時間:2023-03-10 15:04:42
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各區采用自己的變壓器供電減少低壓供電線路電能損耗及有色金屬量耗,降低企業初投資成本,同時也便于管理與維護。重要設備宜采用雙電源供電,如:糖廠的助晶箱電機、爐水泵及各車間照明,都是非常重要的用電設備,假如電力系統出現緊急故障導致系統崩潰,爐水泵突然停下,當電力系統不能及時得到恢復供電,水泵不能正常向往鍋爐供水,爐膛內的高溫余熱繼續對鍋爐加熱,這種情況下鍋爐存在燒干鍋的危險。在半個小時內不能恢復供電,糖晶加速濃縮,等到恢復供電以后電機負荷過重不能夠正常啟動,給我們帶來很大的麻煩,短時內車間照明得不到供電,如果在晚上人員處理故障會有諸多麻煩。因此,湘桂公司制糖廠對于這些重要的設備均采用雙電源供電。在第一個供電系統發生故障崩潰時,在幾毫秒內自動切換到備用系統供電,確保設備正常運行減少損耗。
1.2適當地選擇節能型變壓器
近年來,各種系列低損耗電力變壓器已得到廣泛應用,在節省電能和運行費用方面,已取得顯著的經濟效益。節能型變壓器是低損耗電力變壓器,它選用高導磁的優質冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造的新系列節能變壓器,具有損耗低、質量輕、效率高、抗沖擊能力強等優點。因此新建的變電所應采用低能耗的節能變壓器,對舊變壓器應隨機械設備更新,逐步更換或者改造,以節省電能。然而,更新變壓器必然會帶來有功電量和無功電量的節約,但需要增加投資,這里存在著一個回收年限的問題。對于變壓器使用壽命來說,各廠家對各種不同形式,不同容量的變壓器使用壽命都有規定(一般為20至30年),有關資料表明,關于更換變壓器的回收年限,一般考慮,當計算的回收年限小于5年時,變壓器應立即更新為宜;當計算的回收年限大于10年時,不應當考慮更新,當計算的回收年限為5至10年時,應酌情考慮,并以大修時更新為宜。估算好負荷情況,合理選擇變壓器,減少大馬拉小車的現象。糖廠變壓器是耗電能比較大的設備,湘桂公司在變電所設計時,綜合考慮認為唯有選擇節能型變壓器是最合理的。
1.3裝設無功補償設施
對于糖廠來說,自身發電及用電功率因數的高低標志著發供電品質。功率因數較低時,企業的各種設備得不到充分利用,效率較低,增加了汽輪機發電機的耗汽量,同時鍋爐需增加蒸汽量,導致消耗了蔗渣從而降低了蔗渣打包率及排放物增多的一個循環系統。提高功率因數對于一個配電系統尤其重要。制糖企業中主要的用電設備來自于電機感性負載類,故在各個部位有著不同的方法:(1)可采用自備的發電機有功無功的調節提高功率因數;(2)在各低壓配電區域投入具有自動投切電容補償來提高功率因數;(3)對于大功率電機來說,采用轉子串接進相器來提高單臺設備的效率,減少電能損耗,從而提高供電品質。
2節能型設備在糖廠的運用
目前,變頻器在制糖電力系統中得到了最普遍的推廣與應用,其優點也受到了業內的充分認可。通過變頻的功能可起到有效的節能減排,加上變頻器與PLC、DCS等自動化控制結合運用效果更為顯著。
2.1應用變頻器
2.1.1應用原理隨著電力電子技術及微電子技術的飛速發展,電力電子裝置的耐壓也得到顯著的提高,各高低壓變頻調速技術日趨成熟。變頻調速是當代最先進的高效調速方式,其變頻方式分為“交—直—交”變頻和“交—交”變頻兩大類型。“交—直—交”變頻方式又有電壓型(VSI)、電流型(CSI)和脈寬調制型(PWM)三種。就是因為其有著不同的類型,故在選型上就要加以考慮。例如,制糖企業的鍋爐風機類電機、爐水泵等泵類的大動力設備,就宜選用電流型。這些設備在正常開機沒有調速的情況下,一直都處在供頻狀態運行,在實際運行當中往往要對風量、水流量的大小進行調節。通過風門閥門調節效果不佳而且浪費了大量電能。我們都知道電機的轉速:n0=60f/Pn=60f/P(1-s)式中,f:電源頻率;p:定子繞組極對數;n:異步電機轉速;n0:同步電機轉速;s:異步電機轉差率。故而改變輸入電機電源頻率可改變電機轉子輸出轉速,從而改變了風量、水流量,降低了電機機械損耗和電能損耗。目前,有些企業采用變頻器與DCS或PLC實現閉環自動控制,通過對風量、水流量的調節使鍋爐燃燒更完全,同時也便于在中控臺上監控,當突然發生事故時,能夠迅速的響應,減少不必要的損失。2.1.2應用實例在湘桂公司制糖廠鍋爐控制系統中:(1)采用變頻器對鍋爐鼓風機、二次風機、三次風機、引風機爐水泵等進行自動調節;(2)使用DCS系統進行鍋爐控制,同時加裝擴展模塊把壓榨設備并入,進行集中監控。2.1.2.1變頻器自動調節方法(1)變頻器對鍋爐鼓風機及二、三級風機的調節通過煙氣傳感器對爐膛內燃燒后的煙氣含氧量進行測量,通過測量值來判斷爐膛內燃料的燃燒情況。傳感器采集信號轉化成4~20mA的電流信號給DCS主機,DCS主機通過運算相應輸出4~20mA的電流信號對鼓風機調節。當含氧量低時提高鼓風機變頻器頻率使鼓風機加快轉速,從而增加新鮮風量進入爐膛使爐膛含氧量增加。同時,二次風機、三次風機也隨之發生變化,使燃料進入爐膛后得到充分的燃燒,從而節約燃料及減少爐膛結渣清理次數,降低了人力、物力的消耗。通過壓力傳感器對爐膛內進行測量,傳送數據信號給DCS主機,DCS通過始終保持爐膛定值負壓的控制方法對引風機進行控制。爐膛負壓超過設定負值時則減少風機轉速,負壓超過定值正值時則增加引風風量,使爐膛內始終保持一個負壓的狀態,即爐膛的壓力決定引風風量。以PID的調節方式,取爐膛內溫度作為定值對喂料器進料量進行控制,爐膛溫度下降則加快喂料器電機轉速,溫度超過設定值則減小喂料器電機轉速,保持有足量的燃料進入爐膛燃燒,確保鍋爐穩定運行。(2)變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調節變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調節是通過爐水泡的水位來定,水位高了變頻器降低轉速,當水位偏低了主機給變頻器提高轉速的命令,保持水位穩定在一個安全的水位線上。對減溫水泵的控制主要體現在氣泡蒸汽溫度來定,以PID的調節方式對水泵進行調節。通過熱量傳感器對氣泡蒸汽溫度進行實時測量,溫度高了提升減溫水給水泵轉速加快水流量,從而降低了蒸汽溫度。