗洞面积或窗体本身少量超标时，可用适当增加保温层厚度来平衡，以找到立面造型和隔热保温两种要求的最佳点。此外，政府主管部门给与节能住宅的优惠政策，在一定程度上提高了消费者的承受能力。对于已有建筑的节能改造工程，宜选用外墙内保温复合墙体，应选择无污染的高效保温材料，同时应利用空气间层作为隔热层，热桥部位抹保温隔热砂浆等附加保温措施。

节能设计不仅要提高室内热舒适度，还应满足空气的洁净度和舒适度要求。夏热冬冷地区大部份城镇的气候特点是：全年空气温度较高，冬季室内外温差小，夏季需要空调冬季也需要采暖，雨量较多的夏秋季也会产生外墙内壁的结露现象。该季节围护结构传热特点是以一天为周期的非常稳定的谐波型传热，该季节首选热泵式空调制冷，但也应配合电扇组织对流空气，建筑设计中组织有效的穿堂风，在一定程度上可降低室内的温度和温度，提高空气洁净度，同时可降低耗电量。

三.几种建筑节能的构造措施

1，墙窗与开启式保温板的组合构造（图1），其目的是保证窗墙面积比不超上限，使夏季窗洞的通风面积大，特别是在夏季的夜晚开启下保温板，有温度较低的空气进入室内，有效组织对流，带走一部分热量，而在冬季又成了有效的保温面，减少了热量的损失。即根据室外气候状况可做调节，在一定程度上解决了夏热和冬冷不同需求的矛盾。同理，在北纬30度上下大部分地区，由于夏季较高的太阳高度角，部份建筑屋面采用架空式隔热构造，架空层内组织气流带走热量，而在冬季可做图1外墙窗做开启式保温板一活动式封口板，将架空层适时封闭，使其内部产生一道隔热空气层，但是这一空腔高度适当降低，减少内部的空气对流。

2，平屋面女儿墙及天沟外保温构造（图2），传统的天沟做法在天沟处不做保温层，构成冷（热）桥，不能满足隔热保温要求。新的做法在女儿墙及天沟处均做保温板，天沟处保温板较薄，保证与主屋面有一定高差形成天沟。

图2平屋面天沟做保温板图3坡屋面外保温构造

3，坡屋面外保温构造（图3），在挑檐板距墙身300mm宽度范围内上下做保温饰面，此构造可减弱热桥效应。而屋面在传统屋面基础上加上保温层，采用强度较高的“ZL”聚苯乙烯颗粒保温浆料加抗裂层硬壳的构造。以此来提高坡屋面整体的隔热保温性能。

图4墙内伸缩缝保温构造

4，墙面伸缩缝构造（图4），主要将伸缩铝板后贴墙部分加铺15厚高密度聚苯板，在减弱热桥的同时又起到了密封垫的作用。

图5带保温阳台地面保温构造图6阳台挑板部分抹保温隔热砂浆

5，阳台下层为住宅、商铺等需要保温隔热的空间时，此时的阳台地面需加设保温板（图5），阳台门肚内镶嵌聚苯板，门与门洞间的缝隙内用保温棉油膏封口。

6，阳台挑板部分上下抹保温隔热砂浆（图6），宽度为300mm，阳台门肚内镶嵌聚苯板，门与门洞间的缝隙内用保温棉油膏封口。

7，室内外地坪保温周边外墙构造（图7），此构造更适用于冬季室内外温差较大的严寒地区，但上述地区该部位一般有采暖干管地沟，仅需在地沟靠外墙一侧抹隔热保温砂浆即可减弱热桥影响。对于夏热冬冷地区，由于该部分与大气接触面积较大，而且接近冰点的温土导热系数较高，因此，首先应将防潮问题解决好，这样，才能确保保温隔热效果。

图7室内外地坪周边外墙保温措施

3.结语

节能建筑是一项系统工程，围护结构保温体系还应注意施工中的材料质量，标准配合化、含湿量以入施工季节等要求，应建立一套完善的评估检测体系，对每一项新材料、新技术做出全面的质量和经济评价，还应把好竣工验收质量关，使节能建筑在满足热舒适度的同时，真正节约了使用期间的开支。

参考文献

[1]夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准杭州地杭州市建设委员会2003.3

温室气体的主要构成范文篇7

关键词:节能建筑围护结构广州地区应对措施

1概述

广州地区位于东经112度57分－114度03分，北纬22度35分－23度35分，属南亚热带季风气候区，年平均气温为21.4-21.9度，最热的7-8月，平均气温28.0-28.7度，绝对最高气温38.7度；最冷为1月（个别年份为2月），平均气温12.4-13.5度。随着节约资源、建设节约型社会、保护生态环境和生活环境国策的提出，对于广州地区节能建筑提出了明确的要求。就国内现有技术经验，建筑围护结构节能技术所推广应用的，工艺、材料等可以基本满足工程的需要。

从施工来看，就建筑的保温措施施工工艺，增加了专项工艺体系，在原有的传统围护结构基础上，施工复杂、要求有所提高。

本文根据广州地区的气候特点、资源和建筑节能技术的实际情况，根据节能建筑的基本原理方法提出经济性、实用性达到节能效果的应对措施方案，以达到普遍适应各种建筑的节能要求的目标。

2节能建筑围护结构的现状

建设节约型社会是我国中央根据我国的经济社会发展状况对国内外政治经济历史研究后做出的战略决策。是对我国今后的社会发展做出的科学规划。建筑的运行用能约占社会商品用能三分之一，因此建筑节能将作为节能工作的重点。就建筑节能的内容来划分，主要分为建筑功能营运的耗能如电梯、空调等，另一方面是建筑本身所具备的保温隔热的性能，如墙体、门窗等。其中后一方面对建筑节能起决定性的作用，本文重点讨论后一方面。

广州地区的节能措施由本地的气候特点所决定。广州地区的气候是冬温夏热，季风主导，夏季高温天气持续时间长，夏至前后太阳光90度直射地面。因此节能建筑对广州地区来说，首要目标是建筑的通风隔热性能，满足使用人的舒适度要求。

3广州地区节能建筑的设计，主要根据热传递方式，提出针对性措施。

3．1针对热辐射传递方式所采取的设计措施。

《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》编制组对夏热冬暖地区不同围护结构、不同窗墙比共3000多个建筑节能方案的建筑能耗和节能率做了计算。研究结果表明，在这一地区主要考虑建筑围护结的隔热问题，尤其是外窗的遮阳问题，建筑围护结构的温差传热是有限的。若过分的提高墙体的传热系数K值，保温隔热性能不会有明显改善，同时也不经济。图1所示为广州住宅全年空调耗电量与外墙传热系数K的关系，当K从2．72W／(m2．K)分别降低到1．95和1．13时，全年空调耗电量指标分别下降8％和3．1％，收效甚微，表明夏热冬暖地区围护结构的节能率仅与外窗的遮阳性能密切相关，而与外窗传热性能关系甚小。这是因为全年建筑总能耗以夏季空调能耗为主，夏季空调能耗中太阳辐射得热引起的空调能耗又占相当大的比例，而窗的温差传热引起的空调能耗只占小部分，因此广州地区建筑节能外窗遮阳系数起了主要作用。大量的调查和测试结果表明，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成室内过热的主要原因，占建筑空调冷负荷的50％以上。因此，提高窗的热工性能和阳光控制作为这一地区建筑节能一个非常重要的因素。就此情况，可采取三方面的措施：1、天面层及建筑南、西侧可设置构筑物遮挡阳光，减少阳光对天面及外墙体的直接照射。2、建筑外表面采用浅色、光反射强的颜色及材质的材料，减少建筑物对阳光热能的吸收。3、门窗玻璃选用“LOW-E”智能型的玻璃，减少阳光热能进入室内。

3．2针对热对流传递方式所采取的设计措施。

广州地区属季风气候，夏天以南、东南风为主，冬季以北风为主。建筑布局方案应考虑利用自然风的作用，减少能耗。中国传统上喜欢建筑按南北布局，广州地区夏季，在没有阳光的夜晚，气温会下降较快，根据天气统计，夏季的夜间平均气温在28度以下，可以自然满足人舒适度要求。利用自然风作用带走热量可有效地减少能耗。

3．3针对热传导传递方式所采取的设计措施。

北方夏热冬冷地区节能建筑的热工设计，它涉及夏季隔热，冬季保温以及过渡季节的除湿和自然通风等四个因素。同时考虑冬、夏二季不同方向的热量传递以及在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递，北方夏热冬冷地区公共建筑围护结构的节能贡献率为40％-50％，住宅夏季空调约50％，冬季采暖约70％。

因此，这一地区节能建筑围护结构除了采用外保温隔热外，内保温隔热或墙体自保温隔热技术是适合这一地区很好的构造形式，从某种意义上讲是南方节能围护结构的方向，因为南方地区保温隔热理论中，围护结构构造形式所遵守的基本原则是一定的热阻、控制通过窗进入室内的太阳辐射、自然通风条件基础之上的建筑热过程、希望围护结构具有较大的衰减值和延迟时间、围护结构外表面浅色处理、蓄热量大的结构层置于外层，建筑外窗的遮阳等，将室外热作用尽可能地在围护结构外表面与建筑外部环境之间转化，而且内保温隔热或墙体自保温隔热技术施工技术简单、造价比外保温为低。

