住宅建筑生命周期能耗及环境排放案例

为更好了解建筑能耗和环境排放在生命周期各阶段中的特征与分布情况,根据"住宅建筑生命周期能耗及环境排放模型"中的模型,选择了3栋不同规模混凝土住宅建筑进行了剖析。结果表明:住宅建筑单位面积全生命周期能耗为1.7 GJ/(m2.a),环境排放质量大小依次为CO2、SO2、NOx、CO和PM10。建材开采生产与建筑施工两阶段能耗与各种环境排放在全生命周期能耗与排放中的比例最高达到80%,节能减排潜力显著。     

燃料电池公交车电源配置生命周期评价优化

在设计燃料电池公交车电源配置方案时,普遍只考虑行驶过程中的动力性和燃料经济性,忽略了车辆其余各阶段对设计方案的影响,针对这一情况,基于生命周期评价理论,分析了燃料电池公交车全生命周期内各阶段的能耗与排放,建立了其生命周期评价模型.在中国典型城市公交循环工况下,通过生命周期评价模型分析得出,在一定的条件下燃料电池公交车的电源配置存在最优解,并利用遗传算法得到最优电源配置方案.对于所分析的样车,在最优电源配置下其生命周期能耗与排放比纯电动公交车分别降低了24.86%和25.76%,比使用大功率燃料电池系统的燃料电池公交车分别降低了12.11%和6.51%.     

微藻生物柴油全生命周期分析

以传统柴油为比较基准,采用生命周期评价的方法分析了微藻生物柴油的生命周期化石能耗、石油能耗和温室气体(Greenhouse Gas Emissions,GHG)排放.结果表明:微藻生物柴油生命周期上游阶段的化石能耗比传统柴油的高,石油能耗和温室气体排放较低;微藻生长阶段是化石能耗强度最集中的过程(如大量肥料的使用和电力等过程燃料的投入),其次为油脂提取阶段;使用微藻生物柴油(M-BD100)可减少石油资源消耗和降低温室气体排放;在现有条件下,微藻生物柴油掺混20%(体积比)的传统柴油可降低生命周期化石能耗和温室气体排放.     

基于混合模型的E10燃料生命周期评估

常规过程式生命周期评估方法在计算中会截断误差,导致评估结果被低估;投入产出方法可以避免截断误差的产生但不包括产品生命周期的使用阶段.为了对E10燃料的生命周期进行评估,建立了一个混合生命周期评估模型.生物质生产、乙醇生产/混配以及废物处理/回收3个子过程采用了投入产出生命周期评估方法,燃料燃烧子过程采用了过程式生命周期评估方法.对两种方法的排放值进行求和,计算出E10燃料生命周期VOC、CO、NOx、PM10、SOx、CH4、N2O、CO2排放值分别为21.245,321.488,26.829,3.110,5.904,9.126,3.028,31 345.721 mg/g.该结果与过程式生命周期评估结果一致.     

基于混合模型的E1O燃料生命周期评估

常规过程式生命周期评估方法在计算中会截断误差,导致评估结果被低估;投入产出方法可以避免截断误差的产生但不包括产品生命周期的使用阶段.为了对E10燃料的生命周期进行评估,建立了一个混合生命周期评估模型.生物质生产、乙醇生产/混配以及废物处理/回收3个子过程采用了投入产出生命周期评估方法,燃料燃烧子过程采用了过程式生命周期评估方法.对两种方法的排放值进行求和,计算出E10燃料生命周期VOC、CO、NOx、PM10、SOx、CH4、N2O、CO2排放值分别为21.245,321.488,26.829,3.110,5.904,9.126,3.028,31 345.721 mg/g.该结果与过程式生命周期评估结果一致.     

农用柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料的性能

为了进一步探索二甲醚作为代用燃料在柴油机上的应用途径,开发了一种新型的燃料低压供给系统,可以使发动机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,在全工况范围内消除燃油系统低压油路的气阻问题.试验结果表明:燃用二甲醚/柴油混合燃料时,发动机的经济性有所改善;与原机相比,碳烟下降约30%,NOx排放平均降低约36%.     

外保温系统优化对建筑生命周期能耗的影响

针对北京某高校典型学生宿舍建筑,采用生命周期分析方法和动态模拟仿真方法,研究了建筑物材料生产阶段、运行阶段和废弃阶段及全生命周期的能耗与保温系统设计参数间的关系,以确定最优保温系统参数,指导建筑节能.研究表明,黏土砖、混凝土和水泥砂浆的材料消耗量最大,占材料总消耗的98.1%;就能耗而言,混凝土的贡献最大,占36.6%;材料生产阶段的能耗占生命周期能耗的5.6%¹8.8%,建筑运行阶段的能耗占生命周期能耗的80.6%18.8%,建筑运行阶段的能耗占生命周期能耗的80.6%⁹3.4%,处置阶段可以忽略不计;随着保温层厚度的增加,材料生产阶段的能耗线性增加,建筑运行阶段的能耗逐渐减小,而生命周期能耗存在最优值;当传热系数为0.3 W/m2 K、保温层厚度为130mm时,全生命周期总能耗最小.     

