节能减排绿色能源.docx

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节能减排绿色能源

包涵四部国家一等奖作品展示

按照主人活动范围自动调整房间温度的节能型自采暖装置（国家级一等奖）

作品目的：

所设计的节能型自采暖装置通过主人在居室内的活动路径调节室温，即通过红外传感装置感应房间内人的存在与否，分别决定每一房间保温或加热，避免了所有房间大力度供暖而主人只在有限区域内活动所带来的燃气浪费，以达到按照主人的活动范围调节房间温度，实现人性化，智能化方式，达到节能减排目的。

这种装置可以推广到机关、学校等自采暖的单位。

据初步估算，节能效果可达50%以上，节能效果显著。

设计与思路：

该装置主要含有以下几个部分：

人体红外传感系统（含单片机），电磁型电流继电器，电磁阀，分集水器，锅炉。

1.传感器电路部分：

利用含有人体热释红外检测模块（PIR）的传感器，它的有效感应距离为10米。

我们将该传感器吸顶安装在房间顶部，传感器探测到人体红外光谱，自动持续输出高电平。

人离开后，开关延时自动关闭负载，输出低电平。

目前该类传感器灵敏度高，可靠性强，且具有超低功耗，不致电能损耗过大。

2.单片机控制部分：

考虑到实际中的应用情况，需实现延时检测的功能。

设延时启动时间T1和延时关闭时间T2。

（1）人进入房间不离开，则T1时间后，该房间的供暖装置才开始工作。

若人只做短暂停留，则装置并不工作。

（2）装置已工作后，人离开。

则装置在T2时间后，才停止工作。

若人短暂离开并及时返回，则对整个装置工作状态不产生影响。

3．继电器与电磁阀：

当人的红外信号通过延时作用由传感系统输出，并作用于继电器时，继电器吸合，接通电磁阀控制回路，阀门打开，热水通过分集水器流入管道，对该管道所在房间实施供热；

反之，阀门闭合，房间停止加热。

创新点：

相比较传统的采暖装置而言，该系统不仅可以独立调节每个房间的室温，更重要的是能够通过人体红外热源作为启动信号，实现了根据主人活动范围自动调整房间温度的特点和优势，我们小

