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摘 要: 本文介紹了PM2.5的危害及室內污染現狀,對比了現有的較成熟的PM2.5處理技術,對室內PM2.5改造方案進行了實測比較。
關鍵詞: 辦公樓;PM2.5;治理
1 PM2.5危害及開展室內PM2.5治理的必要性
1.1 PM2.5的危害性
PM2.5是大氣中小于或等于2.5微米的顆粒物,也稱為可入肺顆粒物,人體的生理結構難以對PM2.5進行過濾、阻攔,而PM2.5對人類健康的危害卻隨著醫學技術的進步,逐步暴露出其恐怖的一面。流行病學研究中有數據顯示,當空氣中PM2.5的濃度長期高于10μg/m?,就會帶來死亡風險的上升,PM2.5濃度每增加10μg/m?,總死亡率上升4%,心肺疾病帶來的死亡風險上升6%,肺癌帶來的死亡風險上升8%,研究表明這與PM2.5的毒性機制有關,主要表現為其免疫毒性、氧化損傷毒性、致突變性和潛在致癌性等。世界衛生組織在2005年版《空氣質量準則》中也指出:當PM2.5年均濃度達到每立方米35μg時,人的死亡風險比每立方米10μg的情形約增加15%。
1.2 PM2.5限值及空氣質量評價標準
世衛組織準則值,24小時平均值小于25μg/m?;
世衛組織過渡期目標1,24小時平均值小于75μg/m?;
世衛組織過渡期目標2,24小時平均值小于50μg/m?;
世衛組織過渡期目標3,24小時平均值小于37.5μg。
我國2012年新頒布了《環境空氣質量標準》(GB 3095―2012),相對于96年版本,主要增加了對PM2.5、臭氧、以及一氧化碳的限值要求。其中對pm2.5的限值為,24小時平均濃度小于75μg/m?(對應世衛組織過渡期目標1);對臭氧的限值為,8小時平均濃度小于160μg/m?(0.1ppm)
1.3 室內污染狀況分析
根據北京市環保監測中心數據,2013年全年,北京空氣質量一級優(PM2.5濃度≤35μg/m?)的天數41天,占11.2%;二級良(PM2.5濃度35-75μg/m?)的天數135天,占37.0%;三級輕度污染(PM2.5濃度75-115μg/m?)的天數84天,占23.0%;四級中度污染(PM2.5濃度115-150μg/m?)的天數47天,占12.9%;五級重度污染(PM2.5濃度150-250μg/m?)的天數45天,占12.3%;六級嚴重污染(PM2.5濃度≥250μg/m?)的天數13天,占3.6%。全年年污染物超標天數為189天,77.8%的污染日是因為PM2.5超標,20.1%為臭氧超標,其余污染物超標占2.1%;其中臭氧超標主要集中在夏季高溫時期,其余污染物超標則以PM10為主。
臭氧在常溫常壓下,穩定性極差,室外污染對室內影響很小,只要沒有穩定的室內污染源,則不會造成室內污染。而PM10污染,主要由于室外揚塵造成,由于粒徑大,對其處理比較容易,普通空調系統對其就有一定的處理能力,而能對PM2.5有效去除的設備,更是完全可滿足去除PM10污染的要求
根據以上數據及分析,本文認為,在北京目前的空氣環境下,PM2.5是室內環境的主要污染物。
為對辦公樓室內空氣污染狀況有一個評價,我們對位于北京的某辦公大樓室內PM2.5污染情況進行了檢測,我們選擇具有代表性的室外工況(空氣污染程度不同),在大樓各層各典型房間進行污染情況檢測,測試結果制表統計,對測試結果進行分析評估。根據測試結果,開窗辦公情況下室內外PM2.5濃度比平均值在0.7以上,即當室外PM2.5濃度達到約107μg/m?時,室內空氣污染就要超標。
按2013年北京市空氣質量狀況判斷,樓內辦公區全年室內超國家限值(對應空氣質量二級良)的天數將至少在110天左右,約占一年的1/3,室內空氣質量狀況不容樂觀,辦公人員在空氣質量超標的環境下每日工作8個小時以上,對身體健康是非常不利的。
2 PM2.5處理設備的選擇
傳統空調系統設計里,空調末端配置有粗效過濾器,目的是除去空氣中≥2μm上的粉塵顆粒,過濾效率在20~50%。對于≤2.5μm的粉塵顆粒污染,傳統空調系統所設過濾裝置無法達到需要的效果。
大型新風系統配置有粗、中效兩級過濾,可以除去空氣中≥0.5μm的粉塵顆粒,過濾效率在40~60%左右。對室外新風中的PM2.5有一定去除作用,但受限于效率低、風量小,且容易造成二次污染,對改善室內污染狀況也難以起到明顯的作用。
根據對市場的調研,目前能夠較為有效去除PM2.5污染,且較為成熟的設備主要有:靜電除塵設備、靜電駐極過濾設備及高效過濾器(HEPA)三種。
2.1 靜電除塵設備
優點:過濾效果較好、設備阻力最低、運行成本低、體積小、噪聲小。
缺點:對安全技術及加工精度要求高,如設備技術不成熟、極板加工精度不高,則設備有臭氧放散量超標危險(工作地點臭氧濃度國家標準為0.16μg/m?)。并且由于其電場結構特點,設備在進入大顆粒塵時會偶爾出現啪啪的放電音。成熟設備以歐美為主價格偏高。