3．3．1热桥对围护结构附加传热的影响

热桥影响传热系数增加的比率主要由热桥的几何构造形式和热桥不同材料热物性差值所决定，室内外温差大小能反映出通过热桥传递热量的多少，但对外墙的平均传热系数是没有影响的。在严寒与寒冷地区，热桥对供暖负荷和能耗指标的影响是比较大的，通常占到20％以上，因此，必须对热桥进行处理，减少传热损失，并保证围护结构不结露。

在夏热冬冷与夏热冬暖地区，热桥对供暖与空调负荷和能耗指标的影响到底有多大，受窗口、梁、柱等热桥节点的影响，由室内外温差通过热桥传递热量的多少，应该作出定量的分析和计算。在采暖空调条件下，室内外温差比严寒与寒冷地区要小得多，相应通过热桥传递的热量也要少得多。如果在进行节能围护结构设计时，只要外墙的平均传热系数小于标准规定值，通过外墙的热量不超过规定的能耗指标，保证围护结构热桥部位不结露，是否可以认为对热桥的处理应该放宽。因此，在南方地区不必要花过多的代价来处理热桥，如果这样，相应这一地区围护结构的保温隔热措施会更加丰富，围护结构保温隔热技术更加满足本地区的气候、资源条件，也更为经济、实用。

围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、梁等热桥部位形成热流密集通道，对这些热工性能薄弱的环节，通过构造措施能很好的减少热桥面积，尤其公共建筑大量采用混凝土框架填充外墙，如采用L形外包自保温砌块(如加气混凝土、陶粒混凝土等)墙体，能尽可能地减少热桥对围护结构附加传热的影响。即使有少量的热桥，在保证外墙节能标准所规定的平均传热系数和正常的热工状况(不产生结露)下，也可能是围护结构最佳的方案。为了彻底的消除热桥的代价与节能和围护结构正常的热工状况的回报是不相称的，有时甚至是浪费的、不合理的，在工程上也是不现实的。

3．3．2热桥对结露的影响

在广州地区，外墙因热桥夏季空调结露的可能非常小。那么在冬季采暖期间，由于热桥内外表面温差小，内表面温度低于室内空气露点温度，造成围护结构热桥部位内表面产生结露的可能性到底有多大，以下对混凝土框架结构T型外包加气混凝土墙体进行分析，如图3所示，对于夏热冬冷地区部分城市，根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9--87)室外计算干球温度见表1。

室外计算干球温度表1

城市成都重庆长沙武汉南昌合肥蚌埠南京杭州上海

室外计算干球温度(℃)240―20―3―4―3―2―2

露点温度表2

相对湿度(％)8070605040

露点温度(℃)14．49512．44910．1207．43l4．216

利用二维稳态模型对200mm加气混凝抄I、墙钢筋混凝土楼板构成上形热桥进行数值分析和实验室测试，外墙内外抹10m厚水泥砂浆，内表面换热系数8．7W／(m2．K)，外表面换热系数23．0W／(m2．K)，热室计算温度为18℃，冷室温度―2℃，室内空气相对湿度为60％。

还算是目前广州地区主要采用我国北方寒冷地区节能建筑的设计方法和技术措施，外墙保温隔热技术主要有以下技术方法：EPS板薄抹面外保温系统；胶粉颗粒外保温系统；EPS板现浇混凝土外保温系统；EPS钢丝网架板现浇混凝土外保温技术。由于是一种有机材料与无机硅酸盐材料结合的外墙复合保温技术，围护结构在构造形式上与传统砖墙、混凝土外墙发生了很大的变化，大量采用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯、PVC塑料、聚合物材料、混凝土添加剂等高分子有机材料复合而成的新型节能建筑围护结构，因此，保温隔热系统必须满足体系的稳定性、与基层墙体牢固结合的可靠性、耐火性、水密性、抗风压以及温湿度变化的要求，要求保温隔热系统不产生裂缝，能承受垂直荷载、风荷载，并能经受撞击、耐气候等物理化学性能的稳定要求。

但在实际工程中，室外气候将严重影响高分子有机化学材料与传统的硅酸盐建筑材料复合而成的节能围护结构的热工性能和物理力学性能，也严重地影响了建筑围护结构的耐气候性、安全性和使用功能与建筑的环境质量。目前外墙保温隔热系统的使用寿命不可能与现有的砖、钢筋混凝土、轻骨料混凝土等硅酸盐材料相同。从南方地区围护结构外保温隔热工程的市场价格分析，EPG颗粒胶粉30mm外保温系统有30―40元／m2的，EPS薄抹灰系统30mm外保温系统有50―60元／m2的；从节能建筑施工质量检查来看，有许多围护结构保温隔热工程存在质量问题，能否达到25年的使用寿命是值得注意的。要保证围护结构外保温隔热工程的质量，外保温系统的价格必须在80元／m2以上。即使达到25年的使用寿命，在建筑70―100年使用寿命期内，是否意味着要再进行2-3次外保温重新改造，在建筑70～100年使用寿命期内对围护结构保温隔热的投入会过大。建筑从建造开始，在整个生命周期对能源的消耗，聚苯乙烯等高分子材料对环境的影响等都是应认真考虑的问题。

4结论

温室气体的主要构成范文篇8

关键词：围护结构墙体节能构造措施

1围护结构传热的基本原理

由于构件接触的外界环境的温度是变化的，所以围护构件与室外环境的传热隶属于非稳态的传热，并以对流、辐射和热传导的方式进行热量交换。以夏热冬冷地区为例，国标JGJ134-2010明_规定了各种情况下建筑外窗的传热系数。

室内环境和室外环境都是影响建筑室内热环境的重要因素，室内与室外的相对湿度和空气温度、风、太阳队房屋的辐射程度等都是这些因素的都成部分。夏热冬冷地区建筑的节能设计要点主要一是夏季避免热辐射，通过维护建筑构造的措施严格控制热量进入室内的传入，减弱太阳对房屋的热辐射并使得室内的热量尽可能在最短时间内散发出去；二是冬季尽量争取保温，是的室内原有的热量尽可能的保持在室内，减少与外界的传热。

2建筑墙体节能

建筑的墙体节能一般是在建筑的外侧或者内侧增加保温隔热材料来增强墙体整体的保温隔热能力以满足墙体对热工的要求。一般采用的两种方式是保温隔热材料在墙体的内侧，称之为内保温；保温隔热材料在墙体的外侧，称之为外保温。还有一种方式是复合结构，即保温隔热材料在墙体的中间，但是这种形式对墙体和保温隔热材料尤其是外墙的技术要求和造价都比较高，因此一般不采用。

外保温系统的优点是保温层位于结构层外侧，有效隔断热量的传递，避免了冷热桥对热量的散失，能够保护围护结构主体，是外墙的寿命和耐久性更强，温度变形小，保温效果较好；缺点是保温层易损坏，施工成本较高难度大，对外墙的要求较高。

内保温系统的保温层位于结构层的内侧，优点是造价低，施工方便，对外墙的施工要求不高；缺点是占用室内的使用面积、保温效果差、容易出现冷凝现象，影响后期房屋内部的装修。

综合考虑，外墙采用外保温系统更符合建筑的节能设计要求。

3门窗构造节能

门窗是建筑围护构件的重要组成部分之一，并且在兼顾建筑采光和通风的同时也造成建筑的热量损失加大，近年来对门窗的节能设计也成为节能行业的重点。门窗与外界交换能量的方式分为与其他构件相同。由于在对门窗热工性能严格控制的同时还要实现通风和采光，所以严格控制热量的散失和传入，是门窗设计节能的关键。

研究表明，在采暖环境下普通的单层玻璃损失的热量占整个热量散失的40%左右。增加热阻，降低玻璃的导热系数，加大窗户热阻是实现门窗节能的重要手段之一。所以中空玻璃比普通玻璃的导热系数要低很多。在材料相同的情况下，玻璃中层的厚度越大，热阻越高，对于建筑的节能系数提高越多。

选用导热系数低、热阻大、气密性好的窗框材料也是实现门窗节能的重要措施。不同材料的导热系数存在较大的差异，比如以前常用做窗框的铝合金的导热系数为174.4，而一些复合材质的窗框材料导热系数远比铝合金要低得多，比如塑钢的导热系数为2.0。

优化建筑的窗墙面积比在一定程度上可以影响建筑的耗热量指标。《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）规定：居住建筑各朝向的窗墙面积比北向不大于0.2，东西向不大于0.25，南向不大于0.35。

4建筑屋面节能

屋顶作为建筑最上部的构件，对夏热冬冷地区的室内热环境非常重要。屋顶的保温隔热处理方法多种多样，可供选择的余地较大。常见的有以下几种：

4.1节能屋面采用实体材料的处理方法来实现保温隔热。选用导热系数较小蓄热性能较大的材料，保证选用材料一定范围内的绝热性能并且还要考虑材料自重对屋面荷载的影响。屋面选用隔热材料的厚度也是保证其保温隔热的效果的关键，需要经过严格的热工计算。

4.2建筑屋面的被动式节能设计通常会选用通风屋面，根据构造形式和构造节点的不同分为架空通风隔热屋面和顶棚通风隔热屋面。

4.3种植屋面作为华南农村地区的民居常用的建筑屋面节能形势，其做法主要是在防水层的上方铺设有保温效果的种植介质，利用种植植物层来减小屋面内外表面温度变化及波动幅度。

参考文献：

[1]宋良瑞.德阳市传统农村民居节能构造设计研究[R].2015.

