物理性污染控制主编主编 陈杰瑢陈杰瑢 第六章 热污染及其控制 第六章•第一节 概述•第二节 水体热污染•第三节 热岛效应•第四节 温室效应•第五节 热污染评价与标准•第六节 热污染控制技术 第一节 概述 环境热学环境热学 环境物理学环境物理学 分支分支 热环境热环境 研究研究 影影响响 人类活动人类活动 人体健康人体健康 影影响响热环境又称环境热特性，热环境又称环境热特性， 是提供给人类生产、生是提供给人类生产、生 活及生命活动的生存空活及生命活动的生存空 间的温度环境间的温度环境 自自然然环环 境境 城城市市环环境境建建筑筑环环境境 做最专业、最系统化的企业全员培训平台6表 6-1 热环境的分类名名 称称热热 源源特特 征征自然自然热环境热环境主要热源是主要热源是太阳太阳 l热特性取决于环境接收太阳辐射的情况；热特性取决于环境接收太阳辐射的情况；l与环境中大气同地表间的热交换有关；与环境中大气同地表间的热交换有关；l受气象条件的影响受气象条件的影响人工人工热环境热环境房屋、火炉、房屋、火炉、机械、化学机械、化学等设施等设施l人类为防御、缓和外界环境剧烈的热特性人类为防御、缓和外界环境剧烈的热特性变化而创造的更适于生存的热环境；变化而创造的更适于生存的热环境；l人类的各种生产、生活和生命活动都是在人类的各种生产、生活和生命活动都是在人工热环境中进行的人工热环境中进行的 n定义定义：地球大气圈外层空间垂直于太阳：地球大气圈外层空间垂直于太阳光线束的单位面积上单位时间内接受的光线束的单位面积上单位时间内接受的太阳辐射能量的大小太阳辐射能量的大小n数值数值：约为：约为8.158.15J J。
n n太阳辐射通量太阳辐射通量（或称太阳常数）（或称太阳常数）：：图图6-1 6-1 太阳辐射通量分配状况图太阳辐射通量分配状况图 表6-2 大气中主要物质吸收辐射能量的波长范围物质种类物质种类 吸收能量的波长范围吸收能量的波长范围 / / μμm m N N2 2, O, O2 2, NO, NO< 0.1< 0.1短波短波距地距地100km, 100km, 对紫外线完全吸收对紫外线完全吸收O O2 2< 0.24< 0.24短波短波距地距地5050～～100km, 100km, 对紫外线部分吸收对紫外线部分吸收O O3 30.20.2～～0.360.36短波短波在平流层中吸收绝大部分的紫外线在平流层中吸收绝大部分的紫外线0.40.4～～0.850.85长波长波8.38.3～～10.610.6长波长波对来自地表辐射少量吸收对来自地表辐射少量吸收H H2 2O O0.930.93～～2.852.85长波长波4.54.5～～8080长波长波6 6～～25km25km附近附近, , 对来自地表辐射吸收对来自地表辐射吸收能力较强能力较强COCO2 24.34.3附近附近长波长波12.912.9～～17.117.1长波长波对来自地表的辐射完全吸收对来自地表的辐射完全吸收 n n热环境中的人为热量来源热环境中的人为热量来源 l电动机、发动机和各种大功率的电电动机、发动机和各种大功率的电器机械装置在运转工程中，以副作用器机械装置在运转工程中，以副作用的形式向环境中释放的热能。
的形式向环境中释放的热能 l放热的化学反应过程，如化工厂的化学反放热的化学反应过程，如化工厂的化学反应炉和核反应堆中的化学反应，太阳辐射能应炉和核反应堆中的化学反应，太阳辐射能量实际就是化学反应氢核聚变产生的量实际就是化学反应氢核聚变产生的 l密集人群释放的辐射能量，一个成年人对密集人群释放的辐射能量，一个成年人对外辐射的能量相当于外辐射的能量相当于146W146W的发热器所散发的的发热器所散发的能量①①设备散热设备散热②②化学放化学放热热③③人群辐射人群辐射 •工农业生产和人类生活中排放出的废热造成的环境热化，损害环境质量，影响人类生产、生活的一种增温效应n n （一）热污染的类型（一）热污染的类型 n n （二）热污染的成因（二）热污染的成因 n n （一）热污染的类型（一）热污染的类型 水体水体热污染热污染n污染源n备 注热电厂、核电站、钢铁厂热电厂、核电站、钢铁厂的循环冷却系统排放热水；的循环冷却系统排放热水； 石油、化工、铸造、造纸石油、化工、铸造、造纸 等工业排放含大量废热的等工业排放含大量废热的 废水。
废水 燃煤火电站热能利用率仅燃煤火电站热能利用率仅40%40%，， 轻水堆核电站仅为轻水堆核电站仅为31%31%～～33%33%，， 核电站冷却水耗量较火电站多核电站冷却水耗量较火电站多 50%50%以上 废热随冷却水或工业废水排入废热随冷却水或工业废水排入 地表水体，导致水温急剧升地表水体，导致水温急剧升 高，对水生生物造成危害高，对水生生物造成危害 n类型大气大气热污染热污染城市和工业大规模燃烧过程城市和工业大规模燃烧过程 产生废热，高温产品、炉渣产生废热，高温产品、炉渣 和化学反应产生的废热等和化学反应产生的废热等 目前关于大气热污染的研究目前关于大气热污染的研究 主要集中在城市热岛效应和主要集中在城市热岛效应和 温室效应温室效应 温室气体的排放抑制了废热温室气体的排放抑制了废热 向地球大气层外扩散，更向地球大气层外扩散，更 加剧了大气的升温过程加剧了大气的升温过程 v各行业冷却水排放量对照各行业冷却水排放量对照图图6-2 各行业冷却水排放量对照各行业冷却水排放量对照 n n （二）热污染的成因（二）热污染的成因 p环境热污染主要由人类活动造成，主要成因环境热污染主要由人类活动造成，主要成因 向环境释放热量向环境释放热量 改变地表形态改变地表形态 l根据热力学原理，转化成有用功的能量最根据热力学原理，转化成有用功的能量最终也会转化成热，而传入大气。
终也会转化成热，而传入大气 l能源未能有效利用，余热排入环境后直接能源未能有效利用，余热排入环境后直接引起环境温度升高；引起环境温度升高；改变大气层组成和结构改变大气层组成和结构 n n （二）热污染的成因（二）热污染的成因 改变大气层组成和结构改变大气层组成和结构 COCO2 2含量剧增含量剧增 COCO2 2是温室效应的主要贡献者是温室效应的主要贡献者 颗粒物大量增加颗粒物大量增加 对流层水蒸气增多对流层水蒸气增多 平流层臭氧减少平流层臭氧减少 l反射太阳辐射，吸收地表长波辐射反射太阳辐射，吸收地表长波辐射l对环境温度的影响与颗粒物粒度、成分、对环境温度的影响与颗粒物粒度、成分、停留高度、云层和地表反射率等因素相关停留高度、云层和地表反射率等因素相关 l白天吸收地面辐射，抑制热量向太空扩散；白天吸收地面辐射，抑制热量向太空扩散；l夜晚向外辐射能量，使环境温度升高夜晚向外辐射能量，使环境温度升高 l氟氯烃（氟氯烃（CFCsCFCs）和含溴卤化烃哈龙（）和含溴卤化烃哈龙（HalonHalon）） 是造成臭氧层破坏的主要原因是造成臭氧层破坏的主要原因 n n （二）热污染的成因（二）热污染的成因 改变地表形态改变地表形态 l地表蒸发强度增强，反射率提高地表蒸发强度增强，反射率提高l降低植物吸收降低植物吸收COCO2 2和太阳辐射的能力和太阳辐射的能力l减弱了植被对气候的调节作用减弱了植被对气候的调节作用 植被破坏植被破坏 下垫面改变下垫面改变 海洋面受海洋面受热性质改变热性质改变 l城市化地表的反射率和蓄热能力改变城市化地表的反射率和蓄热能力改变l地表和大气之间的换热过程破坏地表和大气之间的换热过程破坏l石油泄漏可显著改变海面的受热性质石油泄漏可显著改变海面的受热性质l对太阳辐射的反射率降低，吸收能力增加对太阳辐射的反射率降低，吸收能力增加 n n （二）热污染的成因（二）热污染的成因 表表6-6 城市下垫面对热环境的影响城市下垫面对热环境的影响项项目目与与农农村比村比较结较结果果项项目目与与农农村比村比较结较结果果年平均温度年平均温度高高0.5~1.5℃℃夏季相夏季相对对湿度湿度低低8 %冬季平均最低气温冬季平均最低气温高高1.0~2.0℃℃冬季相冬季相对对湿度湿度低低2 %地面地面总辐总辐射射少少15 % ~20 %云量云量多多5 % ~10 %紫外紫外辐辐射射低低5 % ~30 %降水降水多多5 % ~10 %平均平均风风速速低低20 % ~30 % 第二节 水体热污染 l水体升温，水中溶解氧降低（表6-7）n n （一）威胁水生生物生存（一）威胁水生生物生存 7.637.777.028.078.228.388.538.868.83DO / （（ mg·L-1 ））302928272625242322水温水温/ ℃8.998.999.109.359.549.749.9510.1510.3710.6010.8311.08DO / （（ mg·L-1 ））212120191817161514131211水温水温/ ℃11.3311.5911.8712.1712.4812.8011.1213.4813.8414.2314.62DO /（（ mg·L-1 ））109876543210水温水温/ ℃表表6-7 6-7 不同温度下氧在蒸馏水中的溶解度不同温度下氧在蒸馏水中的溶解度l l在在在在0 0 0 0～～～～40℃40℃40℃40℃内温度每升高内温度每升高内温度每升高内温度每升高10℃10℃10℃10℃，水生生物的生化反应速率会增加，水生生物的生化反应速率会增加，水生生物的生化反应速率会增加，水生生物的生化反应速率会增加1 1 1 1倍，倍，倍，倍，微生物分解有机物的能力增强，导致水体缺氧加重。
微生物分解有机物的能力增强，导致水体缺氧加重微生物分解有机物的能力增强，导致水体缺氧加重微生物分解有机物的能力增强，导致水体缺氧加重 l水体升温还可提高有毒物质的毒性以及水生生物对有害物质的富集能力，改变鱼类的进食习性和繁殖状况等；l热效力综合作用容易引起鱼类和其他水生生物的死亡；l温带地区废热水扩散稀释较快，水体升温幅度相对较小；在热带和亚热带地区，夏季废热水扩散稀释较为困难，水温升高，对水生生物的影响大n n （一）威胁水生生物生存（一）威胁水生生物生存 l热污染可使水体严重缺氧，厌氧菌大量繁殖，有机物腐败严重，水体发生黑臭n n （二）加剧水体富营养化（二）加剧水体富营养化 l温温排排水水还还会会促促进进底底泥泥中中营营养养物物质质的的释释放放，，导导致致水水体体离离子子总总量量，，特特别别是是N N、、P P含含量量增增高高，，加加剧剧水水体富营养化体富营养化l水水温温超超过过30℃30℃，，硅硅藻藻大大量量死死亡亡，，绿绿藻藻、、蓝蓝藻藻迅迅速繁殖速繁殖 l水体升温给致病微生物滋生繁衍提供温床，引发流行性疾病三）引发流行性疾病（三）引发流行性疾病 l澳澳大大利利亚亚曾曾流流行行的的一一种种脑脑膜膜炎炎是是由由于于电电厂厂排排放放的的冷冷却却水水使使水水温温增增高高，，变变形形虫虫大大量量滋滋生生繁繁衍衍，，污污染染水水源源，，经经人人类类饮饮水水、、烹烹饪饪或或洗洗涤涤等等途途径径 进进入人体，导致发病。
入人体，导致发病 l水温升高会加快水体的蒸发速度，使大气中的水蒸气和二氧化碳含量增加，从而增强温室效应，引起地表和大气下层温度上升，影响大气循环，甚至导致气候异常四）增强温室效应（四）增强温室效应 n热污染是热污染是不可能彻底消除不可能彻底消除的的n综合防治的目标：综合防治的目标：减少热污染，将其控制在减少热污染，将其控制在环境可承受的范围内，及其资源化利用环境可承受的范围内，及其资源化利用n防治措施：防治措施：n （一）减少废热入水（一）减少废热入水 n （二）废热综合利用（二）废热综合利用 n （三）加强管理（三）加强管理 l冷冷却却水水循循环环利利用用或或改改进进冷冷却却方方式式，，减减少少冷冷却却水水用用量量、、降降低低排排水水温温度度，，从从而而减减少少进进入入水水体体的的废废热热量量l合合理理设设计计取取、、排排水水方方式式和和选选择择取取、、排排水水位位置置，，如如采采用用多多口口排排放放或或远远距距离离排排放放等等，，减减轻轻废废热热对对受受纳纳水水体体的的影影响响l二二次次能能源源再再利利用用。
l养养殖殖鱼鱼、、虾虾或或贝贝类类（（表表6-8 ））l废废热热水水灌灌溉溉，，温温室室蔬蔬菜菜或或花花卉卉种种植植l废废热热水水调调节节污污水水处处理理系系统统水水温温l排排入入港港口口或或航航道道以以防防止止结结冰冰l实实施施时时须须考考虑虑夏夏季季气气温温的的影影响响和和成成本本效效益益分分析析l冬冬季季供供暖暖，，夏夏季季作作为为吸吸收收型型空空调调设设备备的的能能源源l应应尽尽快快制制定定水水温温排排放放标标准准l将将热热污污染染纳纳入入建建设设项项目目的的环环境境影影响响评评价价中中l各各地地方方部部门门需需加加强强对对受受纳纳水水体体的的管管理理 第三节 热岛效应 v城市热岛效应在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活在人口稠密、工业集中的城市地区，由人类活动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致动排放的大量热量与其他自然条件共同作用致使城区气温普遍高于周围郊区的现象使城区气温普遍高于周围郊区的现象v强度表示方法强度表示方法以城区平均气温和郊区平均气温之差表示以城区平均气温和郊区平均气温之差表示 v城市热岛效应导致城区年平均气温高出郊区城市热岛效应导致城区年平均气温高出郊区 农村农村0.5~1.5℃左右；左右；v一般冬季城区平均最低气温比郊区高一般冬季城区平均最低气温比郊区高1~2℃，， 城市中心区气温比郊区高城市中心区气温比郊区高2~3℃，最大可相差，最大可相差 5℃；；v夏季城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出夏季城市局部地区的气温有时甚至比郊区高出 6℃以上。
以上 目前我国热岛效应最大的城市是目前我国热岛效应最大的城市是北京北京(9.0℃)(9.0℃) 和和上海上海（（6.8℃6.8℃），世界最大城市热岛为加拿大），世界最大城市热岛为加拿大的的温哥华温哥华(11℃)(11℃)和德国的和德国的柏林柏林(13.3℃)(13.3℃) 图图6-3 6-3 城市热岛效应形成模式图城市热岛效应形成模式图 v白天，在太阳辐射下构筑白天，在太阳辐射下构筑物表面迅速升温，积蓄大物表面迅速升温，积蓄大量热能并传递给周围大气量热能并传递给周围大气v夜晚向空气中辐射热量，夜晚向空气中辐射热量，使近地继续保持相对较高使近地继续保持相对较高的温度v由于建筑密集，地面长波由于建筑密集，地面长波辐射在建筑物表面多次反辐射在建筑物表面多次反射，使得向宇宙空间散失射，使得向宇宙空间散失的热量大大减少，日落后的热量大大减少，日落后降温也很缓慢降温也很缓慢 n引起城市热岛效应的原因引起城市热岛效应的原因 （一）城市下垫面的变化（一）城市下垫面的变化 （二）城市大气成分的变化（二）城市大气成分的变化 （三）人为热的释放（三）人为热的释放 （一）城市下垫面的变化（一）城市下垫面的变化 •随着城市化进程的发展，自然生态地表逐渐被人工地貌取代，使城市下垫面的热力学、动力学特征改变：v城市对太阳辐射的反射率低（10%～30%），导热率高，热容量大，蓄热能力强。
v在相同的太阳辐射下，城市下垫面升温快，表面温度显著高于自然下垫面v植被面积减少，不透水面积增大，储水能力降低，蒸发（蒸腾）强度减小，蒸发消耗的潜热少，地表吸收的热量大都用于下垫面增温v构筑物增加，下垫面粗糙度增大，阻碍空气流通，风速减小，不利于热量扩散 （二）城市大气成分的变化（二）城市大气成分的变化 v城市地区能源消耗集中，燃烧过程排放大量的CO2、CO、SO2、NOx和CH4等有毒有害气体和颗粒物，致使城市上空大气组成改变（表6-9）v降低了城市空气的透明度，使其吸收太阳辐射和地表长波辐射的能力增强，造成大气逆辐射增强，强化了城市热岛效应 污染物污染物CO2COSO2NOxCH4O3氯化物氯化物氨氨浓浓 度度300~10001~2000.01~80.01~10.01~10~0.80~0.80~0.21表表6-9 6-9 城市大气中主要污染物的相对浓度城市大气中主要污染物的相对浓度 /%/%（容积百分率）（容积百分率） （三）人为热的释放（三）人为热的释放 v人为热：人类活动（工业生产、家庭炉灶、采暖制冷、机动车辆）以及人群代谢所产生的热量。
