第1章 节能基础知识

第1章节能基础知识本章主要内容第一节节能的定义及必要性第二节节能的内容及有关概念第三节节能的层次及准则第四节节能的方法及措施第五节能源及能源效率第六节节能诊断第七节节能量与节能率考纲要求所在节考试标准适用范围要求内容1.1节能的定义和必要性识记节能的定义领会节能的必要性1.2节能的内容及有关概念识记节能的内容节能的有关概念领会从不同的角度理解节能的内容1.3节能的层次及准则识记节能工作的四个层次节能的准则考纲要求所在节考试标准适用范围要求内容1.4节能的方法及措施识记节能方法和措施的类型领会不同节能方法的内容及区别1.5能源及能源效率识记能源效率的概念能源强度和能源消费弹性系数的概念及内容★应用能源消费弹性系数计算★1.6节能诊断领会节能诊断的基本步骤★节能监测的定义及内容1.7节能量与节能率识记节能量和节能率的含义应用节能量及节能率的计算产品结构调整的节能量计算★教师导读节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。本章介绍节能的基本知识，阐述节能的有关概念，节能的主要层次、方法和措施。对节能诊断和节能监测的内容进行了系统阐述。最后对节能量、节能率的计算进行了介绍。本章的重点为：节能的定义、节能的基本原则、节能的方法和措施分类、能源效率。本章的难点是：能源消费弹性系数*、节能量和节能率的计算1.1节能的定义及必要性1、节能定义节能的定义（P2）1998年开始实施的《中华人民共和国节约能源法》第三条对节能的定义如下：“节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。”第一节节能的定义及必要性节能定义的四个层面(P2~3)：（1）从管理的层面指出节能工作必须从管理抓起，加强用能管理，向管理要能源。（2）从技术的层面指出节能工作必须是技术上可行，也就是说节能工作必须符合现代科学原理和先进工艺制造水平，它是实现节能的前提。（3）从经济的层面指出节能工作必须是经济上合理。任何一项节能工作必须经过技术经济论证，只有那些投入和产出比例合理，有明显经济效益项目才可以进行实施。（4）从环境保护和可持续发展的角度指出任何节能措施必须是符合环境保护的要求、安全实用、操作方便、价格合理、质量可靠并符合人们生活习惯的。第一节节能的定义及必要性2、节能的必要性(P5)我国目前的能源政策是“资源开发与节约并举，把节约放在首位”，依法保护和合理使用资源，保护环境，提高资源的利用效率，实现可持续发展。对于各种企业实施节能，不仅可以降低企业的能耗成本，提高企业的经济效益，而且有助于缓解政府能源供应和建设压力，减少废气污染，保护环境。1.2节能的内容及有关概念——节能的内容(P5)：1、从节能的领域来看，节能的内容包括工业节能、交通节能、建筑节能、农业节能及日常生活节能。2、从节约能源的形式来看，节能的内容包括节煤、节油、节气、节电。3、从广义节能的角度来看，节能的内容几乎包含任何所有的物质，因为几乎没有一种物质的获得不需要消耗能量，只要消耗了能量，那么我们节约这种物质，就等于节约了能源，如节约用水、节约粮食、重复利用资源等。4、从节能的方法措施领域来看，节能的内容包括管理节能、技术节能、结构调整节能、合同能源管理（EMC）节能。技术节能又可以细分为工艺节能、控制节能、设备节能；结构调整节能又可以分为产业结构调整节能、产品结构调整节能。5、从能源转换过程来看，节能的内容包括能源开采过程节能、能源加工、转换和储运过程节能及能源终端利用过程节能。1.2节能的内容及有关概念——节能的有关概念(P6~10)：1、标准当量能源：标准当量是以该物质的燃烧热值为基准，1kg标准煤当量=7000kcal，1kg标准油当量=10000kcal；而1kcal=1000cal。由于cal不是能量的国际单位，需要将其换算成国际单位J，一般情况下可以利用1cal=4.186J进行换算。