1、,教授 工程硕士 Maik Neumann 可持续建筑教授 建筑师 城市规划师,可持续资源管理与固体废弃物的循环处理技术,第一部分 资源、废弃物与环境项目 第二部分 处理固体废弃物 第三部分 建筑与环境,第一部分 资源、废弃物与环境项目,资源,1900年西欧每年每人资源需求（吨/年） 横坐标为年份，纵坐标为资源需求量,该图为人们获取食物半径 蓝色表示1900年 食物半径为500米 红色表示当今 食物半径为超过100千米,该图为1950年德国人民开始对于电视机的需求日益增加,该图为1950年与现在人们资源占有量的变化图； 以牛仔裤和电脑为例： 放大版的图片为制作一条牛仔裤所需要的资源；电脑所需要
2、的资源总量；,1900年至1950年人口发展与资源使用率图,蓝色表示金属 黄色表示石油 绿色表示气体 红色表示人口增长（十亿） 由图可以看出随着人口不断增长，对资源需求日益增加，尤其1950年是个转折点，1950年之后，对资源需求更是与日俱增。,该图为2005年世界各国资源输出与资源输入,绿色覆盖部分表示资源输出国家； 红色覆盖部分表示资源输入国家； 其中，中国已经列在红色覆盖部分，属于需要大量资源的国家。,该图为2005年按照完全满足世界各国资源需求量的世界地图； 其中，黄色部分为仅完全满足中国资源需求的占地面积图,根据以上，由此提出疑问： 2005年仅满足卡塔尔一国需要多少资源呢？ 由图可
3、以看出，5.7个卡塔尔国家大小的土地面积才能自给自足资源需求。,2005年的中国需要多少资源呢？ 由图可以看出，2.5个中国才能够满足本国所需要的所有资源。,2005年的全世界呢？ 由图可以看出，1.5个世界版图才可以完全满足世界人口对于资源的需求！ 但是，地球只有一个，哪里会多出那半个地球呢！这就是我们现在所面临的资源问题！,2005年部分国家资源消耗图,根据图表可以清晰看出中国资源消耗每人天0.74千克；每人每年270千克； 美国资源消耗每人每天3.12千克；每人每年1140千克； 巴哈马群岛每人每天资源消耗2.6千克；每人每年950千克,2005年自然资源可使用情况图,横坐标为年份，纵坐
4、标为自然资源； 由纵坐标自上而下依次为： 铅可使用20年， 锌可使用22年， 钽可使用29年， 铜可使用31年， 镉可使用34年， 钨可使用39年， 镍可使用44年,废弃物,2003年德国家庭与商业废纸图（千吨）,横坐标为年份，纵坐标为废纸千吨； 由图可以看出从1950年1985年家庭与商业废纸消耗量总体都在4000千吨以下， 1985年后家庭与商业废纸消耗量迅猛增长。,2010年国民生产总值（美元/年）与废弃物产出（千克）关系图,横坐标表示废弃物产出（千克），纵坐标表示国民生产总值（美元/年）； 根据此图可以看出国民生产总值越高，废弃物产出量,2010-2100年世界不同地区废弃物产出图（百
5、万吨/天）,黄色线表示亚洲； 图最下面浅绿色表示欧洲； 蓝色线表示拉丁美洲； 根据此图可以看出亚洲废弃物产出量逐年递增趋势；而欧洲废弃物产出持续平稳并且产出量很低,2010-2100全球城市化发展,蓝色表示农村，白色表示城市，灰色表示城市废弃物； 横向坐标为年份，纵向坐标为废弃物产出百分比； 1950年农村人口为城市人口的一倍左右，城市废弃物为90%； 2010年农村与城市人口基本持平，但城市废弃物为150%； 预计2050年城市人口为农村人口的一倍左右，城市废弃物将远远超过图标中的160%,解决办法,该图呈现出许多资源，例如银、铜、铝、黄金、橡胶、玻璃、金属、木材、纸、稀有资源,地上资源与地
