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关中盆地地热资源研究论文

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关中盆地地热资源研究论文

关中平原地热资源丰富的原因,这里处于地壳张裂下陷的地带,有多条断层存在,地下认识顺着断层上升到地表面附近,因此地热资源丰富,可以开采地下热水。

我国沉积盆地传导型地热资源均为中低温地热资源。隆起山地对流型地热资源中的高温地热资源主要分布于我国的藏南、滇西、川西和台湾地区,其余地区主要分布着中低温地热资源,详见中国地热资源图(见附图)。

沉积盆地传导型地热资源

(1)松辽盆地

松辽盆地面积26×104km2,是一个中生代裂谷盆地,基底是古生界及前古生界,断裂发育,沿断裂常有岩浆侵入。新生界总厚度超过10000m,其中白垩系是一套巨厚的河湖相沉积,厚度达7000m,古近系—新近系(第三系)厚约500m。松辽盆地的上白垩统为主要的低温热储层,岩层孔隙度25%~30%,渗透率>300×10-9m2。据近400眼井的测温数据分析,盆地中心热流值高,四周热流值低,实测大地热流值40~90mW/m2。由于断裂传导,在林甸、杜蒙、大庆、哈尔滨、肇源附近,2000~3000m深度的地温40~56℃,地温梯度>℃/100m。

图1-9 中国主要中、新生代盆地分布图(据孙肇才,91,改编)

表1-5 中国温泉地质类型及形成特征一览表

续表

(据黄尚瑶等,931)

白垩系热水埋深1100~2500m层段,水化学类型主要为HCO3-Na型或Cl·HCO3-Na型水,大庆地区矿化度在4~8g/L,南部扶余地区在6~12g/L,松辽盆地北部和西部矿化度多小于2g/L。盆地中心油田水矿化度达10~15g/L,最高为,向南矿化度进一步增大,在乾安地区最高达59g/L。

(2)下辽河盆地

下辽河盆地面积约×104km2,是一个三面环山一面临海的汇水盆地。盆地中的新近系是当地工农业和生活的供水水源。新近系明化镇组和馆陶组的热储层岩性主要为砂砾岩、砂岩和泥岩互层,厚度一般在100m以上。明化镇组与馆陶组含水层之间普遍发育厚50~200m的泥岩,构成上下含水层间的隔水层位。地热水原始水头多高于地表,为承压自流水,目前已经形成区域性降落漏斗,不再自流。水温在25~50℃,水化学类型主要为重碳酸型水,矿化度一般<,在下游的明化镇组含水层中发育有咸水体,水化学类型为氯化物型水;盘锦二五农场附近一井深1102m,自流量345m3/d,为重碳酸钠型水,矿化度。单井涌水量~·m,热流平均值为63mW/m2。辽河油田自1969年起,已建成了十几座水源地,年开采量达5000万m3以上。据辽宁省地调院调查评价(2003),在新近系热水的主要开采区4747km2的面积内,弹性储存量约亿m3。

(3)华北盆地

华北盆地面积约20×104km2,其基底是古生界和前古生界,盆地内基本构造单元包括六个坳陷、三个隆起,即北部的下辽河坳陷,中部的渤中坳陷、济阳坳陷、埕宁隆起、黄华坳陷、沧县隆起、冀中坳陷,南部的临清坳陷和内黄隆起。盆地中断裂发育,主要的深大断裂有NE向的郯庐断裂带北段,太行山东麓断裂,沧东断裂带和聊兰断裂带,EW向的断裂有宝坻-昌黎断裂,齐河-上饶断裂和黄河断裂。盆地内部有许多次级大断裂,分割坳陷和隆起,形成54个凹陷和44个凸起,一个凹陷的发育主要受一条主干断裂的控制,呈箕状凹陷型式或不对称地堑型式。华北盆地是一个典型的多旋回盆地,热储层具有多层结构,形成了新近系低温热水储层,古近系地压型地热储层和基岩裂隙岩溶中、低温热水储层,累积沉积厚度达30000m。主要热储层有新近系明化镇组、馆陶组,古近系沙河街组、东营组,奥陶系,寒武系昌平组和蓟县系铁岭组、雾迷山组,是我国热水资源最丰富的热水盆地。其中,新近系砂岩、砂砾岩是华北平原普遍分布的热水储层,地层厚度700~2000m。其砂岩孔隙度随埋深的增加而逐渐减少,渗透率为(156~2500)×10-9m2;热水水化学类型为单一的HCO3-Na型水,矿化度一般1~3g/L;据天津地热勘查开发设计院在滨海新区的调查研究,古近系的东营组热储层岩性以砂岩和含砾砂岩为主,顶板埋深1412~2181m,厚度55~648m,砂泥比35%~38%,砂岩孔隙度~。水化学类型为Cl·HCO3-Na型或Cl-Na型水,矿化度3~8g/L;古近系的沙河街组热储层埋深2000~3000m,孔隙度20%左右,渗透率100×10-9m2;水化学类型为Cl·HCO3-Na型和Cl-Ca型水,矿化度北部低、东南部高,一般为5~10g/L。全盆地第三系热水矿化度随埋深增大而增高;基岩裂隙岩溶热储层,主要是奥陶系马家沟组及其顶部风化壳,寒武系昌平组,中元古界雾迷山组和高于庄组。岩溶发育受构造影响,在古潜山中普遍受二次淋溶,形成热水富集区。基岩岩溶裂隙水是一个统一的水动力系统,侧压面高程、水化学特征指标和水温呈由周边向平原规律性变化,反映出水动力交替由强到弱的演化顺序。

该盆地实测大地热流值为41~83mW/m2,平原周边低,中央隆起高。盖层地温梯度在凸起区高,为~℃/100m,凹陷区较低,为~℃/100m。钻井中各层段的地温梯度同岩石的热导率成反比,古生界和前古生界的地温梯度一般为1~3℃/100m。在平原区,第三系热水矿化度随埋深增大而增高。

根据环境同位素测定结果,地热水的水源主要来自大气降水,也有部分源于古沉积水。盆地内深层水的滞留时间较长,年龄较老,如北京地热田热水的年龄为47万~万年(郑克棪等,1989);天津地热田和牛驼镇地热田分别为万~万年及万~万年;束鹿-宁晋地热田为万~万年(黄尚瑶等,2004)。

(4)淮河盆地

淮河盆地面积约10×104km2,为大华北中新生代盆地的一部分。它的南部主要受NW向断裂的控制,由通许凸起,周口凹陷,平舆凸起,驻马店-淮滨凹陷组成;东北部受NE向断裂控制,由菏泽凸起、成武凹陷、嘉祥凸起和济宁凹陷组成。该盆地的主要热水储层是新近系明化镇组和馆陶组,为一套浅湖相和河流相的砂岩泥岩地层。其中,砂岩孔隙度20%~30%,渗透率(100~400)×10-9m2。热水水化学类型为HCO3-Na型水,矿化度~16g/L,一般1~2g/L。岩层大地热流值50~70mW/m2,盖层地温梯度~℃/100m。馆陶组的水温为40~65℃,是该区的主要低温热水层;古近系为热卤水,襄参4井,井深3200m,井底温度℃,周参6井,井深2800m,井底温度88℃;基岩热水主要是奥陶系和寒武系灰岩裂隙岩溶水分布在通许凸起,周口凹陷,驻马店-淮滨凹陷,菏泽凸起,嘉祥凹陷和商丘、亳州地区,为区域深径流补给的岩溶水系统,矿化度1~4g/L。

(5)苏北盆地

苏北盆地面积×104km2,是苏北-南黄海盆地的陆上部分。苏北盆地在地质构造上界于苏南隆起和苏鲁隆起之间,属于扬子断块的一部分。北界为淮阴-明水断裂,南界是南京-南通长江断裂带,西邻郯庐断裂。坳陷中建湖隆起横贯东西,北侧是盐阜坳陷,南部是东台坳陷,再细分为10个凹陷。其中,第四系和新近系厚度200~1600m。新近系盐城组是本区的主要低温热水储层,基本为河流相沉积,砂层占总厚度50%以上。盐城组一段厚200~650m,底部有大厚度砂砾岩层,孔隙度25%~33%,渗透率>400×10-9m2。热水矿化度~1g/L;古近系砂岩厚度变化大,孔隙度15%~25%,渗透率<100×10-9m2,都为高矿化碱水;基底为巨厚的碳酸盐岩沉积,在凸起和斜坡地带形成古潜山热田,一般矿化度较高,为热卤水,但在断裂带和古潜山浅埋地段,矿化度较低,可在1~3g/L。盖层地温梯度变化在~℃/100m之间。大地热流值为55~83mW/m2,1000m深处的温度为43~60℃。其中凸起区较高,凹陷区较低。

(6)江汉盆地

江汉盆地面积×104km2,呈多边形展布。北为大巴山,南为华容隆起,东为下扬子台褶带,西是鄂湘黔褶皱带,大部分地区基底由中、古生界碳酸盐岩和碎屑岩组成,局部为古元古界变质岩系。大地构造上属于扬子准地台中部,为燕山晚期形成的裂谷盆地,盆地内有多组构造线,其中以北东及北西西两组最为发育,前者形成时间较早,发生在早白垩世—始新世早期,后者较晚,形成于中始新世至渐新世,由于两组构造线的切割及块体的不均一运动,使盆地形成了多断、多凹、多凸的格局,共有五个凹陷、一个地堑、五个凸起。白垩系和新近系最厚达10000m,其中新近系为淡水河湖相沉积,厚300~900m,主要热储层岩性为砂岩、砂、砾岩,孔隙率27%~33%。为低温热水储层,多为SO4-Ca型和SO4-Na型水,矿化度~3g/L;古近系的潜江组为咸水湖相沉积,其中盐岩和膏泥岩交互沉积厚3500m,含盐面积约2000km2,是我国最大的古近系盐湖相凹陷。潜江组储集层岩性以砂岩为主,次为泥灰岩,砂泥比10%~25%,砂岩孔隙度18%~22%,渗透率(300~700)×10-9m2。水化学类型为Cl-Ca型和SO4-Na型水,矿化度由盆地边缘向中心、由浅向深增大。高卤水中富含微量元素,碘含量一般为~,最高为35mg/L;溴一般含量为100~377mg/L,最高为412mg/L。盆地实测大地热流值为57~69mW/m2,盖层地温梯度~℃/100m,新近系热水水温25~69℃,古近系热卤水水温60~95℃;基底中古生代碳酸盐岩是重要的裂隙岩溶型热水储层,主要分布在枝江凹陷、云应凹陷、江陵凹陷的斜坡地带。如天门县张港地热井,埋深600~1700m的灰岩中水温65℃,出水量2191m3/d。

(7)汾渭盆地

汾渭盆地由关中盆地和运城盆地组成,面积×104km2。关中盆地东西向沿渭河展布,南为秦岭山地,北临渭北台塬,运城盆地北东向沿涑水河展布,东南为中条山,西北临稷王山。两盆地在构造上为一整体,是新生代发育起来的断陷盆地,基底北部为下古生界碳酸盐岩,南部为前寒武系变质岩和花岗岩,发育NE向和NW向两组断裂,多为全新活动断裂,形成凹凸并列的构造格局。盆地大体是北浅南深,北部斜坡和盆地两端的宝鸡地区新生界厚数百米,一般在1000m左右,盆地腹部及南部新生界厚一般超过3000m,最厚达7000m。盆地中的主要热储层为早更新统三门组、新近系张家坡组和蓝田灞河组及古近系白鹿塬组,岩性为砂、砾岩和砂岩,孔隙度15%~35%,渗透率(300~2000)×10-9m2。水化学类型为HCO3·SO4-Na型、SO4-Na型和Cl·HCO3-Na型水,矿化度一般1~3g/L。运城盆地为矿化卤水;盆地基底基岩主要热水储层为奥陶系岩溶水,奥陶系灰岩顶部古岩溶在热水溶蚀下形成区域性深部径流热水系统,沿全新活动断裂发育强径流带,渗透系数1~20m/d。水化学类型多为HCO3·SO4-Na型,矿化度~。盆地实测大地热流值50~80mW/m2,盖层地温梯度~℃/100m,井深200~3000m,水温70~115℃。

(8)四川盆地

四川盆地面积20万km2,是中生代发展起来的大型坳陷盆地。区内划分为三带八个构造区,巨大的深断裂发育在盆地周边,盆地内断层不甚发育。盆地中热储层一般孔隙度均较小,渗透率也低,基本为高矿化的热卤水。实测大地热流值49~59mW/m2,地温梯度一般<℃/100m。经钻探揭露,在盆地深部赋存丰富的地热水、热矿水和热卤水资源。在盆地西部花水湾、蓬基等地,在1800~2500m的热储层中,井口水温可达68~79℃,矿化度小者仅有。

(9)鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地面积32×104km2,是一个叠合的克接通坳陷盆地。盆地内部断裂不发育,构造活动微弱,按盆地的结构划分为六个构造单元:伊盟隆起区、渭北断褶区、晋陕断阶区、贺兰-六盘区断褶区、鄂尔多斯西部坳陷区及中部伊陕斜坡区。盆地中热储层叠置分布,其中下白垩统志丹群热储层,由细砂岩、中砂岩和砂砾岩组成,总厚度100~400m,孔隙度16%~28%,渗透率(~49)×10-9m2,热水矿化度~3g/L,水温25~55℃;侏罗系延安组热储层的砂岩总厚度100~250m,孔隙度16%~27%,渗透率(2~500)×10-9m2,热水矿化度10~40g/L,富含碘、硼等元素;下古生界碳酸盐岩的孔隙度~,渗透率(~316)×10-9m2,古岩溶发育厚度40~100m,是形成热储层的有利部位。据《中国地热资源-形成特点和潜力评估》(陈墨香、汪集旸等,1994),在盆地东部500~1000m深处,地热水温度25~42℃,矿化度~3g/L,在深部多超过5g/L。在盆地中部和西部800~1400m深处,温度25~55℃,矿化度~3g/L。在盆地西部约1500~2000m深处,水温可达50~70℃,矿化度在20~30g/L以上。盆地地温梯度℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(10)银川盆地

银川盆地面积7790km2,为一新生代断陷盆地,沉积厚度2000~3000m。自1998年以来,在盆地中部的银川市发现了地热资源,井深3000m,井口水温在55℃以上,水量1400m3/d,水化学类型为Cl-Na型水,矿化度15g/L,水中含多种微量元素,已达医疗热矿水标准(张黎,1999)。据宁夏地质调查院调查评价,在银川市发现的地热田面积227km2,估算可开采热水储量约×108t。

(11)柴达木盆地

柴达木盆地面积约22×104km2,具有巨厚的中新代。在1000m、2000m、3000m深的地温分别为35~45℃、50~70℃、80~100℃。约在1500~2500m深处见水温55~65℃的热卤水,矿化度高达358g/L。盆地地温梯度℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(12)准噶尔盆地

准噶尔盆地面积约38×104km2,为一由古生代结晶基底组成的稳定地块,上部中新生代沉积盖层的厚度1500~8000m,在1000m、2000m、3000m深的地温分别为30~40℃、50~60℃、60~70℃。1990年,新疆地矿局在盆地西部的博乐市塔斯海地区,发现了在厚40m的第四系下伏花岗岩断裂带上,热水温度可达37℃(孙晓明等,1994)。在盆地东部的吉木萨尔县油气勘探中,发现了在盆地深部赋存丰富的中低温热水,在约2300m深处,井口水温可达72℃,呈自流状。盆地地温梯度℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(13)塔里木盆地