温室气体的主要构成范文

关键词：寒冷（A）区；既有建筑；节能改造

节约能源是我国的基本国策，是节约型社会的根本要求。据有关资料统计，建筑能耗约占总能耗的30%左右，建筑节能是节约能源的重要组成部分。我国建筑节能设计起步较晚，自1987年颁布《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）的通知》【（87）城设字第514号】以来，民用建筑节能工作才受到各地主管部门的重视。至目前，国内外在探索新建建筑节能设计的过程中已经摸索出了比较成功的经验，但上世纪八十年代乃至本世纪初之前即有建筑基本没有进行系统的节能设计，这部分建筑量大、面广，能耗巨大。2005年，我国将即有建筑节能改造纳入议事时程，但由于地区技术、经济等差异性，至目前，好多地区即有建筑节能改造还未全面展开。因此，探讨即有建筑节能改造具有现实意义。

1寒冷（A）区气候特征

寒冷（A）区大体上是我国的华北和西北地区，最冷月一月，平均气温-10～0℃，最热月七月，平均气温10～28℃，日平均温度低于5℃的天数90～145d，气候特点是冬季寒冷，夏季清爽。该地区主要考虑冬季防寒，因此提高该地区即有建筑的围护结构的热工性能是建筑节能的关键。该区太阳能资源比较丰富，全年日照时数3000～3200h，全年辐照量5400～6700MJ/（m2・a），太阳能保证率50～60%。该地区即有建筑节能改造要结合太阳能利用系统，充分利用永续的太阳能资源。

2寒冷（A）区即有建筑的改造

2.1改造内容

根据寒冷（A）区气候特征及既有建筑现状分析，即有建筑护结构热工性能差，是能耗的主要部位；既有建筑采暖系统不利于节能，能源浪费严重。因此，既有建筑节能改造主要包括两方面内容。

围护结构的改造，具体包括外墙、屋面、外门窗、分隔采暖空间与非采暖空间的隔墙与楼板、直接接触室外空气的楼板等部位的改造。不利于节能的室内采暖系统的改造。

2.2即有建筑改造设计要点

即有建筑是已建成正在使用的建筑，大部分已经使用数十年。改造之前应先进行结构鉴定，以确保即有建筑的结构安全和使用功能，不宜改动主体和承重结构，尽量采用增荷少的保温材料和措施。

即有建筑改造前应依据施、竣工图纸，历年修缮、装修改造、采暖供热系统查勘等资料结合现场查勘，对可改造性，热工性能进行综合判定。

改造目标要满足现行节能设计标准，改善室内热环境和居住舒适度。

建筑外观，屋顶的改造应结合当地城市规划和市容要求。

屋面改造宜结合安装太阳能热水器，充分利用永续的太阳能资源。

2.3即有建筑围护结构节能改造

2.3.1外墙

（1）外墙保温类型的合理选择

外墙是护结构的主体，是节能改造的重点。寒冷地区外墙节能改造建议采用外墙外保温类型，外保温技术的优点在于保温效果明显：保温材料置于外墙外侧，可以消除“热桥”影响，充分发挥保温材料的功能；室内热稳定性好：由于密度大的实体墙在内侧，其热容量大，蓄存热量能力强，能使如太阳辐射或间歇采暖造成的室内温度变化减缓；不占用室内使用空间；改造时对使用者干扰少；保护主体结构（外墙）：保温层置于外墙外侧，大大减少了自然界温度、湿度、风化等不良环境对主体结构的影响，相对提高主体结构的耐久性，还可减轻建筑温度变形和温度应力；利于改善室内环境：可避免室内结露，一定程度上阻止了雨水等对墙体的浸湿，提高外墙的防潮能力，避免室内霉斑等现象。

（2）外墙外保温改造要求

即有建筑外墙节能改造应与防水、装饰相结合，尽量做到保温装饰，防水、防火一体化。

保温材料尽量选用保温性能好，密度小，吸水率低的保温材料。

保温材料选择应满足防火规范及条文要求。

应根据不同的结构体系，不同的区位，不同的建筑高度，不同的饰面要求，因地制宜选择保温技术，因地制宜确定保温层与基层连接做法（粘贴、锚固、粘锚相结合）确保质量及安全。

宜采用保温装饰复合板，减少或避免湿作业。

2.3.2屋面保温改造

（1）保温类型选择

即有建筑屋面形式大体有平屋面、坡屋面两种形式：建议屋面节能改造宜采用外保温类型，其与墙体外保温类型具有基本相同的优点。

（2）屋面保温改造技术

如果屋面防水层完好、可靠，可直接做倒置式屋面，但考虑倒置式屋面的特点，保温材料应选用吸水率低于（≤4%），长期浸水不腐烂，具有一定压缩强度的材料（如XPS板，泡沫玻璃等）。

坡屋面改造，可在原吊顶上铺设轻质耐久、防火的保温材料，或无吊顶时，利用坡屋顶无使用功能空间增设轻质保温材料的吊顶，但这种改造做法易使坡顶板底结露，形成水滴，即影响室内环境，又使吊顶保温材料保温性能降低。建议坡屋顶改造采用倒置式坡屋顶保温技术。

2.3.3外门、窗节能改造

外门、窗是用围护结构中耗能较高的部位，传统的实腹钢、铝窗热桥严重，气密性差，单坡导热严重，隔声差，因此增强外门、窗保温隔热性能，减少门、窗能耗是既有建筑节能改造的重要环节。外门窗承担着隔绝和沟通室内外环境的任务，不仅要求其具有良好的保温隔热性能，同时还应具有抗风、挡雨、采光、通风、隔音、防火等必要功能。从节能角度考虑，在寒冷（A）区，外窗不仅是耗能构件，同时也是通过阳光透射入室获得太阳热能的得热构件，因此，应根据当地气候条件、不同朝向、功能要求等因素选择适当的窗材、窗型和相应的节能技术。

2.3.4即有建筑其他部位节能改造

非采暖楼梯间及隔墙：对开敞式楼梯间，应封闭外墙并设外窗，入口外门（居住建筑的单元门）、户门应更换为保温节能门，必要时加设门斗，对采取上述措施还不能满足节能要求的，应在楼梯间内隔墙靠楼梯间一侧按外墙外保温做法采取保温措施。

与室外空气接触的楼板：应在板外侧（相对于采暖空间）采取保温节能措施，下板时采取与外墙保温类似的措施，上板时采取与屋面保温类似的措施。

非采暖地下室顶板应在板底采取与外墙保温类似的措施。

2.4即有建筑采暖系统节能改造

采暖系统改造的关键是要改变传统的集中采暖系统不能独立调控室温和分户热计量的问题，减少热能浪费，提高系统运行效率。

公共建筑集中采暖系统，应改造成能保证分室（分区）进行室温调控的采暖系统制式（垂直双管系统、全带跨越管的垂直单管系统、水平双管系统、全带跨越管的水平单管系统等）。宜按南、北分区设置，分别设置室温调控装置。不同使用单位应分别单独设置热计量装置。

居住建筑室内集中采暖系统应改成能实现室温调节和控制的制式（双管系统、各散热器均设置跨越管或分配阀的单管系统等），应设置分户热计量装置。

有条件时改造为低温热水地板辐射供暖方式。

3结语

既有建筑量大、面广，能耗严重，热环境质量差，节能改造迫在眉睫。针对不同的既有建筑、不同的气候条件，因地制宜地采取合理得当的节能改造措施，能使能耗严重的既有建筑成为节能建筑。

参考文献

[1]《民用建筑热工设计规范》GB50176-93.

温室气体的主要构成范文

关键词设施环境调控;温度;光照;水分;气体;土壤

设施园艺实现了可调控内部环境因子量值、改善内部作物生长环境的小型人造“温室效应”，打破地域、气候、环境差异，创造作物正常生长的环境载体。通过配套设备或设施分别调控与控制各个环境因子(温度、光照、水分、气体、土壤、生物)的量值幅度与状态，给作物提供最佳的适宜生存环境，以达到市场供求及个别需求，实现经济收益。

1温度环境调控

温度是影响作物生存和生长发育的主要环境因子之一。作物从萌芽到成熟的各个生长发育阶段，体内一切生理生化过程，都有一定的“三基点”温度要求。根据作物对温度的不同要求，分为耐寒性、半耐寒性、不耐寒性等3类作为温度管理的主要依据。在设施栽培中，目前主要推广的是棚室四段变温管理，即把一昼夜24h分成4个阶段，上午、下午、前半夜和后半夜。上午以促进作物的光合作用为目标，进行高温管理;下午和前半夜温度逐渐降低，以便把光合产物运送到各个器官;后半夜在保证作物正常生长的前提下，进行低温管理，防止消耗更多的养分。