6、下资源存储对比图 紫色表示地上资源占有图；蓝色表示地下资源占有图； 其中铜资源所占含量为48%,自然资源与再生资源,第一幅图为1吨自然资源只能得到5克黄金； 第二幅图为1吨废弃电脑中可获得250克黄金； 第三幅图为1吨废弃手机中可获得350克黄金,“稀有”资源,“稀有”资源表示该资源存在于世界上的总含量特别少； 该稀有资源存在于电脑中，电池中等； 该“稀有”资源大量存在于中国东部与南部沿海；,美国/欧洲/德国应对办法,1972年世界人口为3.9十亿 随着全球化发展趋势的深入，人口大幅度增长 成立“罗马俱乐部”，主张限制人口增长,1987年人口为5十亿 “我们共同的未来”是世界环境与发展委员会关
7、于人类未来的报告 该报告主张经济质量、环境质量与社会文化质量这三部分不能分割,1992年世界人口为5.4十亿 1992年在巴西里约热内卢召开了国际会议， 报告为“二十一世纪议程” 该议程主张减少能源消耗； 减少物质材料消耗； 避免浪费； 支持循环生产与提高人们消费水平与意识； 避免使用打包装置； 使用有利于环境的产品,1997年 世界人口为5.8十亿 颁布“京都议定书”，旨在限制发达国家温室气体排放量，目的为抑制全球变暖情况。,2001年德国废弃物与国民生产总值,棕色表示国民生产总值；蓝色表示总废弃物数量；蓝色柱状图表示废弃物强度 横坐标为年份；纵坐标为数量 根据图可以看出随着年份增长，废弃物
8、总量大幅度减少，废弃物强度逐年降低,2002年欧洲发展：第六届环境行动项目计划,降低废弃物产出数量； 目标：到2050年，最终不可再利用的废弃物产出数量达到总体废弃物产出的50%,2003年德国原材料生产发展情况图,横坐标为年份；纵坐标为原材料生产量 根据柱状图可以看出原材料生产量持续平稳发展； 目标：到2020年原材料产出量为200,2003年德国废弃物强度发展图,根据该图可以清晰看出废弃物强度随年份逐年大幅度下降,德国废弃物立法的发展历史,1895年德国颁布第一部废弃物立法 该立法并不是由德国政府颁布，而是由德国当地警察局颁布,1900年-1950年,由该图可以看出德国当时城市四处面临大量
9、成堆的废弃物,1972年德国：废弃物法律,国家职责：废弃物处置计划方案（如为废弃物处置设施提供合适的地点）；废弃物处理是由国家法律规定，并由相关部门负责监督； 各州职责：具体安排处置废弃物相关事宜,原则：废弃物只能放置在规定的废弃物处理设施中；建立与运行固体废弃物处置设施需要单独计划许可；任何违法行为与违规行为都将进行处罚,1986年德国颁布废弃物法案,环境条款：避免废弃物；在自然资源与能源循环当中循环利用可以再利用的废弃物；处置掉那些不能再循环利用的废弃物,1986年制造商的职责,制造商的职责： 使用低废弃物技术； 使用低危险物质材料； 支持回收以及循环物质材料,1990年颁布地下水资源保护
10、法,由于人们大量将废弃物随意丢弃，导致河水以及地下水污染严重，所以德国政府于1990年颁布该项法律,1996年颁布循环技术法与废弃物法,该法律四项原则： 降低、避免 、循环、处理 根据右下角图片，对于饮料瓶，德国人用收取押金的方法来促使大家将瓶子送回专业回收处。 比如图片中的易拉罐等。根据瓶子的厚度和大小，每个瓶子大概可以换0.15-0.25欧元，因此，在购买时候，商店就会额外多收取这部分瓶子的钱，退瓶子的时候，将瓶子逐个仍到一个大超市门前的机器里，机器会自动扫描这个瓶子，然后退回现金或超市的现金抵用券,1992年-2007年城市废弃物循环技术发展,蓝色表示循环技术；橙色表示废弃物最终处置 由