塔里木盆地面积约53×104km2,是基底为元古宇的稳定地块。盆地在1000m、2000m、3000m深的地温分别为35~40℃、50~60℃、60~70℃。在盆地深部赋存有丰富的热卤水资源,在埋深1000~6000m,温度30~150℃,矿化度多100~250g/L。在盆地边缘及中部隆起的西部,见有矿化度低于30g/L的热水。盆地地温梯度℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

隆起山地地热资源

我国隆起山地地热资源主要有四个水热活动密集带:藏南-川西-滇西水热活动密集带、台湾水热活动密集带、东南沿海地区水热活动密集带和胶辽半岛水热活动密集带。

(1)藏南-川西-滇西水热活动密集带

西藏喜马拉雅碰撞带是晚白垩世末-始新世新特提斯洋盆闭合后,叠置在欧亚板块南缘的新生代陆内强烈变形带。雅鲁藏布江构造带和冈底斯-念青唐古拉构造带。印度板块和欧亚板块碰撞后,随着印度板块持续、强烈向北俯冲,加积楔不断增厚,并向印度前陆方向扩展,在加积、增厚过程中,不同物性层间将产生剪切滑动或拆离,因剪切生热而转化为热系统,导致碰撞带壳底层增温,温度可达1000~1350℃,足以导致陆壳底层岩石的局部熔融,熔融区随着加积楔的扩大而扩展形成高温熔融层或岩浆垫,目前印度板块以50mm/a速度向欧亚板块俯冲,表明喜马拉雅碰撞带仍处于加积、增厚和增温过程中。以北部的班公湖-怒江一线和南部的雅鲁藏布江为界可以分为藏北、藏中及藏南三个水热区。每个活动区的地热显示情况反映出现代水热活动北弱南强趋势。其中:

申扎-谢通门水热活动带:分为南北两段,其中北段有5处水热显示区,显示类型以热泉为主,温泉次之,水温~℃;南段有10处水热显示区,水温43~86℃,显示类型以热泉为主,温泉次之,出露有沸泉及间歇喷泉。水热显示最强烈的是查布间歇喷泉区。该显示区共有各类显示点200余个,全部出露于泉华台上,温度高于80℃以上者有58处。间歇喷泉2个,喷柱可达20余米,汽态水柱直径2m以上。喷发时泉口3m深处的温度高达94℃。

那曲-羊八井-尼木水热活动带:泉水温度36~92℃,羊八井钻孔揭露的热水最高温度为202℃,矿化度1~2g/L,水化学类型为Cl-Na型水。水热显示以热泉为主,温泉次之,并有5处沸泉区,间歇喷泉区、沸喷泉及水热爆炸区各一处。1977年12月4日,位于本带中部的羊八井显示区1号井孔,发生过人工诱发水热爆炸。

波密-古玉水热活动带:水热显示以温泉为主,热泉次之,水温18~96℃。波密县通麦区长青沸泉是最强烈的显示区,水温96℃,是区内唯一的沸泉。

噶尔-普兰水热活动带:水热显示分为东、西两区。其中西区水热显示以沸泉为主,热泉、温泉次之,水温18~93℃。水温显示最为强烈的是噶尔县巴尔区曲珍的巴尔沸喷泉。其喷柱高约8m,水柱直径,喷口压力约5kg/cm2以上,喷口水温93℃;东区水热显示区较为集中,水温71~95℃,主要为水热爆炸,其次为热泉。规模较大水热爆炸区有曲普水热区,爆炸坑多达7个,爆炸坑最大直径可达80m。1974年4月和1975年11月,曲普水热区两次发生水热爆炸。

岗巴-孜松水热活动带:水热显示区主要为水热爆炸和热泉,水温48~88℃。水热爆炸是该带最大特点,分别有北部的卡马、苦马和中部的国措、南部的科作共4处。

错那水热活动带:水热显示以沸泉、热泉为主,其次为温泉,尚有间歇喷泉,水温14~88℃。措美县古堆区卡如间歇喷泉区共有沸泉10个,间歇喷泉2个,是该带水热活动最为强烈的显示区。间歇喷泉的喷柱高1m,间歇期15分钟,喷发时瞬时涌水量约5L/s,水温88℃。

(2)台湾水热活动密集带

台湾岛作为西太平洋岛弧系的一部分,划分为三个地质区:中央山脉地质区,西部麓山地质区和海岸山脉地质区。在板块碰撞的过程中,岩浆上涌和构造片之间的剪切磨擦,形成了现代的高温热储,大地热流值80~120mW/m2。大多属于碳酸盐泉,少数属于硫酸盐泉和氯化物泉。在火山岩区,绝大多数为酸性硫酸盐泉,其他岩石区出露的多为中、碱性碳酸盐泉,少数为氯化物泉。

(3)东南沿海地区水热活动密集带

东南沿海地区分属于扬子断块和华南断褶,分布着不同时期的花岗岩和中生代的火山岩,其展布主要受NE向断裂控制。在燕山期可能是个热壳,而进入第四纪以来,热量已全部散失,不能构成热源。岩浆岩为脆性物质,在第四纪以来台湾弧向西北推挤,北西向张裂发育,容易形成深断裂破碎带,成为热水运移通道。所以,该区内有74%的温泉出露于岩浆岩断裂带或接触带上。区内温泉以中低温热水为主,热储温度一般为110~130℃,热水循环深度不超过4km。地热田面积较小,最大者不超过10km2,一般在~。热泉水温55~℃,流量1~20m3/s。

(4)胶、辽半岛水热活动密集带

胶东半岛位于太平洋板块与欧亚板块边界的西北侧,是岩石圈板块内部相对稳定缓慢隆起的古陆块。已发现水温≥40℃的温泉14处,集中分布在栖霞复背斜、乳山-威海复背斜和牟平-即墨北东向断裂束这三个构造单元上。复背斜核部长期向上拱起遭受强烈风化剥蚀,广泛出露前寒武系基底岩石以及花岗岩体。上窄下宽的“屋脊式”背斜构造形态,有利于热流侧向运移,向背斜轴部或核部集中,使背斜构造沿轴迹方向形成高热流异常带。温泉的具体出露部位受断裂构造和岩浆侵入体的控制,均出露于复背斜核部的NNE或NE向断裂与NNW或NW向断裂构成的X型构造交汇处。这些部位裂隙构造十分发育,岩石破碎,成为温泉出露最有利的地段。胶东半岛的14处温泉中,温度大于60℃有7处,温度大于80℃仅有2处,其余均在40~56℃之间,水量65~900m3/d,水化学类型为重碳酸盐型、硫酸盐型和氯化钠型,矿化度~。