v人为热量收入改变了城市地区的热量平衡，是热岛效应形成的重要原因之一v在冬季和高纬度地区的城市人为热的排放量甚至超过太阳的净辐射量（表6-10 ） 表表6-10 6-10 不同城市人为热排放量不同城市人为热排放量城市名城市名纬度纬度/ / °°N N 人口密度人口密度/ / （人（人·kmkm-2 -2 ））时间时间人为热人为热QFQF/ /（（ W W·m m-2-2））净辐射净辐射Q Qn n/ / （（ W W·m m-2-2））QF QF / /Q Qn n费尔班艾斯费尔班艾斯莫斯科莫斯科谢菲尔德谢菲尔德柏林柏林温哥华温哥华布达佩斯布达佩斯蒙特利尔蒙特利尔曼哈顿曼哈顿洛杉机洛杉机大阪大阪香港香港新加坡新加坡646456565353525249494747454540403434353522221 18108107 3007 30010 42010 4209 8309 8305 3605 36011 50011 50014 12014 12028 81028 8102 0002 00014 60014 6003 7303 7303 7003 700年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均夏季夏季冬季冬季年平均年平均夏季夏季冬季冬季年平均年平均夏季夏季冬季冬季年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均年平均19191271271919212119191515232343433232515199995757153153117117212126264 43 3181842425656575757571071076 64646100100－－8 85252929213139393108108≈110≈110≈110≈1101.051.053.023.020.340.340.370.370.330.330.140.143.833.830.930.930.320.321.901.900.620.6211.7711.771.261.260.190.190.040.040.030.03 （（1 1）城区冬季缩短，霜雪减少）城区冬季缩短，霜雪减少 城区冬季采暖耗能降低，但另一方面，热岛效城区冬季采暖耗能降低，但另一方面，热岛效应导致夏季持续高温又会增加城市耗能。
例如美国应导致夏季持续高温又会增加城市耗能例如美国洛杉矶市城乡温差增加洛杉矶市城乡温差增加2.8℃2.8℃，全市因空调降温多，全市因空调降温多耗耗1010亿瓦电能，每小时合亿瓦电能，每小时合1515万美元，据此推算全美万美元，据此推算全美国夏季因热岛效应每小时多耗降温费达数百万美元国夏季因热岛效应每小时多耗降温费达数百万美元 （（2 2）加剧城区夏季高温天气）加剧城区夏季高温天气 工作效率降低，中暑和死亡人数增加工作效率降低，中暑和死亡人数增加 医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关，当温度高于切相关，当温度高于28℃28℃时，人会有不舒适感；温时，人会有不舒适感；温度再高易导致烦躁、中暑和精神紊乱等；气温高于度再高易导致烦躁、中暑和精神紊乱等；气温高于34℃34℃并加以热浪侵袭可引发心脏病、脑血管和呼吸并加以热浪侵袭可引发心脏病、脑血管和呼吸系统疾病，使死亡率显著增加系统疾病，使死亡率显著增加 （（3 3）引起异常天气现象）引起异常天气现象 城市热岛效应可能引起暴雨、飓风和云雾等异城市热岛效应可能引起暴雨、飓风和云雾等异常天气现象，即所谓的常天气现象，即所谓的““雨岛效应雨岛效应””、、““雾岛效应雾岛效应””和和““城市风城市风””。
热岛效应阻碍了热岛效应阻碍了城市云雾（工业生城市云雾（工业生产和生活中排放的污染物形成的酸雾、油雾、烟雾产和生活中排放的污染物形成的酸雾、油雾、烟雾和光化学雾等的混合物）的扩散和光化学雾等的混合物）的扩散 城市热岛环流城市热岛环流 城区中心空气受热上升，周围郊区冷空气向市区汇流城区中心空气受热上升，周围郊区冷空气向市区汇流补充，而城区上升的空气在向四周扩散的过程中又在郊区沉补充，而城区上升的空气在向四周扩散的过程中又在郊区沉降下来，形成城市热岛环流，不利于污染物向外迁移扩散，降下来，形成城市热岛环流，不利于污染物向外迁移扩散，会加剧城市大气污染会加剧城市大气污染 图图6-4 城市热岛环流模式和尘盖城市热岛环流模式和尘盖 （（4 4）局部地区水灾）局部地区水灾 城市热岛效应可能造成局部地区水灾城市产城市热岛效应可能造成局部地区水灾城市产生的上升热气流与潮湿的海陆气流相遇，会在局部生的上升热气流与潮湿的海陆气流相遇，会在局部地区上空形成乱积云，而后降下暴雨，每小时降水地区上空形成乱积云，而后降下暴雨，每小时降水量可达量可达100100㎜㎜以上，从而在某些地区引发洪水，造以上，从而在某些地区引发洪水，造成山体滑坡和道路塌陷等。
成山体滑坡和道路塌陷等 （（5 5）导致气候、物候失常）导致气候、物候失常 城市热岛效应会导致气候、物候失常城市热岛效应会导致气候、物候失常日本大城市近年出现樱花早开、红叶迟红、气候亚日本大城市近年出现樱花早开、红叶迟红、气候亚热带化等现象都是热岛效应所致热带化等现象都是热岛效应所致 此外，城市热岛效应还会加重城市供水紧张，此外，城市热岛效应还会加重城市供水紧张，导致火灾多发，为细菌病毒等的孳生蔓延提供温床，导致火灾多发，为细菌病毒等的孳生蔓延提供温床，甚至威胁到一些生物的生存并破坏整个城市的生态甚至威胁到一些生物的生存并破坏整个城市的生态平衡 l增加自然下垫面的比例，大力发展城市绿化，增加自然下垫面的比例，大力发展城市绿化，营造各种营造各种“城市绿岛城市绿岛”是防治城市热岛效应是防治城市热岛效应的有效措施的有效措施l加强工业整治及机动车尾气治理，限制大气加强工业整治及机动车尾气治理，限制大气污染物的排放，减少对城市大气组成的影响污染物的排放，减少对城市大气组成的影响l调整能源结构、提高能源利用率，发展清洁调整能源结构、提高能源利用率，发展清洁燃料、开发利用太阳能等新能源，减少向环燃料、开发利用太阳能等新能源，减少向环境排放人为热。
境排放人为热 l开发、使用反射率高、吸热率低、隔热性能开发、使用反射率高、吸热率低、隔热性能好的新型环保建筑材料好的新型环保建筑材料l综合防治：控制人口数量，增加人工湿地，综合防治：控制人口数量，增加人工湿地，加强屋顶和墙壁绿化，建设城市加强屋顶和墙壁绿化，建设城市“通风道通风道”，完善环境监察制度等综合防治热岛效应完善环境监察制度等综合防治热岛效应 第四节 温室效应 •温室效应是地球大气层的一种物理特性n n适度的温室效应适度的温室效应创造了适宜生物生存的地创造了适宜生物生存的地球热环境球热环境 地球大气层热量地球大气层热量辐射平衡图辐射平衡图 CO2温室气体：温室气体：COCO2 2、、CHCH4 4、、COCO、、CFCsCFCs、、O O3 3lCOCO2 2的全球变暖潜能最小，但其含量远远超过其他气体，的全球变暖潜能最小，但其含量远远超过其他气体， 是温室效应最大贡献者是温室效应最大贡献者l大气中的水蒸气是自然温室效应的主要原因之一，其含量大气中的水蒸气是自然温室效应的主要原因之一，其含量 比比COCO2 2和其他温室气体的总和还高许多在中纬度地区晴朗和其他温室气体的总和还高许多。