11、图可以看出1990年对于废弃物进行循环利用技术仅为废弃物总量的13%；2002年废弃物循环技术为56%；2007年废弃物循环使用技术已经达到62%； 2002年与2007年废弃物循环技术的广泛应用得益于2005年“倾倒垃圾法令”,1992年-2007年德国废弃处置地数量的发展,横向坐标为年份，纵向坐标为数量； 根据图可以看出1970年前 废气处置地数量高达85000；1990年数量为8273；直到1999年 废弃处置地数量仅为376,1992-2020循环技术面临的问题,价格、实用性与吸引人的外观带动产品价格； 全球化市场阻碍循环技术； 合成物增加循环技术的难度； 循环过程中物质与能源的丧失,
12、第二部分 处理固体废弃物,原理,该图为原材料循环简易图 原材料制造生产使用回收再利用废物处理,该图为详细具体原材料循环利用图 自然资源（矿物资源、水资源等）能源、水与工业供给消耗交换产出产品家庭使用城市废弃物废弃物中再循环利用最终不能再利用废弃物进行处理,物流管理概念规划,社会经济结构、废弃物数量、收集与运输 组织、咨询、收集系统 运输系统 倾倒垃圾 业务核算,德国家庭与商业废纸,01表示来源于收集、利用与提取矿物资源过程中而产生的废弃物 02表示来源于农业、园艺、林业与捕猎与渔业、食物的生产加工而产生的废弃物 03表示木材加工、家具生产与纸业产出的废弃物 04表示皮革工业、皮毛工业与纺织工业
13、产生的废弃物,废弃物类型,05表示石油冶炼、天然气清洁产生的废弃物 06表示无生物的化学过程中产生的废弃物 07表示有机化学过程中产生的废弃物 08表示涂层生产、制造与产出所产生的废弃物 09表示摄影行业产生的废弃物 10表示热处理产生的废弃物,11表示化学物品表面产生的废弃物 12表示金属与塑料制品产生的废弃物 13表示油废弃物和液体燃料废弃物 14表示有机溶剂、冷却剂以及可燃气体废弃物 15表示打包废弃物以及填充物质的废弃物 16表示并没有列在名单中的物品废弃物,17表示建筑废弃物与拆除废弃物 18表示人类医学、兽医保健与研究所产生的废弃物（不包含厨余垃圾和餐厨垃圾） 19表示废物处理厂、
14、公共污水处理设施以及工业用水中所产生的废弃物 20表示家庭产生的废弃物,废弃物类型的数字代码,20 01表示分开收集废弃物 20 01 01表示废纸与卡纸板 20 01 02表示玻璃 20 01 08表示生物可降解的厨房废弃物与食堂废弃物 20 03 02表示商场废弃物 20 03 07表示体积大的废弃物,分析,2005年德国废弃物数量（1000吨）与城市废弃混合物（百分比）,一共有两个图，左圆图为德国所有废弃物总构成：碎石、矿物、工业废弃物和城市废弃物，其中黄色部分表示城市废弃物 右侧柱状图表示城市废弃混合物所占各项比例：家庭废弃物为32%，废纸为20%轻打包为8%金属、混合物与纺织品为4%