先后参加或主持完成国家级、省部级各类重点、纵向、横向科研项目30多项,其中:发表学术论文89篇,其中SCI检索1篇、EI检索4篇:1.准葛尔盆地南缘中段的地下水资源,西安地质学院学报,1985,第2期, 李云峰,.陕西富平石川河谷发育特征及其水文地质问题,西安地质学院学报,1981,第2期,吴在宝,李云峰,.富平地下水库人工回灌水文地质条件,地下水,1985,第1期,吴在宝,李云峰,.地下水临界深度及其测定方法讨论,西安地质学院学报,1988,第3期,李云峰,.利用水银测孔资料分析洛川塬黄土层透水的最小孔径,西安地质学院学报,1990,第1期,李云峰,.用显微图象微机定量分析成果研究洛川黄土孔隙,勘察科学技术,1990,第3期,李云峰,.洛川黄土孔隙性模糊聚类分析,西安地质学院学报,1990,第4期,李云峰,p38-42;(被西安市科协评为二等优秀学术论文)。8.洛川黄土地层渗透性与孔隙性的关系,西安地质学院学报,1991,第2期,李云峰,.孔隙是影响黄土地层导水性的主导因素,勘察科学技术,1991,第1期,李云峰,p25-28,(被西安市科协评为三等优秀学术论文)。10.用层次分析法决策地下水库回灌方案的排序问题,西安地质学院学报,1992第2期,李云峰,王文科,李志刚,王希宁,p51-56;(被西安市科协评为二等优秀学术论文)。11.左乘转置矩阵法建立济南市岩溶水多元随机模型,勘察科学技术,1992第4期,第一作者,.用系统聚类分析法对洛川黄土孔隙性进行分类研究,勘察科学技术,1992第4期,李云峰,.利用微机测孔资料探讨黄土地下水的几个问题,载《地质矿产部环境地质研究实验室年报》,地震出版社,1992年6月,李云峰,.借助同位素方法研究地下水,西安地质学院学报,1993年10月,李云峰,.中小流域水资源合理调蓄问题,西安地质学院学报,1993年10月,杨成田,李云峰(执笔人),.地下水人工回灌淤积的室内试验研究,西安地质学院学报,1993年10月,郑书彦,李云峰,王文科,.灰色GM(1,1)模型研究关中灌区地下水位变化规律,西安地质学院学报,1993第4期,李云峰,田春声,p156-160,(被西安市科协评为二等优秀学术论文)。18.用放射性同位素氚研究洛川塬潜水的年龄,天津大学出版社,1993年7月,李云峰;(被西安市科协评为二等优秀学术论文)。19.用系统分析法认识洛川黄土地下水的特征,载《水文地质与工程地质的系统思维》,西北工业大学出版社,1993年12月,李云峰,.利用氢氧同位素研究本钢郑家水源地地下水的形成,勘察科学技术,1994第3期,李云峰,田春声,吴耀国,.在水文地质专业教学中培养学生利用电算技术解决专业问题的能力,高教研究,1994第1期,李云峰,.大交盆地地下水位动态分析及预报,勘察科学技术,1995第1期,李云峰,.用理论计算代替互阻孔抽水试验研究α—γ关系,陕西水利,1995年12月,李云峰,.温度对地热水PH值影响的分析与计算,勘察科学技术,1995第4期,钱会,李云峰,.本钢郑家屯潜水含水层弥散试验研究,西安地质学院学报,1995第1期,吴耀国,田春声,李云峰,.二维地下水动力弥散参数确定的优选法,勘察科学技术,1996第2期,吴耀国,沈照理钟左新,田春声,李云峰,.黄河床面介质颗粒级配与渗透系数关系的研究,载《走向二十一世纪环境地学问题研究论文集》,石油工业出版社,1996年7月,李云峰,李俊亭,李建文,.本钢郑家水源地环境影响评价水文地质试验研究,载《走向二十一世纪环境地学问题研究论文集》,石油工业出版社,1996年7月,田春声,李云峰,吴耀国,郑书彦,郑西来,p256-261.(被评为陕西省第五届自然科学三等优秀学术论文) Mechanism Research of Groundwater Artificial Recharge from High-Sediment Load Water,第30届国际地质大会展讲论文,1996年8月,Li Yunfeng,Zheng Shuyang,Wang Wenke,Tian Chunsheng and Li Jianwen, Test and Research for Envlronmental Impact Assessment of the Benxi Zhengjia Headwater Site,第30届国际地质大会展讲论文,1996年8月,Tian Chunsheng, Li Yunfeng,Wu Yaoguo and Zheng Shuyang, Study on Huanghe River Seepage Window to Groundwater, 第30届国际地质大会交流论文,1996年8月, Li Yunfeng,Li Junting and Li Jianwen, on Regional Environmental Impact Assessment Method of groundwater System, 第30届国际地质大会交流论文,1996年8月,Tian Chunsheng, Li Yunfeng, Zheng Shuyang,Guo Jianqing and Song Guohui,.稠油热采注入水对储层岩石化学破坏作用的研究,油田化学,1996第1期,李云峰,钱会,.试论地下水系统区域环境影响评价,地球学报,1996年6月,田春声,李云峰,郑书彦,郑西来,郭建青,.蒸汽吞吐稠油井注入和采出水中化学组分存在形式及其含量的计算,油田化学,1997第1期,李云峰,钱会,p36-41.(被《中国石化文摘》收录)36.蒸汽吞吐稠油储层矿物溶蚀量和沉淀量的计算,油田化学,1997第2期,李云峰,钱会,.降雨补给潜水的滞后分配,勘察科学技术,1997第3期,李云峰,.粘性土空隙分布改变的水文地质效应,载《地质工程与水资源新近展》,陕西科学技术出版社,1997年,李云峰,.关中盆地潜水污染程度的模糊数学评价研究,载《地质工程与水资源新近展》,陕西科学技术出版社,1997年,田春声,李云峰,郑书彦,.判定地下水二维水动力弥散参数的直线图解法,煤田地质与勘探,1997年第2期,吴耀国,田春声,李云峰,p31-33.(Ei收录)Linear graphic method for discriminating two-dimensional hydrodynamic dispersion parameter of underground waterWu, Yaoguo (China Univ of Geosciences); Li, Yunfeng; Tian, Chunsheng Source: Meitiandizhi Yu Kantan/Coal Geology & Exploration, v 25, n 2, Apr, 1997, p 31-33 Language: ChineseDatabase: CompendexAbstract / Links | Detailed Record / Links41.图解分析法求二维地下水动力弥散参数,工程勘察,1997第2期,吴耀国,田春声,李云峰,p39-42.(Ei收录)To get two-dimensional dynamic dispersion parameter of groundwater by graph-analytic methodWu, Yaoguo (China Geology Univ); Tian, Chunsheng; Li, Yunfeng Publication date: 1997, p 39-42 Language: ChineseDatabase: CompendexAbstract / Links | Detailed Record / Links42.解析法确定干扰井群的合理布局,西安地质学院学报,1997年12月,李云峰,李志刚,.关中盆地地下水系统区域环境影响单元的模糊聚类分析,西安工程学院学报,1998年第2期,田春声,李云峰,郑书彦, Production State of Medical Mineral thermal Water in Xi‘an Geothermal Field, 第五届中日地下水学术研讨会大会交流论文,1998年5月,李云峰,郭建青。45.本溪郑家潜水含水层二维水动力弥散试验及其结果分析,水文地质工程地质,1998年第1期,吴耀国,田春声,李云峰,杨志强,.泰斯公式性态分析与误差估计方法,煤田地质与勘探,1999年第4期,郭建青,李云峰,王洪胜,.西安地热田医疗热矿水的产出状况分析, 西安工程学院学报,1999年第21卷增刊,李云峰,郭建青,吴耀国,.一维河流水质方程解析解的性态讨论和误差估计方法,水文,,郭建青,李云峰,王洪胜。49.分析室内二维砂槽弥散试验数据的方法,西安工程学院学报,2000年第一期,郭建青,李云峰,钱会,.分析一维河流示踪试验数据的质量守恒法,水电能源科学,2000年第2期,郭建青,李云峰,王洪胜,.确定河流纵向离散系数的相关系数极值法,水科学进展,2000年第四期,郭建青,王洪胜,李云峰,p387-391.(Ei收录)Inverse function method for analyzing the data of quasi-steady radial dispersion testGuo, Jianqing (Xian Coll of Engineering Science); Li, Yunfeng; Wang, Hongsheng Source: Meitiandizhi Yu Kantan/Coal Geology & Exploration, v 28, n 6, Dec, 2000, p 36-39 Language: ChineseDatabase: CompendexAbstract / Links | Detailed Record / Links52.分析拟稳定流径向弥散试验数据的反函数法,煤田地质与勘探,2000年第6期,郭建青,李云峰,王洪胜,.潜水三维流数值模拟的几个重要问题,载《西部大开发科教先行与可持续发展——中国科协二000年学术年会文集》,李云峰,钱会,吴耀国,.辽河曙光油田蒸汽吞吐开采过程中水岩作用的研究,西安工程学院学报,2001年第1期,钱会,李云峰,.向西安调水对原受益区生态环境影响研究,西安工程学院学报,2001年第2期,李云峰,张益谦,王玮,吴耀国,. 污染河流对沿岸土壤和地下水化学环境的影响—以徐州奎河为例,西安工程学院学报,2001年第2期,吴耀国,李云峰,王惠民,王超,.遏制荒漠化发展,锁住沙尘暴,优化大西北生态环境,“中国西部生态环境中日学术研讨会”大会报告论文,2001年4月28日,李云峰,郭建青,李金荣。58.含水层底版标高的空间最优估计,地下水,2001年第1期,李金荣,李云峰等。59.弥散实验确定地下水溶质水动力参数的复形调优法,上海环境科学,2001年12期,吴耀国,李云峰。60.考虑介质均衡吸附时的室内弥散试验数据分析方法,工程勘察,2001第4期,郭建青,王洪胜,李云峰。61.河流-地下水渗流系统对城市污水的净化作用,环境科学学报,2002年第1期,吴耀国,王超,王惠民,李云峰。62. 地下水渗流的除污功能研究,中国给水排水,2002年第1期,吴耀国,王超,王惠民,李云峰。63.大同市万泉河流域玄武岩地下水开发研究,西安工程学院学报,2002年第3期,陈志新,李云峰。64. 变差函数在底版标高估值中的应用,西安工程学院学报,2002年第4期,李金荣,杨震放,李云峰。65. 西安地热开发中浅层地下水及土壤污染的预防,“第一届海峡两岸土壤及地下水污染整治研讨会(台北)”会议报告论文,2002年9月,李云峰,吴耀国。66. Efficacy of riverbank filtration for pollutants removal. “第一届海峡两岸土壤及地下水污染整治研讨会(台北)”会议报告论文,2002年9月,Wu Yaoguo,Li Yunfeng,Zhang .含水层底版标高的两种估值方法比较,基建优化,2003年第1期,李金荣,李云峰,杨震放。68.区域水文地质成图中的坐标转换,长安大学学报(地球科学版),2003年第2期,冯建国,李云峰,李向文。技术及其在水文学和水资源管理方面的应用,西北地质,2003年第1期,王疆霞,李云峰,徐中华。70. 两种方法在地下水估值中的应用,水文地质工程地质,2003年第3期,李金荣,杨震放,李云峰,李金玲。71.鄂尔多斯盆地南区白垩系地下水排泄基准研究,“中国西部环境问题与可持续发展国际学术研讨会”会议报告论文,并收编入“会议论文集”,中国环境科学出版社出版,李云峰,李金荣,徐中华,王疆霞,冯建国,侯光才。P552-55672.肥城盆地石横电厂水源地岩溶水系统地下水管理模型,地球科学与环境学报, 2004年第3期,p32-39,王玮,李云峰,侯东辉,张二勇。(注:第一作者为李云峰指导的博士生);73. 从区域地下水化学变化规律探讨陕北能源化工基地地下水资源的探采方向,地下水,第26卷第4期,2004年10月,李云峰,徐中华,侯光才。P37-4074.鄂尔多斯盆地白垩系含水层系统分析,西北地质, (中文科技核心期刊), ,2004年第2期,李云峰,冯建国,王玮,李金荣,王疆霞,徐中华,李英。P90-9675. 鄂尔多斯白垩系自流水盆地地下水水化学形成规律研究,李云峰, 徐中华, 王玮,李金荣,王疆霞,冯建国,何青峰,杨郧成;《鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用》——“鄂尔多斯盆地地下水勘查与开发利用学术研讨会论文集”,陕西科学技术出版社,,P191-21676. 鄂尔多斯白垩系自流水盆地深层地下水流动系统初步推断,李云峰,王玮, 侯光才,李金荣,徐中华,王疆霞,冯建国;《鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用》——“鄂尔多斯盆地地下水勘查与开发利用学术研讨会论文集”,陕西科学技术出版社,;P104-11077. 白于山地区白垩系地下水劣质成因探讨,李云峰,王疆霞,王玮,李金荣,徐中华,冯建国,李英;《鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用》——“鄂尔多斯盆地地下水勘查与开发利用学术研讨会论文集”,陕西科学技术出版社,;P244-24878. 鄂尔多斯盆地白垩系地下水水化学分类研究,冯建国,李云峰,王疆霞,王玮,徐中华,侯光才;《鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用》——“鄂尔多斯盆地地下水勘查与开发利用学术研讨会论文集”,陕西科学技术出版社,;P239-243,(注:第一作者为李云峰指导的博士生);79. 鄂尔多斯盆地白垩系地下水水化学空间数据库的构建及应用研究,王疆霞,李云峰,徐中华,冯建国,杨郧成;《鄂尔多斯盆地地下水资源与可持续利用》——“鄂尔多斯盆地地下水勘查与开发利用学术研讨会论文集”,陕西科学技术出版社,;P379-384,(注:第一作者为李云峰指导的博士生);80.运用模糊综合评判法评价银川地区地下水质量,陕西地质,2004年6月, ,姬亚东,李云峰,郭路,p88-92;(注:第一作者为李云峰指导的博士生);81.地下水源地开发对农业生产的环境地质影响,地下水,第111期第26卷,2004年12月,曹德福,叶丹,李云峰,P281-284;82. Guidelines to locate and protect high-quality groundwater in Baiyu Mountain area of China,Yunfeng Li,Zhonghua Xu,Jiangxia Wang,Yaoguo Wu,Guangcai Hou; Environmental GeologyPublisher: Springer-Verlag GmbH ISSN: 0943-0105 (Paper) 1432-0495 (Online) DOI: Issue: Volume 47, Number 5 Date: March 2005 Pages: 647 – 652被SCI收录,编号9051e,被Ei收录;83.陕西扶风县城地下水源地开采方案设计,地下水,第27卷第112期,2005年第1期,万伟锋,李云峰,p34-38;(注:第一作者为李云峰指导的硕士生);84.矿业开发与环境保护关系综述,西北地质, (中文科技核心期刊), ,2005年第2期,郭路,李云峰,姬亚东,p94-98;(注:第一作者为李云峰指导的硕士生);85. Excel在土壤污染评价数据处理中的应用, 大众科技,2005年第3期 (总第77期) ,郭路,李云峰,姬亚东,p47-48;(注:第一作者为李云峰指的硕士生); utilization of Karst groundwater in Feicheng Basin, Shandong Province, China (Tenth Multidisciplinary Conference on Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of KarstTM 会议论文集,Geotechnicai Special Publication p142-153,[美]地质技术出版社2005年9月出版)。Yunfeng Li, Jianguo Feng, Yaoguo Wu, Wei Wang, Donghui Groundwater Resource and Advantages of its Utilization in the Shaanbei Energy Base in Shaanxi Province, China (Tenth Multidisciplinary Conference on Sinkholes and the Engineering and Environmental Impacts of KarstTM 会议论文集,Geotechnicai Special Publication p380-384,[美]地质技术出版社2005年9月出版)。Yaoguo Wu, Yunfeng Li, Yadong Ji, Jiangxia Wang88.济宁市水资源数据库管理系统的设计与功能实现,地下水,2005年第5期p321-324,徐中华,李云峰,王疆霞,吴耀国;(注:第一作者为李云峰指导的硕士生);89. Application of hydrochemical signatures to delineating portable groundwater resources in Ordos Basin, China(Environmental Geology 电子版已在网上刊出)Yunfeng Li, Weifeng Wan, Yaoguo Wu,Hui Qu, Guangcai Hou出版学术专著:1.黄土渗透性与空隙性关系的研究,地质出版社,出版,单独撰写。2.引黄回灌研究,陕西科学技术出版社, 出版,李云峰,郑书彦,田春声,杨勤荣。3.关中盆地环境水文地质问题,陕西科学技术出版社,出版,田春声,李云峰,郑书彦,郑西来,王丽艳。4.地下水系统区域环境影响评价研究,陕西省新闻出版局, 出版,田春声,李云峰,郑书彦,吴耀国。获奖项目:1.甘肃省华亭县(华亭矿区)西华、砚马寺水源地水文地质勘探报告,1999年获中国煤田地质总局(部级)优秀地质报告二等奖,第三获奖人。2.永济市工业区地下水回灌方案及优化管理模型研究,1997年获地质矿产部科技成果三等奖,获奖证书号kj-97-3-154-2,第二获奖人。3.关中盆地环境水文地质问题研究,1997年获地质矿产部科技成果三等奖,获奖证书号kj-97-3-155-2,,第二获奖人。4.《黄土渗透性与空隙性关系的研究》,1997年获陕西省教委科技进步三等奖,获奖证书号9705121,单独获奖。5. 2001年被国务院批准为享受政府特殊津贴专家,证书号:(2001)3600299号;6. “九五”国家重点科技攻关项目96-912-04-01“西安市供水水资源系统优化调配研究”2004年获西安市科学技术二等奖,获奖证书号2003-2-02-R8;学术兼职陕西省水利学会理事,陕西省水利学会水资源专业委员会副主任,西安水资源学会副理事长,西安地质学会副理事长,西安地球环境保护事业研究促进会副会长,国土资源部矿产储量评估师,水利部开发建设项目水土保持方案评审专家,水利部建设项目水资源论证报告评审专家,陕西省国土资源评审事务专家系统专家,西安市地热专家组专家。

地源热泵研究论文

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1.地源热泵发展史

我国热泵技术的研究开始于20世纪50年代,天津大学热能研究所开展了我国的热泵的最早研究。1956年吕灿仁教授的《热泵及其在我国应用的前途》一文是我国热泵研究现存的最早文献。

20世纪60年代,我国开始在暖通空调中应用发展热泵,并取得了一大批成果。1960年同济大学吴沈钇教授发表了“简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖”;1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器;1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台制热量为3720W的CKT-3A热泵型窗式空调器;1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台地下水热泵空调机组;1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作,进行干线客车的空气/空气热泵试验;1965年,由原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕教授、吴元炜教授领导的科研小组,根据热泵理论首次提出应用辅助冷凝器作为恒温湿空调机组的二次加热器的新流程,这是世界首创的新流程;1966年与哈尔滨空调机厂共同开始研制利用制冷系统的冷凝废热作为空调二次加热的新型立柜式恒温湿热泵式空调机。

1978~1988年我国热泵应用与发展进入全面复苏阶段。这期间,为了充分了解国外热泵发展的现状与进展,大量出版有关著作,国内刊物积极刊登有关热泵的译文,对国外热泵产品进行测试与分析,积极参加国际学术交流。同时,一些国外知名热泵生产厂家开始来中国投资建厂。例如美国开利公司是最早来中国投资的外国公司之一,于1987年率先在上海成立合资企业。

1989~1999年期间我国热泵又迎来了新的发展里程。在我国应用的热泵形式开始多样化,有空气/空气热气、空气/水热泵、水/空气热泵和水/水热泵等。在这期间国内已有国有、民营、独资、台资等不少于300家家用空调器厂家,逐步形成我国热泵空调器的完整工业体系。水环热泵空调系统在我国得到广泛应用。据统计到1999年,全国约有100个项目,2万台地下水热泵机组在运行。20世纪90年代初开始大量生产空气源热泵冷热水机组,90年代中期开发出井地下水热泵冷热水机组,90年代末又开始出现污地下水热泵系统。土壤耦合热泵的研究已成为国内暖通空调界的热门研究话题。国内的研究方向和内容主要集中在地下埋管换热器,在国外技术的基础上有所创新。

进入21世纪后,由于我国快速城市化,人均GDP的增长,拉动了中国空调市场的发展,促进了热泵在我国的应用越来越广泛,热泵的发展十分迅速,热泵技术的研究不断创新。2000年至2003年间,热泵的应用、研究空前活跃,硕果累累。

2000~2003年4年间,专利总数287项,年平均为项,是1989~1999年专利平均数的倍。2000~2003年间发明专利共119项,年平均项,是1989~1999年发明专利平均数的倍。

2000~2003年中热泵文献数量剧增,如2003年文献数是1999年文献的5倍。全国高校有105名研究生以热泵技术为题目,平均每年有名,是90年代平均数的7倍多。

全国各省市几乎均有应用热泵技术的工程实例。热泵技术研究更加活跃,创新性成果累累。在短短的几年中有3项创新性成果问世:同井回灌热泵系统、土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、供寒冷地区应用的单、双级耦合热泵系统。

2.地源热泵应用基础与实践的研究

我国地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校和科研机构对地源热泵的相关技术进行了专题研究。部分研究项目列入表3-1中。

表3-1部分高校地源热泵研究课题

研究工作主要集中于以下几个方面:地下埋管换热器的传热模型和传热研究;夏季瞬态工况数值模拟的研究;热泵装置与部件的仿真模型的理论和实践研究;

地源热泵空调系统制冷工质替代研究;其他能源如太阳能、水能等与地热源联合应用的研究;地源热泵系统的设计和施工;地源热泵系统的经济性能和运行特性的研究;地下地下水热泵回灌技术与实践;土壤热物性及土壤热导率的试验研究。

同井回灌地下地下水热泵地下水运移数值模拟与实验研究;土壤蓄冷与土壤源热泵集成系统的应用基础研究等。

进入20世纪90年代,北京工业大学丁良士教授、山东建筑工程学院方肇洪教授等人先后在美国俄克拉荷马州立大学和瑞典、德国、加拿大等地学习考察地源热泵技术,回国之后纷纷投入国内地源热泵技术研究的实践中。丁良士教授主持北京市“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目,通过在校内的小试、中试、工程三个阶段,研究深层地热利用技术,开创了国内的先河。方肇洪教授完成的山东省重点科技攻关项目“地热综合利用关键技术”在专家鉴定中被评定为“达到国际领先水平”。

同时,原重庆建筑大学、同济大学、湖南大学、青岛建筑工程学院等院校纷纷建立了土壤耦合热泵实验系统,展开了全面全面的研究,土壤耦合热泵研究迅速成为热门研究课题之一。

进入21世纪后,在国家自然科学基金的资助下,地源热泵的研究更加深入,更富有创新性。哈尔滨工业大学姚杨教授等,在对国内外关于土壤源热泵及冰畜冷技术的发展和应用充分了解的基础上,以新技术改造传统技术,整合集成土壤源热泵和冰蓄冷的技术要素和成果,提出一种适合于以空调负荷为主,采暖负荷为辅的全新空调系统形式,即土壤畜冷与土壤源热泵集成系统。哈尔滨工业大学热泵空调技术研究所先后建立了同井回灌地下地下水热泵地下水运移的数学模型;并推导了单一均匀介质含水层中定流量同井回灌地下地下水热泵地下水渗流的分析解;对同井回灌地下地下水热泵地下含水层温度场进行了数值模拟;并对北京恒有源科技发展有限公司共同开展了同井回灌地下地下水热泵工程的现场实践研究。

