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环保及食品安全知识系列问答(八)——家庭节能

问:一个典型的中产阶级城市三口之家每年平均消耗多少能源、水和食物?

  答:一个人一生要消耗的食物,总重量与六头大象相仿。平均到年,一个成年人大概要吃掉88公斤肉(家畜、家禽和鱼)、14公斤鸡蛋、270公斤奶制品、34公斤脂肪、90公斤面粉和谷物以及320公斤的水果和蔬菜。把这些分类加到一起,一个成年人一年要吃掉800多公斤食物。

  一个三口之家,如果假设孩子食量是父母的一半,那么全家每年要吃掉近2吨食物。

  这个家庭每年水的消耗,大约为16万公升,也就是160吨。

  能源方面,在美国平均家庭年耗电量约为1万度。考虑到中国中产阶级家庭居住条件与美国的差异,我们给打个8折,年耗电量约为8000度。

(编写:太蔟)

  问:怎样减少房屋内的能源消耗?

  答:我们在自己住的房屋里可以说是无时无刻不在消耗能源。这其中绝大部分是电能,但也有燃烧煤气烧饭取暖所消费的能源。如何才能减少这些消耗呢?这也有一些主意可以考虑:

  1. 如果照明用的灯泡还是传统的白炽灯,应该立即将他们换成新型的节能灯泡。节能灯泡的用电量只有白炽灯的十分之一左右,而且使用寿命长得多。
  2. 随手关灯,没人的房间里不开灯,这样在不知不觉间能节省相当数量的电能。
  3. 家用电器如果长时间不用的话,可以拔掉插销。电器即使是关着的时候往往也会在用电。虽然很少,但细水长流也不可忽视。
  4. 夏天用空调时把设定温度稍微调高一些,冬天用暖气时把设定温度稍微减低一些,都可以很显著地节省能源消耗。
  5. 无论是夏天还是冬天,要善于利用窗帘调节太阳光对室内温度的影响。冬天晚上时关上窗帘也可以帮助保持室内温度。
  6. 在使用暖气或空调的季节里,检查门缝、窗缝等需要密封的地方,减少不必要的能量损失。
  7. 用洗衣机洗衣服时,选择冷水档,这样可以节省很多热水所需的能耗。
  8. 检查电冰箱门的密封程度,如果密封不好可以更换门上的密封橡皮圈。

(编写:程鹗)

  问:居民房子有没有可能做到能量自给自足?

  答:在现代社会里,住房基本上都做到了通电、通水和通气等便利条件。居民不再需要为这些生活必需过分操劳。但也因为如此,大家往往不会注意到日常生活中对能量的消费。住在一所房子里,我们需要电能来照明,用电或用气生火做饭。冬天需要取暖,夏天需要空调。这一切所需要的能量都是通过外接的电线和煤气管道来供应的。

  其实,住房,尤其是在偏远环境下的独立住房,本身也可以利用周遭环境潜在的能源来补充甚至完全供应自己所需的能量。在房顶上铺设太阳能电池和在附近适当的地方设立风力发电机都可以在条件合适时获取相当多的电能。但美中不足的是这样发出的电往往是高峰时太多,需要用时又没有了。如何储存高峰时发出的电好留到需要的时候用便是一个大问题。现在的电池储存技术还没有完全过关,对于一个住家所需的能量储存还不是太可靠。但如果该住房是连在电网上的话,也可以把高峰时发的电回“卖”给电网,然后需要时再从电网上“买”回来,这样把输电网当储存来用。除了太阳能和风能,住房地底下也还有地热可以利用。

  当然,要实现住房能量自给自足的目标,只是开源还是不够的,房子必须设计成节能型。这样才能充分利用自己获得的每一度电而基本避免不必要的浪费。现在一些企业和环保组织已经在一些地方修建这样的样板房,通过各种实验改善住房的能量供求关系。也许在不远的将来,这样的房子会越来越普及。

(编写:程鹗)

  问:家庭住宅有什么办法能充分利用太阳能?

  答:太阳是我们人类最主要的能量来源。我们的食物以及主要能源化石燃料(汽油、煤炭等)中的能量,都来自太阳。水力、风力发电的能量源头,还是太阳。

  我们对太阳能的利用,尤其是在家庭层面,还远远不够。在炎热的夏天,我们往往还要耗费能源,用空调制冷,来抵抗太阳散发到室内的能量。在冬天,我们要依赖常规方式(煤、气或电)消耗能源取暖,对太阳能的直接利用也不够。

  通过对现代技术的利用,我们可以将我们的家庭住宅武装起来,捕获太阳能,从而减少对会排放温室气体的常规能源的依赖。我们可以在屋顶装太阳能电池和太阳能热水器。在屋顶装太阳能电池,不仅能阻止夏日的阳光通过照热屋顶而使室内升温(然后迫使我们开空调制冷),还可以将太阳能电池获得的电量用于其它耗能的活动。在冬天,我们可以用黑色的窗帘,以吸收阳光,为室内取暖做一份贡献。

(编写:太蔟)

  问:有的人家在房顶安太阳能热水器。它对环保有什么好处?

  答:在一般家庭中,洗澡、洗衣、洗碗都需要热水。正常情况下,这热水来自电热或是气(煤气、天然气)热。电在中国主要来自火电(烧煤或气发电)。此种热水方式,会产生大量温室气体——二氧化碳——以及其它会对环境造成污染的气体(如二氧化硫)。

  太阳能热水器是比上面描述的热水方式更环保的方式。太阳能热水器的工作原理是将吸收的太阳能转为热量,加热冷水,从而产生热水为居家使用。这个过程基本不会产生对环境有污染的气体。虽然在主流太阳能热水器中,将冷水泵到水箱中以及循环传热液体的过程也会耗一些电,但这耗电量往往只是传统热水器耗电的一个零头。有一些新型太阳能热水器的用电也完全来自太阳能,从而对环境零污染。

  即便在北方寒冷的地方,现代太阳能热水器也完全可以做到全年供热水。太阳能热水器虽然在使用初期费用会比较昂贵,但在世界能源短缺、油价频涨的前提下,它仍然是一个很经济的选择,一般在10年左右可见正收益。

(编写:太蔟)

  问:有什么办法能把屋顶装饰或改造成环保屋顶吗?