甲醇含量对二甲醚发动机性能和排放的影响

通过在纯二甲醚中掺混甲醇,研究燃料成分中甲醇含量的变化对二甲醚发动机性能和排放的影响。结果表明,随着甲醇含量的增加,二甲醚发动机的燃油消耗率增大、排气温度升高,HC、CO等气体排放增加,NO_x排放减少,发动机低负荷运行时影响更为显著;当甲醇含量高于3%时,二甲醚发动机HC排放显著增大,从发动机性能和尾气排放方面综合考虑,车用二甲醚燃料成分中甲醇含量以不高于3%为宜。     

基于火用分析和生命周期评价的既有建筑围护结构节能改造

 为了定量系统地评价既有建筑改造的节能效果,提出了火用分析结合生命周期评价的方法。根据热力学第二定律,将能耗转换为火用,分析建筑生命周期中对能源、资源和环境影响较大的阶段,即建材的生产阶段和运行阶段。运用该方法对宁波建筑节能改造实例进行分析,结果表明,在建筑节能改造后的生命周期内,保温材料在生产阶段的能耗需要15年才能与运行阶段节约的能耗相等,CO2排放量需要16a才能与减排的CO2量相等,但对于保温材料,其在生产阶段消耗的火用,远大于其在运行阶段节约的火用。因此,对于既有建筑节能改造,新增保温材料在生产阶段的能耗和CO2排放量不能忽略。对于建造年代久远的建筑,在进行围护结构节能改造时,应当将改造后的节火用效果、节能效果和环境影响作为一个整体进行综合分析。     

建筑围护结构节能设计火用分析及CO_2排放研究

以夏热冬冷地区株洲市某办公楼为研究对象,基于全生命周期理论与火用方法,对建筑围护结构不同节能设计方案能耗、火用耗及CO2排放量进行分析,并结合热经济学原理,建立了围护结构火用成本分析模型来综合评价节能设计方案的经济性及节能性.结果表明:当节能设计后建筑运行阶段节约的能耗或CO2减排量大于因节能而投入的能耗及CO2排放量时,才能达到真正意义上的节能.文中方案1,方案2中建筑运行阶段节约的能耗分别需要10年,11年才能抵消建材生产阶段产生的能耗,CO2减排量分别需要4,5年才能抵消建材生产阶段产生CO2排放量.且建材生产阶段的火用耗远远大于节能设计后运行阶段节火用量,火用成本的分析结果表明较低的单位火用成本,意味着选用投资较少的节能改造方案,较多的使用低品位能源,得到了火用效率较高的制冷量、制热量,建筑整体节能性和可持续性高.     

木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价

利用生命周期评价理论，建立了木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价模型．以总体能源消耗、化石燃料消耗、石油消耗、净能源产出和能源综合利用率为评价指标，对木薯燃料乙醇进行了生命周期能源效率评价．结果表明：与汽油相比，木薯燃料乙醇生命周期整体能源消耗增加22%，化石燃料消耗降低54%，石油消耗降低96％，净能源产出偏低45％，能源综合利用率偏低8％．木薯燃料乙醇是潜力巨大的绿色燃料．     

高原地区混合动力公交客车运行适应性分析

基于昆明市新能源汽车示范运行信息化管理与监控系统,对高原地区同一公交线路上同步运行的混合动力公交客车和纯柴油公交客车进行了运行数据采集,对运行车辆的油耗数据和故障情况进行了分析研究。结果表明：该混合动力公交客车节油效果明显,平均百公里油耗较纯柴油公交客车降低了11.34%;混合动力公交客车燃油经济性波动较大,受高原环境和驾驶员操作习惯影响明显;高原环境的差异性和技术条件的不成熟导致混合动力公交客车故障率明显高于纯柴油公交客车,且随运行时间增长会出现一定程度的增加。     

基于工况车辆燃油消耗的直观统计分析

针对传统汽车油耗高而难以有效分析其燃油消耗的详细特征,采用基于循环工况的发动机工作时间与燃油消耗率统计方法,分析了传统汽车发动机燃油消耗的详细三维分布特征.应用上述方法针对某传统客车在不同城市工况下进行仿真,统计其转速、转矩及其燃油消耗率时间历程,分析结果表明:发动机绝大多数工作点均落入低转速及低负荷区,并在这些工作区域内消耗太多的燃油.进一步指明了发动机节能设计的方向——发动机MAP的高效区域应向与实际工况相匹配的低速低负荷区移动以及通过混合动力技术减小发动机装机容量等措施,可为企业的产品更新和节能化设计提供实际指导.     