15、,该图为1996/1997年斯图加特家庭混合废弃物，288.7千克/每人,分析方法：筛选,家庭废弃物收集用于此分析方法 收集的废弃物分为两种类型：一种为0-8毫米、8-40毫米；另外一种是40-120毫米、超过140毫米； 第一种情况适用于机器直接分类；第二种情况适用于人工手动分类，原因是体积稍微大一些,分析方法：分类,蓝色图呈现出具体如何运用此种分析方法将废弃物进行分类处理： 当废弃物（如卡纸、塑料、玻璃、纺织品等）放置在传送带上时，负责分类的人员将分为两类，一类是简单废弃物直接分类；一类是复合材料需要更多人员进行处理,观念,分开收集与额外分类废弃物处理步骤,需要注意的有两点 第一，收集来的
16、废弃物分为高劳动力消耗废弃物与低劳动力消耗废弃物 原因：收集的废弃物很容易进行分类的即为低劳动力消耗废弃物；反之为高劳动力消耗废弃物 最下面两幅图，左侧为德国进行垃圾分类的垃圾箱，不同颜色代表不同垃圾类型；与之对比则是右侧中国垃圾箱,混合收集废弃物的处理过程与中心分类,该图片为具体中国垃圾箱的内部图,德国日常废弃物的主要类型,1）德国日常废弃物主要种类有：其余废弃物、有机废弃物、轻包装袋、纸、玻璃、大体积废弃物； 2）处理以上废弃物方式分为两类：一是将废弃物分类放置在固定废弃物地等待专车收集；二是直接将废弃物在固定处理地；,示例,玻璃循环过程,分为三类：收集、粉碎、分类 第一步：收集废弃玻璃瓶
17、分类收集； 第二步：粉碎废弃玻璃瓶成碎片； 第三步：根据玻璃碎片材料与颜色进行分类,收集,家庭废弃物运输处理流程,分为三个步骤：收集运输收集 蓝色流程为：家庭废弃物不同收集废弃物系统运输工具系统直接运输到废弃物处置地/远程运输到废弃物处置地,该图为城市废弃物处理示例图 在图片中间路面上，可以清晰看出车辙的痕迹，那是运输废弃物车辆通常在市区的轨迹 一般将家庭废弃物成功运输到车上后的路线图,该图右侧街角为市区家庭垃圾的三个垃圾箱 城区人们通常会把家庭不同类别的垃圾放置在此三个不同的垃圾箱内，随后会有垃圾车将其运输到指定处置地,该图为城市小区图 运输垃圾车会通过小区保护栏 才能进入小区对垃圾进行收集
18、与装车,该图为城市郊区图 每户庭院前会放置一个垃圾箱，用于每户家庭放置废弃物，而后于每天固定时间垃圾车会将垃圾带走,该图为城市远郊区 相比于市区，会有更大空间适用于垃圾处置地，一般情况会是相距一段距离便有一个大些的垃圾处置地,由于城市住宅密集，相对于远郊区没有那么大空间可用于废弃物处置，所以该图为充分利用地下空间建立的垃圾箱 右上角图为收集城市垃圾箱装置图,收集系统,放空系统 改变系统 单向系统 移动系统,放空系统,该图为放空系统中适用于体积稍小废弃物的垃圾箱 体积稍小，桶下面有便于垃圾清洁员推位的轮子,放空系统,如图中所示, 这是仍废纸与废旧玻璃瓶的地方 在这里废旧玻璃瓶又按颜色分为了两类：
19、白色瓶子、绿色瓶子 仍的时候尤其要注意颜色区分,放空系统,该图为适用于体积更大的装置废弃物的运输车,变化系统,该图为变化系统中运输废弃物车,该图为变化系统中装置废弃物的集装箱的体积对比图 左图为7立方米，右图为40立方米,变化系统,该图为变化系统中运输车运输流程 首先运输车停置在垃圾箱地，然后工作人员操纵车更换之前提到的集装箱，即将装有垃圾的集装箱拿出来，将运输车内的新的垃圾箱放置在地下空间。,变化系统中运输车的体积与承载量图 两个集装箱都分别能承重2.3吨,单向系统,该图的黄色塑料袋在德国随处可见，是由政府免费发放的，袋子如果用完直接去市政厅领取即可； 政府会给每家发一张“垃圾清理日程表”，