在中纬度地区晴朗 天气水蒸气对温室效应的影响占天气水蒸气对温室效应的影响占60%60%～～7070％，％，COCO2 2仅占仅占2525％l水蒸汽在大气中的含量相对稳定，因此普遍认为大气中的水蒸汽在大气中的含量相对稳定，因此普遍认为大气中的 水蒸汽不直接受人类活动的影响；相反，大气中水蒸汽不直接受人类活动的影响；相反，大气中COCO2 2的浓度的浓度 在持续上升，成为人们最关注的温室气体在持续上升，成为人们最关注的温室气体 （一）温室气体排放量增加图图6-6 近代人类活动对大气中近代人类活动对大气中CO2浓度的影响浓度的影响 随着城市化、工业化、交通现代化、人口剧增，化石燃料大量消耗，排入大随着城市化、工业化、交通现代化、人口剧增，化石燃料大量消耗，排入大气的气的COCO2 2迅速增加，破坏了自然界的碳循环迅速增加，破坏了自然界的碳循环 （一）温室气体排放量增加注：注：CO2、、CH4、、N2O的增的增长长率以率以1984年年为为基基础计础计算，算，CFC-11和和HCFC-22的增的增长长率以率以 1990年年为为基基础计础计算表表6-11 人为活动对主要温室气体变化的影响人为活动对主要温室气体变化的影响项项项项 目目目目CO2CH4N2OCFC-11HCFC-22工工业业革命前体革命前体积积分数分数280×10-60.7×10-60.275×10-6001994年体年体积积分数分数358×10-61.72×10-60.312×10-6268×10-1272×10-6浓浓度增度增长长速率速率 /（（ %·a-1））0.40.60.2505n温室气体在大气中的含量都呈现出加速增长的趋势。
温室气体在大气中的含量都呈现出加速增长的趋势n目前目前N N2 2O O的年增长量约为的年增长量约为3.93.9××10106 6t t，估计，估计CHCH4 4的浓度在的浓度在20502050年将增至年将增至2.52.5××1010-6-6（是（是19501950年的年的2 2倍），而且可能成为温室效应的主因倍），而且可能成为温室效应的主因n气溶胶对温室效应的影响十分复杂，据估计气溶胶对温室效应的影响十分复杂，据估计19701970年前北半球人为颗粒物年前北半球人为颗粒物的年排放量为的年排放量为4.84.8××10108 8 t t，而，而20002000年则达年则达7.67.6××10108 8 t t （一）温室气体排放量增加图图6-7 温室气体对气温上升的贡献变化温室气体对气温上升的贡献变化n不同温室气体单位不同温室气体单位质量或浓度的增温质量或浓度的增温贡献率不同，在大贡献率不同，在大气中含量增加的速气中含量增加的速率也不同，因此它率也不同，因此它们在不同时期内对们在不同时期内对全球气温升高的贡全球气温升高的贡献率也不同献率也不同 n n（二）植被破坏，温室气体吸纳量降低（二）植被破坏，温室气体吸纳量降低v占地球表面占地球表面6 % ～～7%的森林吸收的森林吸收COCO2 2的量比地球表面的量比地球表面70%70%的海洋的海洋 还多还多1/41/4。
v进入大气中的进入大气中的COCO2 2约有约有2/32/3可被植物吸收由于大量砍伐，可被植物吸收由于大量砍伐， 地球上的森林，特别是热带雨林的面积急剧减少，对地球上的森林，特别是热带雨林的面积急剧减少，对COCO2 2的的 吸收能力大大降低，导致大气中吸收能力大大降低，导致大气中COCO2 2浓度日趋升高浓度日趋升高v据估计，目前因全球森林植被破坏引起的据估计，目前因全球森林植被破坏引起的COCO2 2浓度上升约占浓度上升约占 COCO2 2增加总量的增加总量的24%24% 图图6-9 近代全球气温变化与近代全球气温变化与CO2和和CH4含量的关系含量的关系n近代全球气温气候的近代全球气温气候的变化与温室气体变化与温室气体COCO2 2和和CHCH4 4含量呈现正相关关含量呈现正相关关系（图系（图6-96-9）；）；n温室效应的加剧必然温室效应的加剧必然导致全球变暖；导致全球变暖；n气候变化确实已成为气候变化确实已成为限制人类生存和发展限制人类生存和发展的重要因素的重要因素 四四 （一）冰川消退，海平面上升n 极地及高山冰川融化，海平面上升极地及高山冰川融化，海平面上升。
n 气温升高，海水受热膨胀，海平面上升气温升高，海水受热膨胀，海平面上升n 海平面上升导致低地被淹、海岸侵蚀加重、海平面上升导致低地被淹、海岸侵蚀加重、 排洪不畅、土地盐渍化和海水倒灌等问题排洪不畅、土地盐渍化和海水倒灌等问题 四四（二）气候带北移，引发生态问题n 气温升高，北半球气候带将北移；气温升高，北半球气候带将北移；n 若物种迁移适应速度落后于环境的变化，则若物种迁移适应速度落后于环境的变化，则 该物种可能濒于灭绝该物种可能濒于灭绝n 病虫分布区扩大、生长季加长、繁殖代数增病虫分布区扩大、生长季加长、繁殖代数增 加，年中危害期延长，加重农林灾害加，年中危害期延长，加重农林灾害 四四（三）加重区域性自然灾害n 加大海洋和陆地的蒸发速度，改变降水量和降水频加大海洋和陆地的蒸发速度，改变降水量和降水频 率在时间和空间上的分配率在时间和空间上的分配n 缺水地区降水和地表径流减少，加重地区旱灾和土缺水地区降水和地表径流减少，加重地区旱灾和土 地荒漠化的速度地荒漠化的速度n 热带地区降水量增大，加剧洪涝灾害的发生热带地区降水量增大，加剧洪涝灾害的发生。
n 局部地区气候异常，自然灾害加重局部地区气候异常，自然灾害加重 四四（四）危害人类健康n温室效应导致极热天气出现频率增加，使心血温室效应导致极热天气出现频率增加，使心血 管和呼吸系统疾病的发病率上升，同时还会促管和呼吸系统疾病的发病率上升，同时还会促 进流行性疾病的传播和扩散，威胁人类健康进流行性疾病的传播和扩散，威胁人类健康全球变暖、全球变暖、COCO2 2含量升高，有利于植物的光合作用，扩大含量升高，有利于植物的光合作用，扩大植物的生长范围，提高生产力但整体来看，温室效应植物的生长范围，提高生产力但整体来看，温室效应弊多于利，必须采取对策控制温室效应，抑制全球变暖弊多于利，必须采取对策控制温室效应，抑制全球变暖 （一）控制温室气体的排放（一）控制温室气体的排放l 控制矿物燃料的使用量，调整能源结构，提高能源控制矿物燃料的使用量，调整能源结构，提高能源 利用率l 有效控制有效控制COCO2 2排放量需要世界各国协调保护与发展的排放量需要世界各国协调保护与发展的 关系，主动承担其责任，并互相合作、联合行动关系，主动承担其责任，并互相合作、联合行动l 自自2020世纪世纪8080年代末期以来，在联合国的组织下召开年代末期以来，在联合国的组织下召开 了多次国际会议，形成了两个最重要的决议。
了多次国际会议，形成了两个最重要的决议l 《《联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约》》l 《《京都议定书京都议定书》》（二）增加温室气体的吸收（二）增加温室气体的吸收l 保护森林资源，植树造林提高森林覆盖面积，有效保护森林资源，植树造林提高森林覆盖面积，有效 提高植物对提高植物对CO2CO2的吸收量的吸收量l 森林植被可以防风固沙、滞留空气中的粉尘，进一森林植被可以防风固沙、滞留空气中的粉尘，进一 步抑制温室效应步抑制温室效应l 加强二氧化碳固定技术的研究加强二氧化碳固定技术的研究 （三）适应气候变化的对策（三）适应气候变化的对策l 培育农林作物新品种、调整农业生产结构培育农林作物新品种、调整农业生产结构l 规划和防止海岸侵蚀的工程规划和防止海岸侵蚀的工程l 加强温室效应和全球变暖的机理及其对自然界和人加强温室效应和全球变暖的机理及其对自然界和人 类的影响研究类的影响研究l 控制人口数量、加强环境保护的宣传教育控制人口数量、加强环境保护的宣传教育 第五节 热污染评价与标准 l环境水温变化限制值：环境水温变化限制值： l《《地表水环境质量标准地表水环境质量标准》》（（GB 3838-2002GB 3838-2002））l 规定人为造成的环境水温变化限制值；规定人为造成的环境水温变化限制值；l 周平均最大温升周平均最大温升≤≤1 1；周平均最大温降；周平均最大温降≤≤2 2。