當蒸汽溫度降低后溫度傳感器給出信號傳到主機,主機發出電流信號對變頻器進行降低轉速調節,從而使蒸汽溫度恒定在一個理想定值,確保了蒸汽質量。通過幾個單獨的PID控制方式的調節,又相互有影響約束的關系,促使鍋爐提高安全性、節省燃料、節省人員監控,從而實現節能降耗及減少污染物排放。(3)變頻器在二級泵的使用二級泵將水泵至煮糖工段抽真空使用。在此采用了壓力傳感器采集壓力信號給變頻器。變頻器根據設定的壓力給煮糖工段泵水。當煮糖用水量增多時,水壓壓力降低,變頻器自動調節頻率增大至45Hz后,還未能滿足用水壓力時,自動啟動另一、二、三臺等水泵滿足用水壓力為此。當用水量減少時壓力增高,變頻器自動調節,頻率降低至10Hz后水壓仍然高于設定值,此時依此類推停止另外幾臺水泵達到設定水壓,從而實現恒壓供水,消除了人工用閥門調節水壓及用水量減少、水壓過高或過低給煮糖帶來的不利風險。經過自動調節使設備能夠充分的利用,降低能源消耗。(4)變頻器在饋電方面的新突破如糖廠的分蜜機,其工作性質是瞬間提速而后快速降速停車。像分蜜機這種慣性大、用電量較大的電機需要啟、停頻繁運行的設備,電機在啟動升速過程需要從電網中吸收電能,而在其減速時由于慣性的作用設備仍在運轉,這種情況下電動機就相當于發電機在設備慣性的作用下運轉產生了電能,通過變頻器的逆變單元把電能反饋給電網,在多臺分蜜機同時使用時效果顯著。多臺設備在一起的情況下變頻器可以采用公用直流母線的方法,一方面:減少初投資成本,第二方面:一臺分蜜機在升速運行需要吸收電能,而另外一臺降速運行又能反饋電能給直流母線。一臺升速一臺降速運行功率可相互抵消一部分,從而降低了電能損耗達到節能減排的目的。2.1.2.2使用DCS系統進行鍋爐控制的方法鍋爐使用DCS集散控制,同時也可加裝擴展模塊把壓榨設備并入進行集中監控。糖廠生產工藝流程是:壓榨車間從落蔗通過一級甘蔗輸送帶送入一級、二級、三級撕解機打碎破解,經過二級甘蔗帶把破碎后的甘蔗輸送到打散機打散,打松后的甘蔗經過快帶送入第一座壓榨機壓榨,經過第一座壓榨機加工后經過中輸機輸送到第二、三、四、五、六座壓榨機加工。壓榨后的蔗渣經過輸送帶送至鍋爐作為燃料燃燒,剩余部分送入打包機打包,整個工作流程是一個流水線式生產的過程。假如在某個環節發生故障停機時,對生產都帶來重大的影響。例如:第三座壓榨機發生故障停機,在短時間內操作人員不能及時將第三座壓榨機前的設備停下時,2#中輸機繼續工作把蔗渣堆積在第三座壓榨機上,同時蔗渣斷節,假如在5分鐘內故障不能排除,鍋爐不能及時補充燃料,爐膛內溫度急劇下降同時蒸汽壓力下跌,致使汽輪機因蒸汽壓力不足而跳閘停機,導致全廠停電造成全公司生產癱瘓。通過使用傳感器把各個生產階段的設備運行狀態傳送到DCS主機上,DCS主機可根據數據處理來進行對設備啟??刂啤H缟鲜隼樱旱谌鶋赫C故障停機后,傳感器把停機信號發送到主機后,主機通過判斷對第三座壓榨機前面的設備控制停機,第三座壓榨機之后工序的設備繼續運行,同時自動啟動鍋爐應急蔗渣輸送帶把蔗渣輸送到爐膛內燃燒,確保了鍋爐正常運行,也確保了發電機正常運行。在發生故障的同時,上位機上發出報警信號方便維修人員能及時處理。從而消除人工排渣的危險,避免重新升爐所損耗的能源風險,減少了各車間因突然停電導致各生產環節癱瘓。
2.2選用高效型電機
高效電動機在節能方面優于普通電動機,高效電動機在材質上采用高質量的銅繞組和硅鋼片,降低了各種損耗。據估計損耗可降低20%-30%,效率提高2%-7%;能在短期內收回投資成本。因而,高效電動機取代技術落后的普通電動機是必然趨勢。
2.3采用節能型照明電器
能源是不可再生的資源,而節能減排應從生產點滴抓起,現國家已逐步淘汰非節能的照明電器(如白熾燈)。但是,一般糖廠的普通照明應用還很普遍,無功損耗極大,因此,糖廠照明選擇LED等高效低耗、節能環保的照明燈具是最佳的選擇。另外,采用高效、耐用、安全、可靠的照明電器配件,也可以為企業相應減少電耗成本。2.4合理選用電纜線影響電力電纜的因素主要有:(1)導線所用金屬材料的電導率;(2)線的長度;(3)導線截面積;(4)運行環境溫度;(5)電暈影響;(6)金屬導線集膚效應。經驗表明,在諸多條件中影響最大的是導線所用的材料。因此,在糖廠應優先選用低阻導線,以確保減少輸電線路中的電能損耗,增強導線過載能力,減少事故頻發的危險,最根本的是減少企業的經濟消耗。
2冷量回收
傳統的低溫乙烯流程見流程圖1,即系統產生的BOG通過BOG壓縮機壓縮,冷凍機冷凝后進行減壓閃蒸,閃蒸氣體回BOG壓縮機二段,閃蒸液體回低溫乙烯罐。當下游需要氣相乙烯時,通過改變工藝流程來降低系統的能耗。下面以某項目為例,比較5種工藝流程下的能耗。
2.1乙烯直接蒸汽汽化
低溫乙烯經輸送泵加壓后,進入汽化器加熱至20℃后,送至下游裝置。
2.2乙烯換熱器交換(有閃蒸)
BOG壓縮機加壓后的BOG與泵出口的乙烯進乙烯冷凝器進行熱交換,冷凝后的壓縮液體進閃蒸罐閃蒸后氣體回壓縮機二段入口,液體回低溫乙烯罐。換熱后的低溫乙烯再進入乙烯汽化器升溫至20℃后送至下游裝置。
2.3乙烯換熱器交換(無閃蒸)
BOG壓縮機加壓后的BOG與泵出口的乙烯進乙烯冷凝器進行熱交換,冷凝后的壓縮液體直接回低溫乙烯罐。換熱后的低溫乙烯再進入乙烯汽化器升溫至20℃后送至下游裝置。
2.4換熱器、節能器交換
泵出口的低溫乙烯分別經過乙烯節能器及乙烯冷凝器進行熱交換后,再進入乙烯汽化器升溫至20℃后送至下游裝置。
2.5乙烯空溫汽化器
低溫乙烯在進入汽化器之前,先經過乙烯冷凝器和空溫汽化器汽化后,直接進入乙烯過熱器升溫至20℃后送至下游裝置。
引言
相比較普通采暖系統,地板采暖系統已經越來越廣泛地應用于工業及民用建筑中,地板采暖是把耐熱管材或發熱電纜埋設在地板內,以低溫熱水或電熱能加熱地板,再通過地板以輻射為主的方式加熱室內空間的技術。輻射供暖方式與對流供暖方式相比節約能源約10%~30%。地板采暖節能效果及其主要技術、經濟和環保優勢體現在以下幾個方面:
一、節能效果
1.1地板采暖的輻射傳熱方式比對流方式加熱室內空間可降低熱損耗,提高熱效率。
1.2對流傳熱導致室內空間上部溫度高而下部溫度低。與此相反,輻射傳熱是下部溫度高而頂部溫度低,因此減少了人體高度以上空間的無效熱供給。
1.3地板采暖給人以腳暖頭涼的感覺,這種感覺與對流傳熱形成的頭熱腳涼的感覺相比,人體的舒適感受度會低1℃~3℃。因此,地板采暖室內16℃即可達到對流采暖18℃的人體舒適度效果。有關技術資料顯示,如室內溫度降低1℃,可節能近10%。