適用性:適用性較廣,但對聲音環境要求嚴格的場所不宜采用。
2.2 靜電駐極過濾設備
優點:兼具了靜電除塵設備與HEPA的優點,過濾效果較好、設備初阻力低、體積小、噪聲小、無電耗、無臭氧產生。
缺點:惡劣環境下濾芯更換頻繁(為避免二次污染及設備失效,秋、冬季污染較重情況下1-2月就需更換),運行費用過高,設備終阻力偏大,過濾效率下降較為明顯。
適用性:此類設備優點較多,適用性較廣,但考慮到目前我國空氣環境較為惡劣,濾芯頻繁更換會造成運行費用過高。
2.3 高效過濾器(HEPA)
優點:過濾效率最高且較為穩定、無副產物產生。
缺點:設備阻力過大(接近靜電除塵設備阻力10倍),濾芯更換費用過高(由于孔隙細密,HEPA過濾器更換頻率較駐級過濾器更為頻繁),設備噪聲大,設備體積偏大。
適用性:較適用于采用大型全空氣集中空調系統且配有單獨機房的場所。由于運行費用很高,推薦在對環境要求很高的場所應用。
3 辦公樓PM2.5治理方案選擇
為找到適用于辦公樓的PM2.5治理方案,本文針對普通辦公樓實際設備情況及辦公環境下的人員習慣,擬定了三種方案,并進行了實際運行測試。
3.1 治理方案
治理目標:室外PM2.5濃度≤250μg/m?時,室內PM2.5濃度達到500μg/m?以下。
A方案:設置PM2.5新風處理系統配合室內循環處理:在辦公區域設置新風PM2.5處理設備,并在室內另加設內循環式PM2.5處理機組。新風量約1次換氣每小時,內循環換氣次數按3-5次每小時。
B方案:僅增設內循環式PM2.5處理機組方案:僅在室內增加設內循環式PM2.5處理機組,換氣次數按3-5次/h計算,室內所需新鮮空氣依靠開啟部分外窗保證。
C方案:僅增設新風PM2.5處理設備的方案:僅增設新風PM2.5處理設備,利用新風系統保持室內正壓的特點,達到避免室外污染物進入室內造成污染的目的,考慮空調系統節能要求,新風量約1次換氣每小時配置。
3.2 運行測試
測試儀器:TSI-8532氣溶膠測試儀,TES1341風速儀。
需測試數據:PM2.5濃度,窗口風速。
對應三種方案,模擬實際辦公狀況,開展如下工況測試:
A、辦公區開啟半小時外窗后(模擬早晨開窗大換氣)關閉外窗,開啟新風,開啟內循環凈化設備,測試室內辦公區域數據,測試新風口數據。本工況測試過程中對處理設備開啟數量進行調整,爭取優化配置。(針對改造新風系統配合室內循環處理方案)
B、辦公區開啟外窗,開啟內循環凈化設備,測試室內辦公區域數據。本工況需進行窗口風速,窗口尺寸測量,以確定可滿足室內新風需求的開窗數量。(針對僅增設內循環式PM2.5處理機組方案)
C、辦公區開啟半小時外窗后(模擬早晨開窗大換氣)關閉外窗,僅開啟新風,測試室內辦公區域數據,測試新風口數據。(針對僅改造新風方案)
3.3 測試結果及分析
3.3.1 改造新風系統配合室內循環處理的方案A
經測試,其處理效果完全滿足本次改造目標。本次測試條件最惡劣的一次,室外PM2.5值達到了305,未做開窗大換氣的條件下,室內PM2.5值就達到了148。而在此條件下,辦公區開啟PM2.5新風處理系統及內循環設備運行(內循環風量約3次換氣)半小時后測室內PM2.5值降為47,完全可達到改造要求。
3.3.2 僅增設內循環式PM2.5處理機組的方案B
經測試,在開啟3面外窗的條件下,內循環風量開啟至5次換氣的效果仍距改造目標有很大差距,處理效果并不明顯。
根據窗口風速、污染物濃度數據,進行室內外污染物平衡計算,由于窗口風速很不穩定,出在滿足新風條件的開窗情況下,如僅增加內循環設備,需循環處理換氣次數在20次/h以上。
3.3.3 僅增設新風PM2.5處理設備的方案C
經測試,僅增設新風PM2.5處理設備的方案,并沒有像預計的那樣,達到通過實現室內正壓從而得到避免污染物進入室內的效果。以本次測試中測試結果舉例,在室外值158,室內值88的條件下,開啟新風機組關窗運行半小時后,室內值僅降至73。
3.3.4 結論
根據以上結果,我們得出下列結論:
(1)改造新風系統配合室內循環處理的方案A是可行的,并且具有較好的效果。并且通過測試,我們認為本方案可優化設備配置,按開放辦公區東、西區各改造2套新風機組并保證內循環式PM2.5處理機組換氣次數不小于3次/h即可,可使室內空氣PM2.5濃度下降約65%-75%,室內外PM2.5濃度比下降至約0.15-0.2。
(2)僅增設內循環式PM2.5處理機組的方案B是不可行的。由于自然進風的不可控性,造成空氣處理量過大,經濟性太差。
僅改造后的新風機組運行,雖可以達到一定的室內處理效果,但效果微弱,室內污染物濃度下降緩慢,方案不可行。
4 結語
同志曾經就關于空氣污染怎樣治理問題指出:“我們一方面要加大環保執法和其他相關方面的工作力度,另一方面提醒公眾加強自我防護。這件事需要樹立全民意識,需要全民參與,共同治理。”歐美國家今日的優良空氣質量是數十年治理的結果,室外大環境改善不可能一蹴而就,對室內PM2.5污染開展治理是避免空氣污染造成人身傷害的最直接措施。