1.1温室加温

冬季，温室内部温度受到室外自然环境的影响而降低，可能降至作物生长温度最低基点以下，若不及时采取加温措施，将很难维持作物正常生长所要求的温度环境，因此需要加温。一是空气加温。常用的主要有热水供暖系统和热风供暖系统。前者主要热媒为水，介质热容量较大，系统热稳定性较高，适应范围较广;后者热媒为空气，介质热容量较小，热稳定性较低，适用于短时间补充热量，用以短期维持室内空气温度保持相对稳定或提高。二是土壤加温。多采用土壤下埋入电热线和埋设酿热物。前者又称电热温床，使电能转化成热能，实现土壤温度的自动调节，保温效果好，设备简单，用途广泛。后者温室土壤下面埋1层酿热物，既能提高地温(10cm深土层温度提高1.5~2.0℃)，又能补充二氧化碳，从而提高作物产量。

1.2温室降温

温室的降温在夏季尤为重要，降温的措施主要有:一是通风换气，包括自然通风和强制通风;二是遮阳降温，主要包括设置内、外遮阳幕系统、采用布织布覆盖、温室透明屋面涂刷半透明涂料等;三是蒸发降温，主要包括湿帘降温和空气加湿降温。

1.3温室保温

有效的保温措施可以减少热损失，在节省能源的同时，保持作物正常生育所要求的环境温度。保温措施主要有:改善温室结构形式和结构材质，提高自然光的透光率和采光量，如园艺“LY-Ⅰ型”蓄热保温墙体的应用等;选用透光率高、导热性差的透明覆盖材料;设置室外辅助保温层、内保温幕和多层覆盖技术(比单层棚膜提高10~12℃)，提高散热面热阻，降低向外的长波辐射率;选址适当，避免在冬季多风、风大的风口附近建造温室。

2光照环境调控

作物全部干物质产量的90%~95%均来自于光合作用。因此，设施光环境直接关系作物生命及其干物质产量和品质，是一种基础环境。它包括光照强度、光照时数、光质、光照分布等。不同植物所要求的光照强度和光照时间不同，前者分为强光照、弱光照、中光照植物;后者分为长日照、短日照、中日照植物，光照强度和光周期性反应是进行光照条件管理的主要依据。在设施有限的空间中，在自然光照形成的设施光照环境基础上，进行对室内光照条件适当地限制、补充和有目的地调节与控制，可以在充分利用自然光照条件的前提下，营造有利于作物生长全过程的良好光照环境，能够使温室周年生产各种不同的园艺作物，满足市场供应或其他需求。一是光照强度调节。进行科学合理的规划与棚、室设计，如选择合适的建筑方位、合理的温室结构、适宜的透光覆盖材料、减少结构和设备的遮阳率等。二是光质调节。根据作物对光质的要求，选择透射的光谱波段应有益于该种植物生长与开花结果的材质。如紫色膜对紫外光、紫光透过率高，有利于茄子果实的着色和提高品质。三是人工补光调节。分为人工光周期补光和人工光合补光。前者是对长光性作物正常发育采用的人工延长日照时间的措施，如安装荧光灯和钨丝灯;后者是作物自然光照强度不足而采用人工光源补充光合能量不足的补光措施，如安装农艺钠灯、荧光灯或张挂聚酯反光幕、覆盖银黑色地膜。四是遮光调节。包括光合遮光调节和光周期遮光调节。强光和高温会降低光合速率，抑制光合作用，采用有一定遮光率的遮光材料，减弱光照强度，有效降低温度，提高光合作用速率。短光性作物并不需要日照时间过长，需要用周期遮光的措施延长暗期，缩短日照时间，以利发育良好或提早开花、促进早熟。

3水分环境调控

水是构成并支撑植物体的主要组成部分，占植物总质量的80%~95%，园艺产品尤甚。设施的水分环境，由土壤水分和空气湿度共同构成，二者只有协调管理，才能充分满足作物生长发育的要求。不同生长发育时期对水分条件要求:种子发芽期，需要足够大量的促进种子贮藏物质的转化和原生质的生命活动，以利胚根伸出并向胚胎供足水分;幼苗生长期，根系弱小，保持土壤湿润，过高的土壤湿度造成植株徒长或烂根;营养生长期，处于茎叶生长盛期，需水量大，对土壤含水量和空气湿度要求高，但湿度也不可过高，易引发病害;开花结果期，对环境水分要求比较严格，土壤水分足以维持正常的新陈代谢，不可缺水，否则导致生长发育不良或落花。空气湿度宜低，利于开花授粉。果实膨大要求土壤水分充足[1，2]。一是土壤水分调控。土壤水分的调控目的，是满足不同作物对水分的不同要求，根据不同生长期调节灌溉水量和灌溉次数。如采用滴灌、微喷灌、膜下沟灌等。二是空气湿度的调控。降低空气湿度采用:通风换气，是实现棚室内外空气交换、将温室内湿度较高的空气排除、降低室内空气湿度的办法，有效调节设施环境湿度，如通风口开启等;加热降湿，通过加热提高室内空气温度从而降低空气相对湿度;减少水分蒸发，通过采用膜下滴灌、微喷灌等节水灌溉措施，节水、减少水分蒸发量，降低空气相对湿度。增加空气湿度，如冬季供暖系统导致空气相对湿度过低，采用灌溉、微雾喷灌，增加地表水分，提高蒸发量。

4气体环境调控

温室内气体来自室外环境中的大气，但温室是个半封闭的空间，并非随时与室外保持连通，同时又种有作物，气体条件比较复杂，二氧化碳气体有时不足，有毒气体较多，如管理不当，易造成作物减产甚至中毒死亡。

二氧化碳为绿色植物进行光合作用的原料，对作物的生长发育、产量、品质有重要影响，随着环境中二氧化碳浓度的提高，作物碳代谢、体内碳氮比提高，促进花芽分化、器官健全、可达到增产和果实品质优良的目的。试验证明，二氧化碳浓度比正常空气高50%时，作物增产26%~37%。有害气体通过作物气孔进入其体内，不但影响作物生产发育，而且有的会导致作物受害致死，主要可能发生的有害气体有邻苯二甲酸二异丁酯、二氧化硫、氯气、氨气等。一是二氧化碳调控。及时打开通风口，使室外的二氧化碳补充进来，以满足作物光合作用的需要，降低“生理饥饿”造成的减产。采用一氧化碳定时、定量的充分燃烧，液态或固态二氧化碳的挥发、化学反应等方法，定量提高温室内二氧化碳的浓度;或利用有机肥的发酵在一定程度上作人为调控，从而提高光合速率，提高产量和品质。二是有害气体调控。选用安全可靠的农用塑料薄膜、塑料制品;施用充分腐熟的有机肥，防止氨气和二氧化硫有毒气体的危害;直燃式供暖设备的密闭性，防止一氧化碳和二氧化硫有毒气体的危害;避免化肥、农药等堆放不当，造成挥发，产生有害气体。

5土壤环境调控

土壤环境包括土壤物理性状(土壤质地、土壤结构、土壤水分、土壤温度、土壤气体)、土壤化学性状(土壤的酸碱度、土壤所含有机质和矿物质元素的物理化学性质)和土壤生物环境，对作物的生长与营养状况及产量有着密切的关系。温室周年生产，土壤利用率高，施肥量大，造成室内土壤环境与室外露地土壤明显不同，造成表层土壤盐分高，产生次生盐渍化、土壤酸化、连作障碍突出等问题[3，4]。一是利用平衡施肥技术。根据土壤的供肥能力和作物各生长阶段的需肥规律，有针对性地进行施肥，从根源上减少土壤盐分积累，避免或减缓土壤次生盐渍化或酸化。二是有机肥调节。增施有机肥，增加土壤腐殖质同时改善土壤理化性状，减缓盐类浓度上升。三是调节灌溉方式。采用微喷、滴灌、渗灌等灌溉方式，节水同时有效降低土壤表层蒸发强度，减缓土壤因大量水分上升而导致的地表层盐分过多积累。四是土壤消毒。温室内出现土壤病虫害难以灭绝，可采用高温消毒或药剂熏蒸消毒如硫磺、氯化苦等。五是合理轮作。避免由于栽培品种单一连作而造成土壤中养分失衡，植物残体及根系分泌物产生的自毒现象，对保持土壤肥力、减轻病虫害极为有利。六是改善土壤环境。由于温室空间有限，可以花费有限的人力、物力和时间彻底改变温室内的土壤环境，如更换土壤、针对土壤物理和化学性状有目的地改良土壤。

6参考文献

[1]闫杰，罗庆熙，陈碧华.园艺设施内湿度环境的调控[J].长江蔬菜，2004(9):36-39.

[2]程冬玲，林性粹.园艺设施内的水分调控[J].西北园艺(果树)，2001(1):21-22.