1.4利用水源熱泵或地源熱泵進行地板供暖、供冷,每平方米裝機電量不大于15W/㎡,比空調低30~50W/㎡,可有效緩解夏季供電緊張狀況。
1.5由于人體對溫度的感受度不同及在室內活動的時間長短不同,因此地板供暖、供冷的自動調節功能,人為控制的方便性也能產生相應的節能效果。
1.6由于地板本身是熱輻射面,因此減少了圍護結構近五分之一的冷面吸熱耗能。
二、技術優勢
由于地板采暖的介質溫度要求在60℃~30℃,比散熱器規定的高溫熱水低35℃~65℃,因此既具有可以利用城市集中供熱,又獨具可以利用可再生能源達到供暖、供冷的技術優勢。
2.1利用城市集中供熱的低溫熱水地板采暖技術已經得到推廣應用,占到目前各種地暖技術應用總量的90%。這種技術的優點主要是只需將集中供熱管網終端明裝的散熱器改為暗裝在地板內的耐熱管材就行了,其技術含量不高,施工簡便,成本低,可實現分戶計量,舒適性好,節能效果明顯。城市集中供熱是建設部明確的發展方向,因此在今后多年中這種地板采暖仍將占城市住宅供暖的主導地位。其不足是沒有改變以消耗大量煤、水資源為代價的傳統供暖模式。
2.2水源熱泵技術是在冬季把地下水的大部分熱量置換到供暖用的低溫熱水后,再將水回灌入地下及夏季用地下水在地板中循環降低室內溫度的技術;地源熱泵技術是在冬天把土壤中的熱量提取出來用于室內供暖,夏季則把室內的熱量帶到地下達到制冷目的的技術。
2.3電熱源地暖電熱源地暖技術主要是指把發熱電纜(包括其它電熱裝置)埋設在地板內,通過電熱轉換加熱室內空間,達到冬季采暖目的的技術。目前,我省已有石家莊市和保定市的個別小區或別墅采用。其特點是電熱轉換率不低于97%,可實現溫度自動控制,節能、環保效果明顯。但由于我省絕大多數設區市還沒有實行低谷電價政策,因此目前大面積推行難度較大,但是隨著我省電力事業的發展,其發展前景大好。
三、經濟優勢
3.1由于地板采暖不像散熱器明裝占用室內空間,因此可增加有效使用面積2%。2006年,我省有約1200萬平方米的住宅采用了地板采暖,即增加了24萬平方米的有效使用面積。
3.2利用可再生能源的地板供暖、供冷,不但不再消耗煤炭資源,還可以大幅度降低運行費用。以石家莊地區為例,利用地源熱泵系統供暖、供冷的年費用為15~20元/平方米,比使用集中供熱加分體空調的年費用低約1/3,夏季消耗的電能為分體空調的1/4。
3.3采用電熱地暖可以不再使用寶貴的水資源。河北省是水資源緊缺的省份,石家莊市年可利用水資源約22億立方米,而需要量為30~34億立方米,缺口在8~12億立方米,是全國35個最缺水的大城市之一,如果推廣應用電熱地暖不但可節約大量的水資源,還可以平衡供用電負荷,實現室溫自動調節和提高居民自我節能意識,促進人居環境質量和有利于社會和諧等諸多優點。:
四、環保效益
2輸油站的能量消耗分析
從輸油站的工作內容和工作性質上進行分析,輸油站在生產和石油輸送中消耗的能量非常大,輸油站一般情況下,使用的都是高能量、高熱值的原油,其主要是對100℃以下的原油進行加熱,在加熱的過程中,熱與動力學兩部分消耗能量,熱量由加熱爐、加熱鍋等加熱設備消耗,而動力學的能量消耗由電力系統、電網等供應,并且會產生大量的動力能力損耗。在輸油站的生產工作中,需要消耗大量的電能,1000kW以上的大電機其消耗的能量占輸油站總消耗能量的60%以上,而輸油站的加熱設備的火用效率較低。
3輸油站的能量節能發展的措施
在石油系統中,輸油站的能量消耗非常大,產生了嚴重的能量浪費,為了實現輸油站、石油系統等發展中的節能,需要針對輸油站的能量消耗制定一系列的措施:
3.1降凝降粘
輸油站的加熱爐和輸油泵是最大的能量損耗設備,為此可以采用降凝降粘的措施,降低輸油泵和加熱爐的能量消耗。
3.2改造設備的結構
輸油站工作中產生的能量損耗主要來自加熱爐,為了實現輸油站的節能發展,可以將加熱爐的結構進行改造,將其吸熱的平均溫度提高,可以采用預熱助燃等方法,將加熱爐的爐膛中的空氣系數降低。
3.3合理配置
輸油站的工作任務就是上輸油管道內輸送的油品提供能量,但是輸油管線的長短,與輸油站能量的消耗和損失有較大的關系。為了促進輸油站的節能發展,需要合理的配置,為其制定一些節能技術,促進其發展。
3.4定期清理輸油管線
輸油站的石油系統中,輸油管是必不可少的組成部分,但是因為輸送原油自身的特性,以及輸油中原油溫度的變化,會在輸油管道的管壁上形成一層結蠟,增加輸油管道管壁的厚度,進而增加原油輸送中的阻力,造成輸油量和輸油效率的降低。為了減少輸油站的能量消耗,實施節能發展,需要減少輸油管道的阻力,為此需要定期對輸油管道進行清理,使用清管球,在油壓的作用下,將輸油管道壁上的蠟質清除,提高輸油量和輸油效率,進而減少能量的損耗。在輸油站的實際工作中,實施的技能技術還有很多種,例如調整輸油速度、輸油管節能技術、其他設備的節能技術等,在這些節能技術的支持下,輸油站的能源損失將會減少,能源的利用率會得到提升,促進其節能發展。
3.5變頻器的應用
變頻器節能主要表現在輸油泵電機、輔助泵電機等設備的應用上。為了保證生產的可靠性,各種生產機械在設計配用動力驅動時,都留有一定的富余量。
當管路阻力不平衡時,往往近處用戶室溫過高,需開窗散熱,浪費能源。遠處用戶則室溫過低。如果增強供熱后雖然提高了遠處用戶室溫,但近處用戶室溫更高,總之供熱效果不好、又浪費能源。設計時應盡量使各并聯管路阻力平衡,但管路長度相差懸殊,設計無法達到阻力平衡時,采用技術手段,如閥門調節、設減壓孔板、設自動平衡閥等。這一過程應在設計及安裝調試階段完成。水力平衡的調節手段是在各建筑入口處設調節裝置。對于一般作啟閉用的閥門(如閘閥截止閥和球閥),因其開啟度)流量曲線非線性,不宜作為調節閥使用。
1.2加強保溫、提高管網輸送熱效率
一般來說室外管網輸送熱效率應大于90%,這就需要對熱網的設施和選用優質的材料進行保溫節能,加強維護管理,防止水浸,破壞等。
1.2.1對室外管網要進行合理敷設與布置被地下水淹沒的熱網主、支干線小室實施堵漏。采用膨脹橡膠作為密封填料,將小室主要漏水點管道穿墻套管密封,防止地下水通過穿墻套管進入小室內浸泡管道。對熱網中所有的補償器芯管進行保溫。
1.2.2供熱管網保溫層厚度的確定盡量將管道散熱損失降到最小供熱管道保溫層厚度應按國標《設備及管道保溫設計導則》中的經濟厚度計算公式確定。