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關 鍵 詞:綠色生態建筑節能建筑理念
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A 文章編號:
1 、積極推進“綠色生態建筑”的必要性 。
何謂綠色生態建筑?目前,國內認為它必須是一種節約型建筑。它將作為21世紀建筑業的主旋律,應體現在健康、節水、節地、節能、制污、循環利用。
1.1 健康
人們對于“健康建筑”的重視,主要是由于出現了“建筑綜合癥”產生的原因有:
(1)建筑材料。尤其是現代名目繁多的室內裝飾,裝修材料和室內用具的存在,使新裝修的房屋室內含有大量的甲醛、氡氣、石棉、氧化物及CO2、CO等等,影響人體的健康。
(2)不恰當的節能措施。降低了室內空氣的質量,聯合國衛生組織WHO統計,近30%的新建及改建的建筑是有病的。
(3)廚房及其它污染。燃料在灶具中燃燒產生的有害物質和烹飪過程中發生的油煙,主要成分為焦油、一氧化碳、氮氧化物等。焦油中的3.4-苯并芘有強烈的致癌作用,一氧化碳和氮氧化物易引發心血管和神經系統等多種疾病。另外,室內用的各種清新劑,除廁劑等散發的氣味亦會影響到人體的健康。
1.2節地
近幾年來,我國因建設用地平均每年減少50萬hm2耕地,由建國50年人均耕地面積0.2hm2多減少到0.1hm2,故有關節約土地的方針十分重要。
(1)積極推進墻體材料的改革,要大力發展節能、節地、利廢、保溫、隔熱的新型墻體材料,鼓勵采用綠色建材。采用各種板材,空心磚砌塊等來減少墻體厚度,并對墻體進行合理設計,以先進的建筑結構來增加使用面積,節約用地。
(2)舊城區改造要有新模式,以便節地,嚴格控制城鄉居民建設用地是一項長期的措施。 1.3水資源
全球淡水資源短缺。我國北方城市的資源性缺水,南方一些城市的水質性缺水已經到了對經濟和社會亮紅燈的程度。城鄉居民用水是水資源平衡分配的重要環節,這既包含了水量問題,也包括水質問題,住宅小區水系統問題:
(1)在小區中要建立水的大循環概念,自來水、雨水、地下水、污水等,均要統一列入考慮范圍,進行系統優化設計。
(2)由于資源性缺水和水質性缺水同樣嚴重,應針對不同情況制定強制性措施。如實行分段,梯級提高水價,對耗水量大的設備、器具要強制淘汰并強制推行節水設施等。 (3)隨著居民生活水平的提高,管道直接飲用水已經進入小區,形成了第二水廠,它達到了提供優質直接飲用水和節約用水的雙重目的。
(4)小區應建立水的回收和再利用系統,缺水地區應設立小區雨水收集和再利用系統。1.4節能我國是一個能源儲量并不豐富的國家,又存在著能源利 1.4節能 我國是一個能源儲量并不豐富的國家,又存在著能源利用低,浪費嚴重等問題。 (1)我國一些工業產品的能耗比發達國家要高4倍,單位國民生產總值的能耗為日本的6倍,美國的3倍,韓國的4 5倍。 (2)能源結構不合理,煤占70%,由于清潔煤技術尚未普及,空氣污染嚴重。
(3)我國建筑能耗占全國能耗的25%,住宅每平方米能耗為相同氣候能耗國家的3倍。
(4)我國石油儲量僅占世界總量的2 3%,可開采的只有20 6年,大大低于世界平均年限42 8年。
1.5治污
要加強對污染物的排放及治理工作,達到利廢、節約、環保的目的。
2、 綠色生態建筑小區的要求
當前,全國上下打出綠色生態建筑小區的旗號。但是,對于綠色生態建筑小區應具備什么條件,并未明確概念,建設部住宅產業化促進中心正在研究制定有關綠色生態住宅小區的技術細則,大致有以下幾個方面。
2.1 能源系統 進入小區的能源在一般情況下有:電、燃氣、煤。對這些能源要進行優化分析,采用最佳方案,對住宅的圍護結構和供熱、空調系統要進行節能設計,建筑節能至少要達到50%以上。有條件的地方,鼓勵采用新能源和綠色能源(太陽能、風能、地熱、潮汐能等其他再生資源)。
2.2水環境系統
對于小區的水系統要考慮水質和水量的問題。室外系統要設立將雜排水、雨水等處理后重復利用的中水系統,雨水收集利用系統,雜排水循環利用系統等。用于水景工程的景觀用水要進行專門設計并將其納入中水系統一并考慮。小區供水設施宜采用節能節水型,要強調淘汰耗水型室內水器具,推行節水型器具。在必要的地方,同步規劃設計管道直飲水系統,以便提供優質直飲水。
2.3 氣環境系統
小區的氣環境系統包括室內和室外兩個方面。室外空氣質量要求達到二級標準;居住室內達到自然通風,盡可能采用綠色建材,衛生間具備通風換氣設備,廚房設有煙氣集中排放系統,達到居室內的空氣質量標準,保證居民的衛生健康。 2.4 聲環境系統 小區的聲環境系統包括室外、室內和對小區以外噪音的隔阻措施。室外聲環境系統設計
應滿足,日間噪聲小于50分貝,夜間小于40分貝;建筑設計中要采用隔音降噪措施使室內聲環境系統滿足:日間噪聲小于35分貝,夜間小于30分貝。對于小區周邊產生的噪聲,如果影響了小區的聲環境則應采用降噪措施。 2.5光環境系統