温室气体的主要构成范文篇11

关键词系统动力学；温室气体排放；低碳；重庆市

中图分类号Q148:X321文献标识码A

文章编号1002-2104(2012)04-0072-08doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.014

中国是世界上温室气体排放增长最为迅速的国家，2001-2006年间中国的碳排放增长了近两倍。城市作为人类生产和生活的中心，在经济社会发展中起着举足轻重的作用，其人均能耗是农村地区的3.5倍，超过75%的温室气体从城市产生［1］。因此，在全球气候变暖和快速城市化的背景下，开展城市温室气体减排研究十分迫切。

系统动力学模型作为一种综合的仿真模型，适用于模拟能源部门间的供给与消费关系，并实现经济增长、技术进步、环境排放等诸多因素相互作用的因果影响，在对能源供应和需求技术详细表述的基础上，通过外生的情景假设驱动，有效协调人口、经济、资源与环境间的复杂动态反馈问题。因此，系统动力学模型已广泛应用于国家、区域或城市以及行业等多尺度下能源消费、供需调控、产业结构调整、温室气体排放与管理的综合研究中。

国家层面：李明玉［2］和宋世涛等［3］都对国家尺度能源供给与消费的供需关系进行了系统动力学建模的综述与分析，就影响国家能源供需关系的子系统结构和过程模拟进行阐述。朱勤等［4］建立分析人口-消费-碳排放的系统动力学模型,对人口发展、经济增长、居民消费及碳排放进行动态仿真，定量考察未来人口发展与居民消费对碳排放的影响，量化人口发展与居民基本生活需求的合理碳排放空间。秦钟［5］等人运用系统动力学模型分析了GDP增长、产业结构调整与能源消费总量及煤炭、石油、天然气、水电消费量之间的关系，并在此基础上对中国能源需求和CO2排放量进行预测。Guan等人［6］在结合生产、生活、碳捕捉与封存和能源利用效率综合考虑的基础上，基于系统动力学原理模拟不同政策和技术条件下中国未来20年CO2排放的变化趋势，并提出大力发展碳捕捉与碳封存技术是未来减排的最有效方式。

区域城市层面：Li和Huang等人［7-9］构建了能源规划利用与温室气体排放的动态系统模型，以反映不确定条件下能源可持续利用与碳减排程度的综合实现效果，并将该模型应用到加拿大Waterloo市的能源管理与决策分析中。周宾等［10］基于系统动力学方法，构建甘南藏族自治州区域累积碳足迹模型并仿真，研究区域的累积碳足迹演替情况。由此可见，系统动力学为研究能源经济系统内CO2排放的动态模拟仿真，提供了科学可行的分析工具。李玮和杨钢［11］以能源富集区中国山西省为研究对象，运用系统动力学方法构建能源消费系统的区域子系统协调发展动力学模型，通过模拟调控得出该省能源消费科学发展的最佳方案。吴建新［12］提出独立区域净碳排放的系统动力学模型，以简洁综合的系统结构和数据需求综合估算碳排放量，并在天津滨海新区的案例研究中得到与事实比较贴近的仿真结果。

部门行业层面：Stepp等人［13］评估美国交通部门温室气体减排政策的成效，在考虑政策行动的直接反馈以外，也兼顾复杂的社会经济系统产生的间接影响。Anand等人［14］开发了印度水泥工业二氧化碳排放系统动力学模型，并综合考虑了人口稳定增长、公寓节能和水泥生产工艺结构管理的政策选择对CO2减排影响。此外，系统动力学的研究方法还在废弃物处置、畜牧林业、工业等多个部门的CO2排放核算中得到应用［15-21］。

由此可以看出，系统动力学仿真模拟是综合研究复杂能源供需系统关系，模拟温室气体排放研究的有效手段，能够为科学、合理的预测与保障能源供给、促进经济可持续发展和温室气体减排提供参考依据，对实现地区社会可持续发展具有重要意义。同时，能源消费与温室气体排放的系统动力学研究在城市和行业双重层面的考虑下，目前研究还不够系统全面，对城市的能源消费与排放只有通过多行业完整的解析过程才能达到完整与接近现实，这也是本研究的出发点。

本文选择重庆作为案例城市。作为中国西部地区唯一的直辖市，重庆是全国统筹城乡综合配套改革试验区，在促进区域协调发展和推进改革开放大局中具有重要的战略地位。与地处东部、经济相对发达的城市相比，在重庆这类老工业基地探索低碳经济发展与低碳城市建设的实现模式对于广大西部地区具有较强的示范意义。而低碳城市的发展要求对城市温室气体排放进行定量核算，制定城市温室气体排放清单，掌握温室气体排放结构的基础。本研究通过系统动力学方法，对城市产业结构、经济发展因素和温室气体排放间的响应关系进行梳理与动态模拟，并预测重庆市未来温室气体排放量趋势，从而对未来重庆市发展低碳经济和低碳城市建设进行情景分析和评价，最终提出相应减排依据和政策措施。

1重庆市温室气体排放模型构建

1.1模型边界与建模目的

本研究将温室气体排放的系统动力学模型边界确定为重庆市行政区域范围内，综合考虑包括重庆市行政区域内部的能源消费（不包括火力发电导致的氧化亚氮的排放）、工业部门非能源消费、农牧业过程、废弃物处置过程、碳汇等过程的社会-经济-生态环境子系统及其内部变量对能源消费产生的影响以及由此产生的温室气体排放。根据重庆历史统计数据和未来发展目标、规划确定模型参数，并采用STELLA软件进行如下仿真：①模拟重庆市2011-2022年间温室气体排放系统主要变量动态变化趋势；②调控模型决策变量并进行模拟，了解不同政策情景对温室气体排放的影响。

1.2模型系统结构分析

将重庆市温室气体排放系统分为能源供给、能源消费、温室气体排放、经济、人口、碳汇六个子系统。这六个子系统间相互联系、相互影响，形成因果反馈关系。各子系统影响关系见图1所示。

图1重庆市温室气体排放各子系统结构关系图

Fig.1Structuralrelationshipamongdifferentsubsystemof

greenhousegasesemissioninChongqingCity

由图1可以看出能源供应子系统和能源需求子系统是模型的两大主体，CO2的排放量主要取决于能源数量和使用的能源类型。各经济部门中，普遍使用的一次能源是煤炭、石油和天然气。电作为二次能源来源于燃煤热电站、水电站、核电站等。不同类型的电站生产相同电能时排放的温室气体数量不同，因此模型把电能供应纳入研究范围。能源需求主要来自第一产业、工业、建筑业、第三产业和家庭生活。该模型重点预测经济部门和人口规模的发展情况。

1.3模型因果关系分析

在重庆市温室气体排放系统动力学模型边界之内，着重分析对能源系统产生影响的关键因素，包括能源消费和经济发展的各个子系统，如生活能源消费、一产能源消费、工业能源消费、建筑业能源消费和三产能源消费，并对各个子系统内部及相互影响要素和联系进行分析。将温室气体排放系统各个子系统中的关键要素都包含在边界之内，相互之间发生作用，形成复杂关系网；利用反馈组成闭合回路，通过正负反馈关系来反映不同信息与动作之间的相互影响结果［22］。另外，本研究还将经济计量学的柯布―道格拉斯生产函数、奥肯定律悖论和资本存量永续盘存法融入到系统动力学模型构建中，以提高系统动力学模型解决社会经济问题的精确性和可信度。

模型中主要反馈关系环和因果关系总结如下(带有“+”号的箭头表示正反馈关系，带有“-”号的箭头表示负反馈关系)：

反馈关系环：

1）能源消费一+GDP总量一+人均GDP一+生活水平一+人均生活能源消费一+能源消费

2）能源消费一+GDP总量一+工业GDP一+工业能源消耗一+能源消费

3）能源消费一+GDP总量一+建筑业GDP一+建筑业能源消耗一+能源消费

4）能源消费一+GDP总量一+第三产业GDP一+第三产业能源消耗一+能源消费

5）能源消费一+GDP总量一+固定资产投资一+资本存量一+GDP总量一+能源消费

6）能源消费一+GDP总量一-就业率一+就业人口一+GDP总量能源消费

因果关系：

1）常住人口一+就业人数一+GDP一+能源消费一+温室气体排放

2）常住人口一+固体废弃物一+温室气体排放

3）常住人口一+废水一+温室气体排放

4）建筑行业GDP一+建筑面积一+水泥消费一+温室气体排放

5）工业GDP一+工业固体废弃物一+温室气体排放

6）工业GDP一+工业废水一+温室气体排放

1.4模型参数及方程确定

本模型的模拟时间段为2011-2022，模拟时间步长为1年。参数确定过程中所需要的历史数据主要来源于《重庆市统计年鉴1998-2009》、《中国能源统计年鉴1998-2009》、《中国农村统计年鉴1998-2009》等资料［23-26］，部分模拟参数主要依据重庆市相关规划如《重庆市“十二五”规划前期研究成果汇编》、《重庆市城市总体规划》、《重庆森林工程总体规划》［27-29］等。

系统动力学模型中参数类型主要包括初始值、速率值、常数值、表函数、辅助变量值5种类型。不同类型参数及方程，主要采用以下几种方法确定：

（1）经验公式法。对于GDP与生产要素投入之间的关系，已有很多研究，得到一些经验公式值得借鉴。本研究中主要采用了道格拉斯经验生产函数，资本永续盘存，奥肯定律悖论三个经济学观点。

（2）回归分析法。对存在较大相关性的变量间的方程，借助SPSS软件，采用数学最小二乘法统计方法进行二元或多元线性回归分析，发现历史数据之间的相互规律，并进行拟合优度检验和显著性检验，进行回归分析确定回归方程。如第一产业GDP比例与城市化率关系、水泥消费量与建筑业GDP关系、人均生活能源消费与人均GDP关系等。

（3）多年算术平均值。模型中不宜采用回归分析来拟合的参数，可以采用长时间数列的历史数据的算术或几何平均值来表示参数的平均水平，规避使用数学方程牵强拟合而出现不合理的数据偏差；