2供暖節能的管理策略
2.1供熱企業經營機制的轉換,形成多元化投融資渠道
供熱事業長期以來一直以國有企業為投資主體,投融資相對單一,資金投入嚴重不足。隨著我國經濟體制改革的不斷深入,這種投融資模式己經制約了供熱事業的發展,必需打破這種傳統計劃經濟下的投融資管理模式,逐步形成投資主體多元化,資金來源多渠道,投資方式多樣化,項目建設市場化的新格局。在理順供熱價格的前提下,通過注入資本金、貸款貼息、稅收優惠等措施,鼓勵和引導社會資本以獨資、合資、合作、聯營、項目融資等方式,參與供熱項目的建設。
2.2制定正確的熱價管理政策
城市集中供熱價格,是供熱企業通過一定的供熱設施,向用戶供熱,以保持恒定的室內溫度,所形成的供熱商品價值的貨幣反映。因供熱系統是由熱源、熱網、熱用戶室內采暖系統)組成的龐大、封閉、復雜的循環系統,采暖供熱具有自然壟斷性,熱價不能通過市場自由競爭形成,只能由城市政府模擬市場機制而對熱價形成進行管理。熱價管理,包括熱價構成、制定、調整和執行管理。熱價構成管理是熱價的靜態管理,熱價制定、調整和執行管理是熱價的動態管理。熱價管理理論研究,目的是探索熱價管理工作中的客觀規律,為熱價管理辦法的制定和熱價管理支持系統的開發提供科學依據。熱價構成管理,是正確核算和規定熱價的成本費用,科學計算熱價的稅金利潤,使熱價能正確反映供熱商品的價值。正確制定熱價管理及定價政策是中國推行熱計量的關鍵環節。實行供暖費的明補改革,制定熱計量的獎懲政策,制定熱價管理政策,制定熱計量投融資政策,設立供暖保障金,實行供熱體制改革是推行熱計量必須解決的問題。而熱價管理政策的正確制定是其中關鍵的一環。熱價與供熱體制,供熱技術和供熱投融資機制互關聯、相互促進。
2.3改善企業經營機制
改善企業經營機制由粗放型向效益型、科技型、節約型轉變,建立起一套以考核經濟效益為中心的技術經濟指標體系。長期以來,由于對城市集中供熱的商品意識比較薄弱,國家對供熱企業的考核,主要講求速度和服務質量,而不注重經濟效果,使之長期處于不求經濟效益的落后狀況。但隨著我國經濟體制改革的深入發展,使人們對商品經濟和市場競爭的認識逐步加強,對一種商品在市場上是否有魅力及企業的管理水平,主要觀其投入和產出之比。具體的說,也就是產品在形成價值的過程中,能夠為社會創造的價值(即企業盈利)與產品實際消耗的物化勞動和活勞動(即產品成本)的比較。在一定的價格下,成本降低,企業盈利就可以增加,反之,則減少。因此,企業為了增加盈利,就必須在降低成本上下功夫。為了使產品在形成價值的過程中,能夠及時發現問題,找出降低成本的途徑就必須加強對各項費用的核算工作,并建立起一套能夠科學、合理的反映投入產出對比關系和綜合經濟效益的指標體系。供熱企業現有的指標體系存在不少問題。從宏觀上看,主要是反映速度型的增長模式。例如供熱發展面積、供熱量、銷售量、產值、產量、利潤總額等等。但卻反映不出投入與產出的關系;從微觀上看,企業內部指揮過多,重點不突出,主次不分明,綜合在一起,很難做出比較肯定的判斷。
近年來,漁船制冷系統較多采用的是蒸汽壓縮,制冷劑則是NH3,主要組成部分是壓縮機與冷凝器、蒸發器等。漁船制冷系統的工作原理即由壓縮機先將熱氨蒸汽吸收到里面,然后經過壓縮,從而形成高溫、高壓的過熱蒸汽。但是此蒸汽在通過冷凝器冷卻之后,就會釋放許多熱量,然后利用熱蒸汽達到降溫目的,使其成為飽和蒸汽與液體、濕蒸汽,再冷凝成為過冷液體。通過節流元件節流降壓之后,此過冷液體慢慢成為干度相對低一些的濕蒸汽。最終此濕蒸汽處于蒸發器低溫、低壓環境條件下會大量氣化,吸入大量氣化潛熱與少許顯熱,使冷庫溫度得以下降,成低壓過熱蒸汽最后又回到壓縮機,形成熱力循環。
1.2外部熱量浸入對冷庫的影響
由于捕撈作業的漁民自身條件因素與勞動強度等一些列緣由,冷庫制冷系統管理水平很難得到保障,能源出現大量浪費的問題比較嚴重。因此提高漁民從業者能力的教育工作在現今諸多情況下也就顯得尤為重要了,以此才能更好的促進漁民根據相關程序正確的對制冷系統進行及時的維護管理。但是冷庫被外部熱量浸入的情況,會大量提高冷庫的全熱負荷,也有可能造成系統較長時間內都在運行狀態中,從而也就使得能量被大量浪費掉。根據資料得知這方面相關統計數據得知,冷庫里面外部浸入的能量大約占據了總負荷的百分之十六左右。因此也就要求漁民形成良好的習慣,比方說有意識的控制冷庫庫門的開啟次數,以及隨手關門與關燈的日常習慣,最大限度的降低環境熱量浸入冷庫中。這樣也就能夠在此方面有力保障冷庫較長期限的健康節能的運轉。
1.3冷庫設計情況
實際上可以說捕撈作業半徑與漁民生活質量在一定程度上受到冷庫系統運行狀態的影響,冷庫自身運行也在能量耗費總量中占據著不低的位置,損耗較為嚴重。因此也就可以酌情從冷庫設計層面考慮,比方說適當增大冷凝器與蒸發器的換熱面積就不失為一個可行性較高的方案。又比如結合國內外經驗,選擇采用目前比較熱門有效的變頻技術,以此達到系統節能的要求。并且,海洋中海水的平均溫度大約是32度左右,相較于一般的淡水溫度也就低了不少。因而冷凝器為了提高熱換質量實現節能需求,可通過海水替代淡水冷卻方式,并且冷凝器可以選擇銅鎳合金與復合銅板這種內部材質進一步保障其工作年限。
2漁船制冷節能實現方案
通過分析漁船制冷系統自身工作原理,可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術參數主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發溫度以及過熱度等等。其中就過冷度而言,自身大小基本上是受冷凝器換熱面積大小的影響,而過熱度則是由節流元件設定。冷凝溫度與蒸發溫度這兩者分別和冷凝器里面制冷劑的冷凝壓力與蒸發器里面蒸發壓力兩大技術參數相對應。簡而言之,也就是說若能夠將冷凝壓力、蒸發壓力這兩者控制得當,就能夠獲得與之對應的冷凝溫度與蒸發溫度,從而妥善處理好制冷系統耗能嚴重的現象。接下來也就從管理層面著手,圍繞冷凝壓力與蒸發壓力兩者探索冷庫節能措施。
2.1冷凝系統冷凝壓力的控制
2.1.1冷凝器壓力過大情況的避免措施