小區的光環境一般著重強調滿足日照要求,室內要盡量采用自然光。除此以外,還應注意居住區內防止光污染,如強光廣告、玻璃幕墻等。在室外公共場所地采用節能燈具,提倡由新能源提供的綠色照明。 2.6 熱環境系統
小區的熱環境系統要滿足居民的熱舒適度要求、建筑節能要求以及環保要求。對住宅的圍護結構的熱工性能和保溫隔熱提出要求。
2.7 綠化系統
小區的綠化系統要滿足居民的綠化要求。在建筑旁邊進行植樹,草坪等綠化,可起到防風、隔熱、防塵和美化環境的效果;另外亦可達到節能、凈化空氣、維持生態平衡的目的。
2.8廢棄物管理與處置系統
小區的廢棄物管理與處置系統,目的是滿足小區自然環境保持一種平衡狀態
。采用不同的處置方式對固體廢物進行管理,無害化處理和綜合利用,在國內采用物理化學法,固化法及高溫焚燒法等。建議采用動物處理垃圾。管理方面,政府部門需要在制定法規計劃,改革管理機制,建立監督執法,抓好宣傳教育等方面通盤考慮綜合治理,鼓勵推行清潔生產、清潔生活方式,生活垃圾的收費制度等。 2.9綠色建筑材料系統
綠色建筑材料系統是滿足建筑節能、環保、生態的需要。綠色建筑材料是指采用清潔生產技術,少用天然資源和能源,大量使用工業或城市固態廢棄物生產的無毒害、無污染、無放射性,有利于環境保護和人體健康的建筑材料。綠色生態建筑要采用綠色建筑材料,要加快綠色建筑材料的生產,并引進或提高先進制造工藝和無污染環境的生產技術,產品具有多功能化,可循環或回收利用,無污染環境的廢棄物。
結語:綠色生態建筑的發展前景
隨著社會經濟與科技的發展,人們生活水平的提高,資源短缺??沙掷m發展的方針出發,綠色生態建筑愈來愈受到世人的青睞,它勢必成為21世紀建筑的弄潮兒,它的發展前景十分廣闊。隨著各種綠色建材的出現,科技、信息業的發展定會帶動綠色建筑的發展,未來的建筑將會更加理想。
參考文獻:
[1] 劉先覺.生態建筑學[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.05;
[2] 楊柳.建筑氣候學[M].北京:中國建筑工業出版社,2010.06;
【關鍵詞】太陽能的利用;空調;經濟性分析
1.引言
隨著經濟的發展和人們生活水平的提高,空調的需求量在日益增長。一般民用建筑物,如酒店、辦公樓、高校圖書館和醫院等,空調耗能已占總耗能的50%以上,給能源和環境造成了很大的壓力。各種非再生能源的發展伴隨著廢氣排放、溫室效應和酸雨等環境問題,空調機的制冷劑CFC8還會對大氣層中的臭氧層造成破壞,直接威脅到生活在地球上的各種生命。因此,無論是在國外還是在國內,利用太陽能空調的研究一直是受到重視的熱門研究課題,太陽能空調作為一種新興、清潔和耗能低的空調系統,在國內外得到了廣泛的開發利用。其優點主要表現在:一是太陽能空調利用太陽能的效率較高。A.Syed等(2005)在馬德里所做的實驗證明,利用49.9平方米的平面太陽能采集板,單效35千瓦的制冷設備和2立方米的水箱,在天氣環境適宜的情況下,每平方米太陽能采集板能把711W的太陽能進行轉換,最高可以超過900W,如果采用雙效弧形采集板,轉換效率將會進一步提高。二是與傳統的空調系統相比,耗電量大大降低。J.Guo,H.G.Shen(2009)在上海進行的比較研究表明,跟傳統的空調相比,太陽能空調在產生相同的制冷效果的情況下耗電量僅為前者的五分之一,電力費用大大降低。三是太陽能空調利用的規模效應顯著。我國太陽能資源豐富,年日照時間平均可以達到2500小時,西部、新疆東南部、青海西部和甘肅西部的年日照時間甚至可以達到3200小時。所以在我國利用太陽能作為能源運行空調是大有可為的。
2.太陽能空調的現狀
2.1 太陽能空調的市場概況
目前太陽能利用設備已在我國形成一個較大的規模且仍在迅速的發展過程中,具有一批較大規模的太陽能空調生產企業。其中清華大學太陽能開發公司、北京天普太陽能工業集團、中科院太陽能公司、山東皇明太陽能集團等幾個大的開發單位,其年產值均都在數千萬元甚至數億元。太陽能空調在我國一些發達地區的小城鎮及富裕的農村地區使用率已經達到30%以上,且還在呈現上升的趨勢,但是城市的使用率還比較低,還不到5%。據中科院能源研究所的有關專家根據能源發展趨勢和發達國家的發展經驗所做的一份研究報告表明,在未來幾年,隨著能源價格的不斷上漲,全球性氣溫的日趨升高以及環境保護方面的要求,太陽能設施,尤其是太陽能空調設施,將會越來受到人們的青睞,其中太陽能空調的使用率將會達到30%以上。
2.2 生產太陽能空調的利潤分析
我國已把“太陽能空調”列入科技攻關計劃,成功的建成了兩座具有一定規模的太陽能空調系統,分別是中科院廣州能源所在廣東省江門市建成的100KW太陽能空調系統和北京太陽能研究所在山東省乳山市建成的100KW太陽能空調系統。生產太陽能空調,成本低、利潤高。普通電空調柜機售價大都在3000元至5000元且利潤不超過20%,消費者投入大、耗費高,每小時耗電2-3度以上,一般家庭買得起耗不起,貧困家庭買不起。而太陽能空調柜機最大的優勢是投入低耗費低,每小時僅耗電0.1到0.3度,不到電空調的十分之一,一次投資安裝長期健康享受。