在各高校研究工作的基础上,研究成果也不断地被应用于工程实践中。例如重庆大学城市建设与环境工程学院在新疆米泉市小型办公楼和重庆大学B区暖通实验楼采用了土壤源热泵系统。北京工业大学新建的综合科技楼、逸夫图书馆、改建的经管学院楼、室内地热游泳池和新建的能容纳8000名学生的教学楼等建筑,供热(制冷)面积5000m2以上的“低温地热能梯级利用技术研究”重大科研工程项目。山东建筑工程学院的学院学术报告厅工程(包括学术报告厅500m2,学生自习室及计算机房等空调面积约2700m2)选用2台水-水热泵冷热水机组。室外地热换热器采用垂直U形埋管形式由25组并联的垂直U形埋管组成的地源热泵系统。

为了推广研究成果,各高校纷纷走上产、学、研结合的道路。1999年天津大学地热中心、天津甘泉集团公司成立研究设计院。2000年山东建筑工程学院成立了首个专门从事地源热泵供热空调系统的理论研究、技术开发、工程设计和旋工指导的方州地源热泵研究所。北京工业大学成立了北京天地能流科技发展有限公司。清华大学的北京清源世纪科技有限公司也参与到地源热泵的工程实践当中。而许多企业也与高校科研机构紧密结合,以高校的技术力量为依托,共同建立科研机构、开发产品、承接工程。比如清华大学和山东富乐达空调设备有限公司,同济大学和广州从化中宇冷气科技科技发展有限公司,山东建筑工程学院和北京嘉和晟业地下水热泵空调有限公司、烟台荏原空调设备有限公司、山东宏力空调设备有限公司,北京工业大学和山东利丰公司,湖北风神净化空调设备工程有限公司和华中科技大学、东南大学等。

3.北京区地源热泵相关的管理规定和政策

1)地下水热泵

近年来,随着国家加大建设“资源节约型、环境友好型”社会的力度,实现国家节能减排目标,各地也相继出台支持开发利用浅层地温能项目。如2006年5月31日,由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地下地下水热泵系统实现供暖和制冷项目按35元/m2的标准进行补贴。

由于地下水热泵项目必须凿井抽取和回灌地下水,因此地下水热泵项目开工前须按照水利部颁发的《建设项自水资源论证管理办法》要求,开展建设项目水资源论证,编制水资源论证报告书,对地下水热泵项目取水、退水的可行性、用水的合理性、保护措施及对其他取水用户的影响进行分析。

为保护珍贵的地下水资源,避免地下水热泵盲目上马对现有集中供水水源地的不良影响和产生不良的地质环境后果(如地下水交叉污染、地面沉降,地裂缝等),各地方水务主管部门还根据当地的水文地质条件有针对性的制定了管理措施,如北京市水务局2007年5月16日发布的《关于加强我市地下水热泵管理工作的通知》中对地下水热泵项目抽、灌距离,限制发展范围等提出了明确要求:

(1)地下水热泵系统抽灌含水层为第四系水,井深不得超过100m;

(2)抽灌井与建筑物距离不少于30m;抽灌井之间水平距离不少于50m,抽水井之间距离不少于100m;

(3)为防止不同含水层水体交换造成水污染,保证回灌效果,抽灌必须在同一含水层内进行;

(4)严禁在自来水水厂地下水源保护区范围内、地面沉降区、地下水严重超采区、承压含水层内批准建设地下水热泵系统;

(5)地下水热泵抽灌井的施工,应严格遵守国家有关规程规范,确保抽灌井质量。承担凿井施工的单位须应具有相应资质;

(6)新建地下水热泵系统抽灌水井应分别安装抽水和回灌计量装置。已建地下水热泵系统也必须限期安装计量设施;

(7)地下水热泵抽灌水量实行月统季报制度。地下水热泵系统使用单位每月末应书面报告当月的抽水量、回灌水量。

2)地源热泵

由于地源热泵无需开采地下水,对地质环境的影响远远低于地下水地源热泵,其潜在的地质风险、安全风险等也远远低于地下水地源热泵,但是地源热泵初投资略高于地下水热泵项目。因此,在2006年5月31日,由北京市发展改革委联合市水务局、国土局等九个委办局联合发文对采用地源热泵系统实现供暖和制冷项目按50元/m2的标准进行补贴,高于地下水地源热泵补贴(35元/m2)。

根据北京市国土资源局关于申报地源热泵项目的通知,项目建设单位需提交经专家审查通过的《地源热泵系统浅层地温能勘查评价报告》,报告主要内容为:序言:情况简介及任务的来源与要求说明;简要评述勘查区以往水文地质的工作程度及浅层地温利用的现状;叙述区域的地层分布情况、气候条件及水文特征;简述勘查工作的进程以及完成的工作量。地源热泵系统的初步设计方案;项目所在地水文地质条件论证;勘查工作情况;项目所在地的浅层地温能的评价:地层换热能力的测试情况;论述浅层地温能利用量计算的依据,计算评价浅层地温能;根据保护资源,合理开发的原则,提出相应的利用方式,简述其保证程度,并预测其可能的变化趋势,对浅层地温能资源进行综合的评估。结论及建议。

沈阳市发布的《关于地源热泵系统建设和应用工作的实施意见》中明显指出:地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,具有清洁、高效、节能的特点。推进地源热泵系统建设,有利于优化能源结构,促进能源互补,提高能源利用效率。要求在沈阳市三环内的455km2核心区范围内,对符合应用地下水热泵技术的409km2范围内的建筑物,原则上都要采用地下水热泵技术规划建设。

4.地源热泵相关的学术交流

近年来,有关地源热泵的学术流,也是逐步升温。从地热应用、热泵技术发展和清洁能源利用等多角度对地源热泵发展和应用的会议日益增多。

1978~2005年,中国制冷学会第二专业委员会主办过12届“全国余热制冷与热泵技术学术会议”。1988年中国科学院广州能源研究所主办了“热泵在我国应用与发展问题专家研讨会”。自20世纪90年代起,中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会主办全国暖通空调制冷学术年会上专门增设“热泵”专题交流。1994年9月6日中国能源研究会地热专业委员会在北京召开了“第四次全国地热能开发利用研讨会”。

2000年6月19~23日,国家科学技术部高新技术开发与产业化司在北京召开了“中美地源热泵技术交流会”,会议介绍了地源热泵技术、国外的应用状况和在中国的推广,会议的主题就是“提供运用地热泵技术为住宅小区或公用楼宇采暖制冷,大幅降温低运行费用的节能解决方案”。

2002年5月20日上午,国际能源机构(LEA)第七届会议在北京国际会议中心举行,这是该组织第一次在中国也是第一次在非组织成员国举行这样的会议,此次会议的目的是促进热泵技术在世界范围内特别是中国的交流和应用。居于国内行业领先地位的富尔达公司成为惟一赞助单位。

2003年3月17日,山东建筑工程学院地源热泵研究所与山东建筑学会热能动力专业委员会联合在山东建筑工程学院举行“国际地源热泵新技术报告会”。

为了落实“科技奥运”、“绿色奥运”的理念,为奥运场馆建设提供可行的清洁能源建设方案,由北京工业大学和《工程建设与设计》杂志组织的体育场馆工程清洁能源建设方案研讨会于2004年7月6~8日在北京召开。此次会议邀请国内外专家就以地源热泵技术为主的体育场馆可能应用的清洁能源建设方案进行了研讨,为2008年奥运会体育场馆最终确定能源方案提供依据。北京奥组委、北京发改委、北京科委等有关单位,国内外学术界、设计界的权威以及28个奥运场馆业主代表、相关企业代表参加了会议。

2005年9月,国际地热协会第39次理事会在北京召开,出席会议的主席伦德先生和参会理事被邀请出席全国地热产业可持续发展学术研讨会。

2005年9月23日,由联合国开发计划署驻华代表处、科技部和国家环保总局共同举办的中国清洁能源行动推广会议在北京举行,来自国内40多个城市的市长、环保局长和其他代表出席了会议。会议旨在推广联合国开发计划署、科技部和国家环保总局共同设立的为期四年的名为“通过使用清洁能源和清洁能源技术减少城市空气污染的能力建设”的项目所取得的成绩和经验。

2007年1月27日,中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心成立,中心设在北京市地质矿产勘查开发局。该中心专门从事全国浅层地温能研究与推广工作。2007年1月29~30日,由国土资源部主办,北京市国土资源局、北京市地质矿产勘查开发局承办的在全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会上在北京友谊宾馆召开。来自全国400多位代表考察了示范工程,并就国内外浅层地温能资源勘查评价、开发利用情况、热泵利用现状及其发展前景、浅层地温能利用实例、政策及技术规程等进行了充分的交流,会议号召地质科技人员深入进行浅层地温能资源赋存、来源、运移规律等基础研究,为国家大规模科学合理的开发利用浅层地温能资源奠定坚实的基础。会议出版了《全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集》。

2007年12月,由中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心组织的全国浅层地温能资源开发利用高级研修班在北京召开,众多在浅层地温能资源开发利用领域的专家学者从理论和实践两方面详细介绍了浅层地温能资源从勘查评价到开发利用的理论、核心技术和实践经验,会议鼓励科学合理的开发利用浅层地温能资源,为国家节能减排目标的实现做贡献。

在增加会议交流的同时,与地源热泵相关的出版物也不断面世。1988年由中国建筑工业出版社出版了徐邦裕教授等编写的《热泵》教材。机械工业出版社1993年出版了郁永章教授主编的《热泵原理与应用》,1997年出版了蒋能照教授主编的《空气用热泵技术及应用》。1994年由华中理工大学出版社出版了郑祖义的《热泵空调系统的设计与创新》。1998年出版了郑祖义博士的《热泵技术在空调中的应用》。

2001年由中国建筑科学研究院空调所徐伟等人翻译的《地源热泵工程技术指南》一书出版,为国内地源热泵工程设计和施工人员提供了参考。《地源热泵工程技术指南》原是由美国能源部、美国国防部、加拿大自然资源等七家单位支持,美国ASHRAE学会出版的地源热泵技术专业书,全书分为原理篇、设计篇、安装篇和节能篇。内容包括:介绍地源热泵系统的分类、工作原理、系统构成、与常规系统比较;如何进行现场地质调查和实验;地热换热器、地下水换热器及地表水换热器系统的设计;输配系统和室内空调系统的设计;地源热泵系统的安装、调试和检验;地源热泵系统的节能措施和节能设计计算,并提供了土壤和岩石的特性数据、防冻剂的特性数据以及塑料管和配件的特性数据。

2004年哈尔滨工业大学马最良教授等人写作的《水环热泵空调系统设计》出版,这是一部较全面阐述水环热泵空调系统应用理论基础与实践的专著。书中首次归纳出可再生能源水环热泵空调系统的称谓,这个概念的提出,将为水环热泵系统注入新的活力,使其系统的应用更加广泛、更加合理、更加经济。因此,这种可再生能源水环热泵系统将会有很好的应用前景,对解决暖通空调的能源与环境问题将有更长远的战略意义。

这些教材、著作、译著的出版,推动了热泵空调技术在我国的普及与推广。

与此同时,国内的科技期刊上有关地源热泵技术的论文也大幅增加。《暖通空调》、《制冷与空调》等杂志都开设专题进行研讨。《工程建设与设计》杂志为此出版了地源热泵专刊,同时开展了“国内地(水)源热泵应用情况调查”,2004年第4期据调查形成的《国内地源热泵应用情况调查报告》首次全面地展现了国内地源热泵应用的情况。《建设科技》杂志对际高集团有限公司、山东富尔达空调设备有限公司等单位的地源热泵技术给予多次报道。

张新世

(中原石油勘探局勘察设计研究院)

论文摘要:本文介绍了地源热泵的概念及工作原理,随后详细地论述了地源热泵的特点,和地源热泵在我国发展的限制条件,并介绍了地源热泵在国内使用情况及发展前景,最后鲜明地指出地源热泵技术是目前对人类最友好最有效的供热供冷技术。

1 地源热泵的概念和工作原理

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、土壤和地表水)即可供热又可供冷的高效节能空调系统。利用逆卡诺循环,通过输入少量高品位的电能,实现低品位热能向高品位热能转移。热泵一般有蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀四部分组成。

地源热泵的工作原理是:在夏季,热泵机组将建筑物中的热量取出,转移释放到地层中;在冬季,则从地层中提取热量,向建筑物供热。通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

2 地源热泵的特点

我们知道在地球表面以下一定深度的地温全年相对恒定,地源热泵利用浅层地热作为冷热源,这样就排除了环境因素的影响,与其它供热供冷系统相比,具有以下显著特点。

利用的是可再生能源

地源热泵在夏季吸收建筑物散发的热量并在浅层地下保存起来,一部分热量在冬季供建筑物的采暖,另一部分热量则直接散发到空气中。就全年来说,建筑物利用浅层地热的热量或冷量大体是相等的。所以说,地源热泵利用的是可再生能源。

高效节能

由于地源热泵的热源温度全年一般为10~22℃,冬季供热时,水体温度比环境温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。夏季制冷时,水体温度比环境温度低,冷却效果提高,机组效率也提高。水源热泵的制冷制热系数可达以上,与传统的空气源热泵相比,高出40%左右,其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%,与电热锅炉和电热膜供热相比,节约70%左右的电能。

环保效益显著

水源热泵运行时,需要的仅仅是水源水的热量或冷量,水质不发生任何变化,也不产生任何污染,不耗水、排烟,不产生灰尘,仅仅消耗少量的电能。

从耗电方面来说,节能就是环保。使用水源热泵导致的污染物排放,比空气源热泵减少40%,比电锅炉减少70%。虽然地源热泵也使用制冷剂,但比常规空调减少25%的冲灌量。地源热泵在工厂内整装密封完好,不会像分体空调那样安装时易产生泄漏。

一机多用

一套地源热泵就可以实现供热、供冷和生活热水供应。即用一套设备可以代替原来的锅炉加空调两套系统,所以一次性投资仅是传统供热制冷的50%~70%。特别是在夏季供冷时,可以利用热泵产生的费热,免费为用户提供生活热水。所以,地源热泵特别适用同时有供热供冷和生活热水供应的建筑。

节省土地资源

水源热泵除主机和循环水泵外,没有其它安装设备。与锅炉房相比,省去了水处理间、风机间、烟囱、煤场和渣土场,节约了土地资源。

运行稳定可靠、使用寿命长

由于地源热泵的水体温度稳定,与空气源热泵相比,免除了结霜和除霜的影响。热泵的运转部件少,基本上不需要维修,运行稳定可靠,使用寿命可达20年左右。

自动化程度高

地源热泵一般是全电脑控制,可根据外部负荷的变化,调整压缩机的工作数量,并设有压缩机超温保护、断水保护等多种保护措施,可实现无人值守。

3 地源热泵供热系统的组成

地源热泵工程一般有地源水系统,热泵机房和末端风机盘管散热系统三部分组成。根据地源换热系统的形式又分为开式环路系统和闭式环路系统。

开式环路系统是将水从水井(包括湖泊和河流)中抽出,送入热交换机组进行热交换,提取热量或冷量后的水再回灌到水井中。开式环路系统用水一般只进行简单的水处理,会引起换热器表面结垢。开式系统是目前地源热泵应用的主要形式。