若是系統的冷凝壓力變大,很容易導致冷凝溫度增高的情況,從而造成制冷量降低問題,以及壓縮機軸功率增大與制冷系數減小等一系列不良現象。就冷凝壓力而言,能夠導致其變大的因素除了制冷劑充注量高過設計值之外的原因,還有冷凝器換熱差與空氣混入制冷劑里面等等因素。首先就第一個原因而言,當制冷劑的充注量在高于正常值情況下,冷凝壓力就會不斷增大。但是制冷劑過量的話很容易引起冷凝面積不足,那么冷凝效果也就會變差。因此需要根據要求嚴格把控制冷劑的充注量。若是充注量超出設計值,就采取補救措施,在儲液器出口回收多余制冷劑。其次,就冷凝器換熱效果而言,其效果不佳有自身因素也有外部因素,若是冷卻海水量溫度過高或者是流量缺少都會造成冷凝器效果差,這屬于外部因素。而換熱面臟污引起的換熱系數降低則是自身因素。想要有效處理此問題,那么在制冷系統運轉過程中,也就需要嚴格把控冷卻水流量,促使其在冷凝器進出口溫差維持在2度到4度間。等系統運轉一定時間之后,就能按照換熱效果對換熱面徹底清洗。最后就系統內部存在空氣的情況而言,多是由于在制冷系統進行維修后,沒有徹底抽完真空,亦或是冷卻劑充注過程中不下心,都會導致空氣混入系統內部。而空氣在制冷系統中是無法進行冷凝的,也就容易對冷凝造成更大的壓力,導致制冷量減少,而耗電量增多。由此可見,系統內部存在空氣的嚴重后果,所以相關人員必須仔細徹底的排除內部空氣。比方說,系統在停機狀態時,就可以依照壓焓圖與系統參數值兩者的比對,在壓縮機排氣口亦或是冷凝器放氣閥處操作排氣。
2.1.2冷凝器壓力過小情況的避免措施
冷凝壓力與冷凝溫度在降低時,能夠對壓縮機軸功率造成影響,導致其跟著減少,同時還有可能提高系統制冷量。只是冷凝壓力若是低于正常值,極容易導致經過節流元件的制冷劑流量減少,引起蒸發器里面的制冷劑缺乏充足的流量,反而使得系統制冷量降低。而引起冷凝壓力不足的因素較多,其中壓縮機運轉不健康就是比較重要的原因。例如吸排出閥片若是有泄露情況,亦或是活塞環密封不夠嚴實、壓縮機不能增載等,都會引起壓縮機排壓不足。除此以外,冷凝器能力過強,比方說冷卻水溫度太低、流量太大等情況都會引起冷凝壓力降低。因此,所在系統運轉時,必須根據相關要求定期檢查壓縮機密封性能,認真把控冷卻海水流量情況,確保壓縮機排除壓力維持在1.7MPa數值左右,制冷劑大約44度,以此方能進一步確保系統健康安全又經濟的運行。
2.2控制制冷系統蒸發壓力
2.2.1蒸發壓力過高情況的避免措施
若是蒸發壓力過高的話,很容易造成蒸發器里面的制冷劑蒸發溫度提升。這樣也就容易引起冷庫溫度與蒸發溫度兩者之間溫差小于正常值范圍。從而不僅對蒸發器換熱效果造成不良影響,還可能使冷庫溫度達不到設定值。為了確保系統能夠健康運行,應該將冷庫溫度與蒸發溫度的溫差高于5度。
2.2.2蒸發壓力過低情況的避免措施
分析制冷工作原理,可以知道基于冷凝溫度不變的條件下,蒸發壓力若是出現下降,蒸發溫度每下降一度,想要在獲取一樣的制冷量,所需要耗電量大約需要增大百分之五左右,從而導致壓縮機制冷效果差??梢愿鶕收咸卣鳎捎孟鄬姆桨柑幚硗咨?,保障實際蒸發溫度和冷庫溫度兩者之間差值不高于10度。比如,針對制冷劑漏失所造成的蒸發壓力低情況的處理方案。健康運行時,需要求儲液器里面的制冷液體把控在三分之一到三分之二范圍內。又比如,因制冷劑滲透性比較強,也就使得連接部位容易出現泄漏情況,引起冷劑不達要求,液管也許會摻入氣態冷劑,這種情況下即便節流元件處于全開狀態,蒸發器里面的制冷劑流量還是達不到要求。從而導致壓縮機長時間運轉,嚴重時還會出現起停頻繁的情況,使得庫溫難以達到設計值。針對此情況,也就需要及時在壓縮機的吸入口,亦或是儲液器的進口部位等地方直接充入制冷劑,以此保證制冷劑總量達到設計要求。
3結束語
伴隨我國遠洋漁業的快速發展,漁船動力設備改革更新的周期隨之更快了。漁船制冷的節能設計研究更是提升制冷系統管理水平的重要方向。通過分析漁船制冷系統自身工作原理,可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術參數主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發溫度以及過熱度等等。過冷度與過熱度因自身所受限制的因素也就并不需要深入研究。而從冷凝溫度與蒸發壓力這兩個技術參數入手能夠更好的滿足制冷節能的需求。
作者:鮑騁東 單位:岱山縣海洋與漁業局船檢站
參考文獻:
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隨著現代化建設的發展,我國農民的生活水平不斷的提高,他們對自己的居住條件的要求也越來越高。長期以來,我國北方農村地區建筑特點是占地多,建造技術水平低,缺乏科學性,甚至是忽視最基本的建筑熱工性能和舒適性要求,特別是缺乏統一的建筑規劃,能源利用率低,導致其建筑土地利用率低,保溫隔熱性能差,能耗大,舒適度低。因此,為了提高農民生活質量,應以改善居住條件為重點,科學制定農村建筑規劃體系,因地制宜地在廣大北方農村地區推廣建筑節能技術,發展節能建筑。
1農村建筑節能設計
1.1北方農村建筑現狀分析
我國北方地區農村建筑要適應日常居住生活和農副業生產的雙重需要,居民建筑類型大多為單戶、雙戶以及多戶并聯的建筑類型。長期以來,我國農村建筑大多為個人建造,農民隨意建設,農村建筑缺乏規劃和設計,造成建筑的功能劃分不合理,用地浪費。在房屋建設的過程中,由于技術和施工條件的限制以及經濟條件的制約,農民建房時多選用一些落后的建材,圍護結構的設計仍采用傳統的做法,致使其建筑能耗大,不利于節能。
1.2建筑規劃布局
我國北方農村大多地區冬季寒冷,夏季炎熱。建筑規劃選址中應充分利用當地的自然地理優勢,根據當地的氣候特點,合理地安排建筑與周圍環境因素之間的關系。在建筑平面的布局時,要充分考慮當地農民的生活習慣,合理地安排建筑物功能分區。
1.2.1建筑選址應避免在山谷、溝底等區域,這主要考慮冬季氣流在這些區域里形成對建筑物的“霜洞”效應,會使其能耗增加。建筑朝向應根據當地的地理條件和氣候條件,選擇最有利的自然采光和通風的區域,注意冬季防風和夏季有效利用自然通風,減少能耗。
1.2.2建筑類型上應多采用兩戶或多戶并聯的布置形式,減少建筑體系系數,有利于降低建筑能耗。
1.2.3根據當地農民生活習慣,將居住建筑和農副業生產用房進行合理的劃分。例如將臥室、大堂宜布置在南向,飼養室、農副產品加工室宜布置在北向。
1.2.4規劃中應注重綠化環境。綠化可以改善建筑群體的氣候條件,可以調節氣溫、降低溫室效應、隔熱遮陽、減少噪聲,是優化建筑室內環境、減少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑圍護結構節能設計