（4）表函数法。模型中有些变量之间不是简单的线性关系，不能代数组合得到，而表函数作为系统动力学建模的一个重要工具，具有方便操作、易于运用等优点［30］，可以处理不能通过回归分析等数学方法来确定参数的情况，实现对参数变化的精确描述。如减少林地面积、万元建筑业GDP能耗、万元工业GDP固废生产量等。

（5）参考相关文献的研究成果确定参数。如人口出生率、死亡率等数据。

1.5模型有效性检验

系统动力学模型建立后，需要对该模型进行检验以判断模型和实际系统的符合程度，以保证模型的有效性和真实性。常用的系统动力学模型检验方法包括直观与运行检验、历史检验和灵敏度分析。

本研究在模型正常运行的基础上，选择2006-2008年重庆的历史数据和模拟数据进行历史检验。检验的变量包括常住人口、GDP、能源消费总量和温室气体排放量共四个重要数据，结果如表1所示。可以看出，4个变量各年份的模拟值与历史值均基本吻合，相对误差

表1模型有效性检验结果

Tab.1Validitytestresultsofmodel

源消费量、废弃物处置过程温室气体排放量、农业过程温室气体排放量、畜牧业温室气体排放量、碳汇，温室气体排放量；16个参数分别为：自然增长率、机械变化率、城市化率、固定资产投资率、工业产值比例、建筑业产值比例、万元一产能耗、万元工业GDP能耗、万元建筑业能耗、万元三产能耗、煤炭比例、天然气比例、石油比例、电力比例和新造林面积。每个参数年取值变化10%，考察其对8个输出变量的影响。8个灵敏度值的均值可代表某一特定输出变量对某一特定参数的灵敏度；通过灵敏度分析计算出8个变量对某个特定参数的平均灵敏度（见图2）。

可以看出：固定资产投资率、工业产值比例、万元工业能耗的灵敏度较高，分别为15.5%、12.6和14.7%，大于10%，说明这三个参数为系统的关键因素。另外，煤炭比例、新造林面积的灵敏度大于5%，其他参数灵敏度较低，说明系统对大多数参数变化是不敏感的。模型具有良好的稳定性和强壮型，能够用于对实际系统的模拟。

图2重庆市温室气体排放系统动力学模型参数灵敏性分析

Fig.2SensitivityanalysisofthegreenhousegasesemissiondynamicmodelinChongqingCity

注：1：自然增长率；2：机械变化率；3：城市化率；4：固定资产投资率；5：工业产值比例；6：建筑业产值比例；7：万元一产能耗；8：万元工业GDP能耗；9：万元建筑业能耗；10：万元三产能耗；11：煤炭比例；12：天然气比例；13：石油比例；14：电力比例；15：新造林面积。

2重庆市温室气体排放情景预测

重庆温室气体的排放与经济发展、能源需求、能源结构、碳汇能力等有关。因此，本研究中对经济发展考虑了由于投资率不同带来的高、中、低三种发展情景，并在此基础上设置节能情景和低碳情景，分别考虑节能水平的提高和能源结构的改善、碳汇能力增强对未来重庆温室气体排放变化趋势的影响。

2.1节能情景设置

节能情景的设置主要考虑经济发展和单位GDP能耗水平降低两方面。

2.1.1经济发展

为了保证经济的高速增长，重庆固定资产投资占GDP的比重相应维持在较高水平。本研究考虑不同的投资率和城市化带来的高、中、低三种经济发展速度及其对能源消耗和温室气体排放的影响。

2.1.2单位GDP能耗

“十二五”期间，重庆市将发展产值达1.2万亿元的七大新兴产业，并将发展低碳经济列入规划，确保“十二五”末全市单位GDP能耗下降16%。将重庆2008年各产业单位产值能耗与全国其他地区相比发现，重庆一产、工业、建筑业能耗水平均有较大节能潜力和空间（见表2）。三产能耗水平已处于国内较好水平［28］。因此本研究中，假设“十二五”期间，通过产业结构调整和节能效率的提高，重庆每年单位产值能耗下降3.2%，三产能耗水平保持现状不变。

表22008年各地区万元产值能耗（1997年不变价）

Tab.2Energyconsumptionper104Yuanoutput

indifferentregionsin2008(ConstantPricesof1997)

2.2低碳情景设置

在节能情景的基础上，本研究考虑能源结构、清洁能源、碳汇能力三方面的影响，构造重庆低碳情景。

2.2.1能源结构

(1)煤炭供应能力预测。

重庆市在“十二五”期间年产煤维持在4000万t左右，若重庆能源消费结构仍维持目前比例，则2011年其缺口为672万t，到2015年为1999万t。因此重庆未来的发展，应该减少对煤炭的需求，保障煤炭能源供应安全。

(2)电力供应能力预测。

2010年全市装机容量将达到1200万kW，2012年将达到1600万kW，2015年将力争达到2200万kW。另外，2012年电量缺口120亿kWh，2015年电量缺口180亿kWh。重庆市在“十二五”期间地方电源供电将可以满足全市约81%的电量需求，其余电量缺口可从外部购入。

(3)油料及天然气供需能力预测。

受到自然资源的限制，重庆市不出产石油，所需成品油全部靠外部调入。重庆市是天然气主产区，天然气资源丰富，但是中国天然气配额是全国统一分配和调度，因此本研究中天然气消费比例缓慢上升，2015年结构比例达到15%。为保证天然气替代工程顺利推行和优化重庆能源结构，重庆市应向国家争取川气东送项目在重庆的留存份额。“十二五”期末重庆市能源消费品种结构变化见表3。

表3“十二五”末重庆市能源消费品种结构变化百分比

Tab.3Changepercentageofenergyconsumptionconstruction

in

Chongqingcitybytheendof“twelfthfiveyear”

2.2.2低碳能源

本研究中的低碳能源主要是指相对于传统能源，温室气体排放较少或者不排放的能源。重庆市新能源和可再生能源的开发与利用将以水电、太阳能等为主，对风力发电给予扶植政策和导向。水电方面：重庆市境内主要有长江、乌江、嘉陵江、涪江等河流及其支流，水能资源理论蕴藏量2298万kW，理论年发电量2013亿kWh。单机装机容量500kW及以上的技术可开

发电站共有420座，总装机容量982万kW，年发电量446亿kWh；太阳能发电方面：重庆市正加大太阳能使用的普及程度，进一步增强光伏发电产业在重庆的竞争力和产业规模，以实现2015年、2022年重庆市太阳能利用可分别替代当年总耗电量的2%、3%；风电方面：重庆属于风能资源较贫乏地区，但一些山口、河谷地区，特别是盆地边沿的东北部山区风能资源较丰富。根据重庆市气象台站10米高度测风资料统计，重庆市风能总储量2250万kW，可技术开发的风能在10-50万kW左右。

2.2.3碳汇

(1)森林碳汇。

根据重庆市森林工程规划［13］，2012年新造林1100万亩，森林覆盖率达到38%；2017年新增森林面积1500万亩，森林覆盖率达到45%。

(2)碳捕捉和封存。

CO2捕集与地质封存(CCS)技术比较适合于像火电、钢铁、水泥等大型工业CO2固定集中排放源，也可应用于大规模产生低碳或无碳的非电力和运输行业及分散的小规模企业。目前，重庆将CCS技术研发纳入“十二五”科技规划，对企业和科研单位CCS技术提供持续的支持，并协助争取国家、欧盟的技术和资金支持。2015年前，对合川双槐电厂关键设备和吸收剂性能进行改进，降低运行能耗和捕集成本，扩大烟气捕捉总量，做好碳捕捉技术推广的前期工作。2022年前，选择水泥厂、常规火电厂以及钢铁、合成氨、烧碱等高耗能工业作为试点行业，应用CO2捕获装置并给予经济和政策支持。因此，本研究中假设2015年重庆碳捕捉和封存能力为2万t，2022年增加到10万t。

3重庆市温室气体排放预测结果分析

按照节能情景，本研究确定不同固定资产投资率和能耗强度下重庆市常住人口、地区国民生产总值、能源需求总量、温室气体排放总量和温室气体排放强度。

3.1常住人口

按照重庆“十二五”规划，重庆常住人口增长较快（见图3），主要是因为重庆外出打工人口回家就业或创业，导致常住人口比例的增加。

图3重庆市常住人口情况

Fig.3PredictedpermanentresidentpopulationinChongqingCity

3.2地区生产总值GDP

图4表示了不同情景假设条件下GDP预测值。可以看出GDP（1997年不变价）总量继续保持增长势头。由模型可知，对GDP影响最大的变量是资本存量。由于重庆目前的资本积累比例非常高，与此对应，“十二五”GDP增

图4重庆市节能情景经济发展情况（1997年不变价）

Fig.4Predictedeconomicdevelopmentunder

energysavingscenarioinChongqingCity

长率保持15%-12%的高速水平。自“十二五”末起，考虑重庆投资率降低的实际情况，GDP增长率也对应略有下降，不同情景减缓速度不一致。

3.3重庆能源消费

如图5所示，2011-2022年重庆市能源消费呈现出上升趋势。在经济上较有可能实现的中情景

下，节能情景下，能源需求逐年增加，2022年达到13419万吨标煤，是2008年能源消费总量的2.7倍。

图5重庆市能源消费预测

Fig.5PredictedenergyconsumptioninChongqingCity

3.4温室气体排放

图6、7分别显示了节能情景和低碳情景下，2011-2022年重庆市温室气体排放量。在经济上较有可能实现的中情景下，节能情景下，温室气体排放量逐年增加，2022年达到36482.92万tCO2，是2008年的2.6倍；低碳情景下，温室气体排放量逐年增加，2022年达到34552.55万tCO2，是2008年的2.5倍。