闭式环路系统又分为立埋式环路系统和平埋式环路系统。它是通过埋在地下的聚乙烯管环路与土壤进行热交换。通常适合安装在别墅等场地较大的建筑物。

4 地源热泵的限制条件

地源热泵被专家们称之为目前可用的对人类最友好最有效的供热供冷形式,近几年在研究和应用上得到了迅速发展,但由于受到以下客观条件的限制,这项技术的应用尚不普遍。

宣传认识不足

地源热泵技术虽然受到热暖专家的推崇,但是要获得在工程中的普遍应用,需要各阶层领导特别是工程主管领导的认可。由于这项技术是近几年随着我国能源战略的调整才发展起来的,甚至部分热暖技术人员,也存在认识不足的现象。所以,要获得社会的认同还需要加大宣传力度。

政策力度不够

我国《节约能源法》中,对热电联产和集中供热技术鼓励和发展,而对综合能源利用率是其2倍的地源热泵技术,至今还没有鼓励发展的明确条文。

水源条件的限制

对于开式环路地源热泵系统是否有充足的水源,以及当地的地质土壤条件是否能保证尾水的回灌顺利实现是地源热泵应用的前提条件。一般来说,用于小区供暖时,建筑容积率要≤1。对于闭式系统,受当地地质条件是否适合埋管和是否有足够的场地埋管等环境条件的限制。

埋管系统换热计算理论不成熟

对于地源热泵机组和末端风机盘管散热系统目前技术已相当成熟。对开式系统,当地水利部门对水源情况也相当了解;而对埋管系统,目前土壤埋管换热计算理论还不成熟,设计落后于工程应用,这就使工程质量难以保证,并使该项技术的广泛应用受到限制。

受当地水利部门政策的限制

我国南方水源充足,而北方大部分地区水源缺乏,为保护有限的水资源,每个地方政府都制定了当地的水资源使用法规。虽然地源热泵系统并不消耗水也不污染地下水,但需要大量的水作热载体。有些地方部门对取水和回灌水进行双重收费,使地源热泵的节能效果不能够充分体现,这就限制了该项技术在这些地区的发展。

5 地源热泵的应用

国外应用情况

地源热泵在日、韩、美和中、北欧应用较为普遍。据1999年的统计,在住宅供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士96%,奥地利38%,丹麦27%。美国1998年地源热泵系统在新建筑中占30%,且以10%的速度稳步增长。其中最著名的地源热泵工程有肯塔基州刘易斯威尔的滨水区办公大楼,服务面积×104m2,每月节省运行费用25000 美元。随着该项技术的应用发展,其组织的研究也迅速发展。据有关资料介绍,日本国研究出的高温水地源热泵,出水温度达到80~150℃,且其制热系数COP高达。

国内应用情况

天津大学热能研究所的吕灿仁教授在1954年就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第一台水冷式热泵机组。目前多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。

国内较早生产水源热泵的厂家有清华同方人工环境设备公司和山东海洋富尔达,产品都已系列化。目前热泵机组出水温度已达65℃,制冷系数COP可达。目前国内较典型的用户有沈阳东北电力住宅小区,服务面积8×104m2;北京友谊医院服务面积×104m2,全年节约采暖和供冷运行费用约9元/m2。

中原油田钻井三公司办公楼水源热泵示范工程是我局第一个地源热泵系统。选用钻井综合工程处与清华大学联合研制生产的ZYRB240 型热泵机组2台,服务面积6000m2。该项工程的成功实施必将为地源热泵在中原油田的推广应用起到有力的推动作用。

6 地源热泵的发展前景

符合政府有关部门的要求

地源热泵高效节能,环保效益好,符合我国的能源政策和环境保护政策,热泵技术的综合能源利用率约为120%~180%。所以国家把热、电、冷联产技术作为鼓励发展的通用节能技术促进了地源热泵技术的发展。

符合业主的利益

由于地源热泵即可供热,又可供冷。一套系统可以代替原来的两套系统,投资少。且地源热泵占地少,运行成本低,管理方便,这些都符合业主的根本利益。

符合用户的利益

地源热泵供热费用燃煤集中锅炉房供热费用的一半,夏季供冷费用约为冷水机组的60%,这就减少了用户供热供冷费用的支出,符合用户的切身利益。

适用地区范围广

冷水机组只能用于夏季供冷,风冷机组只适用于长江流域的供热供冷,而地源热泵除即无可利用地下水又不能埋管的极少数地区外,适用于其它绝大多数地区。

应用范围不断扩展

地源热泵不仅在建筑采暖和供冷方面得到迅速发展,目前在化工、食品、造纸、农业、冶金、木材干燥、制药等行业中也得到了`广泛应用。据预测2000年这些行业应用地源热泵1200多台,且发展势头强劲。

综上所述,地源热泵技术以其独有的优点,近几年在国内得到迅速发展。随着我国能源结构政策的调整,我国以燃煤锅炉采暖和空气源热泵供冷的传统形式会被更加高效的地源热泵所取代。随着地源热泵技术的研究和发展,它比将成为21世纪最普遍最有效的供热供冷技术。

参考文献

[1]刘兴中.水源热泵系统介绍.2001

[2]吴展豪.地源热泵空调系统.2001

注:本文引至全国油区城镇地热开发利用经验交流会论文集,冶金工业出版社,2003

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地球为什么有引力是因为地球是有质量的,只要有质量的东西就有引力,你,我,大家之间都有引力的,只不过地球的引力较大罢了,因为它质量大.脱离地球所需要的速度是第一宇宙速度,每秒.万有引力定律!(law of gravitation)物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现.任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比.如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r2,G称为万有引力常数.万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的.牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律.他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等.另外,他还解释了慧星的运动轨道和地球上的潮汐现象.根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星.万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学.简单的说,质量越大的东西产生的引力越大,地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢 地球为什么会自转?地球同太阳系其他八大行星一样,在绕太阳公转的同时.围绕着一根假想的自转轴在不停地转动,这就是地球的自转.几百年前,人们就提出了很多证明地球自转的方法,著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转,但是,地球为什么会绕轴自转?为什么会绕太阳公转呢?这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题,粗略看来,旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式,但要真正回答这个问题,还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的.地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关.现代天文学理论认为,太阳系是由所谓的原始星云形成的,原始星云是一大片十分稀薄的气体云,50亿年前受某种扰动影响,在引力的作用下向中心收缩.经过漫长时期的演化,中心部分物质的密度越来越大,温度也越来越高,终于达到可以引发热核反应的程度,而演变成了太阳.在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层,经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程,在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星,最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体.我们知道,要测量一个直线运动的物体运动快慢,可以用速度来表示,那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢?一种办法就是用“角动量”.对于一个绕定点转动的物体而言,它的角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离.物理学上有一条很重要的角动量守恒定律,它是说,一个转动物体.如果不受外力矩作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而变化.例如一个芭蕾舞演员,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候(质心与定点的距离变小),他的旋转速度就会加快,因为只有这样才能保证角动量不变.这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用.形成太阳系的原始星云原来就带有角动量,在形成太阳和行星系统之后,它的角动量不会损失,但必然发生重新分布,各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量.由于角动量守恒,各行星在收缩过程中转速也将越来越快.地球也不例外,它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转,地月系统的相互绕转和地球的自转中,这就是地球自转的由来,但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作.这就是说,在地球的形成过程中,运动——尤其指旋转,自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的.我们知道,太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转,而且是按照右手定则的规律自转,所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则.为什么呢?太阳系的前身是一团密云,受某种力量驱使,使它彼此相吸,这个吸积过程,使密度稀的逐渐变大,这就加速吸积过程.原始太阳星云中的质点最初处在混饨状,横冲直闯,逐渐把无序状态变成有序状态,一方面,向心吸积聚变为太阳,另外,就使得这团气体逐渐向扁平状发展,发展的过程中,势能变成动能,最终整个转起来了.开始转时,有这么转的,有那么转的,在某一个方向占上风之后,都变成了一个方向,这个方向就是现在发现的右手定则,也许有其他太阳系是左手定则,但在我们这个太阳系是右手定则.地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致,最终是地球一方面公转,一方面自转.