l水温的测定方法：水温的测定方法：l《《水质水温的测定水质水温的测定 温度计或颠倒温度计温度计或颠倒温度计 测定法测定法》》（（GB 13195-91 ）） l最高周平均温度（最高周平均温度（MWATMWAT）：）：l 根据鱼类生长的最高起始致死温度（根据鱼类生长的最高起始致死温度（UILTUILT）和）和 最适温度制定的一项综合指标；最适温度制定的一项综合指标；l 用以确定由冷却水排放造成的水体热污染的控用以确定由冷却水排放造成的水体热污染的控 制标准l 计算式计算式 （（6-16-1）） l起始致死温度：起始致死温度： 50%50%的驯化个体能够无限期存活下去的温度的驯化个体能够无限期存活下去的温度 值，通常以值，通常以LT50LT50表示l最高致死温度：最高致死温度： 随驯化温度升高，随驯化温度升高，LT50LT50亦升高，当驯化温度亦升高，当驯化温度 升至一定程度时升至一定程度时LT50LT50不再升高，此不再升高，此LT50值值 即最高致死温度。
即最高致死温度 l最适温度：最适温度：l 最适宜鱼类生长的温度；最适宜鱼类生长的温度；l 各种鱼不同生活阶段最适温度各不相同；各种鱼不同生活阶段最适温度各不相同；l 最适温度的测定条件（光照、饲料量、溶解氧最适温度的测定条件（光照、饲料量、溶解氧 等）要求很苛刻，测试时间也很长，通常以与等）要求很苛刻，测试时间也很长，通常以与 活动或代谢有关的某种特殊功能的最适温度活动或代谢有关的某种特殊功能的最适温度 替代 l零净生长率温度和最适温度的平均值零净生长率温度和最适温度的平均值 ：：l 零净生长率温度零净生长率温度是鱼的同化速率与异化速率相是鱼的同化速率与异化速率相 同时的温度同时的温度 ；；l 该平均值是最理想的高温限值，至少该平均值是最理想的高温限值，至少可以保证可以保证 鱼的生长速率不低于最高值的鱼的生长速率不低于最高值的80%80%l 此数值很难获得，而生长的最高周平均温度被此数值很难获得，而生长的最高周平均温度被 认为很接近该平均值，因此在认为很接近该平均值，因此在国内外将最高周国内外将最高周 平均温度作为水体的评价标准。
平均温度作为水体的评价标准 l大气热环境温度测量方法：大气热环境温度测量方法： 将温度计的水银球放入一个直径为将温度计的水银球放入一个直径为15cm15cm、外表面涂黑的空心铜球中心、外表面涂黑的空心铜球中心进行测量，所测温度可以反映出环进行测量，所测温度可以反映出环境热辐射的状况境热辐射的状况黑球温黑球温度度（（T T g g））法法将水银温度计的水银球用湿纱布包将水银温度计的水银球用湿纱布包裹起来，放置到环境中进行测量，裹起来，放置到环境中进行测量，所测温度为饱和湿度下的大气温度所测温度为饱和湿度下的大气温度干球温度与湿球温度的差值则反映干球温度与湿球温度的差值则反映了环境的湿度状况了环境的湿度状况湿球温湿球温度度（（T T w w））法法将水银温度计的水银球不加任何处将水银温度计的水银球不加任何处理，直接放置到环境中进行测量，理，直接放置到环境中进行测量，即得到大气的温度，又称为气温即得到大气的温度，又称为气温干球温干球温度度（（T T a a））法法说说 明明测量方测量方法法表表6-13 大气热环境温度测量方法大气热环境温度测量方法 注：三种方法测定的温度值各代表一定的物理意义，各值之间存在较大注：三种方法测定的温度值各代表一定的物理意义，各值之间存在较大 差异，表示环境温度时，须注明测定时所采用的方法。
差异，表示环境温度时，须注明测定时所采用的方法 l生理热环境指标：生理热环境指标： l环境生理学上采用温度环境生理学上采用温度- -湿度湿度- -风速表示环境温度风速表示环境温度 的综合指标的综合指标l常用的常用的5种生理热环境指标：种生理热环境指标：l 1.1.有效温度（有效温度（ETET）） l 2.2.干干- -湿湿- -黑球温度黑球温度l 3.3.操作温度（操作温度（OTOT））l 4.4.预测平均热反应指标（预测平均热反应指标（PMVPMV））l 5.5.热平衡数（热平衡数（HBHB）） l有效温度：有效温度：将干球温度、湿度、空气流速对将干球温度、湿度、空气流速对 人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数 值的任意指标，数值上等于产生相同感觉的值的任意指标，数值上等于产生相同感觉的 静止饱和空气的温度静止饱和空气的温度l有效温度在低温时过分强调湿度的影响，而有效温度在低温时过分强调湿度的影响，而 在高温时对湿度的影响强调不够，现在已不在高温时对湿度的影响强调不够，现在已不 再推荐使用再推荐使用1.1.有效温度（有效温度（ETET）） l替代形式替代形式 ————新有效温度新有效温度（（标准有效温度标准有效温度，，SETSET））l依据依据: :GaggeGagge等根据人体热调节系统数学模型提出的；等根据人体热调节系统数学模型提出的；l定义：定义：相对湿度相对湿度50%50%的假想封闭环境中相同作用的温度；的假想封闭环境中相同作用的温度；l意义：意义：同时考虑了辐射、对流和蒸发三种因素的影响，同时考虑了辐射、对流和蒸发三种因素的影响， 将真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度将真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度 规整为一个温度参数，是一个等效的干球温度；规整为一个温度参数，是一个等效的干球温度；l用途：用途：确定人的热舒适标准，指导室内热环境的设计。
确定人的热舒适标准，指导室内热环境的设计1.1.有效温度（有效温度（ETET）） l干干- -湿湿- -黑球温度：黑球温度：是干球温度法、湿球温度是干球温度法、湿球温度 法和黑球温度法测得的温度值按一定比例的法和黑球温度法测得的温度值按一定比例的 加权平均值加权平均值l作用：作用：反映环境温度对人体生理影响的程度反映环境温度对人体生理影响的程度l表示方法：表示方法：l（（1 1）湿球黑球温度指数（）湿球黑球温度指数（WBGTWBGT））l（（2 2）温湿指数（）温湿指数（THITHI）） 2.2.干干- -湿湿- -黑球温度黑球温度 l湿球黑球温度指数（湿球黑球温度指数（WBGT））l 计算式计算式 （室外有太阳辐射）（室外有太阳辐射） （室内外无太阳辐射）（室内外无太阳辐射） 2.2.干干- -湿湿- -黑球温度黑球温度 vWBGT指数是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个指数是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个 基本参量，用以评价人体的平均热负荷。