2、发热量：发热量是指单位重量（固体、液体）或体积（气体）物质在完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时发出的热量，也称热值，单位为kJ/kg或kJ/m3。发热量分为高位发热量和低位发热量。高位发热量是指燃料完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气全部凝结成水时所放出的热量；低位发热量是燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。显然，低位发热量在数值上等于高位发热量减去水的汽化潜热。1.2节能的内容及有关概念节能的有关概念(P6~10)：3、当量热值和等价热值：当量热值又称理论热值（或实际发热值）是指某种能源一个度量单位本身所含热量。等价热值是指加工转换产出的某种二次能源与相应投入的一次能源的当量，即获得一个度量单位的某种二次能源所消耗的，以热值表示的一次能源量，也就是消耗一个度量单位的某种二次能源，就等价于消耗了以热值表示的一次能源量。因此，等价热值是个变动值。4、能源折换系数：在节能统计工作中，为了方便，需将不同能源及物质的消耗折算到某一标准能源，如标准煤、标准油。1.3节能的层次及准则——节能的四个层次(P8~10)：(1)不使用能源这是一个最简单易行的节能工作，如不开车外出，不用空调。这个层次节能工作的实际效果不一定十分理想，还不是真正意义上的节能，对节能工作的宣传教育意义大于实际的节能效果。(2)降低能源的使用量这是一个比较可行的节能方法，例如通过降低驾车的速度来减少汽油的消耗，当然这个速度的减少是相对与高速行驶而言，它通过行车时间的增加来换取能源消耗的减少，对于那些对时间要求不是十分紧迫的情况而言是可行的，但当时间价值大于所节约的能源价值时，该方法就显得不可行。(3)通过技术手段提高能源使用效率这一层次的节能工作属于目前正在采用的真正意义上的节能工作，通过各种技术手段，在不改变生产、生活质量的前提下，减少能源的消耗。开发和推广应用先进高效的能源节约和替代技术、综合利用技术及新能源和可再生能源利用技术。(4)通过调整经济和社会结构提高能源利用效率这是一个最高层次的节能工作，主要通过调整产业结构、产品结构和社会的能源消费结构，淘汰落后技术和设备，加快发展以服务业为主要代表的第三产业和以信息技术为主要代表的高新技术产业，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，促进产业结构优化和升级换代，提高产业的整体技术装备水平。1.3节能的层次及准则节能的准则：准则就是标准和原则，目前世界和我国均出台了不少节能的法规和标准，例如1997年全国人大通过，1998年实施并于2007年修订的《中华人民共和国节约能源法》；2005年全国人大通过，2006年实施的《中华人民共和国可再生能源法》；2007年国务院发布的《民用建筑节能条例》等。除了国家层面上的法律规定之外，还有各种层面的有关节能的标准，如GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》、GB/T13234-2009《企业节能量计算方法》、GB/T15320-2001《节能产品评价导则》、JC/T713-2007《烧结砖瓦能耗等级定额》等。1.4节能的方法及措施——从节能工作的深浅程度及广度，节能方法及措施可分为管理节能、技术节能、结构节能(P12~15)：1、管理节能管理节能，就是通过能源的管理工作，减少各种浪费现象，杜绝不必要的能源转换和输送，在能源管理调配环节进行节能工作。管理工作的方法通常有经济方法、行政方法、法律方法、社会心理学方法等。经济方法是指依靠利益驱动，利用经济手段，通过调节和影响被管理者物质需要而促进管理目标实现的方法，该法的特点是利益驱动性、普遍性、持久性。对于节能工作而言，管理节能可采用的经济手段就是通过工资、奖金、罚款等方法对节能的部门或个人、车间采取经济手段，鼓励他们节能的积极性。