3.太陽能空調的經濟性對比分析
3.1 制定比較方案和選擇約束條件
方案1:燃氣直燃吸收式空調機組。
方案2:電力式空調機組。
方案3:太陽能輔助燃氣吸收式空調機組。
約束條件:(1)目標值的經濟性分析;(2)目標值節能性分析。
經濟性影響因素:太陽能空調系統之所以成為當前國內空調行業研究的熱點,最主要的原因就是它的經濟性。室內設計參數是空調系統設計的基本依據,它的確定除了與人體的舒適感和室內空氣品質有關外,也直接影響到空調系統的經濟性。室內設計參數中對空調系統的一次投資和運行費用產生的影響主要是室內的溫度參數。
3.2 方案的經濟性對比分析
(1)三方案初次投資的對比分析
電力式機組、直燃吸收式機組、太陽能吸收式機組的價格一次增加,并且隨著制冷量的增大,它們之間的差距呈現出擴大的趨勢。經分析后還可以發現,太陽能吸收式機組的價格約為同等制冷量直燃式機組的1.5到1.7倍,約為電機組價格的3倍左右。太陽能吸收式機組的價格偏高的原因主要是由于太陽能空調的集熱器投資較高。據考證,單位功率的集熱器裝置初投資約為1800元人民幣每千瓦。由此可見,太陽能吸收式機組在初投資上比其他兩類機組缺乏經濟性。
(2)一次能源消耗量的對比分析
所取主要參數如下:電廠供電效率為30%(全國均值);電力輸配效率90%(全國均值);燃氣熱值為每立方米42998千焦。按以上參數對三方案各種能源的消耗量進行計算,得到的結果表明,一次能源消耗量在方案1到方案3中一次降低,且隨著建筑面積的增大而迅速增大,幾乎是現線性關系。顯示出太陽能空調系統在能源消耗方面的經濟性。
太陽能去三分之一負荷為例,其中方案1和方案2的一次能源消耗量是方案3的2倍左右,相當于太陽能空調比夏季用電力空調制冷和直熱式制冷節能20%到50%。同時也可以看出,隨著太陽能承擔負荷比例的增加,一次能源消耗量明顯減少,可見提高太陽能的利用率對減少能源消耗有著重大的意義。
(3)三方案對環境影響的對比分析
近年來隨著人們環境意識的提高,環境經濟學也逐漸納入了技術經濟學分析的范疇。環境經濟學是運用經濟學的理論和方法,研究經濟發展和環境保護之間的相互作用,使經濟活動能取得最佳的經濟效益和環境效益,以達到環境與經濟的協調發展。從環境經濟學的角度上看,以往的經濟分析存在很大的缺陷,在生產成本中沒有把環境成本考慮進去,比如在使用能源時沒有考慮到能源開采對耕地的破壞,排放廢氣時沒有考慮大氣治理所需的費用,總之是一種以犧牲環境質量為代價來獲取高額利潤。
考慮到我國國情,電力97%來源于煤炭火力發電,以耗煤折算用電,以承擔三分之一負荷的太陽能為代表,對三種方案的年消能源所排放的大氣污染物進行對比分析,取1噸油當量等于44880000千焦。我們可以得到,太陽能空調系統在減少污染物排放上有著絕對的優勢。以2萬平方米的建筑面積的空調負荷為例,使用太陽能機組,比使用直燃機組年CO2排放減少約8萬公斤,比使用電空調機組年CO2排放減少約23萬公斤。同樣以2萬平方米的建筑面積的空調負荷為例,使用太陽能機組比使用直燃式機組年NOx排放量減少約140公斤,比使用電空調機組年NOx排放量減少約605公斤。污染物排放的減少量驚人,可見太陽能空調制冷節約了能源,減少了污染物的排放,是名副其實的綠色空調。
4.太陽能空調的研究發展方向及存在的問題
(1)產業化
太陽能空調實用性示范系統的建成,證明了太陽能空調在技術上是可行的,經濟上也顯示出了一定的效益,潛在的市場很大,應當向產業化方向發展。但是要實現產業化目標,還有很多工作要做。例如,太陽能空調系統的計算機設計軟件,制冷機的商品化、產業化;統一的配套設備和零部件;制定產品(系統)的技術標準等。
(2)研究與開發新的技術
太陽能空調系統目前普遍采用的是淡化吸收式制冷技術。由于造價及工藝方面的原因,制冷機不宜做得太小,所以采用這種技術的太陽能空調系統只適用于中央空調和集中供熱方式,系統需要有一定的規模。然而市場對小型的、家用的太陽能空調器卻有更大的需求,事實和經驗告訴我們,只有滿足千家萬戶人民群眾需要的產品,才能形成規模化生產。因此需要研究和開發小型太陽能空調的新方法和新技術。
(3)太陽能空調推廣應用面臨的問題
目前太陽能空調在城市使用效率低的原因,不是城市居民不喜歡這種屬于綠色潔凈能源的太陽能設施,而是安裝太陽能裝置不太方便。由于城市高層住宅樓的特殊結構及目前太陽能空調的固定構造,居民只能將所購買的太陽能設施安裝在屋頂,而裝在屋頂走管道又十分不便且不安全,所以有不少想使用太陽能設施的城市居民因嫌安裝麻煩而作罷。從這一點看,太陽能空調在城市中不是沒有市場,而是沒有特別適合高層安裝、使用且性價比更為優化的太陽能空調系統。
參考文獻
[1]李凌風,林鑫.太陽能制冷技術的應用分析[A].全國暖通空調制冷2010年學術年會資料集[C].2010.