20、上面有该家庭所属的街道名称以及哪一天清理哪种垃圾的信息； 包装袋垃圾一般会放置在这种黄色塑料袋内； 包装袋垃圾一般指的是食物包装袋、生活用品像装洗衣液的瓶子、用过的洗面奶的空瓶子等等,移动系统,当涉及到体积大的家具、家电和,车辆运输系统,粉碎,粉碎原因,旋转剪刀 该图为粉碎废弃物装置之一“旋转剪刀” 废弃物放置其中，会将废弃物粉碎,切割碎机,将大体积的废弃物放置其中，碎片分为两类：大碎片与小碎片 由底部大孔出来形成大碎片，由上部与下部小孔形成小碎片 方便工作人员分类,蜗牛碎机,顾名思义，粉碎机器的旋转呈螺旋式，将放置在其中的废弃物旋转成碎片，方便之后工作人员对碎片进行分类,锤式粉碎机,该粉碎机
21、适用于大体积废弃物 如图中所示，废旧洗衣机类似大体积废弃物首先放置在传送带，然后高空坠入，进行展开旋转粉碎，形成碎片后落入底部传送带，传输到外部进行具体分类,分类,鼓筛能够分成三种废弃物 根据图示，鼓筛表面分为两种：左侧为小孔，右侧为大孔,鼓筛能够分类成三种废弃物； 根据图示，此图为鼓筛内部，能够分成的第三种废弃物； 该鼓筛内部适应于废弃物能够直接粘附鼓筛内部,该图为鼓筛整体图，可见鼓筛的体积比较大，放置它需要考虑会占用一定的空间,循环旋转运输带另外一种废弃物处置图 操作模式：将废弃物放置在运输带上，该机器会将废弃物旋转至废弃物碎片,该图为磁铁分离器 该磁铁分离器会将所有放置在运输带上的废弃物
22、，含有铁质的废弃物与不含铁质的全部区分,该图为分离器具体示例图 该分离器根据废弃物碎片重量自动进行碎片分离；,该图为传感器分类机器,该图为传感器分类机器具体操作流程图 将不同种颜色废弃物放置在1号箱内，通过4号传感器将不同颜色进行自动区分，可以通过电脑进行废弃物处理，自动区别好如6号与7号图，废弃物为红色与绿色,该图为传感器分类机器内部构造图,示例2：循环流程,热处理技术步骤,热处理技术步骤,该图片之前已经呈现过，表示原材料制造生产包括回收利用图,热处理技术步骤,干燥 热解 气化 燃烧 这次重点讲解热处理技术过程中的燃烧,热处理技术：燃烧,废弃物通过燃烧产生的第一步是煤渣，第二步是过滤步骤，其
23、中过滤步骤分为干燥气体清洁与湿润气体清洁,热处理技术：欧洲气体排放限值（毫克/立方米）,其中列举两个例子： 二氧化硫气体排放限值为50毫克/立方米 一氧化碳气体排放限值为50毫克/立方米,第三部分 建筑与环境,德国能源消耗,黄色表示家庭住宅能源消耗为30%； 蓝色表示办公室与商店能源消耗为15%； 橙色表示交通能源消耗为30%； 灰色表示工业能源消耗为25%,温室气体排放,1990年温室气体排放量为将近100%； 2020年温室气体排放量预计为将近60%； 2030年温室气体排放量预计为42%； 2040年温室气体排放量预计为30%； 2050年温室气体排放量预计为19%,德国可再生能源产量（
24、十亿/千瓦小时）,黄色图标表示2008年，绿色图标表示1998年 光伏电2008年产量为5十亿/千瓦小时； 废弃物1998年2十亿/千瓦小时，2008年将近5十亿/千瓦小时； 水资源1998年18十亿/千瓦小时，2008年22十亿/千瓦小时； 有机物1998年产量为2十亿/千瓦小时，2008年产量为23十亿/千瓦小时 风能1998年产量为4十亿/千瓦小时，2008年产量为41十亿/千瓦小时,1980年与2012年德国建筑标准对比图,左侧为1980年，右侧为2012年； 2012年与1980年不同的是在建筑顶部增加外部隔热层，底部增加利用地热资源,建筑标准对比图,横坐标为年份，纵坐标为暖气（千瓦