上海市柴油和CNG公交车生命周期成本比较

压缩天然气(CNG)一般被认为是比柴油更为清洁的燃料.利用生命周期成本评估方法对上海市柴油和CNG公交车的经济性能进行了评价(2003年价格).结果表明,在不考虑环境成本的情况下,如果贴现率保持在8%以内,CNG公交车生命周期成本均低于柴油车;如果考虑大气环境成本,在贴现率保持在8%以内时,CNG价格即使再提高16%,CNG公交车生命周期成本仍均低于柴油车;柴油与天然气的价格比、生命周期环境成本以及采用的贴现率是影响最终结果的主要敏感因素.     

直喷式柴油机燃用F-T柴油时燃烧特性的研究

根据实测的喷油器针阀升程和示功图，对一台单缸、直喷式柴油机燃用Fischer—Tropsch（F—T）柴油时的燃烧放热规律进行了计算，并系统分析了其燃烧特性．研究结果表明：与0号柴油相比，F—T柴油的喷油延迟角和喷油持续期稍长，滞燃期平均缩短了18．7％，预混燃烧放热峰值平均降低了26．8％，扩散燃烧放热峰值较高，快速燃烧期较短，燃烧持续期相当；燃用F—T柴油时的最高燃烧压力略低，最大压力升高率显著降低，燃烧噪声和机械损失较小，有效燃油消耗率和有效热效率得到了改善．     

基于道路工况预测混合动力公交车SOC开环控制策略

混合动力车辆一般采用基于荷电状态（SOC）闭环的控制策略,对蓄电池组进行频繁充电,使SOC维持在较高水平,影响制动能量的回收,从而导致燃油经济性不理想.为此,利用BP神经网络并结合城市公交运行特点,提出SOC开环控制策略,对公交车未来站点间的运行工况进行预测,减少蓄电池组的充电次数,降低蓄电池组的荷电状态.试验表明,采用该控制策略可以显著降低电池组充电时间和次数,有利于制动能量的回收,百公里油耗降低了3%.     

基于阿特金森发动机的增程式电动汽车控制策略匹配设计

能量管理控制策略是增程式电动汽车降低油耗和排放的关键,为了使增程式电动汽车获得较好的燃油经济性和控制效果,对采用阿特金森循环发动机的增程式电动汽车的结构特点和工作模式进行了分析.基于阿特金森循环发动机的工作特点,对传统的恒功率控制策略、功率跟随控制策略进行了匹配优化,并提出了发动机三工作点控制策略和基于转速切换的功率跟随控制策略.利用Cruise和Matlab软件建立了联合仿真模型.仿真结果表明:三工作点控制策略与恒功率控制策略相比,有效地防止动力电池大电流充电,有利于缓解电池寿命衰减.基于转速切换的功率跟随控制策略能有效减小发动机转速的频繁波动并且显著提高了燃油经济性,为采用阿特金森循环发动机的增程式电动汽车实用型控制策略的开发提供参考.     

基于改进 K 均值和马尔科夫链的公交车行驶工况构建

目的 为填补目前缺少符合重庆城区地形特点的公交车行驶工况空白。 方法 提出一种改进的 K 均值聚类算 法与马尔科夫链结合的行驶工况构建方法。 通过滤波算法对采集到的重庆城区 805 路公交车有效行驶数据进行 平滑处理,从平滑后的行驶数据中提取出 1 721 条运动学片段;采用核主成分分析法对各运动学片段的特征参数矩 阵进行降维处理,以粒子群算法选择适合的 K 均值初始聚类中心,并通过改进后的 K 均值聚类算法对运动学片段 进行分类标记;最后通过马尔科夫链筛选出合理的运动学片段,构建出时长为 1 310 s 的重庆城区公交车行驶工 况。 结果 将构建的行驶工况与实车采集数据及国内外部分典型工况进行对比,结果表明:所构建的工况与原始数 据在速度-加速度的联合分布趋势一致,构建的行驶工况与实车采集数据各特征值误差均小于 7%,所构建的工况 与原始数据特征高度吻合且能较好地反映出重庆城区公交车怠速时间比例高、加减速频繁等符合区域特点的实际 交通状况。 结论 构建的工况能为重庆市公交车行驶路线规划、排放及油耗测试等方面提供基础标准,同时其涉及 的研究方法能为新能源汽车能量管理、控制策略及其他城市工况构建和城市公交线路优化提供参考。