浅析当代绿色加油站环保技术发展

邹 建,闫 进,郭燕丽 石秀丽

(1.中国石化北京石油分公司,北京 100022 2.中国石化集团有限公司健康安全环保管理部,北京 100728)

随着全球环境污染形势的日渐严峻,国内外各行业关于环保问题的重视程度不断增强。油品销售企业作为当今社会能源行业的重要组成之一,在水、气、土、电、材料等方面均存在不同程度的浪费或污染问题。绿色加油站,即以绿色洁净发展、节能减排减碳为目标,利用能源循环再生、新功能材料等技术,集加油、便利店、光伏业务、充电、洗车服务、爱心驿站于一体化的综合环保型加油站。近年来,国内外围绕油品企业加油站,不断探索相关绿色环保技术[1-3],旨在推动加油站节本降耗、循环可持续发展。

1 国内外绿色加油站发展历程

1.1 国内外绿色加油站范例

近年来,国内外以环保绿色为设计亮点的新型加油站逐渐增多。其中,具有代表性的绿色概念加油站有美国Helios House加油站、东欧Geotectura工作室加油站、迪拜世博会牧豆树风加油站、中德生态园被动房体验中心等。

a) 美国Helios House加油站于2007年5月9日建成,是全世界首个绿色概念加油站,被誉为“未来的加油站”。该站以最大限度提高可持续性和能源效率为目标,对水、热、能、照明和材料等系统进行了建造。采用CATIA软件实现工厂的精确设计避免材料浪费,特制罩棚在收集雨水的同时为站内植物和日常用水供水,罩棚外侧铺设90块太阳能板,基础材质为1 653块可回收的不锈钢面板,光能电池和定时设备可根据光照时间和光照强度制定能量需求,通过太阳能板、不锈钢面板回收转换的电能可为2～3个普通美国家庭提供日常用电。整站使用LED照明,灯具能耗降低50%;路面建筑材料采用100%可回收的玻璃混合混凝土;屋顶采用原生植物配合二氧化碳减排景观;价格指示牌采用回收材料,减少了热量散发。整站耗电量减少16%。

b) 东欧Geotectura工作室加油站在加油区域增设了电车充电电板,服务区位于加油站地下,风与太阳能产生的绿色能源提供了站内全部所需电能。

c) 迪拜世博会Ghaf加油站的雨棚采用了美国LEED GOLD环保建筑设计创新认证的碳纤维材料,通过风力发电及罩棚上设置的PV太阳能电池板发电,可为整站提供全部电能。

d) 中德生态园被动房体验中心位于山东省青岛市,于2016年9月投入使用,是中德两国技术合作的亚洲首个最高标准被动房项目。项目采用高品质保温材料使室内常年保持在18～26 ℃,每年可节约能耗约13×104kWh,减少碳排放664 t。项目采用建筑信息模型(BIM)技术对设施实体与功能特性进行数字化表达,结合计算机仿真、模拟现实、计算机辅助设计等技术,对实际施工过程进行三维建模、事前控制以及动态管理,达到节约、高效的目的。相关环保技术及节能手段可为绿色概念加油站提供参考。

1.2 国内外绿色建筑认证体系

现阶段,国内外绿色建筑认证体系主要包括美国LEED、英国BREEAM、德国DGNB、加拿大GB Tool以及我国的绿色建筑标准评价体系[4-6]。

a) 美国LEED(Leadership in Energy& Environmental Design Building Rating System)是美国绿色建筑委员会(USGBC)制定的绿色建筑评价工具,主要包括可持续发展场地选址、水资源利用率、能源与大气、原材料和资源、室内环境质量、创新与设计等6大项评估指标。针对不同项目类型,LEED有不同的评估体系,其指标分项权重比例为:能源与大气31.8%、可持续发展场地选址23.6%、室内环境质量13.6%、原材料和资源12.7%、水资源利用率9.1%、创新与设计5.5%。

b) 英国BREEAM(Building Research Establishment Environmental Assessment Method)是英国建筑研究院绿色建筑评估体系。该评估体系采取“因地制宜、平衡效益”的核心理念,成为全球唯一兼具“国际化”和“本地化”特色的绿色建筑评估体系,主要包括新建建筑、社区建筑、已有建筑、老旧建筑改造、生态建筑、可持续发展建筑等方面的绿色建筑评估,评估指标主要包括能耗、管理、健康宜居、水、建筑材料、垃圾、污染、土地使用和生态环境9项。