基本参量，用以评价人体的平均热负荷vWBGT指数评价标准与人的能量代谢有关当人体代谢指数评价标准与人的能量代谢有关当人体代谢 水平不同时给人的热负荷强度也不同（表水平不同时给人的热负荷强度也不同（表6-14 ）自然湿球温度自然湿球温度（（6-26-2）） （（6-36-3）） 做最专业、最系统化的企业全员培训平台66表6-14 WBGT指数评价标准 平均能量平均能量代代谢谢率等率等级级WBGT指数指数 / ℃好好中中差差很差很差0≤ 33≤ 34≤ 35> 351≤ 30≤ 31≤ 32> 322≤ 28≤ 29≤ 30> 303≤ 26≤ 27≤ 28> 284≤ 25≤ 26≤ 27> 27v人体的能量代谢等级可通过测量获得；人体的能量代谢等级可通过测量获得；v没有能量代谢数据时，也可根据劳动强度将其划分为相应的没有能量代谢数据时，也可根据劳动强度将其划分为相应的5 5个等级，即休息、低代谢率、中代谢率、高代谢率和极高代个等级，即休息、低代谢率、中代谢率、高代谢率和极高代谢率（表谢率（表6-156-15） 做最专业、最系统化的企业全员培训平台67 级级 别别平均能量代平均能量代谢谢率率M示示 例例W/m2 kcal/（（min·m2））kJ/ （（min·m2））0休息休息≤65≤0.930≤3.892休息休息1低代低代谢谢率率65~1300.930~1.8593.892~7.778坐姿：坐姿：轻轻手工作手工作业业(书书写、打字、写、打字、绘绘画、画、缝纫缝纫、薄、薄记记、、记帐记帐),手和臂手和臂劳动劳动(小修理工具、材料的小修理工具、材料的检验检验、、组组装装或分或分类类), 臂和腿臂和腿劳动劳动(正常情况正常情况驾驶车辆驾驶车辆脚踏开关脚踏开关或踏脚或踏脚)立姿：立姿：钻钻孔孔(小型小型), 碾磨机碾磨机(小件小件),绕线绕线圈圈, 小功率工具加小功率工具加工工, 闲闲步步(速度速度<3.5km/h)2中代中代谢谢率率130~2001.859~2.8627.778~11.974手和臂持手和臂持续动续动作作(敲敲钉钉子或填充子或填充), 臂和腿的工作臂和腿的工作(卡卡车车、、拖拉机或建筑拖拉机或建筑设备设备等非运等非运输输操作操作), 臂和躯干工作臂和躯干工作(风动风动工具操作工具操作, 拖拉机装配、粉刷、拖拉机装配、粉刷、间间断搬运中等重物、除断搬运中等重物、除草、草、锄锄田、摘水果和蔬菜田、摘水果和蔬菜), 推或拉推或拉轻轻型独型独轮轮或双或双轮轮小小车车(速度速度3.5～～5.5km/h), 锻锻造造3高代高代谢谢率率200~2602.862~3.72111.974~15.565臂和躯干臂和躯干负负荷工作荷工作, 搬重物、搬重物、铲铲、、锤锻锤锻、、锯锯刨或刨或凿凿硬木硬木, 割草、挖掘、以割草、挖掘、以5.5～～7 km/h速度行走速度行走, 推或拉重型独推或拉重型独轮轮或双或双轮车轮车, 清砂、安装混凝土板清砂、安装混凝土板块块4极高极高代代谢谢率率＞＞260＞＞3.721＞＞15.565快到极限快到极限节节律的极律的极强强活活动动, 劈砍工作劈砍工作, 大大强强度的挖掘度的挖掘, 爬爬梯、小步急行、奔跑、行走速度超梯、小步急行、奔跑、行走速度超过过7km/h表6-15 能量代谢率分级 l温湿指数（温湿指数（THI））l 计算式计算式l 根据根据THITHI进行的热环境评价（表进行的热环境评价（表6-166-16）） 2.2.干干- -湿湿- -黑球温度黑球温度相对湿度，相对湿度，% % 表表6-16 6-16 温湿指数温湿指数 (THI)(THI)的评价标准的评价标准 范围范围 / ℃感觉程度感觉程度范围范围 / ℃感觉程度感觉程度＞＞28.0炎炎热热17.0～～24.9舒适舒适27.0～～28.0热热15.0～～16.9凉凉25.0～～26.9暖暖＜＜15.0冷冷（（6-46-4）） （（6-56-5）） l是平均辐射温度和空气温度关于各自对应的是平均辐射温度和空气温度关于各自对应的 换热系数的加权平均值。
换热系数的加权平均值l计算式计算式3.3.操作温度操作温度（（OT））——平均辐射温度（舱室墙壁温度）；平均辐射温度（舱室墙壁温度）；—— 热辐射系数；热辐射系数； —— 热对流系数热对流系数 （（6-66-6）） l丹麦工业大学丹麦工业大学P.O. Fanger等（等（1972）：）：lISO-7730标准标准《《室中热环境室中热环境PMV与与PPD指标的指标的 确定及热舒适条件的确定确定及热舒适条件的确定》》中提出；中提出；l 计算式计算式l根据根据PMVPMV进行的热环境评价（表进行的热环境评价（表6-176-17））4.4.预测平均热反应指标预测平均热反应指标（（PMV））人体的总产热量人体的总产热量 表表6-17 6-17 PMV指标指标对热环境的判断对热环境的判断 很很热热热热温暖温暖适中适中凉凉冷冷很冷很冷感感觉觉3210-1-2-3PMVPMV（（6-76-7）） l中国，叶海（中国，叶海（2004）：）：l表示显热散热占总产热量的比值；表示显热散热占总产热量的比值；l可以用于普通热环境的客观评价；可以用于普通热环境的客观评价；l也可以作为也可以作为PMVPMV的一种简易计算方法的一种简易计算方法；；l计算式计算式l根据根据HBHB进行的热环境评价（表进行的热环境评价（表6-186-18））5.5.热平衡数热平衡数（（HB））服装的基本热阻服装的基本热阻 （（6-86-8）） 5.5.热平衡数热平衡数（（HB））表表6-18 HB的热感觉等级的热感觉等级 HB热热感感觉觉PMVHB热热感感觉觉PMV0.91稍凉稍凉－－10.55微暖微暖0.380.83略凉略凉－－0.690.46略暖略暖0.690.75微凉微凉－－0.830.38稍暖稍暖10.65热热中性中性0vHB包含了影响热舒适的包含了影响热舒适的5个基本参数：空气温度、平均辐个基本参数：空气温度、平均辐射温度、风速、活动量和服装热阻；射温度、风速、活动量和服装热阻；v可用于对热环境进行客观评价，其值在可用于对热环境进行客观评价，其值在0～～1之间，值越高之间，值越高表示环境给人的热感觉越凉爽。
表示环境给人的热感觉越凉爽 第六节 热污染控制技术 （一）热泵（一）热泵 节能技术节能技术与设备与设备（二）热管（二）热管 （三）隔热材料（三）隔热材料 （四）空冷技术（四）空冷技术 （一）热泵（一）热泵 v热泵：将热由低温位传输到高温位的装置v热泵技术：热泵技术：一种高效、节能、环保技术；一种高效、节能、环保技术；v热泵设备的开发利用始于热泵设备的开发利用始于2020世纪世纪2020～～3030年代；年代；v7070年代能源危机的出现，使热泵技术得以迅速年代能源危机的出现，使热泵技术得以迅速发展v工作原理工作原理：：卡诺循环（图卡诺循环（图6-106-10））利用机械能、热能等外利用机械能、热能等外部能量，通过传热工质部能量，通过传热工质把低温热源中无法被利把低温热源中无法被利用的潜热和废热，通过用的潜热和废热，通过热泵机组集中后再传递热泵机组集中后再传递给要加热的物质给要加热的物质图图6-10 典型压缩式热泵的工作原理典型压缩式热泵的工作原理 做最专业、最系统化的企业全员培训平台76（一）热泵（一）热泵 v热泵用途：住宅取暖，提高生活热水，食品干燥加工、木材和种子干燥，工业锅炉的蒸汽加热等。
v热泵的热量来源热泵的热量来源：：空气、水、地热和太阳能空气、水、地热和太阳能v以各种废水、废气为热源的余热回收型热泵不仅节能，以各种废水、废气为热源的余热回收型热泵不仅节能，同时直接减少人为热的排放，减轻环境热污染同时直接减少人为热的排放，减轻环境热污染v采用热泵与直接电加热相比，可节电采用热泵与直接电加热相比，可节电80%80%以上v对于对于100℃100℃以下的热量，采用热泵比锅炉供热可节约燃以下的热量，采用热泵比锅炉供热可节约燃料料50%50% v热泵在北美和欧洲的应用最广热泵在北美和欧洲的应用最广（表（表6-196-19））表表6-19 欧洲一些国家热泵机组的应用欧洲一些国家热泵机组的应用95% 85%—15%30 000法国法国91% 55%5%40%67 000瑞士瑞士90% 16%12%72%370 000瑞典瑞典43% ———29 500荷荷兰兰63% 17%11%72%100 000德国德国空气空气源源水水源源地地热热源源用于住宅供用于住宅供暖暖热泵类热泵类型型2000年年总总量量国家国家 做最专业、最系统化的企业全员培训平台77（一）热泵（一）热泵 图图6-11 莫斯科市乌赫托斯基生活小区电莫斯科市乌赫托斯基生活小区电-热热-冷三联供系统能源及功率分配冷三联供系统能源及功率分配 整个系统的能量都来自当地的整个系统的能量都来自当地的““二次能源二次能源””，不需消耗任何化石燃料。