關鍵詞:高中化學;化學教學;環境意識;滲透教育
新的課程標準明確指出:“在化學教學中,通過幫助學生了解化學制品對人類健康的影響,懂得運用化學知識和方法去治理環境,合理地開發和利用化學資源,逐步學會從化學的角度認識自然與環境的關系,分析有關的社會現象”。而目前高中化學環保教育主要存在一些問題。如環保教育的形式過于單一,沒有和實踐活動聯系起來,環保教育的方式偏重于課堂講授理論知識,沒有和環保實踐活動相聯系,沒有針對環保教育的專門教材和授課教師,現行的化學教材中相關的環保知識較為分散,教師在教學過程中要花費大量的時間和精力來收集和整理資料,開展化學實踐的次數相對較少;環保教育的考核未引起足夠的重視,所以教師的大部分精力和時間都投入到考試科目的教學中,對環保教育的關注度明顯不夠等。所以在中學化學教學中實施環保教育就顯得尤為重要,不僅能增強學生的環保意識,還可以提高學生分析和解決實際問題的能力。
一、從全球存在問題看環保教育的重要性
環境意識是指環境在人腦中的反映,即人們對全部環境――自然環境和人為環境,包括生態、經濟、政治、社會、技術、立法、文化、美學等方面的認識或見解。環境意識是環境行為的先導,影響和指導著人們的行為準則和規范。提高學生環境意識是環境教育的核心,對防止環境惡化和促進可持續發展具有深遠的意義。
當今工業“三廢”的大量產生,使生態失衡,環境污染。另外,由于全球溫室效應,引起人體組織缺氧,導致頭痛、神經麻痹,甚至危及生命的現象時有發生。顯然,環境的污染已嚴重威脅著人類的身心健康,人們生存的環境受到嚴重威脅等,面對如此嚴峻的形勢,若不加強環境管理,讓不斷增加的工業“三廢”繼續污染環境、破壞生態平衡,就會給我國社會主義建設、經濟發展、人民生活等造成嚴重的后果,因此,樹立科學發展的理念,對全民族特別是在校學生,進行環境、生態知識的宣傳教育是不可缺少的,這就要求從中學化學課開始抓好環保教學。
環境教育首先要使學生對環境保護的重要性、必要性和緊迫性有清醒的認識。環境危機意識是環境教育最適宜的切入點。如果在高中化學教學中與時俱進,加強對中學生的環保教育,則能讓學生養成保護環境的良好習慣,從而提高全民的環保意識,改善我國公民環境意識較差這一現狀,是每一位化學教師義不容辭的責任。那么如何在教學中滲透環保知識呢?
二、教學中滲透環保意識的策略
(一)教師要以身作則,培養學生的環保意識。
一個教師的價值觀、人生觀無時不直接影響著學生,教師自身的素質高低,環保意識水平,將決定和制約培養學生環保意識的效果。
(1)教師要及時給自己“充電”,擴寬自己的知識面和提高自身的理論水平。我們許多正在執教的化學教師在中學和大學時接觸環境保護的知識太少,對其了解不深,難以在日常教學中滲透環保教育,所以當務之急是我們教師需要重新學習有關環保方面的知識,平時要多讀書、多看報,擴寬自身的知識面,真正認識到環保工作的必要性和緊迫性,從而主動地擔負起培養學生環保意識的責任。學校和教育部門也應注重對中小學教師進行環保方面的培訓,不斷提高教師的理論水平。
(2)教師要養成良好的行為習慣,給學生樹立新榜樣。在實驗時,常用到各種會污染環境的化學物質,我們怎樣確保有毒物質不擴散到空氣中,尾氣如何吸收,反應后廢液如何處理等等這樣幾乎每次實驗都會碰到的問題,我們化學教師正確的處理習慣將會潛移默化地影響學生,使他們也養成良好的實驗習慣,逐步培養其環保意識。不僅如此,日常生活中教師良好的環保習慣,如不用一次性方便飯盒等等也會言傳身教逐步影響學生,使之養成良好的日常習慣。目前,各類學?;蚪逃鞴懿块T,要求對中學化學實驗進行改進,其目標之一就是增強環保意識,要求化學教師,養成良好的環保習慣,才能培養學生提高環保意識。
(二)結合教材內容培養學生的環保意識。
課堂是教學的主陣地,教材是知識的基本載體,教師應抓住這一陣地,緊密聯系教材,在日常教學中滲透環保教育,讓學生了解環保的緊迫性和重要性,逐步培養環保意識。
(1)抓住教材的環保內容,教學中滲透環保意識。
高中階段是一個人成長和發展的關鍵時期,對于高中的學生,教學上應結合他們的認知特點,在各知識點的講解中引入環境科學領域中新信息,調動學生學習化學的積極性,并注意把知識性教育與環保共寓一體,學生的環保意識就會點點積累,逐步深化。
如高中化學教學,結合氯氣、硫化氫和苯蒸氣等有毒氣體的教學內容。在課堂上介紹其對環境和人體的影響和相關的實驗操作注意事項:結合硫酸、硝酸的工業制法及煉鋼煉鐵的工業流程,介紹工業污染及廢氣、廢渣的處理;結合重金屬元素的教學,介紹重金屬對水的污染并給人體健康帶來的危害;結合有機物中高聚物的內容介紹白色污染及其危害的解決方法等等。課堂是教師的第一陣地,作為化學教師,我們要抓住這一陣地,緊密聯系教材,在日常教學中滲透環保教育,讓學生理解環保的必要性和緊迫性,逐步培養學生的環保意識。