1.3.1外墻
外墻散失的熱量約占整個圍護結構總能耗的25~28%,因此應在寒冷地區的北方農村建筑外墻設計中應采用外墻外保溫。依據當地已有的原材料,合理選擇建筑外墻材料,推廣使用空心磚或混凝土空心小砌塊等節能磚。同時在建造時靈活選取構造措施,利用農村地區容易獲得的材料(稻殼,麥秸等)作為外墻保溫材料,使外墻獲得良好的隔熱效果。
1.3.2屋面與地面
北方地區農村建筑屋面散熱量占總散熱量的15%左右,地面約為6%。在屋面建造時應采用坡屋頂,設置架空層或平屋頂,設置吊頂層。選用導熱系數小,吸水率低,易于就地取材的保溫材料。重視地面保溫,在地面墊層下鋪設廉價的爐渣等其他保溫材料,并注意地面防潮設計,減少地面散熱量。
1.3.3門與外窗
長期以來,北方農村建筑的門窗建造較為簡陋,大部分為單層,而且密封性較差。外窗的熱損失量,約占整個房屋的30%。為了減少外窗的熱損失,在滿足自然通風和采光的要求下,減少窗墻比,應采用雙層窗或單框雙玻璃窗,增強其密封性,以此來提高窗的總熱阻。外門應采用雙層,若采用單層應作保溫處理,提高外門的隔熱性能。尺寸較大的門窗應在室內加裝門窗簾,也有利于減少門窗的熱損失。
2能源的綜合開發與應用
2.1太陽能開發與應用
北方農村地區有著豐富的太陽能資源,建造太陽能綜合利用建筑,在屋頂放置太陽能利用設備可提供生活熱水、采暖系統以及照明等綜合應用。特別是近年來太陽能低溫地板輻射采暖系統的應用,適合應用在無集中供暖的農村建筑。在過渡季節,利用太陽能熱水還可以強化自然通風。
2.2沼氣開發與應用
沼氣是一種清潔的可再生能源。在北方廣大農村地區各種農作物的秸稈,牲畜的糞便等都可以作為產生沼氣的原料。沼氣不僅用來解決農村燃料缺乏問題,也可以應用沼氣進行采暖和照明等綜合利用。另外沼液和沼渣可以作為有機肥料,施在農田和果園里。沼氣建設與種養殖業結合,通過資源的優化配置,延伸了經濟鏈,使能源得到有效的循環利用。目前我國農村大多采用單戶的沼氣建設,受技術條件的限制經常沼氣產量不足,而且安全性較差。建議采用多戶集中建造高效的沼氣設施,集中管理,有效利用資源,這樣能使沼氣設施能源利用率高,便于為廣大農民提供高效、潔凈、安全的沼氣能源。2.3其他能源的開發與應用
我國有著豐富的淺層地熱能源,在北方農村地區可以開發利用當地的地熱資源,為集中規劃建造的村鎮建筑群提供熱源,宜于集中熱水供應和采暖設施建造,從而節約燃料的使用。在北方農村的一些地區風能資源也較為豐富,利用其建造風力發電,供應日常的生活和照明用電,既方便又廉價,節約用電。
3農村建筑節能管理
農村建筑的節能不僅僅是在體現在節能設計,節能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑節能管理機制,是落實建筑節能規劃設計的前提。首先,在新建農村建筑時應注重改變觀念,統一規劃建設,進行初期的建筑項目可行性論證報告以及綜合利用能源的可行性方案設計。要按照節能設計和規范進行建造,加強節能設計,充分利用當地易于取得的廉價又節能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重農民節能意識培養,統一管理一些集中的公用能源設施,例如集中的沼氣設施或采暖系統。
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目前,在我國北方農村地區由于經濟條件的制約,多數農村建筑未能使用節能設計,這就需要國家和當地政府提供政策和經濟支持,開發出適合在農村地區的廉價節能的建筑材料和能源利用設備,樹立可持續發展觀念,建立農村建筑規劃管理體系,在農村地區大力推廣節能建筑,為廣大農民創造一個健康、舒適的居住環境。
參考文獻:
2節能技術的應用
2.1建筑墻體的保溫節能墻體的類型一般分為單一材料墻體自保溫和復合墻體兩大類。1)單一材料墻體包括粉煤灰砌塊墻、輕骨料混凝土墻、燒結多孔磚墻、加氣混凝土砌塊墻,這些材料都具有保溫性能好、施工效率高、輕質、隔熱、隔聲等優點。砌筑時一般從頂層開始逐層施工,防止因結構變形量向下傳遞而造成下層先砌墻體開裂。如因各種原因必須從下往上砌筑時,墻體連接處待全部墻體砌筑完成后再行施工。砌筑前必須進行排磚設計,不夠整磚時用實心磚補砌。砌筑砂漿應飽滿,含水率宜控制在10%~15%之間。在墻面上鑿槽埋設線管時,應使用專用工具,不得亂砍亂刨,管道表面應低于墻面5cm,與墻體固定后用砌筑砂漿補平。墻體砌筑完成后,要注意成品保護。2)復合墻體主要包括外墻外保溫和外墻內保溫兩種類型。a.外墻外保溫常用材料有EPS板(阻燃型模塑聚苯乙烯泡沫塑料板)、擠塑聚苯板、聚氨酯發泡板、膨脹珍珠巖板等各種板采用粘結的方法施工;硅酸鹽保溫材料、陶瓷保溫材料、泡沫玻璃、礦物噴涂棉等采用噴涂的方法施工;膠粉聚苯顆粒保溫砂漿、各類輕骨料預拌干料保溫砂漿等采用抹灰的方法施工。采用粘結方法施工最常用且保溫效果最好的是EPS板施工工藝,它可準確無誤的控制隔熱保溫層的厚度和導熱系數,使用水泥基聚合物砂漿作為粘結層和抹面層,具有較高的強度和韌性,能吸收多種交變負荷,粘結力強、施工中無需錨固。還有很好的抗裂、防水、防潮、抗沖擊、耐老化性能,能有效的在建筑物上形成堅固可靠的保溫隔熱系統。所采用的聚合物砂漿具有很好的和易性、鏝涂性和較長的凝固時間。易于施工,耐久性好,砂漿硬化期間嚴禁撞擊和震動。施工環境溫度不應低于5℃。用于外側時嚴禁在雨中施工,遇雨或雨期施工應有可靠保證措施,避免陽光暴曬和5級以上大風天氣施工。EPS板外墻保溫經濟效益明顯,值得推廣。采用噴涂的方法施工的材料常用膠粉聚苯顆粒保溫漿料,保溫漿料的防護層為嵌埋有耐堿玻璃纖維網格布增強的聚合物抗裂砂漿,屬薄型抹灰面層。施工時要做到配合比準確,同種材料同配比沖筋。采用水樹脂和水溶性高分子添加劑,解決一次性抹灰太厚的通病,不墜落、不干裂、不起泡。基層墻體表面應清理干凈平整,無結塊和孔洞,并涂刷界面處理劑。對于保溫有特殊要求的建筑和高層建筑還應掛鍍鋅鋼絲網與基層墻體拉結牢固。b.外墻內保溫材料不受室外氣候溫度因素的影響,無須采用特殊的防護,施工較為簡單,能用于外墻的保溫材料在內墻大多都適用。常用的材料有玻化微珠保溫砂漿、擠塑聚苯板、陶瓷保溫板、巖棉板等。