图6重庆市节能情景温室气体排放预测

Fig.6Predictedgreenhousegasesemissionunder

energysavingscenarioinChongqingCity

在经济上较有可能实现的中情景下，对比节能情景和低碳情景温室气体排放强度（见图8），温室气体减排强度呈现明显下降趋势。2022年，节能情景温室气体排放强度为2.053tCO2/万元，比2005年下降43%；低碳情景温室气体排放强度为1.944tCO2/万元，是节能情景的947%，比2005年下降46%。因此，产业能耗水平降低，即节能情景，是温室气体减排的主要途径。

图7重庆市低碳情景温室气体排放预测

Fig.7Predictedgreenhousegasesemission

underlowcarbonscenarioinChongqingCity

图8重庆市中速经济下节能情景与低碳情景碳排强度对比

Fig.8Comparisonofgreenhousegasesemission

intensitybetweenenergysavingscenarioand

lowcarbonscenariowithintermediate

speedeconomy

4结论与对策

本研究综合考虑包括重庆市行政区域内部的能源消费（不包括火力发电导致的氧化亚氮的排放）、工业部门非能源消费、农牧业过程、废弃物处置过程、碳汇等过程的社会、经济、生态环境子系统及其内部变量对能源消费产生影响以及由此产生的温室气体排放。依据所建立的重庆市温室气体排放系统动力学模型，对重庆市不同经济发展水平下2011-2022年节能情景和低碳情景温室气体排放情况进行模拟预测。

模拟结果表明，中速经济下，2022年，节能情景温室气体排放强度为2.053tCO2/万元，比2005年下降43%；低碳情景温室气体排放强度为1944tCO2/万元，是节能情景的94.7%，比2005年下降46%。产业能耗水平降低，即节能情景，是温室气体减排的主要途径。重庆必须以降低单位产值能耗为首要任务，加快调整产业结构，推进产业节能减排工作，优化能源结构，积极推进森林工程建设，按照低碳情景发展，才能保证2022年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。

在重庆市温室气体排放现状评价和预测基础上，提出以下重庆市低碳经济发展的对策和建议：

（1）经济结构优化。优化第二产业结构，限制高碳产业发展。限期淘汰达不到节能基本要求的火电、钢铁、水泥、化工、氧化铝、煤矿六大高耗能产业的落后产能和高能耗生产设备。提高行业准入门槛，限制“高碳”行业发展制定行业碳排放强度准入的标准，逐步实行更加严格的产业政策，控制高能能耗、高污染项目审批和建设。（2）能源结构调整。一方面，结合重庆本地资源优势，大力发展天然气开发与利用，另一方面，有序发展水电，扶持太阳能、风能、地热能，大力减少碳排放。因地制宜利用可再生能源，集约开发和帮扶区域太阳能、风能和地热的发展。

（3）积极增加碳汇。在稳定现有森林覆盖率的同时，对有提升潜力的区域进一步通过造林和再造林稳步提升森林碳汇的质量和效果；建立健全重庆森林生态效益补偿机制，对林地的占有、开发、使用和消费，制定合理的生态和经济补偿措施和实施标准；大力发展CCS技术，支持引进先进CCS技术，加大推广执行力度，逐步由试点企业向重点行业推开。

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SystemDynamicsofGreenhouseGasesEmissioninChongqingCity

CHENBinJULipingDAIJing

(StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl,SchoolofEnvironment,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)

温室气体的主要构成范文篇12

摘要：

文章以气体发生器装药燃烧模型和多孔介质理论为基础，针对两种不同燃烧性能的产气药进行仿真计算，分析降温剂孔隙率和排气孔大小对燃烧室压强的影响。结果表明排气孔直径对燃烧室压强具有临界值。当直径大于临界值时，燃烧室压强几乎不受排气孔直径影响，此时，降温剂孔隙率大小对燃烧室压强影响更大；当排气孔直径小于临界值时，燃烧室压强受排气孔直径影响更大。文章研究的计算模型可推广至所有气体发生器的仿真计算，实现结构和降温剂的优化设计。

关键词：

气体发生器；多孔介质；降温剂；排气孔；航天器着陆

0引言

气体发生器充气技术开始于20世纪50年代，最早运用于海上救生筏、汽车安全气囊等民用产品。随着航天技术的发展，热气源充气技术开始应用于航天器回收、探测器着陆缓冲等很多方面。美国早在20世纪90年代就成功地将该技术应用于火星探测器着陆气囊的充气过程[1-5]。目前，我国陆续开展的深空探测计划的一些重大科技专项，如嫦娥工程、火星探测、载人登月工程计划等任务，为回收与着陆技术的发展提供了新的机遇。无论是返回地球还是着陆于火星、月球或者其他星球，作为星球表面软着陆技术的支撑，热气源气囊充气技术都将在深空探测中得到广泛应用，因此，对热气源气囊充气技术开展详细、深入的研究显得非常迫切和必要。热气源气体发生器是利用火药燃烧产生大量的高温气体，经降温和过滤处理后，充入气囊使其达到额定压力的充气装置，通过气囊着陆时的缓冲功能，实现航天器的软着陆。为高温气体进行降温的颗粒状降温剂堆积可形成多孔介质。关于多孔介质理论最早是从沙土内流体的渗流开始，多用于地下水的勘探和预测[6]。在20世纪30年代，由于石油开采业的迅速崛起，加速了多孔介质理论的全面发展。随后，许多学者对多孔物料的干燥原理进行了深入研究，使多孔介质理论在能源、化工、冶金和核工业等领域中大量应用，多孔介质理论因此得到更为细化和深入发展[7-9]。本文研究的气体发生器采用的颗粒状降温剂堆积形成的降温通道和多孔介质类似，因此，首次引入多孔介质理论计算分析降温剂参数对气体发生器燃烧室压强动态变化的影响，实现气体发生器的优化设计。

1计算模型

1.1基本结构

航天器缓冲气囊需经受深空极低温度，完成着陆缓冲或结构支撑等功能。极低的气温使气囊的压强随温度降低而减小，为了保持气囊的压强，要求气体发生器的充气时间长、燃气含水量低；此外，航天器体积与质量大，与之匹配的气囊的体积也大，这就要求气体发生器的产气量要足够大；为了保证高温气体长时间冲刷不损坏气囊材料，需对燃气进行降温。因此，气体发生器需满足产气量大、充气时间长、燃气含水量低（气囊压力变化小）、排出气体温度不损坏气囊材料等要求。汽车安全气囊气体发生器由燃烧室和过滤网组成，装药瞬间燃烧充气，过滤网对燃烧室压强基本无影响。而深空探测气体发生器为满足上述要求，需设置燃烧室装载大量产气药剂，还需设置降温室装载适量降温剂对燃气进行过滤降温，排气口用于调节燃烧室压强以及向气囊充气。为了保证产气药剂稳定燃烧不发生爆燃，需在燃烧充气过程中保证燃烧室压强稳定，而降温剂和排气口对燃气的阻流作用对燃烧室的压强具有较大的影响，因此，下文将对降温剂和排气口的影响展开分析计算。建立降温室和排气口的结构模型如图1所示，在降温剂通道内，由降温剂颗粒的孔隙组成了一段多孔介质通道，高温气体在流经降温剂时，受到孔隙表面（降温剂颗粒表面）对气体的阻力以及流动通道的改变等因素的影响，气体的压强和流速都会发生改变。本文根据火药燃烧基本理论建立燃烧室压强的计算模型，以此模型结合多孔介质基本理论，计算分析影响燃烧室压强的主要设计参数。

1.2基本假设

降温剂是由很多颗粒状的物质构成的，这些颗粒构成了具有一定孔隙率的多孔介质部分，气体流过降温剂时，流阻变大，气体流量变小。当高温气体流经降温剂时，物理降温剂通过热传导吸收热量；化学降温剂会吸收热量发生化学反应，使气体温度降低，并产生少量的气体，使燃气成分发生变化。同时，气体的压强、流速、流动状态以及温度在多孔介质中都会发生复杂的变化。这些变化要通过数值方法精确地计算非常困难，为简化设计，在计算降温剂对气体流量的影响时，作以下假设[8,10]：1）气体常数在整个工作过程中为定值；2）在计算流经降温剂的气体流量过程中，主要关注渗流的宏观平均效果，不关注气体在孔隙中的具体流动细节，并且忽略温度变化对流量的影响；3）化学降温剂在吸热分解反应过程中，往往会产生部分气体，并且本身会吸收水蒸气或者产生少量水。在计算过程中，忽略降温剂对气体成分的影响；4）降温剂中的孔隙空间是相互连通的，不连通或死端孔隙视为固体部分。