几百的那叫作文

声明:词条人人可编辑,创建、修改和认证均免费详情一分钟了解地球引力万 48"地球引力科学术语本词条是多义词,共2个义项展开引力是质量的固有本质之一。每一个物体必然与另一个物体互相吸引。尽管引力的本质还有待于确定,但人们早已觉察到了它的存在和作用。接近地球的物体,无一例外地被吸引朝向地球质量的中心。因为在地球表面上的任何物体,与地球本身的质量相比,实在是微不足道的。中文名地球引力外文名The gravity of the earth应用学科数学发现者牛顿简介重力加速度:g=地球引力由于月球的质量+地球的质量!加速度也与地球的转动速度有关!牛顿(Isaac Newton)最早发现了地球引力,且与万有引力有 关。艾萨克·牛顿,英国著名科学家。(牛顿)FRS(Sir Isaac Newton,1642年12月25日-1727年3月31日)是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑,并推动了科学革命。牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。在牛顿以前,天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行?天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明,天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律——力学规律的支配。牛顿早在牛顿发现万有引力定律以前,已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到,要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用,他认为这种力类似磁力,就像磁石吸铁一样。1659年,惠更斯从研究摆的运动中发现,保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力,并且试图推到引力和距离的关系。1664年,胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果;1673年,惠更斯推导出向心力定律;1679年,胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律,推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。牛顿自己回忆,1666年前后,他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是:在假期里,牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来。一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢。牛顿思索着。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。1679年,胡克曾经写信问牛顿,能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律,来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。1685年,哈雷登门拜访牛顿时,牛顿已经发现了万有引力定律:两个物体之间有引力,引力和距离的平方成反比,和两个物体质量的乘积成正比。当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力,也证明了在太阳引力作用下,行星运动符合开普勒运动三定律。在哈雷的敦促下,1686年底,牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》一书。皇家学会经费不足,出不了这本书,后来靠了哈雷的资助,这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。牛顿在这部书中,从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具,不但从数学上论证了万有引力定律,而且把经典力学确立为完整而严密的体系,把天体力学和地面上的物体力学统一起来,实现了物理学史上第一次大的综合。形成原因假如地球表面完全为自由流动的液态水所覆盖,那么这种液体水的表面呈现一个扁球体,在两极稍平,而在赤道膨胀,这在前边已经作了简要的叙述。这个理想的形状,称为地球体,它将完美地同全部的重力、转动力相平衡。牛顿定律对于引力的表达是重力遵循的基础。众所周知,该定律的基本表述为:m1与m2这两个质点之间的引力,正比于二者质量的乘积,反比于这两个质点中心之间距离的平方,如果说此处的F为作用在m2上的力,那么R1为从m1指向m2的单位向量,r是m1与m2之间的距离,而A是万物有引力常数。加上负号表示着力是互相吸引的。地球引力很明显,引力是存在于自然界中强度最小的相互作用力。最近还发现,A的数值也不是常数,而是随着时间有缓慢的减少。它的这种变化,是由许多原因造成的,其中之一被认为是由于地球半径随着时间而增加,这样反过来,又必将对地球的发展历史带来深刻的影响。可是,所得出的A值变化速率是如此之小,以至于它在整个地球演化过程中,即在几十亿年的时间内,其变化速率只大约为1%,所以在实际应用上并无什么真正的价值。由于地球(假定为m1)这个巨大质量的存在,使得m2所产生的加速度,称做重力加速度。它最早是被伽利略在意大利的比萨斜塔上测定的。在地球表面上这个数值一般定为980厘米/秒2,通常又将1厘米/秒2称为“伽”(gal),用以纪念这位伟大的科学家。重力场是守恒的,也就是说在重力场中,移动一个物体所做的功,独立于它所经过的路径,而仅仅取决于它的终点。事实上,假如该质量最终转到它原来出发时所处的位置时,其净能量的消耗等于0,而不管它在其间所走过的道路是什么。这在自然地理面中,是可以很轻易得到证明的。寻常所见的水分循环,就是一个很好的说明重力守恒的例子。一滴水从海洋面上被蒸发,克服重力,进入大气,这是外界做功的结果。待它由空中重新回归到海洋时(而不管它是直接落入海洋,还是被运送到几千公里之外,又随着河川迳流回到海洋来的),放出了原先克服重力时的那部分功,遵循着重力守恒,使得净能量的消耗等于0。类似的例子,在地表面是很多的。另外一种对重力守恒的表达方式就是:动能和势能之和在一个封闭体系中为一常数,这涉及到动能与势能的互相转化,也是我们要经常使用的一个规律。同时要记住引力是一个向量,它的方向是沿着地球的质量中心与另外一个物体质量中心的连线,这在进行向量分析时,是极为有用的。地球表面的重力大小,一般来说与五个因素有关,它们是地理纬度、海拔高度、周围地体的地形、地球潮汐与地表以下物质的密度。这最后一个因子,仅仅在进行重力测量中才有价值,一般情况下它对重力变化的影响,要比前四个因子的联合效应小的多。例如,从赤道到两极,重力随着纬度变化的数量大约为5伽,而油田勘探中的较大重力异常是10毫伽,只相当于上述数字的1/500。在1930年,国际大地测量和地球物理协会采用了一个公式,给出了在地球这个椭球体上任意一点的重力加速度为:g=g0(1+αsin2Φ+βsin22Φ) (5.9) g——重力加速度;g0——在赤道上的重力加速度,它等于厘米/秒2;Φ——纬度,常数α及β分别是和。自从1930年以来,由于在重力测量中获取了大量的资料,特别是通过人造地球卫星的准确测定,上式中的常数已经有了进一步的改动。从自然地理学的角度来看,我们的着眼点不在于寻求计算重力或进行订正的准确公式,而在于利用这种重力分析的基本原理,阐述物质在进入自然地理面和输出到环境时的受力状况,在这些受力当中,重力是特别应当考虑的一项。举凡地形的改变、物质的搬运和堆积、气团的运动、水分的循环、生物的生长,甚至于地球物质的调整等,离开了重力的分析,就不可能得出正确的结果。前面已经讲过,重力最为明显的表达,一般都在地球固体表面之上。在其下并非重力消失了,只是不容易有如固体表面之上那样明显地看出来罢了,此外作为研究的对象来说,我们亦不去特别关注地层深处的重力状况,而只接受它所带来的对地表造成的后果。进而看到,在海平面之上陆地面积约占全球总表面积的29%,以雨和雪降下来的水,必然经受重力的作用回归到海洋中去。这样,每一次落到地表上的降水,都具有比例于本身质量和海平面以上高度的乘积,这样数值的能量,这就是它所具的势能。在陆地地表,亦有个别的点低于海平面,例如我国的吐鲁番盆地,美国加利福尼亚的死谷等,它们之所以能在陆面上保持这种例外的情况,一是由于其面积小,二是由于这些盆地均处于干旱区,很少有降水发生。假如把它们移到湿润地区,这种低于海平面的状况决不会保持很久,在重力的参与下,很快就要被水充满或被水所带来的风化物质填注,以补足海平面在全球延伸中的“漏洞”。重力在自然地理面中的表现,既平常又深刻,对此应有充分的认识,现粗略地讨论一下重力在改造地表形态上的作用。陆地表面由于风化作用而造成的松散物质,在一定的条件下,由于力的作用是要移动的。地球引力无论是从高处到低处的滚动、滑落、崩塌,还是通过河流的输运,风的挟带等,其中一个极重要的因素就是重力的参与。我们以一个在坡面上运动的岩块为例,简要分析一下重力的作用。由分析得知,重力的一个分力,即岩块向下滑动的力,比例于所处坡度的正弦,当然还取决于这个坡面的摩擦系数。一克重的岩块在坡度为45°时,向下滑动的分力为克;而当该坡度等于60°时,这个分力将增加到克(如图5.5)。由于摩擦系数很少有大于1的状况,因此单凭摩擦系数的阻抗,在坡度大于45°时,将支持不住重力所引起的向下滑动的分力。事实上,比40°更为陡峭的自然坡度在全球是很少见的,因为如果有超出40°的角度时,重力作用将比较迅速地对此加以改变,由此可以看出重力改变地表形态的作用来。在讨论地球重力的同时,我们对于其它星体产生的类似于地球引力的作用力,也要加以必要的重视。最主要的就是月亮和太阳对地球的引力。月亮和地球的距离很近,约等于三十个地球的直径,根据万有引力定律,引力与距离的平方成反比,因而尽管月球的质量不算太大,但对于地球上各个质点的引力却相对的要大一些。太阳的质量很大,约等于二千亿亿亿吨,是地球质量的三十三万倍,但由于地球与太阳之间的距离太远,是月球—地球之间距离的四百倍,因此,它对地球的引力,只是月球对地球引力的46%。所以,地球上的潮汐现象是太阳和月亮二者作用力的合成,这里我们只需了解月亮的引力作用比太阳更大这一点就够了。地球的质量是月球的倍,因此月—地系统的公共质量中心,必然大大地偏向于地球一侧,大约在距地心倍地球半径的地方,两个球体每月绕着这个共同的质量中心转动。月球对于地球的引潮力固然重要,但这个引潮力的数量值却并不太大,只相当于地球重力的千万分之一。对于地球上一个10吨重的物体来说(即重力等于10吨),其引潮力仅有1克。这样小的力,人通常是感觉不出来的。但地球对这种不大的引潮力,反应却十分明显。很早以前,就发现海水在一日内有规律的涨落(潮汐)与月球有密切关系。此外,地球不是一个刚体,一般都认为它是一个具有弹性的球体,对于具这样一种特性的球体,在引潮力的作用下,地球的固体岩石地壳也会产生“潮汐”现象,叫做固体潮,每天都要升降达30厘米左右。当然地球对月球的引潮力更大,它使得月壳突起和下落的幅度达到3公里左右。与此同时,地球上的大气,也因为这种引潮力,每天都产生着“大气潮汐”。至于海洋这个庞大的水体,其上的潮汐现象就更为明显了,加拿大东海岸的芬地湾蒙克顿港,最大潮差达米,堪称世界前茅。我国钱塘江口的最大潮差记录为米,当然各个地方由于所处位置及周围环境的不同,潮差也是不相同的。月球和太阳的引力在塑造陆地表面的地形方面,也是一个具有一定意义的因素。康德在1775年,曾率先提出把涨潮作为改变地球旋转速度的一个因素。近年来,在探讨关于地震的预测预报中,也有人把潮汐力作为一个对地震起因的触发因子。此外,对于自然地理来说,更为明显的则是潮汐对于海陆交界处地形的变更作用,对于岸线的影响作用,以及对于波浪运动的作用等地球引力引力解读强弱分布如果考虑地球的自转等因素,两极引力强,赤道引力最弱,这也是为什么卫星发射中心的纬度都很低的原因。不加证明,我们可以给出一个定理,就是地球引力是连续变化的,这是显然的。然后,地心的引力为0,无穷远处引力为0,因此可以证明存在一个地球引力最大值的地方,这个位置在哪里呢,在万有引力除去自转离心力作用最大得地方,就是两极的金属矿上。北极是冰雪覆盖的一片汪洋大海地表没有矿藏,所以这个引力最大的位置就是南极查尔斯王子山脉南部的鲁克尔山北部的特大磁铁矿上。至于地球上哪里引力最弱,这个从上面推导中可以看出,只有地球表面才有“引力最弱的地方”这个概念,那就是赤道海洋表面,然而这个引力最小点的位置随着月球的潮汐引力而不断移动着,绕着地球不断的跑。如果把问题放宽到整个地球,那么引力最弱的地方在地心,那里的引力为0 。地球引力可能会消失。英国《观察家报》报道:科学家发现,保护我们免受外太空致命辐射伤害的地球磁场正迅速减弱,甚至可能消失,预示南北极即将易位。届时,平常无法触及大气层的强大辐射爆发将令地球急剧升温,造成灾难。是南北两极移位的先兆,巴黎地球物理研究所科学家於洛更发现,最近两极附近的磁场消失速度特别惊人,明确显示两极即将易位,南极变北极,北极变南极。相关研究地球引力地球磁场可能会消失据爱丁堡英国地质勘探局汤姆森博士称,此前地球磁场已曾多次消失,是南北两极易位的先兆,大概每22万年便会出现一次,但最近已有近100万年没有发生,所以随时会再出现。於洛根据人造卫星过去廿年录得的磁场变化数据,发现在地下深层产生地球引力的熔流,在接近南北极位置出现巨大旋涡,并以加强磁场逆转的方向转动,因而削弱现有磁场,最终将导致两极易位。推导公式可以把地球引力分布看成连续函数,由于曲线运动存在向心力,运动是引力必须减去向心力在引力方向上的分量由曲线曲率公式可以计算出这个分量计算结果为:k=为短长轴比,ω=*10^-5,go=为长轴,β为纬度以下是360度引力,重力分布对照图:重力公式此处未给出,引力自旋效应,重力自旋效应是不同的概念,此处是引力效应分布。。。。本公式是椭球体理论地球引力模型,当然实际可能存在误差计算公式积分结果为:a=x/R实际引力必须乘以实际相对密度来调整.以下是调整后的模型引力图磁场消失的影响和应对其间磁场会出现短暂消失,届时将造成的破坏现时仍难以预料。不过最少人类射到太空的人造卫星都会因电磁紊乱而毁坏;靠侦测磁场变化本能而迁 徙的候鸟和移居动物亦会不知所措。而对人类来说,太阳粒子风暴扰乱大气层,将令高层大气升温,为气候带来无法预知的转变。这将在何时发生亦难以估计。据分析古代熔岩得出的结果显示,在过往同类事件中,磁场减弱的情况可以延续数千年。但同时有其他研究员却称,两极易位有时只需数周。而更可怕的是,人类暂时都没有解决或应对方法。地质学家及古生物学家发现,地球古代生物之突变与地磁反极有密切关系。例如中生代恐龙之突然出现及消灭,新生代哺乳动物之突然出现,以及有些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种,都与地磁反极之时间完全符合。虽然详细之情形还不大清楚,但在地磁反极发生过程中,一定有一段时期是无地球磁场的,而此种没有地球磁场的情况可能对生物之演化有极大影响,使其消灭或突变。地球引力地球偶极子主磁场并不固定,根据百多年来的纪录并理论上的分析,我们发现主磁场会渐渐减少,以至完全消失。然后变成相反的极位,即磁北极变成磁南极,磁南极变成磁北了!这种南北极周期性的变换,可由岩磁研究之结果中得到证明。目前的资料显示,地球主磁场平均每22万年反极一次,而最近之反极系发生在70万年前,这表示第一次地球主磁场之反极似乎早就该来临了。如果考虑地球的自转等因素,两极引力强,赤道引力最弱,这也是为什么卫星发射中心的纬度都很低的原因.。不加证明,我们可以给出一个定理,就是地球引力是连续变化的,这是显然的。然后,地心的引力为0,无穷远处引力为0,因此可以证明存在一个地球引力最大值的地方,这个位置在哪里呢,在万有引力除去自转离心力作用最大得地方,就是两极的金属矿上。北极是冰雪覆盖的一片汪洋大海地表没有矿藏,所以这个引力最大的位置就是南极 查尔斯王子山脉南部的鲁克尔山北部的特大磁铁矿上。摆脱引力自古以来,人类就用种种美丽的飞天神话和传说来寄托遨游环宇的梦想。人类为什么不能飞离地面呢?是缺少一对翅膀么?但是,许多勇敢者模仿鸟类用人造翅膀飞行的尝试都失败了。理论研究证明,由于生理上的局限,人类永远不可能用肌肉的力量在空中支持自身的重量。1686年,牛顿揭开了这团迷雾。他在这年发表的《自然哲学数学原理》一书中指出,任何两个物体间都有相互吸引力,由此创建了万有引力定律,即引力的大小跟它们的质量成正比,跟它们之间的距离的平方成反比。由于人与地球质量相差太悬殊,所以人总是被地球强大的引力所束缚而不能离开地面。现在问题已经明朗了,要离开地面,就要克服地球引力。但如何才能克服地球引力呢?要使一个物体离开地球,必须沿着地球引力相反的方向(即向上)对它加力,使它作加速运动,当它达到一定速度时停止加力,它就能以惯性一直向前脱离地球。这个速度可通过地球的质量和物体与地心的距离计算出来。物体在地球表面上(即距离为地球的半径)飞行时,这个速度为千米/秒,叫做脱离速度或逃逸速度——是速度战胜了引力。地球引力物体达到千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚,在摆脱地球束缚的过程中,物体在地球引力的作用下并不是直线飞离地球,而是按抛物线飞行。脱离地球引力以后在太阳引力作用下绕太阳运行,若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。人类的航天活动,并不是一味地要飞离地球,当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动。我们知道,物体作曲线运动时会产生离心力。因此,要让航天器作圆周运动,必须始终有一个与离心力大小相等、方向相反的力作用在航天器上。在这里,我们正好可以利用地球的引力。因为地球对物体的引力,正好与物体作曲线运动的离心力方向相反。经过计算,在地面上,物体的运动速度达到千米/秒时,它所产生的离心力,正好与地球对它的引力相等。这个速度被称为环绕速度。上述使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度;摆脱地球引力束缚,飞离地球的速度叫第二宇宙速度;而摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系的速度叫第三宇宙度。根据万有引力定律,两个物体之间引力的大小与它们的距离平方成反比。因此,物体离地球中心的距离不同,其环绕速度(第一宇宙速度)和脱离速度(第二宇宙速度)有不同的数值。那么,航天器能否在200千米以下绕地球飞行呢?理论上不仅航天器可以,而且汽车、火车和飞机,都能以惯性绕地球运行。但实际上不仅汽车、火车、和飞机不行,航天器也不可能,因为那里有较浓密的大气,大气阻力会降低航天器的运行速度。速度降低意味着离心力减小,航天器就会在地球引力作用下,沿螺旋线轨迹落向地球。若要维持宇宙速度,则需要携带大量燃料来产生动力,以连续的动力来克服空气阻力。不靠惯性飞行,而靠动力飞行,这就与航空器没有区别了。而且,如果航天器高速在稠密大气层中飞行,气动加热带来的一系列问题是非常难以解决的。为解决这些问题,势必大大增加航天器的质量,这就又要求运载火箭有更高的运载能力,从而使成本极大地增加。地球引力引力应用亮点引力能的前沿科学即是现引力能应用的空白区之学说与技术,本A型是仿造球体位能效应中结构重力位能、引力转换功能的发明产品已获国家专利授权,本文旨在将其原理公布普及,让市场评判,需求促进技术发展,加快应对能源和环境双重危机的技术创新。内容专利产品(重力降能耗杠杆)原理a、发明杠杆结构原理:它是仿造球体重量悬空位能结构,将杠杆重力点悬空在杠杆支点之上,再用连接杆与杆杆力臂上的作用力点反向共点连接。公知普通杠杆的重力点是在重力臂的一端,其重力也就无位能可言,但发明杠杆无重力臂,重力为悬空点,所以,杠杆重力也就实现了类似球体结构位能,即实现了将杠杆上本无位能的重力因悬空而具有了位能,这就是它的结构原理。b、发明杠杆的功能技术原理:其功能技术为力系叠加作功原理,因为重力点悬空与作用力点反向共点连接,但此力系不共线,属工程力学中的共点力系,按力的平行四边形法则,重力点与作用点两力共点不共线则必有一个合力,此合力线就是杠杆力臂线,当此合力方向作用支点后,支点必有一个反作用力作用重力点与作用力共点而形成工程力学中的三力共点汇交力系,此时反映在重力点上的效果则是由共点力系与合力叠加形成的三力共点汇交力系值效果。经无数次实验,其叠加值大小等于重力与作用力的合力再与作用力之和;其方程式:G=2(F-Fsina)+F,其合力项大小为;重力值的连线与杠杆力臂之间夹角a正弦值乘积和作用力F之差的2倍。对此方程的求证是任何人都可按专利文本说明书实验证实的。显然,在发明杠杆效果上,同样是一个作用力则出现了三个力共同作功的功能技术,这就是发明杠杆可实现降能耗的技术原理,即功能原理。重力降能耗杠杆基本规律公知现今宏观引力能应用只有水电站一项,但它还是离不开水资源的支撑命运。然而水电的重力位能是由自然蒸发上升下雨拦坝形成,难道除此以外,自然界再没有不需资源支撑束缚的重力位能形成方式可利用吗?答案是肯定的,不但有而且人类几千年来一直在利用它,本人经研究发现,球体易自位移原理就是经典型的物理方式将无位能重量由结构悬空而实现了位能化,特别是车轮结构应用人类几千年受益至今,其实在车轮中早包涵了复杂的杠杆力系和引力能转换原理,即球体位能效应原理。因此,重力降能耗杠杆只是将球体位能效应,应用于杠杆原理中,在实现仿造球体结构将无位能重力位能化的同时,又将其重力位能转换为可用能量,它遵守了引力能本质(引力必在两个物体之间有位能时才可转换为可用能量原则)特性,而对重力位能的应用在现物理学中是符合能量守恒定律的,这就是本发明杠杆的基本规律。应用因为本发明杠杆的结构是仿造球体位能结构,,它不对外输出能源,而是自产自消式的引力能转换。如用它与发电机匹配,则是将引力能转换的能源可对外输出,即机电一体化为引力能转换发电机产品。相关解释解释一空间 引力扭曲空间,也可以说是膨胀使空间扭曲。牛顿被苹果砸到,换一种说法 牛顿撞到了苹果。由于宇宙在不断膨胀,可是为什么我们没粘在一起呢?空间,空间存在压力使我们不会粘在一起。这就是为什么2个物质靠近,还会产生斥力的原因。在太空加速运动的飞船里你会感到重力。在坠落的电梯你感觉不到重力。但是还有一点,我们在宇宙中,而且我们还是人类,我们无法高于人类的思想以另一种形式看我们的这个宇宙。一切都在发现,一切都在探索,永远没有止境。引力是什么?茫茫宇宙由无数个星系、星体组成,这些天体沿着各自的轨道秩序井然地运转,组成一个和谐的宇宙大家庭,是什么神奇的力量把这些天体组合在一起的呢?人们认为是引力。然而引力的实质是什么呢?早在1679年,著名科学家牛顿提出了万有引力定律,认为天体间因有质量而有引力,并且发现了引力对一切物体的作用性质都是相同的。例如,当地球引力把任何一个物体吸引到地面时,其加速度是9.8米/秒’。很显然,牛顿所提出的引力,实际上就是重力。但是引力是如何实现的呢?它的作用机制是什么?万有引力定律不能解答。引力与电力有相似之处,如二力均与物体间距离的平方成反比,与