另外,如《硫、硫酸》、《硝酸、硝酸鹽》、《煤和煤的綜合利用》、《石油和石油的煉制》、《電解和電鍍》等章節中都涉及到環保污染及防治。通過學習,讓學生聯想到現實生活和生產中的化肥、農藥、裝飾材料、塑料等化工產品給人類帶來的利與弊,讓學生了解這些物質的產生、性質、危害及預防,不僅能激發學生學習的興趣,而且在寓教于樂中潛移默化地增強了環境意識;其次,通過學習還能讓學生了解環境污染包括室內的有機涂料、絕緣材料、美術裝飾品、化妝品等污染物,除此之外還有人為的炊事、吸煙、煙霧噴射、各種化學清新劑等。使學生獲得科學的環保觀,絕不能“吃祖宗飯、斷子孫路”,培養學生參與環保和提高環境質量的主動性、積極性及責任感。
(2)在化學復習課中滲透環保教育。
在新授課中教師傳授給學生的只是一些環保教育的零散片段,學生掌握的環保知識是孤立的、不連貫的,在復習課時學生已經具有一定的知識儲備,教師可以幫助學生將已有的環保知識進行歸納、總結使之形成完整的知識體系,進一步深化學生對環保的認識,增強學生的環保意識和責任感。復習到大氣污染時,教師應引導學生將一些會造成大氣污染的各類物質進行歸納和總結,如碳氧化合物的污染,分別介紹一氧化碳和二氧化碳的物理及化學性質再補充一氧化碳會使人中毒,輕者昏迷重者死亡,二氧化碳含量增加會造成溫室效應,使兩極冰川融化,海平面上升,讓學生思考該怎樣減少二氧化碳的排放和預防一氧化碳中毒。通過在復習課上對新課中講解的環保知識進行聯系,歸納總結,這樣既深化了學生對已學知識的認識,又提高了學生對環保知識的分析歸納總結的能力。
全球的十大環境問題,其中有多項都可用化學知識來分析說明,使學生了解環境問題的前因后果及相應的解決辦法,讓學生了解、關注這些問題,以達到培養學生的環境憂患意識的目的。如:在高一年級化學教學中結合鹵素知識介紹臭氧層空洞,結合二氧化硫性質介紹酸雨,結合氮的氧化物性質介紹城市環境污染;在高二年級化學教學中結合高分子聚合物介紹“白色污染”;在高三年級化學教學中結合電解、電鍍介紹水體污染。針對這些污染問題讓學生思考“人類過去對自然的掠奪般的行為方式造成了今天的惡果,人類破壞自然,自然也必然會報復人類,人類應與自然和諧相處”的道理。可持續發展的思想如今已成為人們的共識,是解決當前環境問題的一個重要指導思想。可持續發展包括持續生態、持續經濟和持續社會三方面內容。主張人類應與自然和諧相處;主張建立在保護地球自然系統基礎上的持續經濟增長,做到發展與資源環境的承載力相協調;主張公平分配,以滿足當代和后代全體人民的基本需求??沙掷m發展是我國的一項基本國策,現在的學生是跨世紀的一代,有必要掌握這一對人類社會發展有重大影響的指導思想。我們緊密結合教材內容對學生進行可持續發展觀的教育,使之學習這一思想理論,培養其“可持續發展”的價值觀,并對其相應的態度、行為習慣的養成也起到積極的作用。
(三)環保教育貫穿于日常生活的各個環節。
教師要教導學生在日常生活中養成良好的生活習慣,倡導低碳生活,盡量做到以下幾點:
①節約電能。要注意隨手關燈,可以使用高效節能燈泡。除了電燈,在使用其它電器方面也要注意,盡量選擇低消耗節能產品,不用電器時要切斷或關掉電源。
②節約水資源。許多廢水都可以循環使用。洗臉、洗手、洗菜、洗澡、洗衣服的水都可以收集起來擦地板、沖廁所、澆花等。淘米水則是很好的去污劑,可以留下來洗碗筷,還可以少用洗潔精,減少水污染。
③節約用紙。紙張的循環再利用,可以避免從垃圾填埋地釋放出來的沼氣,還能少砍伐樹木。據統計,回收一噸廢紙能產生800千克的再生紙,可以少砍17棵大樹,節約用紙就是保護森林資源,保護環境。
④減少廢氣排放。交通廢氣和工業廢氣是生活廢氣的主要來源。我們出門盡量乘坐公共汽車或出租車。還可以騎自行車,盡量少乘坐私家車。工廠里的燃燒垃圾、生產商品等而產生的大量滾滾的濃煙彌漫在城市里。他們應該把廢氣經過加工和過濾處理,再排放出來就可以減少污染。植物可以吸收二氧化碳,然后釋放出氧氣,所以我們要大量的種樹,尤其是在公路旁。
⑤垃圾分類處理。垃圾分類可以回收寶貴的資源,同時減少填埋和焚燒垃圾所消耗的能源。例如:廢紙被直接送到造紙廠,用以生產再生紙;飲料瓶、罐子和塑料等一次性物品也可以送到相關的工廠,成為再生資源;家用電器可以送到專門的廠家進行分解回收。家里可以準備不同的垃圾袋,分別收集廢紙、塑料、包裝盒等,每天進行垃圾分類和回收,盡量做到“變廢為寶”。面對地球生態環境日益惡化、資源日益短缺的現實,我們應該清醒地認識到:拯救地球、保護環境、節約能源,是我們共同的責任。良好的生活和工作環境是我們人類賴以生存的條件,保護環境就是保護我們自己。
(四)在化學實驗中推進環保教育。
化學是一門以實驗為基礎的科學,在化學實驗教學中,也應重視環保教育。利用實驗教學可培養學生可持續發展的態度和行為。
首先,我們要培養學生的實驗習慣,如在密閉或通風櫥中操作有毒氣體,對反應后的尾氣進行吸收,不讓其擴散到空氣中,反應后的廢液、廢渣不隨意倒入水池,而是分類回收等等,使學生養成環保的好習慣。其次,我們要幫助學生學會從環保角度設計、改進、挑選實驗方案,選取實驗藥品,使學生盡可能采用一些無毒無害、低污染、低能耗的實驗方案和選擇一些無污染、可回收、可循環利用的藥品,從而培養學生在科學實驗和工業生產上的環保意識。具體說來有以下幾方面:
(1)以環保意識備好實驗課。備有關實驗課時,要設計好對學生進行環保教育的內容,以及有關實驗的教學內容和方法,特別是在有毒氣體的實驗中,要做好毒氣泄漏的預防、處理、吸收及停止實驗的方法設計,實驗中廢棄物的處理、回收與再利用的方法設計等。
(2)以身作則,規范實驗操作。教師的行為是一種無聲的語言,因此教師以身作則、規范實驗操作對進行環保教育有重要的意義。在實驗教學中,教師要言行一致,做到實驗操作正確規范,尤其是涉及環境教育的實驗。
(3)改進實驗,體驗環保。在不影響實驗結果的前提下改進實驗,盡量減少實驗中有毒或有害物質對人的危害及對環境的污染,既是實驗安全的要求,又有利于對學生進行環境保護教育。例如,可燃物燃燒條件的探究實驗,可將現有儀器改裝成能防毒氣逸出的實驗裝置;又如,氨分子擴散的探究實驗,可以將氨水改為醋酸,將酚酞改為紫色石蕊試液。
(4)開展微型實驗,減少環境污染。開展微型實驗是當前國際上化學實驗教學改革的趨勢。這種實驗是用盡可能少的試劑來獲得比較明顯的反應結果和準確的化學信息,實驗中反應物和產物的量都很少,產生的有害物質對環境造成的污染可降到最低程度。如在金屬的化學性質探究實驗中,改在試管中進行的實驗為在點滴板上進行。
同時,還要教育學生一定要嚴格遵守操作規程進行操作,防止學生一味追求趣味而亂動手擺弄。要求學生在制取有毒氣體時,盡量利用少量的反應物來制取少量的有毒物質,把污染減少到最低程度。如銅和熱濃硫酸反應,銅和硝酸反應。盡量控制反應物的用量,只要能得到正確的有明顯的結果,學生能觀察到其物質的存在,了解和掌握它的性質就可以了。每次實驗完畢后的廢液,一定要按指定處傾倒或回收,然后統一處理。
(五)充分利用課外科技活動,推進學生的環保行動。
課堂教學固然是進行環保教育的重要一環。但課外科技活動的形式多種多樣,內容豐富多彩,所以為了進行環保教育還應開展課外活動。
(1)組織學生參觀化工廠。結合課堂知識,帶學生去參觀附近的化工廠,可引導學生用所學的知識去分析車間的生產流程,并提醒學生注意工廠對廢水、廢渣、廢氣的處理。比如把環保實驗(如考察本地水的污染及其防治)安排在課外活動中進行,讓學生從自我構思、設計環保實驗,搜集材料書寫小論文。既可補充課堂教學時間的不足,又可使學生從接受環保教育階段上升到動手保護環境的自覺境界。
(2)舉辦環??萍贾R專題講座。結合目前國內外形勢和環境科學的熱點問題,根據學生的知識基礎,可定期給學生舉辦環境保護知識專題講座,如“世界著名的公害事件”、“吸煙與健康”、“溫室效應”、“酸雨的形成與危害”等,在開闊學生視野的同時使學生受到良好的環境教育。比如從學生自身生活考慮,講解居室污染的來源、危害及防治措施和化妝品污染。有些學生感受到自己有時也在不知不覺地破壞環境,紛紛表示要從自身做起改造環境,刻苦學習化學知識。
(3)指導學生課外閱讀。利用課余時間,可指導學生閱讀與環境知識有關的報紙、雜志和科普讀物,搜集整理有關環境污染與保護的資料,并要求學生做讀書筆記。另外,還可利用學校的黑板報宣傳欄、廣播室、手抄報等多種媒體,大力宣傳環境知識,營造環境教育的良好氛圍,使學生都參與到環?;顒又衼怼?/p>
(4)組織環保知識競賽。為了充分調動學生學習環保知識的積極性,檢查學生的學習效果,可定期組織環保科技知識小論文競賽,使學生通過競賽增長學識。
(5)組織學生參加環保法律法規的宣傳。利用3月12日植樹節、5月31日世界無煙日、6月5日世界環境日等紀念日、6月17日世界防治荒漠化和干旱日、9月16日國際保護臭氧層日,讓學生們在宣傳中了解我國有關這方面的規定和常識,以提高學生在環境管理環境文化方面的認識。
(6)環境教育從學生切身問題入手,抓住時機灌輸環境意識。比如,針對許多學生家庭住房條件得到很大改善,正在進行或即將進行室內裝修的現實情況,我們組織學生開展了“室內裝修會遇到哪些環境污染問題”的專題調查活動。學生自由組合編成小組,自編調查問卷,自己跑市場了解家居裝修材料性質,到圖書館查找文獻資料,撰寫調查報告。通過活動,學生了解到許多環境知識,如地面裝修選用大理石會增加氡污染,墻面漆會揮發出甲醛、三氯甲烷等影響身體健康的有機物。通過調查,學生還提出了計多減少室內空氣污染的辦法,如盡量少用中國傳統的爆炒做菜方式,以減少油煙的排放量;在做菜過程中始終開動抽油煙機,以減少燃燒過程產生的CO2、CO、NO2等有害物在空氣中的含量;不在室內吸煙;注意家電的電磁波污染等??傊?,活動的開展大大提高了學生的環保意識。
總之,高中化學教育應該把環境保護的知識貫穿于始終,激勵學生勤奮學習,刻苦鉆研,用先進的科學知識指導工業生產,優化產業結構,變廢為寶,保護環境,美化地球。
參考文獻