组的初步设计方案具有原创性，可行性。

作品先进性：

现有的自采暖温控系统可分为按照客厅的温度进行控制、按照回水温度进行控制或利用定时器进行加热控制等几种方式。

这些装置的控制原理较简单，也能够节省一部分能量。

但是却无法对单个房间单独进行调温，致使房间有人无人一样供暖，也造成了能源的浪费。

该作品利用先进的红外感应检测技术，检测房间主人的活动范围，并按照主人的活动范围启动房间供暖阀门，对没有人活动的房间实行停止供暖或低温供暖，这样就大大节省了能源。

该作品的先进性还表现在作者考虑到了很多的细节，对每一处会导致能源浪费的地方进行了处理。

如锅炉的频繁启动会导致额外的能量消耗。

作者巧妙地利用单片机进行了延时处理。

主人从A房间走到B房间的过程中，锅炉不会

关闭后再启动，而只是进行水阀门的开断。

最大限度地节省了能源。

还有像主人短暂进入某个房屋，也不会导致水阀导通。

该装置也适合自供暖的企业或学校，节能效果相当显著。

假设一所寄宿小学，在白天宿舍区可以停止供暖或低温供暖，在晚上，教室可以停止供暖或低温供暖。

这就大大节省了能源，也减少了排放，具有良好的经济效益和社会效益。

该装置也可以用于电采暖或按计量收费的集中供暖建筑。

由于没有锅炉的燃烧问题，所以装置更为简单，成本也更加低廉。

小型聚光式太阳能淡水提取装置（国家级一等奖）

华北电力大学第四届大学生节能减排社会实践与科技竞赛我国经济社会发展面临严峻的能源和资源短缺问题。

本作品兼顾新能源利用与水资源回收，将太阳能与海水（苦咸水等）淡化结合起来，

通过聚光式高效太阳能集热装置吸收太阳能，作为加热海水（苦咸水等）的热源，以蒸馏方式生产淡水。

系统设置能量回收装置——套管式换热器，使蒸汽凝结过程释放的一部分热能加热海水，实现能源的高效利用。

该装置具有紧凑、简单、高效的特点，可克服目前海水淡化设备大型化、成本高、能耗高、技术复杂、不适用于少量海水淡化需求的缺点。

主要创新点：

1.实现新能源利用与水资源回收的结合。

2.设置能量回收装置，实现能量高效利用。

3.底盘可拆卸式集热装置，便于除垢。

4.小型化、结构简单、成本低、适用范围广。

关键技术：

1.自动跟光式太阳能收集装置。

2.实现热量回收的套管式换热器的设计。

3.集热水箱、换热器、淡水收集箱的容量配比。

主要技术指标：

1.太阳能收集装置的效率为70%。

2.热量回收换热器可回收283.5w热量。

3.日产淡水量为15㎏。

遥控电器零功耗待机技术（国家级一等奖）

目前，家用电器多采用遥控技术，目的是方便操作。

使用后遥控关机，需要时可以遥控开机。

关机后直至下次开机之前电器处于待机状态，这时内部的遥控部分必须时刻监视遥控信号，因此长期处于

带电状态，对于全世界来讲，这部分能源的消耗是相当可观的。

为此联合国有关部门曾提出“1W”计划，目的是将待机功耗降低到1瓦以下。

本作品的目标是彻底消除待机功耗，将其减小到0瓦，因此

采用这种技术的用电器只有两个状态，即开机和关机，但关机时却能遥控开启。

使用该技术的电器采用“滚雪球”方式启动，雪球的核心为0功耗启动模块，位于电器内部传统遥控模块的前端，用于控制遥控模块的电源。

当电器处于关机状态时，所有模块（包括用电器本身）均不耗电，一旦收到手机发出的遥控启动信号，0功耗启动模块随即接通传统遥控模块的电源，遥控模块进入工作状态，并立即识别手机发出的遥控指令，如果是有效的开机指令，则立即开机，否则立即回到关机状态。

0功耗启动模块的关键技术是无功耗监视遥控信号以及后续模块的电源控制。

遥控信号的无功耗

监视采用辅助光分级触发技术实现，而后续模块的电源控制采用冲击继电器，确保在用电器的整个运行期间不消耗额外的电能。

该技术不同于现有的各种微功耗、“0”功耗待机控制方案，它既不采用辅助电池，也不采用大容量电容器，而是通过能量转换器件收集遥控手机发射出来的光能，最终逐级启动整个用电器。

作品先进性：

北京市的调查结果指出，北京300多万户居民家庭每年仅待机能耗一项就需多支付1.8亿元，如

果算上企事业单位的待机能耗，数字则更为惊人。

遥控电器存在待机功耗的根本原因是，在待机状态下，遥控接收模块必须长期带电，处于守候状

态，以便随时监控遥控手机发出的启动信号。

要实现0功耗待机，必须在用电器待机时彻底关闭遥控

接收模块，同时又必须能够发现用户的遥控启动请求，这本身就是个矛盾。

为了解决这个问题，已有数十个相关专利技术，归纳起来可以分为三类：

一是采用辅助电池（充电或长寿电池）解决遥控接收模块供电问题（无需辅助变压器）；二是采用巨型电容器实现遥控接收

模块供电问题（无需辅助变压器）；三是采用220V工频交流电为遥控接收模块供电。

总结起来都是遥控接收模块长期带电，无论其功耗多小，电能来自哪里，归根结底都不能彻底实现0功耗。

作品给出的“遥控电器零功耗待机技术”采用220V工频电源经过电容降压后为0功耗启动模块供电（注意不是遥控指令接收模块），在无遥控开机请求时模块消耗电流为0，因此功耗为0，收到遥控开机请求后，该模块启动，冲击继电器的触点状态改变，电源为整个遥控模块供电，短暂的启动过程之后，遥控启动模块关闭，电流消耗回到0。

仅在冲击继电器触点状态改变的短暂时间内，该模块耗能。

一些所谓的0功耗待机方案采用继电器的常开触点来接通整个用电器，无论它们是否实现了0功耗待机，仅继电器控制线圈本身在用电器运行期间所额外消耗的电能，就已经使该技术的意义大打折扣，