地源热泵研究意义及目的论文

随着经济的迅速发展,能源和环境问题日益尖锐。在特别炎热的夏天,我们都切身地体会到了电力的紧张。可以预见,这种状况在今后还会出现,并且会日趋严重。一、暖通空调领域节能的重要性和可行性随着社会的发展,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达国家已达到40%,据统计在湖南省也达到。在城市远高于这个比例。而在建筑能耗里,用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%-50%,且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大,暖通空调系统的广泛应用,用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面,现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源,其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用,使得地球资源日益匮乏,同时也带来严重的环境问题,如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势,对生态环境和可持续发展带来了很大影响。以湖南长沙地区为例,2003年夏季电力系统最大负荷大约为160万千瓦,据有关部门推算,其中空调系统的负荷就占了约60万千瓦。在最热的夏天,如果对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展、振兴湖南经济等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果,现有空调系统的能耗是惊人的,如果采用节能技术,现有空调系统节能20%-50%完全可能。显然,如果对长沙地区的空调系统和建筑系统采用节能措施,那么即使遇到今夏那样的炎热天气,长沙也不会超过现有电力系统峰值而停电了。二、暖通空调领域节能的途径与方法科学技术的不断进步,使暖通空调领域新的技术不断出现,我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。1、精心设计暖通空调系统,使其在高效经济的状况下运行暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统,系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的,而实际运行基本上是在部分负荷下运行,如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计,系统应该能随着室外气象参数的变化改变新风量,以最大限度地缩短主机的开启时间。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。2、改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失我们知道对于暖通空调系统而言,通过维护结构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。3、提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度,甚至仅空气温度。显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用,为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数,如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控,不仅可以解决传统控制方法存在的弊病,而且可以实现大幅度的节能,据我们的初步研究表明,采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。4、采用新型节能舒适健康的空调方式如上所述,影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同 的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度降显著下降,一般可达到12~14度,而传统方式一般在18~20度,显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。5、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统随着空调系统的广泛应用,空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升,同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。6、开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。三、存在的问题与对策要实现空调系统的节能降耗,已经具备了许多成熟的条件,但同时也存在许多问题有待于解决:1、暖通空调系统的设计管理问题如前所述,空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,使得设计建造的系统不仅初投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准。据实测,有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此, 我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理,可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查,对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。2、暖通空调系统的运行管理问题除设计外,我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统,一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。为此 要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心,上岗前还必须要进行系统的培训和考核,对没有达到要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗。在调查中我们发现,同样一套系统,管理人员不同,系统的能耗大不相同,有的甚至相差50%以上。3、新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题如前所述,采用新型空调方式、新的控制方法,不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的,并且已经取得了一些可喜的成果,只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用,并形成产业化,对这些项目的实施,将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。4、公众对空调系统作用的理解观念问题对于舒适性空调系统,从本专业的角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念:认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上,这样不仅大大增大了空调系统的能耗,同时由于室内外温差的增大,也使人体对不同环境的适应性下降,身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。5、使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题利用可再生能源的暖通空调系统,如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统,不仅有着显著的环境和社会效益,有的还有着显著的经济效益(如地源热泵空调系统),应大力开发推广。当然,和其他任何新技术一样,这些技术也存在着一些问题(如地源热泵系统的地源热提取问题等),也需要进一步研究完善,也需要政府部门的重视和支持。综上所述,暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础,政府职能部门的重视和支持,则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。

