第二章 能源的转换与利用
第一节 能量转换的基本原理
1 概述
从热力学的角度看，能量是物质运动的度量，运动是物质的存在的方式，因此一切物质都有能量。
2 能量守恒与转换定律
能量守恒和转换定律指出：“自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。”
热力学第一定律：能量守恒
系统的内能=系统吸收的热量+对系统做功
3 热力学第一定律
任何处于平衡态的热力学系统都有一个状态参数U（内能）。系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时，内能等于系统吸收的热量和系统对外做功之和。
4 能量贬值原理
自然界进行的能量转换过程是有方向性的。
不需要外界帮助就能自动进行的过程称为自发过程，反之为非自发过程。自发过程都有一定的方向。
能量不仅有量的多少，还有质的高低。热力学第一定律只说明了能量在量上要守恒，并没有说明能量在“质”方面的高低。
水总是从高处向低处流动
气体总是从高压向低压膨胀
热量总是从高温物体向低温物体传递
热量传递有方向性
4 热力学第二定律的克劳修斯说法
不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。
为了将热量从冷态输送到热态，您需要一个装置，例如热泵或冰箱，持续做功。
5 热力学第二定律的开尔文 – 普朗克说法
不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其他影响。
热力学第二定律的实质就是能量贬值原理。
热力学第二定律深刻地指明了能量转换过程的方向、条件及限度。
6 能量转换的效率
根据能量贬值原理，不是每一种能量都可以连续地、完全地转换为任何一种其他形式的能量。
各种不同形式的能量，按其转换能力可分为三大类：
（1）无限转换能（全部转换能），如电能、机械能、水能、风能、燃料储存的化学能等；
能源更是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转。现代化程度越高的城市对能源的依赖越强，因为能源在维系以下重要功能：照明、交通、餐饮、供暖、降温、自动化管理系统。
以石油为主的三大能源物质提供全人类大部分能源的同时,还是重要化工原料(如塑料,油漆。它们是工业的粮食、血液，是世界上最重要的能源，再加上它们的不可再生，决定了它们天生的重要性。
水电
图2 2007年中国能源消费构成
在日常生活中，水对我们的生命起着重要的作用 ,它是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。人的生命一刻也离不开水，水是人生命需要最主要的物质。在现代工业中，没有一个工业部门是不用水的。也没有一项工业不和水直接或间接发生关系。更多的工业是利用水来冷却设备或产品，例如钢铁厂等。水还常常用来作为洗涤剂，如漂洗原料或产品，清洗设备或地面，每个工厂都要利用水的各种作用来维护正常生产，几乎每一个生产环节都有水的参与。 电能是我们生活中最常用的能源之一，在生活方面，它可以照明,可以做饭,用洗衣机,看电视,玩电脑,热的时候电扇\空调。冷的时候有电热板,可以给手机和其他小电器充电,有电车,去公园有电动的大型玩具。在民用方面，它还可以用于照明，烹调，家居，娱乐。 在工业上，电机，电解，电力。在农业上，育种，发生器。电能的应用推动了能源密集型生产的发展，开创了社会生产进入技术密集型的时代，创造出空前规模的社会生产力；电能的应用与电子技术控制手段相结合，为社会生活的技术进步、社会劳动生产率的提高和劳动社活条件的改善，提供了广阔的发展前景。
太阳能 太阳能利用的形式很多，例如太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置，等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。太阳能大型、集中和利用形式，则是太空发电。在距地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可发电，而且效率高达地面的10倍。太空电能可以通知过对人体无害的微波向地面输送。
节能与能源利用
（一）节能措施
1、能源节约教育：施工前对于所有的工人进行节能教育，树立节约能源的意识，养成良好的习惯。并
在电源控制处，贴出“节约用电”、“人走灯灭”等标志，在厕所部位设置声控感应灯等达到节约用电的目的。
2、制订合理施工能耗指标，提高施工能源利用率。
3、优先使用国家、行业推荐的节能、高效、环保的施工设备和机具，如先用变频技术的节能施工设备等。
4、施工现场分别设定生产、生活、办公和施工设备的用电控制指标，定期进行计量、核算、对比分析，并有预防与纠正措施。
5、在施工组织设计中，合理安排施工顺序、工作面，以减少作业区域的机具数量，相邻作业区充分利用共有的机具资源。安全施工工艺时，应优先考虑耗用电能的或其它能耗较少的施工工艺。避免设备额定功率远大于使用功率或超负荷使用设备的现象。
6、设立耗能监督小组：项目工程部设立临时用水、临时用电管理小组，除日常的维护外，还负责监督过程中的使用，发现浪费水电人员、单位则予以处罚。
7、选择利用效率高的能源：食堂使用液化天然气，其余均使用电能。不使用煤球等利用率低的能源，同时也减少了大气污染。
（二）机具设备与机具
1、建立施工机械设备管理制度，开展用电、用油计量，完善设备档案，及时做好维修保养工作，使机械设备保持低耗、高效的状态。
2、选择功率与负载相匹配的施工机械设备，避免大功率施工机械设备低负载长时间运行。机电安装可采用节电型机械设备，如效率高的手持电动工具等，以利节电。机械设备宜使用节能型油料添加剂，在可能的情况下，考虑回收利用，节约测量。
3、合理安排工序，提高各种机械的使用率和满载率，降低各种设备的单位耗能。
（三）生产、生活及办公临时设施
1、做好能源节约教育：对职工进行节能教育，树立节约能源的意识，养成良好的节约习惯，并在电源控制处，张贴“节约用电”、“人走灯灭”等标志，在厕所部位设置声控感应灯等。
2、利用场地自然条件，合理设计生产、生活及办公临时设施的体形、朝向、间距和窗墙面积比，使其获得良好的日照、通风和采光。
1 能源利用状况报告的主要内容
第五十三条 重点用能单位应当每年向管理节能工作的部门报送上年度的能源利用状况报告。能源利用状况包括能源消费情况、能源利用效率、节能目标完成情况和节能效益分析、节能措施等内容。
释义：
作为耗能大户的重点用能单位，国家要对其加强节能管理，首先需要了解重点用能单位在能源消费、能源节约等方面的情况，此后才能有针对性地采取相关措施，使节能工作落到实处。为此，本条规定了重点用能单位报送能源利用状况报告的义务。
能源利用状况报告包括以下几个方面的内容：
1、能源消费情况。即用能单位的能源用在了什么地方，如产品加工、储运、技术更新改造等；主要消费的能源种类有哪些，如煤、电、油、气等；各个方面和各类能源的消费量是多少，如吨、千瓦时等。
2、能源利用效率。即一个用能单位有效利用的能源与实际消耗能源的比率。它是反映能源消耗水平和利用效果，即能源有效利用程度的综合指标，如单位产品能耗、单位产值能耗、单机能耗等。
3、节能目标完成情况。即按照规定的程序确定的节能目标完成了没有，完成到何种程度，差额比例是多少，超额比例是多少等。
4、节能效益分析。即用能单位为节能所支出的费用与节能所取得的效益之间的比较、分析。
5、节能措施。即用能单位为节约能源采取了哪些措施，如培训、奖励、技改等，效果如何。
6、其他应当报告的内容。
能源利用状况报告
（宾馆、商厦、院校试用）
填报单位： （盖章）
填报日期： 年 月 日
2 沈阳市节能监察中心印制
说 明
1、根据《中华人民共和国节约能源法》第五十三条“重点用能单位应当每年向节能工作的部门报送上年度的能源利用状况报告。包括能源消费情况、能源利用效率、节能目标完成情况和节能效益分析、节能措施等内容”。