25、小时/平方米）； 1977年暖气供给为300千瓦小时/平方米； 1984年暖气供给为230千瓦小时/平方米； 1995年暖气供给为180千瓦小时/平方米； 2002年暖气供给为130千瓦小时/平方米； 2009年暖气供给为80千瓦小时/平方米； 2014年暖气供给为60千瓦小时/平方米,减少雾霾的方法,通过减少建筑能源消耗，从而减少温室气体排放； 通过使用可再生能源，从而减少矿物能源使用情况,在德国的可持续建筑,执行案例 教授Maik Neumann, 工程硕士,美国剑桥健赞中心,特点,具有国际竞争力 办公大楼 建筑面积30,000平方米,该图为美国剑桥健赞中心落成之前的模拟图,慨念,右侧绿色
26、为健赞模拟建筑图形,美国健赞建筑平面图,该图为建筑中外观图,建筑中构成图由左至右构成依次为通风设备、通风口、遮阳帘、热表面、门廊以及反光天花板； 这种建筑的设计好处：外来的光通过通风设备与通风口进入房间，再进行第二次反光天花板反射，利于阳光充满整个房间；,该图为已建成的建筑外观 现在的德国，大部分建筑所用的窗户都是双层，防热防冷,该图为经过多次修改与考量后的最终确定的建筑图,右图为在建筑内部考虑设计建筑防护层与隔热层等期间，在实验室里所做的实验图,该图为建筑内部通风与热量分析图 建筑墙体都是双层幕墙，两侧都是通风缓冲区；建筑右侧为可操作窗户； 建筑中庭：顶部为可操作的天窗，利于废气排放；底部从
27、入口幕墙进入，利于烟囱效应通风,该图为建筑顶部利用镜子原理，阳光折射图 好处：使阳光能够照射进建筑内,该图为建筑房顶部镜子； 设置为根据阳光一天中的转动，而自动旋转，使得建筑内部能够时刻感受到阳光的照射,该图为建筑内顶部的设计装饰图,该图为整幢建筑楼内部装饰图； 采用充分利用镜子反射与折射原理； 建筑内部的设计既可以作为装饰，同时可以将从屋顶反射进来的阳光折射到建筑各个角落；,该图为建筑内部充满阳光的效果图,该图为美国绿色建筑委员会图标； 绿色建筑委员会作为国际认证机构，成立于1993年，是一个由政府部门、建筑师协会、建筑设计公司等诸多社会成员组成的非政府、非盈利组织；,以下所有图片都是德国环
28、保型建筑,该图为建筑内部幕墙、中庭、以及办公室图,该图为建筑内部结构图,该图为建筑平面图,该建筑也是充分利用镜子原理，利用折射与反射原理，使得阳光能够普照整个建筑内部,该建筑使用三层玻璃 好处：既有利于夏季隔热，又有利于冬季保温,具体的另外一个好处就是热源可以回收利用,红色部分所呈现出来的就是热源回收利用，方便热量存储与再利用,该建筑的地下设计好处之一是冬季可以充分利用地下资源，保存热量，节省热能源，充分利用地热供给建筑内部所需要的热能源,该图呈现的是被动式节能屋平面图,该图为被动式节能屋设计后立体图,该图为建筑内部所有系统设施构造图 从左至右依次为：外部遮阳构造来限制夏季热度；建筑底部有风保护措施；最底部有区域建筑热度交换； 从左至右的第二部分为商务建筑；,从左至右的中间为 底部为设置的冬季防风入口的常青树,右侧为住宅楼设置图 顶部为太阳能集热器-冬季太阳能热度获得处-自然通风冷却板- 最底部为雨水收集器，方便中央储存,底部再利用雨水来进行滴露灌溉 地表雨水收集,