不需消耗任何化石燃料 城市污水城市污水地下干管地下干管 天然气的压力由天然气的压力由2MP减至减至0.3～～0.6MPa v美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover于1963年发明了热管二）热管（二）热管 v热管：热管：利用密闭管内工质的蒸发和冷凝进利用密闭管内工质的蒸发和冷凝进行传热的装置行传热的装置v热管的结构：热管的结构：由管壳、吸液芯（毛细多孔由管壳、吸液芯（毛细多孔材料构成）和工质（传递热能的液体）三材料构成）和工质（传递热能的液体）三部分组成部分组成 v工作原理：工作原理：图图6-126-12图图6-12 热管的工作原理热管的工作原理热管一端为蒸发端，热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端当另一端为冷凝端当一端受热时，毛细管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并下流向另外一端，并释放出热量，重新凝释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细作用多孔材料靠毛细作用流回蒸发段如此循流回蒸发段如此循环不止，即可将分散环不止，即可将分散的热量集中起来的热量集中起来 （二）热管（二）热管 v优点：与热泵相比，热管不需从外部输入能量，具有极高的导热性、良好的等温性，而且热传输量大，可以远距离传热。
v应用：广泛用于余热回收，主要用作空气预热器、工业锅炉和利用废热加热生活用水，在太阳能集热器、地热温室等方面都取得了很好的效益 隔热隔热材料材料1 1．隔热材料的种类．隔热材料的种类 2 2．隔热材料的基本性能．隔热材料的基本性能 （（4 4））低温工程隔热技术低温工程隔热技术（（1 1）矿井巷道隔热技术）矿井巷道隔热技术（（3 3）建筑工）建筑工程隔热技术程隔热技术 （（2 2）工业炉窑隔热技术）工业炉窑隔热技术（三）隔热材料（三）隔热材料 (1)(1)多孔纤维质隔热材料多孔纤维质隔热材料 1 1．隔热材料的种类．隔热材料的种类 隔热材料按内部隔热材料按内部 组织和构造分类组织和构造分类 (2)(2)多孔质颗粒类隔热材料多孔质颗粒类隔热材料 (3)(3)发泡类隔热材料发泡类隔热材料 (1)(1)多孔纤维质材料多孔纤维质材料 •由无机纤维制成的单一纤维毡或纤维布或者几种纤维复合而成的毡布•常见的有超细玻璃棉、石棉、矿岩棉等 (2)(2)多孔质颗粒类材料多孔质颗粒类材料 n常见的有膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等材料。
常见的有膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等材料 •常见的有三类：l无机类:泡沫玻璃、泡沫水泥等；l有机类:聚氯脂泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫及聚胺酯泡沫等；l混合型:由空心玻璃微球或陶瓷微球与树脂复合热压而成的闭孔泡沫材料3)(3)发泡类隔热材料发泡类隔热材料 2 2．隔热材料的基本性能．隔热材料的基本性能 •不同领域中隔热材料的选择及隔热技术的应用也各不相同v热导率：热导率：v隔热材料最基本的指标；隔热材料最基本的指标；v衡量隔热效果的主要参数；衡量隔热效果的主要参数；v通常热导率越低越好通常热导率越低越好v空心微珠导热率仅空心微珠导热率仅0.080.08～～0.1W/0.1W/（（m m·K K），），隔热性能极好隔热性能极好v密度（表观密度和压缩密度）：密度（表观密度和压缩密度）：v隔热材料的密度一般都比较小；隔热材料的密度一般都比较小；v密度过高会增加隔热层重量密度过高会增加隔热层重量v强度：强度：v隔热材料需具备一定的强度；隔热材料需具备一定的强度；v强度太低易导致变形强度太低易导致变形v其他：耐热性其他：耐热性、、防水性防水性、、耐火性耐火性、、 抗腐蚀性抗腐蚀性和和施工方便性施工方便性等。
等 2 2．隔热材料的基本性能．隔热材料的基本性能 •不同领域中隔热材料的选择及隔热技术的应用也各不相同v（（1 1）矿井巷道隔热技术）矿井巷道隔热技术v矿井巷道隔热材料要求导热系数和密度小，具有矿井巷道隔热材料要求导热系数和密度小，具有 一定的强度和防水性能一定的强度和防水性能v一般导热率低于一般导热率低于0.23W/（（m·K））时，才能起到较时，才能起到较 高的隔热作用高的隔热作用v巷道隔热材料的组成：表巷道隔热材料的组成：表6-206-20v胶凝材料：隔热材料的强度组成；集料：改善隔热性能；胶凝材料：隔热材料的强度组成；集料：改善隔热性能；v外掺料：用于减少水泥用量；外加剂：提高隔热材料的各项性能外掺料：用于减少水泥用量；外加剂：提高隔热材料的各项性能自自来来水水增增强强剂剂、、发发泡泡剂剂减水减水剂剂、、防水防水剂剂粉煤粉煤灰灰硅灰石、膨硅灰石、膨胀胀珍珠岩珍珠岩水泥、水泥、生石生石灰灰水水外加料外加料外外掺掺料料集料集料胶凝材胶凝材料料表表6-20 6-20 巷道隔巷道隔热材料的组成热材料的组成v（（2 2）工业炉窑隔热技术）工业炉窑隔热技术v炉衬结构使用的隔热材料须耐高温炉衬结构使用的隔热材料须耐高温（（2000℃℃ ））。
v轻质碳砖隔热技术性能：表轻质碳砖隔热技术性能：表6-216-21v不同隔热材料优化组合，分区段匹配使用不同隔热材料优化组合，分区段匹配使用≥1800≥1800≥1.5≥1.5≥20.0≥20.0≤1.2≤1.2≥35.0≥35.0≥93.0≥93.0≤6.0≤6.0TKQ-2TKQ-21600~20001600~2000≥1.5≥1.5≥22.5≥22.5≤1.25≤1.25≥30.0≥30.0≥84.0≥84.0≤15.0≤15.0TKQ-1TKQ-1使用温度使用温度使用温度使用温度/ ℃/ ℃导热导热导热导热系数系数系数系数/ W/m·K/ W/m·K抗抗抗抗压压压压强强强强度度度度/ MPa/ MPa体体体体积积积积密度密度密度密度/ / g g g g· ·cmcm-3-3气孔率气孔率气孔率气孔率/ %/ %固定碳固定碳固定碳固定碳/ %/ %灰分灰分灰分灰分/ %/ %性能指性能指性能指性能指标标标标种种种种类类类类表表6-21 轻质炭砖技术性能指标轻质炭砖技术性能指标 自自来来水水增增强强剂剂、、发发泡泡剂剂减水减水剂剂、、防水防水剂剂粉煤粉煤灰灰硅灰石、膨硅灰石、膨胀胀珍珠岩珍珠岩水泥、水泥、生石生石灰灰水水外加料外加料外外掺掺料料集料集料胶凝材胶凝材料料表表6-20 6-20 巷道隔巷道隔热材料的组成热材料的组成v（（3 3）建筑工程隔热技术）建筑工程隔热技术v v各建筑部位常用的隔热材料：各建筑部位常用的隔热材料：表表6-22 6-22 。
分类分类 围护结构使用部位围护结构使用部位 内墙保温隔热材料内墙保温隔热材料 外墙保温隔热材料外墙保温隔热材料 材料的状态及工艺材料的状态及工艺 板块状保温隔热材料板块状保温隔热材料 浆体保温隔热材料浆体保温隔热材料 v（（4 4）低温工程隔热技术）低温工程隔热技术v隔热材料的蓄热系数越大，冷却降温速度越慢隔热材料的蓄热系数越大，冷却降温速度越慢v速冻间选择蓄热系数小的材料做隔热内层，有利于提高降速冻间选择蓄热系数小的材料做隔热内层，有利于提高降 温速度、减少冷负荷、节省投资和运行费用温速度、减少冷负荷、节省投资和运行费用v冷藏间则应选用蓄热系数较大的隔热材料，以减少库内壁冷藏间则应选用蓄热系数较大的隔热材料，以减少库内壁 表面的温度波动，保持库内温度稳定，节省动力消耗表面的温度波动，保持库内温度稳定，节省动力消耗 （四）空冷技术（四）空冷技术 Ù优点：优点：Ù显著节约水资源；显著节约水资源；Ù有助于控制水体热污染有助于控制水体热污染Ù缺点：缺点：Ù耗电量大；耗电量大；Ù增加燃料消耗增加燃料消耗Ù适用：能源丰富、水源短缺的地区适用：能源丰富、水源短缺的地区。