2.2屋面節能1)保溫屋面的保溫層可采用松散材料、板塊類材料或整體保溫層。保溫材料應具有吸水率低、表觀密度和導熱系數小,且有一定強度的特性。松散材料常用爐渣、水渣、水泥焦渣等。板塊類材料常用飾面聚苯板、硬質聚氨酯泡沫塑料板、泡沫玻璃保溫板、酚醛樹脂保溫板等。整體保溫層常采用現澆膨脹珍珠巖和現澆水泥蛭石等。2)屋面節能施工中,應及時對屋面基層、保溫層敷設方式、厚度、板材縫隙填充質量、屋面熱橋部位、隔汽層等進行檢查。采用噴、澆、抹等工藝施工的保溫層,配合比應計量準確,攪拌均勻,分層連續施工,表面平整,坡向正確。3)采光屋面的傳熱系數、遮陽系數、可見光透射比、氣密性應符合設計要求。安裝應牢固,坡度正確,封閉嚴密,嵌縫處不得滲漏。4)架空隔熱屋面適用于通風較好的平屋面建筑,架空板的鋪設應牢固,平整,縫隙處采用水泥混合砂漿填充,出風口應當設在負壓區,進風口宜設置在當地炎熱季節最大頻率風向的正壓區。5)金屬板保溫夾芯屋面應鋪裝平整、錨固牢固、坡向正確、接縫嚴密,夾芯層的容重和阻燃性必須符合設計要求。6)采用倒置式屋面,可采用干鋪法。其防水層要平整,不能有積水現象,保溫層采用憎水性膠結材料,機械攪拌均勻,對于檐口抹灰等必須在找平層前完成。
2.3門窗節能外門窗是建筑物能耗散失最多的部位,根據其性價比目前最常用的是單框雙玻中空門窗,窗墻比也是相當重要的一個方面,窗墻比越低隔熱效果也就越好。門窗節能措施應注意以下幾點:1)嚴格按照設計要求選擇門窗,對門窗的抗風壓性、空氣滲透性、雨水滲透性等指標進行測評。2)門窗框、副框和扇的安裝必須牢固,拼樘料內襯增加型鋼的厚度和尺寸必須符合設計要求。兩端須與洞口固定牢固,密封條不能脫槽,旋轉間隙均勻,開啟靈活。3)門窗框四周與墻或柱、梁、窗臺等間隙大的交接處,須用彈性材料填充間隙,例如閉孔泡沫塑料、發泡聚苯乙烯等。其具備較好的粘結、固定、隔聲、隔熱、密封防潮、填補結構空缺等作用。4)密封條與玻璃和玻璃槽口的接觸應緊密,用橡膠墊鑲嵌玻璃時應與裁口、玻璃及壓條緊貼,鑲嵌平整。5)推拉門窗在搭接量確定時應注意所用塑鋼型材框凸筋、扇槽深的尺寸變化以及所選用的滑輪、密封塊的尺寸的配套性,以保證保溫效果。
目前,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為中國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚趨勢。建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空調等)約占全社會總能耗的28%,其中最主要的是采暖和空調,占到20%。而這“28%”還僅僅是建筑物在建造和使用過程中消耗的能源比例,如果再加上建材生產過程中耗掉的能源(占全社會總能耗的16.7%),和建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7%?,F在中國既有的約430億平方米建筑中,只有4%采取了能源效率措施,單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。根據測算,如果不采取有力措施,到2020年中國建筑能耗將是現在3倍以上。因此,建筑節能已迫在眉睫,要把節能建筑工作放到貫徹科學發展觀、全面建設小康社會、保證國家能源安全、實施可持續發展的戰略高度來認識。因此,通過優化設計來有效控制能源消耗,應得到廣泛重視。
一、優化設計對建筑節能的影響
1、設計方案影響工程建造直接能源消耗
在工程設計中,其建筑和結構方案的選擇對建筑的直接能耗有較大影響,如建筑方案中的平面布置為內廊式還是外廊式、進深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數的確定、基礎類型選用、結構形式選擇等都存在著技術經濟分析問題。中國住宅建設用鋼平均每平方米55公斤,比發達國家高出10%~25%,水泥用量為221.5公斤,每一立方米混凝土比發達國家要多消耗80公斤水泥。據統計,在滿足同樣功能的條件下,技術經濟合理的設計,可降低工程建造直接能源消耗5%~10%,甚至可達10%~20%,如某無線電廠的多層框架結構廠房(4層),設計單位按常規設計為獨立基礎,由于多層廠房荷載較大,致使獨立基礎的單體尺寸較大,埋深較深(-3.2m),事后經其他設計人員分析如采用柱下條基,可節約大量的砼,并可降低埋深減少土方開挖所消耗的機械能耗;某綜合辦公樓,在優化設計中,因改變原先設計中的普通鋼筋為帶肋鋼筋,單此一項優化設計,共節約鋼筋1000T,鋼筋總節約率達30%左右。
2、設計方案影響建成后使用的能耗
建筑是牽涉到很多專業的復合體,并且完整的建筑節能工作包括了從最初的規劃、方案到設計、施工,以及多年的運營使用,直至最后拆除重建的全生命周期過程。但以往只注重直接建造成本的降低,輕運營階段能耗的使用情況。從住宅使用過程中的資源消耗看,與發達國家相比,我國住宅使用能耗為相同技術條件下發達國家的兩到三倍。2020年,中國的建筑能耗將達到29430億度電,比三峽電站34年的發電量總和還要多?,F在,我們必須用全壽命周期的節能理念對建筑進行優化設計,即以較低的壽命周期能耗實現必要的功能,獲得豐厚的壽命周期經濟效益。所謂壽命周期能耗是指整個壽命周期過程中發生的全部能源消耗,包括建設、使用、維修、殘值及清理等階段所發生的能源消耗。設計不僅影響項目建設的一次性能耗,而且還影響使用階段的能源消耗,如暖通、照明的能源消耗、清潔、保養、維修等,一次性建造能耗與經常性使用能耗有一定的反比關系,但通過優化設計可努力尋求這兩者的最佳結合,使項目建設的全壽命費用最低,全壽命能耗達到最佳經濟合理狀態。建筑節能優化設計的途徑主要是通過圍護結構保溫和氣密性能的提高,以及采暖空調設備能效的提高等等,來達到減少空調和采暖等能源的消耗。在方案設計當中,建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優化,必需要為充分利用自然風、陽光等自然資源創造條件。同時,也必須對建筑材料優化;外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設計等都需要量化與優化;窗墻比須要以節能和居住舒適度為前提進行優化。