行政方法是指依靠行政权威，借助行政手段，直接指挥和协调管理对象的方法。该法的特点是强制性、直接性、垂直性和无偿性，通过命令、计划、指挥、监督、检查等手段实现管理目标的实现。法律方法是指借助国家法规和组织制度，严格约束管理对象为实现组织目标而工作的一种方法。该法的特点是高度强制性及规范性。目前我国的节能工作也制定了一些法律，规定了某些产品能耗限额的要求，对于超过法律规定的均予以淘汰。社会心理方法指借助社会学和心理学原理，运用教育、激励、沟通等手段，通过满足管理对象社会心理需要的方式来调动其积极性的方法，该法的特点是自觉自愿性及持久性。该法对普通百姓的民用节能工作有积极意义，通过大力的宣传教育工作，让普通百姓认识到节能工作的重要性，从而使人们自觉地在日常生活中注意节能工作。1.4节能的方法及措施2、技术节能技术节能就是在生产中或能源设备使用过程中用各种技术手段进行节能工作。工业技术节能一般可以分为工艺节能、控制节能、设备节能，其困难程度从高到低。工艺节能是工业节能过程中难度大、投资大但也是节能效果显著的节能措施。由于工艺节能需要改变工艺操作过程，一般很难单独进行，常常需要控制节能和设备节能配合起来。控制节能一般来说工厂容易接受，但必须注意以下几个问题，否则工厂可能出于安全、可靠性等各种因素的考虑而拒绝采用控制节能措施。①要考虑每一台耗能设备的正常可靠运行；②要考虑车间、工厂实现自动化的经济目的，特别是节约能耗、提高产品产量、质量等；③要考虑车间、工厂的能源(油、煤、气、水、风、电)进行集中监测、管理、调度和控制等问题；④要考虑各种耗能设备的性质和状态；⑤要考虑控制技术实现的可能性、可靠性及稳定性；⑥要考虑控制系统的总的发展趋势。设备节能相对于工艺节能和控制节能而言是较为容易实施的节能措施。所谓设备节能就是耗能设备进行改造、替换、采用新材料新技术以及加强管理等各项措施使耗能设备的能源消耗降低下来。1.4节能的方法及措施3、结构调整节能结构调整节能就是调整产业规模结构、产业配置结构、产品结构等进行节能工作。它涉及的范围较广，但带来的节能效果也是十分巨大的。如我国许多产业的规模结构不合理，生产规模偏小，需要在逐步淘汰小规模企业的前提下，建立符合能源最佳利用生产规模的企业。产业配置包括同一产业在全国地理位置上的配置，也包括不同产业所占比例的配置问题。总之结构调整节能工作具有全局性及超前性，它需要在企业生产前落实具体的节能工作，反之，一旦企业已经投入生产，再进行结构调整节能工作将碰到很大的困难和阻力。1.5能源及能源效率（P17~19)“能源效率”定义为：“减少提供同等能源服务的能源投入”。（1）国家的综合能源效率指标是增加单位GDP的能源需求，即单位产值能耗；（2）部门能源效率指标分为经济指标和物理指标，前者为单位产值能耗，物理指标工业部门为单位产品能耗，服务业和建筑物为单位面积能耗和人均能耗。（3）衡量能源效率的指标可分为经济能源效率和物理能源效率两类。经济能源效率指标又可分为单位产值能耗和能源成本效率（效益）；物理能源效率指标可分为物理能源效率（热效率）和单位产品或服务能耗.（4）单位产品或服务能耗是指生产单位产品或提供单位服务所消耗的能源量。包括一次能源、二次能源以及耗能工质（工业用水、压缩空气、氧气、电石、乙炔等）消耗的能源。二次能源和耗能工质一般按等价热值计算。提供服务的单位能耗指标，主要是服务业和建筑物单位面积能耗和人均能耗。1.6节能诊断1、节能监测的定义：指依据国家有关节约能源的法规（或行业、地方规定）和能源标准，对用能单位的能源利用状况所进行的监督检查、测试和评价工作。2、能源利用状况：是指用能单位在能源转换、输配和利用系统的设备及网络配置上的合理性与实际运行状况，工艺及设备技术性能的先进性及实际运行操作水平，能源购销、分配、使用管理的科学性等方面所反映的实际耗能情况及用能水平。3、节能监测分为综合节能监测与单项节能监测，国家标准要求重点用能单位应进行定期的综合节能监测，对一般企事业单位可进行单项监测。4、节能监测是政府进行节能监督管理的形式，政府进行节能监督管理的基本