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中国建筑中具有审美价值的特征形式和风格。自先秦至19世纪中叶以前基本上是一个封闭的独立的体系,2000多年间风格变化不大,通称为中国古代建筑艺术。 19世纪中叶以后,随着社会性质的改变,外国建筑,特别是西方建筑的大量输入,中国建筑与世界建筑有了较多的接触和交流,建筑风格发生了急剧变化,通称为中国近现代建筑艺术。 中国古代建筑艺术 中国古代建筑艺术在封建社会中发展成熟,它以汉族木结构建筑为主体,也包括各少数民族的优秀建筑,是世界上延续历史最长、分布地域最广、风格非常显明的一个独特的艺术体系。中国古代建筑对于日本、朝鲜和越南的古代建筑有直接影响,17世纪以后,也对欧洲产生过影响。 艺术特征 和欧洲古代建筑艺术比较,中国古代建筑艺术有3个最基本的特征: ①审美价值与政治伦理价值的统一。艺术价值高的建筑,也同时发挥着维系、加强社会政治伦理制度和思想意识的作用。 ②植根于深厚的传统文化,表现出鲜明的人文主义精神。建筑艺术的一切构成因素,如尺度、节奏、构图、形式、性格、风格等,都是从当代人的审美心理出发,为人所能欣赏和理解,没有大起大落、怪异诡谲、不可理解的形象。 ③总体性、综合性很强。古代优秀的建筑作品,几乎都是动员了当时可能构成建筑艺术的一切因素和手法综合而成的一个整体形象,从总体环境到单座房屋,从外部序列到内部空间,从色彩装饰到附属艺术,每一个部分都不是可有可无的,抽掉了其中一项,也就损害了整体效果。 这些基本特征具体表现为: 重视环境整体经营 从春秋战国开始,中国就有了建筑环境整体经营的观念。《周礼》中关于野、都、鄙、乡、闾、里、邑、丘、甸等的规划制度,虽然未必全都成为事实,但至少说明当时已有了系统规划的大区域规划构思。《管子·乘马》主张,“凡立国都,非于大山之下,必于广川之上”,说明城市选址必须考虑环境关系。中国的堪舆学说起源很早,除去迷信的外衣,绝大多数是讲求环境与建筑的关系。古代城市都注重将城市本体与周围环境统一经营。秦咸阳北包北坂,中贯渭水,南抵南山,最盛时东西达到二三百里,是一个超级尺度的城市环境。长安(今陕西西安)、洛阳(北魏)、建康(今江苏南京)、北京(明清)等著名都城,其经营范围也都远远超过城墙以内;即使一般的府、州、县城,也将郊区包容在城市的整体环境中统一布局。重要的风景名胜,如五岳五镇、佛道名山、邑郊园林等,也都把 环境经营放在首位;帝王陵区,更是着重风水地理,这些地方的建筑大多是靠环境来显示其艺术的魅力。 单体形象融于群体序列 中国古代的单体建筑形式比较简单,大部分是定型化的式样,孤立的单体建筑不构成完整的艺术形象,建筑的艺术效果主要依靠群体序列来取得。一座殿宇,在序列中作为陪衬时,形体不会太大,形象也可能比较平淡,但若作为主体,则可能很高大。例如明清北京宫殿中单体建筑的式样并不多,但通过不同的空间序列转换,各个单体建筑才显示了自身在整体中的独立性格。 构造技术与艺术形象统一 中国古代建筑的木结构体系适应性很强。这个体系以四柱二梁二枋构成一个称为间的基本框架,间可以左右相连,也可以前后相接,又可以上下相叠,还可以错落组合,或加以变通而成八角、六角、圆形、扇形或其他形状。屋顶构架有抬梁式和穿斗式两种,无论哪一种,都可以不改变构架体系而将屋 面作出曲线,并在屋角作出翘角飞檐,还可以作出重檐、勾连、穿插、披搭等式样。单体建筑的艺术造型,主要依靠间的灵活搭配和式样众多的曲线屋顶表现出来。此外,木结构的构件便于雕刻彩绘,以增强建筑的艺术表现力。因此,中国古代建筑的造型美,很大程度上也表现为结构美。 中国古代建筑屋顶构架式样 规格化与多样化统一 中国建筑以木结构为主,为便于构件的制作、安装和估工算料,必然走向构件规格化,也促使设计模数化。早在春秋时的《考工记》中,就有了规格化、模数化的萌芽,至迟唐代已经比较成熟。 到宋元□三年(1100) 编成的《营造法式》,模数化完全定型,清雍正十二年(1734)颁布的《工部工程做法则例》又有了更进一步的简化。建筑的规格化,促使建筑风格趋于统一,也保证了各座建筑可以达到一定的艺术水平。规格化并不过于限制序列构成,所以单体建筑的规格化与群体序列的多样化可以并行不悖,作为一种空间艺术,显然这是进步的成熟现象。中国古代建筑单体似乎稍欠变化,但群体组合却又变化多端,原因就是规格化与多样化的高度统一。 中国古代建筑屋顶构架式样 诗情画意的自然式园林 中国园林是中国古代建筑艺术的一项突出成就,也是世界各系园林中的重要典型。 中国园林以自然为蓝本,摄取了自然美的精华,又注入了富有文化素养的人的审美情趣,采取建筑空间构图的手法,使自然美典型化,变成园林美。其中所包含的情趣,就是诗情画意;所采用的空间构图手法,就是自由灵活、运动流畅的序列设计。中国园林讲究“巧于因借,精在体宜”,重视成景和得景的精微推求,以组织丰富 的观赏画面。同时,还模拟自然山水,创造出叠山理水的特殊技艺,无论土山石山,或山水相连,都能使诗情画意更加深浓,趣味隽永。 重视表现建筑的性格和象征涵义 中国古代建筑艺术的政治伦理内容,要求它表现出鲜明的性格和特定的象征涵义,为此而使用的手法很多。最重要的是利用环境渲染出不同情调和气氛,使人从中获得多种审美感受;其次是规定不同的建筑等级,包括体量、色彩、式样、装饰等,用以表现社会制度和建筑内容;同时还尽量利用许多具象的附属艺术,直至匾联、碑刻的文字,来揭示、说明建筑的性格和内容。重要的建筑,如宫殿、坛庙、寺观等,还有特定的象征主题。例如秦始皇营造咸阳,以宫殿象征紫微,渭水象征天汉,上林苑掘池象征东海蓬莱。清康熙、乾隆营造圆明园、避暑山庄和承德 外八庙,模拟全国重要建筑和名胜,象征宇内一统。明堂上圆下方,五室十二堂,象征天地万物。某些□嘛寺的构图象征须弥山佛国世界等。 艺术形式 中国古代建筑的艺术形式由下列一些因 素构成: 铺陈展开的空间序列 中国建筑艺术主要是群体组合的艺术,群体间的联系、过渡、转换,构成了丰富的空间序列。木结构的房屋多是低层(以单层为主),所以组群序列基本上是横向铺陈展开。空间的基本单位是庭院,共有3种形式: ①十字轴线对称, 主体建筑放在中央,这种庭院多用于规格很高、纪念性很强的礼制建筑和宗教建筑,数量不多; ②以纵轴为主,横轴为辅,主体建筑放在后部,形成四合院或三合院,大自宫殿小至住宅都广泛采用,数量最多; ③轴线曲折,或没有明显的轴线,多用于园林空间。序列又有规整式与自由式之别。现存规整式序列最杰出的代表就是明清北京宫殿。 在自由式序列中,有的庭院融于环境,序列变化的节奏较缓慢,如帝王陵园和自然风景区中的建筑;也有庭院融于山水花木,序列变化的节奏较紧促,如人工经营的园林。但不论哪一种序列,都是由前序、过渡、高潮、结尾几个部分组成,抑扬顿挫一气贯通。 中国古代建筑群体组合型式 规格定型的单体造型 中国古代的单体建筑有十几种名称,但大多数形式差别不大,主要的有3种: ①殿堂,基本平面是长方形,也有少量正方形,正圆形,很少单独出现; ②亭,基本平面是正方、正圆、六角、八角等 形状,可以独立于群体之外; ③廊,主要作为各个单座建筑间的联系。殿堂或亭上下相叠就是楼阁或塔。早期还有一种台榭,中心为大夯土台,沿台建造多层房屋,但东汉以后即不再建造。殿堂的大小,正面以间数,侧面 以檩(或椽)数区别。汉以前,间有奇数也有偶数,以后即全是奇数,到清代,正面以11间最大,3间最小,侧面以13檩最大,5檩最小。间和檩的间距有若干等级,内部柱网也有几种定型的排列方式。正面侧面间数相等,就可变为方殿,间也可以左右前后错落排列,出现多种变体的殿堂平面。 中国古代建筑单体型式 不论殿堂、亭、廊,都由台基、屋身和屋顶3部分组成,各部分之间有一定的比例。高级建筑的台基可以增加到2~3层,并有复杂的雕刻。屋身由柱子和梁枋、门窗组成,如是楼阁,则设置上层的横向平座(外廊)和平座栏杆。层顶大多数是定型的式样,主要有硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖5种,硬山等级最低,庑殿最高,攒尖主要用在亭上(见中国古代建筑屋顶结构)。廊更简 单,基本上是一间的连续重复。单座建筑的规格化,到清代达到顶点,《工部工程做法则例》就规定了27种定型形式,每一种的尺度、比例都有严格的规定,上自宫殿下至民居、园林,许多动人的艺术形象就是依靠为数不多的定型化建筑组合而成的。 形象突出的曲线屋顶 屋顶在单座建筑中占的比例很大,一般可达到立面高度的一半左右。古代木结构的梁架组合形式,很自然地可以使坡顶形成曲线,不仅坡面是曲线,正脊和檐端也可以是曲线,在屋檐转折的角上,还可以做出翘起的飞檐。巨大的体量和柔和的曲线,使屋顶成为中国建筑中最突出的形象。屋顶的基本形式 虽然很简单,但却可以有许多变化。例如屋脊可以增加华丽的吻兽和雕饰;屋瓦可以用灰色陶土瓦、彩色琉璃瓦以至镏金铜瓦;曲线可以有陡有缓,出檐可以有短有长,更可以做出2层檐、3层檐;也可以运用穿插、勾连和披搭方式组合出许多种式样;还可以增加天窗、封火山墙,上下、左右、前后形式也可以不同。建筑的等级、性格和风格,很大程度上就是从屋顶的体量、形式、色彩、装饰、质地上表现出来的。 灵活多变的室内空间 使简单规格的单座建筑富有不同的个性,在室内主要是依靠灵活多变的空间处理。例如一座普通的三五间小殿堂,通过不同的处理手法,可以成为府邸的大门,寺观的主殿,衙署的正堂,园林的轩馆,住宅的居室,兵士的值房等内容完全不同的建筑。 室内空间处理主要依靠灵活的空间分隔,即在整齐的柱网中间用板壁、□ 扇(碧沙橱)、帐幔和各种形式的花罩、飞罩、博古架隔出大小不一的空间,有的还在室内部分上空增加阁楼、回廊,把空间竖向分隔为多层。再加以不同的装饰和家具陈设,就使得建筑的性格更加鲜明。另外,天花、藻井、彩画、匾联、佛龛、壁藏、栅栏、字画、灯具、幡幢、炉鼎等,在创造室内空 间艺术中也都起着重要的作用。 绚丽的色彩 中国建筑用色大胆、强烈。绚丽的色彩和彩画,首先是建筑等级和内容的表现手段。屋顶的色彩最重要,黄色(尤其是明黄)琉璃瓦屋顶最尊贵,是帝王和帝王特准的建筑(如孔庙)所专用,宫殿内的建筑,除极个别特殊要求的以外,不论大小,一律用黄琉璃瓦。宫殿以下,坛庙、王府、寺观按等级用黄绿混合 (剪边)、绿色、绿灰混合;民居等级最低,只能用灰色陶瓦。主要建筑的殿身、墙身都用红色,次要建筑的木结构可用绿色,民居、园林杂用红、绿、棕、黑等色。梁枋、斗拱、椽头多绘彩画,色调以青、绿为主,间以金、红、黑等色,以用金、用龙的多少有无来区分等级。 清官式建筑以金龙合玺为最荣贵,雄黄玉最低。民居一般不画彩画,或只在梁枋交界处画“箍头”。园林建筑彩画最自由,可画人物、山水、花鸟题材。台基一般为砖石本色,重要建筑用白色大理石。色彩和彩画还反映了民族的审美观,首先是多样寓于统一。一组建筑的色彩,不论多么复杂华丽,总有一个基调,如宫殿以红、黄暖色为主,天坛以蓝、白冷色为主,园林以灰、绿、棕色为主。其次是对比寓于和谐。因为基调是统一的,所以总的效果是和谐的;虽然许多互补色、对比色同处一座建筑中,对比相当强烈,但它们只使和谐的基调更加丰富悦目,而不会干扰或取代基调。最后是艺术表现寓于内容要求。例如宫殿地位最重要,色彩也最强烈;依次为坛庙、陵墓、庙宇,色彩的强烈程度也递减而下;民 居最普通,色彩也最简单。 形式美法则 中国古代建筑是一种很成熟的艺术体系,因此也有一整套成熟的形式美法则,其中包括有视觉心理要求的一般法则,也有民族审美心理要求的特殊法则,但迄今尚缺乏全面系统的总结。从现象上看,大体上有以下4方面: ①对称与均衡。 环境和大组群(如宫城、名胜风景等),多为立轴型的多向均衡;一般组群多为镜面型的纵轴对称;园林则两者结合。 ②序列与节奏。凡是构成序列转换的一般法则,如起承转合,通达屏障,抑扬顿挫,虚实相间等,都有所使用。节奏则单座建筑规则划一,群体变化幅度较大。 ③对比与微差。很重视造型中的对比关系,形、色、质都有对比,但对比寓于统一。同时也很重视造型中的微差变化,如屋项的曲线,屋身的侧脚、生起,构件端部的砍削,彩画的退晕等,都有符合视觉心理的细微差别。 ④比例与尺度。模数化的程度很高,形式美的比例关系也很成熟,无论城市构图,组群序列,单体建筑,以至某一构件和花饰,都力图取得整齐统一的比例数字。比例又与尺度相结合,规定出若干具体的尺寸,保证建筑形式的各部分和谐有 致,符合正常的人的审美心理。 类型风格 中国古代建筑类型虽多,但可以归纳为4种基本风格。 ①庄重严肃的纪念型风格。大多体现在礼制祭祀建筑、陵墓建筑和有特殊涵义的宗教建筑中。其 特点是群体组合比较简单,主体形象突出,富有象征涵义,整个建筑的尺度、造型和涵义内容都有一些特殊的规定。例如古代的明堂辟雍、帝王陵墓、大型祭坛,和佛教建筑中的金刚宝座、戒坛、大佛阁等。 ②雍容华丽的宫室型风格。多体现在宫殿、府邸、衙署和一般佛道寺观中。其特点是序列组合丰富,主次分明,群体中各个建筑的体量大小搭配恰当,符合人的正常审美尺度;单座建筑造型比例严谨,尺度合宜,装饰华丽。 ③亲切宜人的住宅型风格。主要体现在一般住宅中,也包括会馆、商店等人们最经常使用的建筑。其特点是序列组合与生活密切结合,尺度宜人而不曲折;建筑内向,造型简朴,装修精致。 ④自由委婉的园林风格。主要体现在私家园林中,也包括一部分皇家园林和山林寺观。其特点是空间变化丰富,建筑的尺度和形式不拘一格,色调淡雅,装修精致;更主要的是建筑与花木山水相结合,将自然景物融于建筑之中。以上 4种风格又常常交错体现在某一组建筑中,如王公府邸和一些寺庙,就同时包含有宫室型、住宅型和园林型3种类型, 帝王陵墓则包括有纪念型和宫室型两种。 地方民族风格 中国地域辽阔,自然条件差别很大,地区间(特别是少数民族聚居地和山区)的封闭性很强,所以各地方、各民族的建筑都有一些特殊的风格,大体上可以归纳为以下8类: ①北方风格。集中在淮河以北至黑龙江以南的广大平原地区。组群方整规则,庭院较大,但尺度合宜;建筑造型起伏不大,屋身低平,屋顶曲线 平缓;多用砖瓦,木结构用料较大,装修比较简单。总的风格是开朗大度。 ②西北风格。集中在黄河以西至甘肃、宁夏的黄土高原地区。院落的封闭性很强,屋身低矮,屋顶坡度低缓,还有相当多的建筑使用平顶。很少 使用砖瓦,多用土坯或夯土墙,木装修更简单。这个地区还常有窑洞建筑,除靠崖凿窑外,还有地坑窑、平地发券窑。总的风格是质朴敦厚。但在回族聚居地建有许多清真寺,它们体量高大,屋顶陡峻,装修华丽,色彩浓重,与一般民间建筑有明显的不同。 ③江南风格。集中在长江中下游的河网地区。组群比较密集,庭院比较狭窄。城镇中大型组群(大住宅、会馆、店铺、寺庙、祠堂等)很多,而且带有楼房;小型建筑(一般住宅、店铺)自由灵活。屋顶坡度陡峻,翼角高翘,装修精致富 丽,雕刻彩绘很多。总的风格是秀丽灵巧。 ④岭南风格。集中在珠江流域山岳丘陵地区。建筑平面比较规整,庭院很小,房屋高大,门窗狭窄,多有封火山墙,屋顶坡度陡峻,翼角起翘更大。城镇村落中建筑密集,封闭性很强。装修、雕刻、彩绘富丽繁复,手法精细。总的风格是轻盈细腻。 ⑤西南风格。集中在西南山区,有相当一部分是壮、傣、瑶、苗等民族聚居的地区。多利用山 坡建房,为下层架空的干栏式建筑。平面和外形相当自由,很少成组群出现。梁柱等结构构件外露,只用板壁或编席作为维护屏障。屋面曲线柔和,拖出很长,出檐深远,上铺木瓦或草秸。不太讲究装饰。总的风格是自由灵活。其中云南南部傣族佛寺空间巨大,装饰富丽,佛塔造型与缅甸类似,民族风格非常鲜明。 ⑥藏族风格。集中在西藏、青海、甘南、川北等藏族聚居的广大草原山区。牧民多居褐色长方形帐篷。村落居民住碉房,多为2~3层小天井式木结构建筑,外面包砌石墙,墙壁收分很大,上面为平屋顶。石墙上的门窗狭小,窗外刷黑色梯形窗套,顶部檐端加装饰线条,极富表现力。□嘛 寺庙很多,都建在高地上,体量高大,色彩强烈,同样使用厚墙、平顶,重点部位突出少量坡顶。总的风格是坚实厚重。 ⑦蒙古族风格。集中在蒙古族聚居的草原地区。牧民居住圆形毡包(蒙古包),贵族的大毡包直径可达10余米,内有立柱,装饰华丽。□嘛庙集中体现了蒙古族建筑的风格,它来源于藏族□嘛庙原型,又吸收了临近地区回族、汉族建筑艺术手法,既厚重又华丽。 ⑧维吾尔族风格。集中在新疆维吾尔族居住区。建筑外部完全封闭,全用平屋顶,内部庭院尺度亲切,平面布局自由,并有绿化点缀。房间前有宽敞的外廊,室内外有细致的彩色木雕和石膏花饰。总的风格是外部朴素单调,内部灵活精致。维吾尔族的清真寺和教长陵园是建筑艺术最集中的地方,体量巨大,塔楼高耸,砖雕、木雕、石膏花饰富丽精致。还多用拱券结构,富有曲线韵律。 时代风格 由于中国古代建筑的功能和材料结构长时期变化不大,所以形成不同时代风格的主要因素是审美倾向的差异;同时,由于古代社会各民族、地区间有很强的封闭性,一旦受到外来文化的冲击,或各地区民族间的文化发生了急剧的交融,也会促使艺术风格发生变化。根据这两点,可以将商周以后的建筑艺术分为3种典型的时代风格: ①秦汉风格。商周时期已初步形成了中国建筑的某些重要的艺术特征,如方整规则的庭院,纵轴对称的布局,木梁架的结构体系,由屋顶、屋身、基座组成的单体造型,屋顶在立面占的比重很大。但商、周建筑也有地区的、时代的差异。春秋战国时期诸侯割据,各国文化不同,建筑风格也不统一。大体上可归纳为两种风格,即以齐、晋为主的中原北方风格和以楚、吴为主的江淮风格。秦统一全国,将各国文化集中于关中,汉继承秦文化,全国建筑风格趋于统一。代表秦汉风格的 主要是都城、宫室、陵墓和礼制建筑。其特点是,都城区划规则,居住里坊和市场以高墙封闭;宫殿、陵墓都是很大的组群,其主体为高大的团块状的台榭式建筑;重要的单体多为十字轴线对称的纪念型风格,尺度巨大,形象突出;屋顶很大,曲线不显著,但檐端已有了“反宇”;雕刻色彩装饰很多,题材诡谲,造型夸张,色调浓重;重要建筑追求象征涵义,虽然多有宗教性内容,但都能为人所理解。秦汉建筑奠定了中国建筑的理性主义基础,伦理内容明确,布局铺陈舒展,构图整齐规则,同时表现出质朴、刚健、清晰、浓重的艺术风格。 ②隋唐风格。魏晋南北朝是中国建筑风格发生重大转变的阶段。中原士族南下,北方少数民族进入中原,随着民族的大融合,深厚的中原文化传入南方,同时也影响了北方和西北。佛教在南北朝时期得到空前发展。随之输入的佛教文化,几乎对所有传统的文学艺术产生了重大影响,增加了传统艺术的门类和表现手段,也改变了原有的风格。同时,文人士大夫退隐山林的生活情趣和田园风景诗的出现,以及对江南秀美风景地的开发,正式形成了中国园林的美学思想和基本风格,由此也引伸出浪漫主义的情调。 隋唐国内民族大统一,又与西域交往频繁,更促进了多民族间的文化艺术交流。秦汉以来传统的理性精神中糅入了佛教的和西域的异国风味,以及南北朝以来的浪漫情调,终于形成了理性与浪漫相交织的盛唐风格。其特点是,都城气派宏伟,方整规则;宫殿、坛庙等大组群序列恢阔舒展,空间尺度很大;建筑造型浑厚,轮廓参 差,装饰华丽;佛寺、佛塔、石窟寺的规模、形式、色调异常丰富多采,表现出中外文化密切交汇的新鲜风格。 ③明清风格。五代至两宋,中国封建社会的城市商品经济有了巨大发展,城市生活内容和人的审美倾向也发生了很显著的变化,随之也改变了艺术的风格。五代十国和宋辽金元时期,国内各民族、各地区之间的文化艺术再一次得到交流融汇;元代对西藏、蒙古地区的开发,以及对阿拉伯文化的吸收,又给传统文化增添了新鲜血液。明代继元又一次统一全国,清代最后形成了统一的多民族国家。中国建筑终于在清朝盛期(18世纪)形成最后一种成熟的风格。其特点是,城市仍然规格方整,但城内封闭的里坊和市场变为开敞的街巷,商店临街,街市面貌生动活泼;城市中或近郊多有风景胜地,公共游览活动场所增多;重要的建筑完全定型化、规格化,但群体序列形式很多,手法很丰富;民间建筑、少数民族地区建筑的质量和艺术水平普遍提高,形成了各地区、各民族多种风格;私家和皇家园林大量出现,造园艺术空前繁荣,造园手法最后成熟。总之,盛清建筑继承了前代的理性精神和浪漫情调,按照建筑艺术特有的规律,终于最后形成了中国建筑艺术成熟的典型风格——雍容大度,严谨典丽,机理清晰,而又富于人情趣味。 秦汉、隋唐、明清3个时期相距时间基本相等,它们是国家大统一、民族大融合的3个时代,也是封建社会前、中、后 3期的代表王朝。作为正面地、综合地反映生活的建筑艺术,这3种时代风格所包含的内容,显然远远超出了单纯的艺术范围;建筑艺术风格的典型意义和它们的反映功能,显然也远远超过了建筑艺术本身。 中国近现代建筑艺术 中国近现代建筑艺术是伴随着封建社会的解体,西方建筑的输入而形成的,它的发展与每一阶段的社会体制、生产、生活方式和审美趣味有着直接的联系。主要表现为: ①传统建筑在数量上仍占主导地位,但由于出 现了新的审美趣味,致使建筑风格和某些艺术手法有所变化。 ②近代工业生产和以公共活动为主的新的社会生 活,产生了新类型的建筑。 ③新材料、新结构、新工艺,也要求相应的新形式。 ④封建等级制度的废除,社会体制的变革,使得传统建筑艺术赖以存在的许多重要审美价值发生了根本动摇,建筑艺术的社会功能有所改变,要求创造出能体现新的审美价值,适应新的社会功能的新形式。 ⑤传统的审美心理与新的审美价值、新的社会功 能产生了新的矛盾,在新建筑中能否体现和怎样体现传统形式,成为近现代建筑美学和艺术创作的核心问题。 在上述社会变革与建筑变革构成的复杂的背景面前,中国近现代建筑表现出一些新的艺术特征: 传统建筑的园林和装饰艺术出现了新风格 在传统建筑中,园林和装饰是由于审美趣味的变化而变化最敏感的部分。19世纪中叶以后,以苏州为代表的江南园林和以北京为代表的北方园林大部分经过改建和重建,它们共同的倾向是,建筑的比重大大增加,空间曲折多变,装饰繁复细腻,假山曲屈奇谲,相当一部分流于繁琐造作。建筑装饰则普遍走向大面积满铺雕镂,色彩绚丽,用料名贵,题材范围扩大,手法非常细致,还有一些西方巴洛克、罗可可的手法类杂其中,某些构图意匠也受其影响。 突出了建筑的类型风格 近代出现的新类型建筑开始大都是直接搬用西方同类的建筑,而西方各类建筑又大都有一套基本定型的形式,当时常见的有殖民地式、古典复兴式、哥特复兴式、折衷式等,从哈尔滨到香港,从青岛到喀什,举凡机关、银行、商场、会堂、公寓、住宅、学校等,各自都以基本定型的形式标志出自己的内容,而同类型的形式又大同小异,极少显示出特有的地方民族特色,甚至出现了北方建筑用深拱廊百页窗(殖民地式),南方建筑设壁炉(古典复兴式)的现象。而在20~30年代兴起创作民族形式以后,大多数也都是套用古代某一时期官式建筑法式(主要是清代),致使广州的民族形式建筑与北京的无大差别。只在80年代以后,才较多地注意地方特色,即所谓乡土建筑风格。 单体建筑重在表现外观造型 近现代建筑打破了传统建筑封闭内向,以表现空间意境为主的审美观念,突出了公共性和开放性的观赏功能,这与同时输入的西方建筑重视表现实体造型的审美观念是一致的。中国近现代建筑的艺术形式包含着两类内容。一是某些大型的、纪念性比较强的建筑仍十分注重造型艺术的社会价值,审 美功能要求有较强的政治伦理内容,即以特定的形式表现某些特定的精神涵义。如银行、海关常采用庄重华贵的西方古典形式,以显示其财力的坚实富有;一些政府机关和纪念建筑多吸取传统形式,以显示继承传统文化,发扬国粹的精神。二是大多数民用建筑一般只从审美趣味出发,一方面追求时髦新奇,同时仍受到传统审美趣味的影响。19世纪末到20世纪初流行的洋式店面、洋学堂、洋戏院和城市里弄住宅等,都是所谓中西合璧的形式;以后则更多直接采用西方流行的形式;80年代以后又兴起了追求乡土风味的形式,这些都是与当代大众的审美趣味一致的。

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