c) 德国DGNB是德国可持续建筑委员会与德国政府共同编制的可持续建筑评估体系,具有国家标准性质,覆盖建筑行业整个产业链,有严格全面的评价方法和庞大数据库及计算机软件的支持。评价范围包含生态质量、经济质量、社会质量、技术质量、过程质量及场地质量,体系的构建包括评估公式,根据评估公式计算质量认证要求的建筑达标度。

d) 加拿大GBC(Green Building Challenge)是加拿大发起、美英法等14个国家参与的绿色建筑挑战评价体系。其操作系统称为GB Tool,将绿色建筑评价内容划分为7个部分:选址、项目规划和开发;能源和资源消耗;环境荷载;室内环境质量;建筑系统的功能性和可控性;社会和经济方面长期性能。评价指标体系由4个层次、6个领域、共计120多项构成,涵盖了建筑环境评价的各个方面。通过软件计算实现建筑物能耗、污染物排放、室内温度和空气品质的预测,整个体系更加注重生命周期的全过程评价。

e) 我国绿色建筑发展起步于2001年9月,《中国生态住宅技术评估手册》的出版标志着我国第一部绿色建筑评估性文本的诞生。在借鉴国际先进经验以及总结国内实践与研究成果后,2006年发布的GB/T 50378—2006《绿色建筑评价标准》是我国第一部多目标、多层次的绿色建筑评价标准,并于2014年进行了修订,将住宅建筑和公共建筑中的办公建筑、商场建筑和旅馆建筑进一步扩展至民用建筑等主要类型。

国外各国绿色建筑评价体系内容主要包括管理、室内环境质量、能源、交通、水、材料、土地使用和生态、排放、创新等指标,每项打分以权重算总分。我国绿色建筑评估标准整体上是基于我国实际情况,借鉴了美国LEED的部分先进经验形成的。从绿色加油站建设方面来说,如果按照我国的绿色建筑等级认证难度相对比较容易,增加的造价成本相对较少,但社会影响力不及美国的LEED标准;如果按照美国LEED标准进行认证,难度和成本都相对较高,但其社会影响力也相应较大。中美两国绿色建筑评价标准对比见图1。

图1 中美两国绿色建筑评价标准对比

2 绿色加油站关键技术特点

2.1 温度控制环保技术

当加油站建设地点位于寒冷地区时,建筑围护可采用无热桥设计,采用三层玻璃保温隔热门窗,所有设计均满足《被动式超低能耗绿色建筑技术导则》(试行)中保温厚度不低于300 mm的规定。同时采用新风系统,利用空气热泵或地源热泵等清洁能源,实现冷热空气热交换能量的回收,满足加油站的运营温度要求。

2.2 太阳能电热技术

加油站太阳能电热技术主要包括光伏发电技术、太阳能热水器及空调应用技术。光伏发电系统主要由光伏电池组件、控制器、逆变器等组成,光伏的利用可发电并网,可站内自用,也可二者结合。太阳能空调是太阳能在加油站应用的另外一种形式,其实质是将太阳能热水器与溴化锂吸收式制冷设备联合使用的一种方式。

太阳能空调利用溴化锂机组以水为制冷剂溶液、以热能为动力,将水从溶液中蒸发分离,再利用水蒸发吸热,如此循环达到制冷的目的。通过三通阀的调节实现制冷加热的切换,满足不同季节的温度调控需要,可大大降低加油站的耗电量。

2.3 卸油封存冷凝技术

卸油封存冷凝技术是通过在加油站设置油气回收系统对卸油及加油过程产生油气的冷凝回收技术[7,8]。油气回收系统由真空泵、压缩机和膜分离处理装置构成,可实现油气和清洁空气的分离,将清洁空气排放到大气、油气返回储罐,进而将油气处理成为液态油品和高浓度油气,可增加销售油品总量、节约成本,是一种加油站防止油气污染大气的典型节能环保技术。

2.4 油品隔离防护技术

当前,加油站设备供应商研发了系列化油品渗泄漏防护系统(图2),主要包括双层人井、双层底盆、双层管线、复合人井盖、双层油罐、双层管线保护管以及配套的渗泄漏监测设备,可实现所有地下潜在油品渗泄漏环节的系统化全密封隔离和渗泄漏实时监测。

图2 油品隔离防护系统

3 建议与展望

现阶段,我国加油站主要以卸油、加油、便利店等功能为主进行分区布局,缺乏站内能量转化和功能交叉设计。随着我国“双碳”政策的不断推进,绿色加油站将成为未来重点发展方向,绿色概念加油站充分利用温度控制、太阳能发电、油气回收、油品隔离防护等环保技术,在加油站节本降耗、循环再生可持续发展方面还需开展进一步研究。