生物能生物能技术技术（三）生物质气化技术（三）生物质气化技术 （四）生物质燃料酒精（四）生物质燃料酒精 （五）生物质热裂解液化技术（五）生物质热裂解液化技术 （一）生物能的特点及开发现状（一）生物能的特点及开发现状 （二）生物质压缩成型技术（二）生物质压缩成型技术 （一）生物能的特点及开发现状（一）生物能的特点及开发现状 动物动物 生物质生物质 植物植物 排泄物排泄物 有机有机废水废水 有机有机垃圾垃圾 p以生物质为载体的能量以生物质为载体的能量p是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式生物能生物能 p载体是以实物形式存在的有机物；载体是以实物形式存在的有机物；p是唯一一种能够贮存和运输的可再生资源；是唯一一种能够贮存和运输的可再生资源；p可减少可减少COCO2 2、、SOSO2 2和和NONOx x等污染物的排放量；等污染物的排放量；p分布最广，开发和利用对常规能源具有很大的分布最广，开发和利用对常规能源具有很大的 替代潜力。
替代潜力特点特点 （一）生物能的特点及开发现状（一）生物能的特点及开发现状 p 建立以沼气为中心的农村新能源；建立以沼气为中心的农村新能源；p 建立建立““能量林场能量林场””、、““能量农场能量农场””和和 ““海洋能量农场海洋能量农场””，以植物为能源发电，常，以植物为能源发电，常 用能源植物或作物有绿玉树、续随子等；用能源植物或作物有绿玉树、续随子等；p 种植甘蔗、木薯、海草、玉米、甜菜、种植甘蔗、木薯、海草、玉米、甜菜、 甜高粱等，发展食品工业的同时，用残渣甜高粱等，发展食品工业的同时，用残渣 制造酒精来代替石油制造酒精来代替石油开发现状开发现状 （一）生物能的特点及开发现状（一）生物能的特点及开发现状 做最专业、最系统化的企业全员培训平台91（二）生物质压缩成型技术（二）生物质压缩成型技术 •成型生物质燃料的优点（表6-23）–大气污染物、固体排放量少，锅炉腐蚀程度小、节能、成本低表表6-23 0.5t锅炉采用不同燃料的耗能情况锅炉采用不同燃料的耗能情况 41.418 63616.540032成型燃成型燃料料30.4209302040040煤煤30.718 40622.540040刨花、刨花、木屑木屑热热热热效率效率效率效率/%/%热值热值热值热值/%/%耗能耗能耗能耗能/ /（（（（ kJ·kgkJ·kg-1-1 ））））水量水量水量水量/kg/kg升温升温升温升温时间时间时间时间/min/min项项 目目燃料燃料 做最专业、最系统化的企业全员培训平台92（二）生物质压缩成型技术（二）生物质压缩成型技术 •图6-13 生物质压缩成型工艺流程 （三）生物质气化技术（三）生物质气化技术 v生物质气化生物质气化 v在一定热力条件下，使生物质的碳氢化合物转在一定热力条件下，使生物质的碳氢化合物转化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程。
化为含一氧化碳和氢气等可燃气体的过程 v工艺系统：工艺系统：图图6-146-14 图图6-14 6-14 燃气发生的工艺系统燃气发生的工艺系统 1-1-加料器；加料器；2-2-气化器；气化器；3-3-净化器；净化器；4-4-燃气输送机燃气输送机 n生物质经气生物质经气化后排出的化后排出的粗燃气中常粗燃气中常含有一些杂含有一些杂质，直接进质，直接进入供气系统入供气系统会影响设施会影响设施和管网的运和管网的运行，须进行行，须进行净化n燃气输燃气输送机送机：控：控制系统运制系统运行和启停，行和启停，提供使燃提供使燃气流动的气流动的压力 （三）生物质气化技术（三）生物质气化技术 v生物质气化的优势生物质气化的优势v我国生物质集中供气系统投资与天然气基本相我国生物质集中供气系统投资与天然气基本相 当，但环境效益和社会效益高得多，更具应用前景当，但环境效益和社会效益高得多，更具应用前景v生物质气化后可用于发电，综合发电成本已接近生物质气化后可用于发电，综合发电成本已接近 典型常规能源的发电水平典型常规能源的发电水平v系统技术灵活，环境污染少系统技术灵活，环境污染少。
v目前，中型气化发电系统已经成熟目前，中型气化发电系统已经成熟 p含木质素的生物质废弃物含木质素的生物质废弃物 主要原料主要原料 p与汽油比，燃烧酒精释放的有害气体少得多，与汽油比，燃烧酒精释放的有害气体少得多，COCO2 2净排放量也很少净排放量也很少p作为汽油添加剂，掺入作为汽油添加剂，掺入10%10%～～15%15%酒精可使汽油酒精可使汽油燃烧更完全，减少燃烧更完全，减少COCO的排放p生产工艺原理比较简单，生产工艺原理比较简单， 优点优点 （四）生物质燃料酒精（四）生物质燃料酒精 做最专业、最系统化的企业全员培训平台96•常用工艺：酸水解、酶水解和发酵 （四）生物质燃料酒精（四）生物质燃料酒精 图图6-15 SSCF6-15 SSCF酶水解工艺流程酶水解工艺流程p该工艺生产酒精成本仅该工艺生产酒精成本仅0.40.4美元美元/ /升，改进后可进一步降低升，改进后可进一步降低 p生物质在完全缺氧或有限供氧条件下，生物质在完全缺氧或有限供氧条件下，热降解为热降解为液体生物油液体生物油、、可燃气体可燃气体和和固固体生物质炭体生物质炭三个组成部分的过程三个组成部分的过程p控制热裂解条件（主要是控制热裂解条件（主要是反应温度反应温度、、升温速率升温速率等）可得到不同的热裂解产品。
等）可得到不同的热裂解产品 生物质热裂解生物质热裂解 （五）生物质热裂解液化技术（五）生物质热裂解液化技术 p在在中温中温（（500500～～600℃600℃）、）、高加热速率高加热速率（（104104～～105℃/s105℃/s）和）和极短气体停留时间极短气体停留时间（约（约2s2s）的）的条件下，将生物质直接裂解，产物快速冷却，条件下，将生物质直接裂解，产物快速冷却，使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体使中间液态产物分子在进一步断裂生成气体之前冷凝，得到高产率之前冷凝，得到高产率（（70%70%～～80%80% ））生物质生物质液体油的过程液体油的过程p缺点缺点：对设备及反应条件要求比较苛刻：对设备及反应条件要求比较苛刻p优点优点：产品油易存储和运输产品油易存储和运输生物质热裂解液化生物质热裂解液化 （五）生物质热裂解液化技术（五）生物质热裂解液化技术 （五）生物质热裂解液化技术（五）生物质热裂解液化技术 n引流床液化工艺引流床液化工艺: :（图（图6-166-16）） l物料干物料干燥粉碎燥粉碎l在重力在重力作用下作用下进入反进入反应器下应器下部的混部的混合室合室l与吹入与吹入的气体的气体充分混充分混合。
合 l丙烷和空气燃烧产生的高丙烷和空气燃烧产生的高温气体与木屑混合向上流温气体与木屑混合向上流动经过反应器，发生裂解动经过反应器，发生裂解反应反应l生成混合物：不可冷凝气生成混合物：不可冷凝气体、水蒸气、生物油和木体、水蒸气、生物油和木炭 l旋风分离器旋风分离器分离掉大部分分离掉大部分炭颗粒炭颗粒 l剩余气体进入水喷式冷凝器中剩余气体进入水喷式冷凝器中快速冷凝；快速冷凝；l随后再进入空气冷凝器中冷凝随后再进入空气冷凝器中冷凝l冷凝产物由水箱和接收器收集冷凝产物由水箱和接收器收集 l气体经去雾器气体经去雾器燃烧排放燃烧排放 l生物油产率生物油产率60%60%l未分离提纯的生未分离提纯的生物油是高度氧化的物油是高度氧化的有机物，具热不稳有机物，具热不稳定性，温度高于定性，温度高于185185～～195℃195℃就会分就会分解 v二氧化碳二氧化碳v最主要的温室气体最主要的温室气体v在特殊催化体系下，可与其他化学原料发生化学在特殊催化体系下，可与其他化学原料发生化学 反应，固定为高分子材料反应，固定为高分子材料vCOCO2 2固定技术的关键固定技术的关键v利用适当的利用适当的催化体系催化体系, ,使惰性使惰性COCO2 2活化。
活化vCOCO2 2活化方法活化方法：生物活化、配位活化、光化学辐射：生物活化、配位活化、光化学辐射 活化、电化学还原活化、热解活化、化学还原活化活化、电化学还原活化、热解活化、化学还原活化 。