1.3燃烧室压强计算模型

燃烧室的压强会随着装药燃烧产气和气体排出而动态变化，同时，燃烧室压强会对装药燃烧产生影响[11-12]。由实际气体状态方程来表示燃烧室内的温度、压力和体积关系：2gP+v=RTv（1）0g=RRM（2）式中P为气体压强；ν为火药燃气比容，指单位质量的火药燃烧生产的气体物质在标准状态下所占的体积（水为气态）；α为火药燃气余容，近似等于火药燃气比容的1‰；Rg为1kg火药气体常数；T为气体温度；R0为摩尔气体常数（R0=8.314J/（molK）；M为气体摩尔质量（kg/mol）；β/v2项考虑了分子间作用力所作的修正，由于火药气体温度很高，分子间引力相对很小，因此，此项可以忽略不计，简化为Noble-Abel方程：gPVw=wRT（3）式中w为气体质量；V为容腔自由容积。在绝热条件下，根据质量守恒定律，同时令燃烧室的自由容积V1=V–wα。由式（3）可得11bg1PV=mGRT（4）式中P1为燃烧室压强；mb为火药燃烧产气量；G为从降温剂通道流出的气体质量，可通过1.4节的多孔介质理论计算得到；T1为燃烧室气体温度。对式（4）微分得1b11g1bg11d1dddd=dddddPmGTVRTmGRPtVtttt（5）式中bddmt表示单位时间的产气量，bbpd=dmArt，其中r为燃速，1=nraP，a为火药燃烧的速度系数，n为压强指数；V1=V10+Abrt–Abrρptα+Gα，其中ρp为火药密度，Ab为燃面，V10为燃烧室初始自由容积。

1.4多孔介质基本理论

多孔介质是由多相物质所占据的共同空间，可以把它分为很多小的体积，每个小体积中都包含固体和流体，其中固体部分称为骨架，充满流体（气体和液体）的部分称为“孔隙”，流体运动过程中受到孔隙壁的阻流作用和分流作用，对流体流量具有较大影响[13-14]。流体流经多孔介质的流率受多孔介质众多参数的影响，但主要的影响参数是多孔介质的孔隙率和渗透系数。（1）孔隙率孔隙率是多孔材料的基本结构参量，直接影响着多孔介质内流体容量。孔隙率ε是多孔介质的一种宏观描述，为多孔介质孔隙空间体积Vv和总体积Vb之比[15]。vbsbb==VVVVV（6）式中VV为多孔介质孔隙空间体积；Vs为多孔介质固体颗粒体积；Vb为多孔介质总体积。（2）渗透系数渗透系数K是一个代表多孔介质渗透性强弱的定量指标，也是流量计算中必须要考虑的基本参数。多孔介质的渗透系数反映了流体流动过程中的流动阻力特性。根据堆积床中的经验公式得[9,15]23s2=1501dK（7）式中K为多孔介质的渗透系数；ds为固体颗粒直径。多孔介质中流动阻力为粘性阻力和惯性阻力之和[8]，即F2=+PCuuLKK（8）式中CF为惯性阻力修正系数，由刘学强推荐的CF计算方法[16-17]，CF=1.5Re–0.2ε–0.2，其中Re为孔隙有效雷诺数，s2=31udRe；L为降温剂通道长度；为燃气动力粘度；为气体密度；u为气体流速。联立式（7）、（8），可以得到不同时刻的流速u，从而得到对应不同时刻降温剂的渗流流量为G=uAt（9）式中A为降温剂通道横截面积。忽略气体在流动过程中的密度变化。

2仿真分析及验证

2.1降温剂参数对燃烧室压强的影响

通过式（8）分析，气体流速u和通道两端压差∆P、渗透系数K成正比，和降温通道长度L成反比。由式（7）看出，渗透系数K与降温剂的直径ds和孔隙率有关。在图1所示的降温室模型基础上，计算分析不同参数对气体质量流率的影响。在仿真计算几个主要参数对气体流量的影响时，每次计算取一个参数变化，其他参数不变取初始值。参数初始值和变化范围如表1所示。分别改变降温通道长度L和孔隙率如表1所示。计算结果见图2、图3。如图2所示，气体流量受降温剂通道长度影响较大，通道越长，气体需要通过的孔隙路路径越长，受到的流动阻力作用越大，导致气体的流速不断减小，从而导致流量减小。燃烧室装药不断燃烧产生气体，若流出气体量太小，使燃烧室压强不断增大，甚至可能引起装药不稳定燃烧，导致危险。图3中，气体流量和降温剂孔隙率的的大小基本呈反比关系，孔隙率越大，气体在降温剂横截面上流动的空间就越大，受到的阻力越小，进而使气体流量增大。气体流量过大，使燃烧室压强不断降低，导致装药熄火。因此，在工程设计中，需要平衡降温剂通道长度和孔隙率的关系。降温剂通道长度主要与降温剂的质量和降温通道横截面有关，易于调整。

2.2降温剂和排气孔对燃烧室压强的调节作用

在气体发生器的研制和仿真计算过程中，发现降温剂结构参数和排气孔面积都会对气体流量产生影响，从而影响燃烧室压强。建立气体发生器燃烧充气过程的数学模型并仿真，在此模型基础上针对两种不同燃烧性能的装药，通过改变降温剂孔隙率和排气孔直径大小，计算燃烧室压强的变化。

2.2.1压强敏感型产气药剂

烟火药是气体发生器目前常用的产气药剂，该药剂燃速受燃烧室压强影响较大，在标准大气压下也可稳定燃烧。因此，为了防止装药爆燃，可通过增大排气孔面积和降温剂孔隙率来降低燃烧室压强。假设药柱燃速为r=4.2×(P/(1.05×105))0.49mm/s，在计算过程中改变降温剂孔隙率和排气孔直径，计算结果如表2所示。由表2的计算结果可以看出：1）孔隙率为0.25时，排气孔直径临界值为8mm，当排气孔直径大于临界值时改变排气孔直径对燃烧室压强影响很小，此时，降温剂起主要的阻流作用；当排气孔直径小于临界值时，燃烧室压强随排气孔直径的减小明显增大，此时，排气孔直径越小对气体阻流作用越大；2）分别比较孔隙率为0.25和0.20的计算结果，表明孔隙率的大小对装药的燃烧和燃烧室的压强影响更为明显；当排气孔直径较大时，调节孔隙率的大小对气体质量流量的影响更大，降温剂起到主要的阻流作用；3）对于压强敏感型药剂，仅仅增大排气孔直径是不能达到降低燃烧室压强的目的，需要同时增大降温剂颗粒大小，并通过该计算模型仿真计算找到孔隙率和排气孔大小间的关系。

2.2.2压强钝感型药剂

推进剂是目前常用的产气药，此类药剂燃速稳定，受燃烧室压强影响较小，同时稳定燃烧压强较高。为了使装药稳定燃烧，需要保持燃烧室压强达到5~10MPa。对于装药药型一定的气体发生器，在计算过程中改变排气孔直径，寻找排气孔直径临界值，同时更改孔隙率大小，计算孔隙率改变对燃烧室压强的影响。计算结果如表3所示。由表3的计算结果可以看出：1）当降温剂孔隙率保持0.05不变，改变排气孔直径，发现排气孔直径的临界值为2mm，当排气孔直径大于2mm时，增大排气孔直径对燃烧室压强影响不大，此时主要是降温剂对气流起到阻流作用；2）保持排气孔直径为2mm，改变降温剂孔隙率为0.08和0.10，燃烧室的压强迅速降低，孔隙率改变对压强影响较大，可见在排气孔直径大于临界值时，应通过调节降温剂孔隙率来调节燃烧室压强；3）对于压强钝感型药剂，可将节流孔设计在燃烧室和降温室之间，让节流孔起到关键的调压作用，降温剂的影响仍可通过多孔介质理论进行仿真计算。

2.2.3试验验证

根据压强钝感型药剂的仿真计算结果，选取表4的设计参数制造气体发生器样机，通过试验测试燃烧室压强，验证仿真模型的准确性，计算结果和仿真结果对比如表4所示。经对比，气体发生器样机试验和仿真计算结果接近，表明模型正确有效。计算模型的一些简化对计算精度的影响，可通过反复试验积累数据，对仿真模型中的经验系数进行修正；降温剂的实际有效孔隙率和设计孔隙率的偏差，导致仿真结果和试验结果有少量偏差，可采取工程手段先测量不同直径和形状降温剂的堆积孔隙率，然后修改仿真计算的参数，计算预测燃烧室压强是否满足要求。

3结束语

本文针对航天着陆器缓冲气囊气体发生器的深空环境适应性，设计了相应的气体发生器结构，建立了燃烧室装药燃烧产气模型，采用多孔介质理论计算降温室降温剂对燃气的阻流作用。在此计算模型基础上，通过对两种不同燃烧性能药剂的燃烧室压强进行计算，分析排气孔直径和降温剂孔隙率对燃烧室压强的影响。结果表明两种参数共同影响燃烧室压强，是串联的关系，燃烧室压强受较严苛的参数影响更为明显。气体发生器样机的试验验证结果表明，本文建立的模型计算精度较高，该仿真模型可用于深空探测用气体发生器工程辅助设计，初步确定设计参数，再辅以试验数据进行设计修正，可减少试验次数，降低研制成本。后续，该计算模型还需进一步优化，以提高计算精度。

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