或者说没什么意义了。

北京市居民用电阶梯式定价研究（国家二等奖）

国家发展和改革委员会价格司司长曹长庆2009年11月22日介绍，国外居民电价一般是工业电价

的1.5倍至2倍。

而我国长期对居民用电实行低价政策。

去年全国居民用电平均价格为每千瓦时0.5

元左右，既低于工业电价，也低于平均电价，而国外居民用电价格折合人民币为1元至1.5元。

我国

目前较低的居民电价主要通过提高工商业用电价格分摊成本实现的。

他认为，如果不逐步理顺电价，

长期下去，既加重工业和商业企业的用电负担，影响我国的经济竞争力，又导致经济条件好、用电越

多的家庭补贴越多，经济条件差、用电较少的家庭补贴越少的不合理分配。

这种暗贴是不合理，不公

平的。

本调研从2010年1月开始，对北京城区及城郊的不同住宅小区的居民，就家庭月均收入，用电

量，用电习惯等进行了问卷调查。

在分析调查数据的基础上，结合长期边际成本定价法，给出一套阶

梯式电价方案。

在建立出居民的用电量需求函数后，通过与长期边际成本定价法的比较，对阶梯式电

价方案进行了福利分析、效率分析和节能效益分析；通过建立偏最小二乘回归模型引出居民承受能力

系数，对电价上调时居民的承受能力做分析。

在分析的过程中发现阶梯式电价方案的不足，并参照国

外一些电价制度，提出了“单一电价加固定现金补偿”的电价方案。

最后在对阶梯式电价方案全面分

析的基础上，提出了一些对阶梯式电价实施的建议。

关键词：

阶梯式电价长期边际成本定价偏最小二乘回归

作品先进性：

紧密围绕发改委提出的电价改革方向，结合浙江、福建、四川三省执行阶梯式电价取得的成效，

对北京市居民用电改革提出完整的阶梯式定价方案。

阶梯式定价符合边际成本定价原理，可以有效地

提高居民的节电意识，促进节约用电。

在对定价方案的分析上，创新点包括：

1、对居民用电量的预测采用偏最小二乘回归模型，综合考虑多方因素，使预测更准确，为后续的计

算提供较好的基础。

2、对阶梯式定价方案的分析全面，不仅要分析实行新方案后的节电比例、供电企业创收比例和平均

电价，并对居民的承受能力进行分析，还要分析阶梯式方案的效率和公平性。

3、对阶梯式方案进行了扩展分析，增加峰谷定价进行分析。

并借鉴国外的定价方案，提出“单一式

电价加固定补偿”的定价方案进行比较。

大空间天然气催化燃烧辐射供暖设备

相比煤炭、石油等燃料，天然气具有储量丰富、热值高、更洁净等特点，可以作为红外辐射理想的

激发源。

相比传统的燃气有焰燃烧，利用催化燃烧技术的无焰燃烧、低温完全燃烧等特点，可进一步

提高天然气的燃烧效率和热能利用率，同时减少燃烧污染物（CO和NOx等）的排放。

红外线辐射直接

对人体、设备等实物加热，几乎不被大气吸收，避免了对流传热造成的温度分布不合理等弊端。

针对

当前国内大空间（体育馆、中心厨房、大型车库等）在应用传统对流供暖时面临的温度分布不合理、

热损失大、效率低等缺点，参考红外辐射供暖的技术、经济优势，结合我国天然气资源相对丰富的特

点，通过天然气催化燃烧激发红外辐射进行大空间供暖，将两种技术（催化燃烧技术和红外辐射供暖

技术）有机结合起来，不仅可以解决以往大空间对流供暖存在的问题，还能通过催化燃烧技术进一步

提高天然气能源利用率、降低污染物排放，是一种新型的“绿色”采暖装置。

高效的催化燃烧催化剂

的研发乃是此系统的关键点。

燃气红外辐射供暖设备在国内有巨大的市场潜力和应用价值，所以自主

设计、研制这类供暖系统很有必要。