  答:理想的屋顶应该对阳光有较强的反射率,并且有较强的散热能力,把吸收来的热量快速散发掉。一般的屋顶散热能力较强(80%以上),但是反射率太低(0.05~0.25),在夏天的中午屋顶温度会被阳光加热到高达66~88摄氏度,增加了室内冷却的能耗,加重了热岛效应引发的空气污染,也加速了屋顶材料的损耗。如果使用金属屋顶,有较强的阳光反射率(0.5以上),但是散热能力较差(20~40%),屋顶温度还是能被加热到60~77摄氏度。如果使用同时具有较强的阳光反射率和散热能力的环保“冷屋顶”,夏天的阳光只能让其温度升到38~49摄氏度。“冷屋顶”大多采用光滑、亮白的表面,能很好地反射阳光,减少传到室内的热量,从而节省夏天的空调费用。对美国加利福尼亚州和佛罗里达州的十几座楼房的调查表明,使用“冷屋顶”每年能节省空调费用20~70%。同时,“冷屋顶”由于减少了阳光吸收,从而减少了阳光中紫外线的损害和一天中温度变化的热胀冷缩导致的损害,延长了屋顶的使用寿命。

  另一种办法是在传统屋顶上种植花草,把屋顶改造成“绿色屋顶”。绿色屋顶有多种环保好处:能吸收雨水,减少降雨时排水沟的负载;吸收二氧化碳、空气污染物和空气颗粒;防止阳光中的紫外线和早晚温度变化对屋顶的损害,从而延长屋顶材料的寿命;为鸟类和其他小动物提供栖息处;减少外界噪音对室内的污染;在夏天隔热,让室内保持凉爽。

  http://www.epa.gov/heatisland/strategies/greenroofs.html
  http://www.epa.gov/heatisland/strategies/coolroofs.html

(编写:方舟子)

  问:中国北方冬天通过热水取暖,主要有暖气片和地热两种,哪种更节省能源?

  答:地暖(地热)更能节省能源。在同等舒适程度的前提下,地暖比暖气片节省能源15-20%。如果家庭是自己用锅炉(燃气壁挂锅炉)取暖,这个节省会反映在采暖费用上。

  地暖比暖气片节能,主要是因为地暖的散热方式比暖气片高效。暖气片散热面积相对整个房间而言比较小,散热也不均匀。暖气片本身的温度要比房间平均温度高很多。用暖气片取暖,房间里的热空气会向天花板集中(热气球升空的原理),地面附近(人脚部的高度)会较冷。如果天花板隔热不好,会导致热量的损失。地暖的散热面积是整个房间地面,散热比较均匀,而且整个房间最高温度在靠近脚部处,人会感觉比较舒服。

  比如,在人感觉同样舒服的前提下,用燃气壁挂锅炉加热。如果是暖气片散热,水温要到80度以上。如果是地暖,水温只要在50度左右,就可以了。

(编写:太蔟)

  问:使用遮光窗帘有什么环保方面的好处?

  答:在炎热的夏天,如果没有遮光窗帘,门窗紧闭且无空调的房屋内的温度会因日光照射达到不适合人居住的程度。即便是装了空调制冷,没装遮光窗帘的房间和装了遮光窗帘的房间(假设其它条件均等)在耗能上也会不一样——前者会比后者高。因为大部分的电来自火电,所以更高的耗电量就意味着更多的环境污染。

  遮光窗帘最好两面颜色不同,一面可采用浅色(如白色或银色),另一面选用深色(如黑色)。在夏天,为了减小日光照射带来的多余热量,遮光窗帘白色的一面可以朝外,以尽量反射阳光。在冬天,我们可以把黑色的一面朝外,以尽量吸收阳光,从而加热室内。这样,节省了用于室内制冷或加热的能源,也就间接有利于环保。

(编写:太蔟)

  问:日常设备的能源效率有多高?

  答:美国商业性能源中,只有9%被用来做有用功,另有7%转变成石油化工产品,剩下的84%都被浪费掉了。其中41%是因为热力学第二定律而无法避免的浪费,但是43%则是没有必要的、可以避免的浪费,主要原因是使用了能源效率低的各种装置。

  在日常设备中,能源效率最低的是白炽灯,能源效率只有5~10%,即输入能源的90%以上做为废热被浪费。日光灯的效率是22%,低压钠灯能达到40%。内燃机汽车的效率只有大约10~15%,电动汽车的效率能达到75%。低效率电冰箱的效率大约是20%,高效率电冰箱能达到40~50%。燃料电池是60%。人体的能源效率大约是20~25%。

  以内燃机汽车为例。汽油进入发动机后,由于内燃机的能量转换效率很低,在把化学能转换成机械能时,有62.4%的能量丧失,另有17.2%在怠速空转时丧失。剩下的18.2%到了动力传动系统,又有5.6%在动力传动系统中丧失,另有2.2%用于空调等配件,只剩下12.6%用来行驶。这样算下来,只有大约15%的能量被用于行驶和有用的配件,其他的85%都在发动机、动力传动系统和怠速空转中浪费掉了。

  可见提高能源效率的余地很大。如果能提高日常设备的能源效率,不仅能节省能源,还能减少温室气体的排放。

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