從方案設計開始到初步設計,工程師需要根據不斷調整的設計方案模擬量化建筑的能耗情況、計算空調和采暖設備的裝機功率,比對各種影響因素,最后向客戶提供最佳的設計方案。例如,在空調與采暖設備的市場上,各種品牌各種型號使消費者眼花繚亂??照{設備有空氣源熱泵、地源熱泵、風機盤管、地板采暖、輻射制冷、采暖系統、戶室中央空調、變頻機組、水系統、冷媒系統等等。這些空調系統的初投資和運行費用大不相同,那么通過模擬量化,計算出初投資的費用、每年的耗能量、能源費用,消費者或者項目開發者就可以很容易地作出正確的決定。例如北京的一些奧運場館中,為減少能耗,設計者沒有采用普通的新風系統和空調系統,而是經過多次優化設計,尋找最佳節能方案。為實現自然通風和改善室內環境,采用了智能電動窗,很好的解決了新風問題;在場館空調設計中(包括“水立方”和“鳥巢”)都采用了由美國聯合技術開利公司設計的節能空調系統。該系統通過熱回收技術在空調系統中的應用,節能率為10%。該系統在冷水機組上加裝了熱回收裝置,在空氣處理機中采用了新型熱管熱回收裝置,可以回收場館排放總熱量的50%,回收的熱能一部分用于加熱游泳池水和生活用水,另一部分用于加熱新風。
二、現階段推行優化設計運作困難的成因
1、政府主管部門對建筑節能優化設計監控不力
長期以來,主管部門對設計節能成果缺乏必要的考核與評價,有的僅靠圖紙會審來發現一些簡單問題,僅僅是一些新材料或空間布置的一些規定。缺乏對方案的節能性方面的系統審查要求。建筑節能設計首先是一個系統設計問題,它絕不是多項節能技術或者節能設備的簡單累加,它需要定量化。例如,人們在市場上可以買到節能空調、節能玻璃、節能熱水器、太陽能熱水器、墻體保溫材料等等,但是這些材料與設備如何使用、使用哪種型號、用量多少、所起到的作用是什么就需要通過量化整合來完成。集思廣益,從多方面影響因素出發,以最低的投資、最佳的手段完成并達到節能設計目標。所以建設主管部門監管的同時,應增加人員配備和審查力度,對設計節能成果進行量化全面審查。
2、業主要求優化設計的意識不強
目前,業主往往把控制重心放在施工直接投資環節上,而對建成后使用運營成本及節能優化設計環節重視不夠。其原因:一是對設計對投資影響的重要性認識不夠,只看到搞施工招標,投標價要低于標底價、施工單位要讓利等,殊不知選擇一個優秀的設計單位進行設計方案的優化會帶來更大的節約;二是對建筑節能的認識不到位,沒有一個節能環保綠色建筑意識。
3、建筑節能優化設計的開展缺乏必要的壓力和動力
由于缺少建筑節能優化設計與企業和公眾的直接經濟利益聯系,使得節能工作缺少內在經濟利益推動力,政府部門建筑節能管理工作還存在體制不順、監管體系不健全,造成執法不嚴、監督不力,國家政策不配套,缺乏激勵機制和工作力度。對一些國有投資建設項目,有關行政審批單位在審核初步方案時,只注重設計的建設規模和投資限額,對方案的經濟合理性和節能性不做深入研究分析;另外,由于現在的設計收費是按面積或按造價的比例計取,幾乎跟建筑節能和設計質量的優劣無關,導致對設計方案不認真進行節能分析,而是追求高標準,造成能源浪費。相反,設計單位即使花費了較多的人力、物力,優化了設計方案,給業主節約了投資,也不能得到應有的報酬,有時設計費反而變少了,從而挫傷了優化設計的積極性。
三、搞好優化設計的幾點建議
1、主管部門應加強對建筑節能優化設計工作的監控
為保證建筑節能優化設計工作的進行,開始可由政府主管部門來強制執行,通過對設計節能成果進行全面審查后方可實施。政府主管部門不僅需在技術法規與標準相結合方面做出努力,而且還需要政府以技術法規的形式提出必須嚴格控制的最基本的技術指標、技術要求、功能要求,可以導則、指南、技術標準等標準類技術文件予以體現。利用主管部門的職能,總結推廣標準規范、標準設計、公布合理的技術經濟指標及考核指標,為優化設計的進行提供良好服務。建筑節能技術新規范逐步從控制單項建筑維護結構(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標,轉化為控制建筑物的實際能耗。新建建筑必須出具建造耗材經濟指標、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑熱損失計算結果,特別是建筑結構熱損失計算結果。建筑能耗總量(包括供暖、通風和熱水供應)和建造能耗值只有滿足其對應的節能標準才被允許開工及竣工驗收。在竣工時,建筑開發商必須出具相關部門的一份“能源消耗證明”,證明清楚地列出了該住宅每年的能耗,及節能等級。以上措施,必須逐步實施,特別是國有投資項目要先于執行。超級秘書網
2、以政策扶持拉動建筑節能優化設計
國家制定節能政策,并要求以多樣化的經濟激勵等扶持舉措,形成推動建筑節能的市場機制,推進建筑節能優化設計的推廣。對建造節能建筑產品的要根據優化設計后節能程度給予政策和資金支持,減免稅費等優惠措施,并可建立評價機制,對因建造節能建筑而超支部分資金,國家應給予無償免息貸款或獎勵機制,使建筑節能優化設計以行政手段為主轉向以經濟手段為主。
3、開展積極有效的宣傳引導工作
建筑節能政策要取得理想的實施效果,重在宣傳引導。不但政府職能部門對節能政策的推行不遺余力,而且有關企業也應加入到宣傳節能政策的行列。政府職能部門應免費對社會公眾提供節能政策咨詢、進行節能知識宣傳和相關培訓,以及進行節能技術、產品的展示、講解等方面做大量的工作。力爭實現多方參與節能政策的宣傳引導,大大提高人們的節能意識和對節能知識、技術的認知、把握能力,從而使節能政策得到有力的貫徹實施。
1.1傳統建筑具有的優點
建筑在整體布局上較為緊湊,以便外表面面積盡可能降最低水平來減小夏季太陽輻射的影響以及冬季能量的散失。群體內部分隔加以火巷,防火的同時還形成負壓區,誘導街巷空間的自然通風。有些巷內設置水井收集雨水,局部改善小環境。單體采用多進布局形式,前后空間形成貫通產生“穿堂風”。院落寬度與建筑高度至少1:1的比例關系,以最小的比例尺度保證了院落日照的充足。室內面積通常較小,南向幵窗大北向開窗小或不設窗,保證建筑內部的采光保暖效果。傳統坡屋頂形式以30°至35°的角度南向以便接受更多太陽輻射能量提升冬季時的室內溫度,屋面伸出的大出檐在夏天更能抵擋太陽暴曬的影響。
1.2傳統建筑存在的缺陷
在傳統建筑形式的組群中,建筑密度較大,相鄰建筑相互之間易形成遮擋導致陽光無法直射進入屋內,從而造成房間的陰暗和伴隨的潮濕情況出現。房屋的層高一般較高,與層高低的建筑相比,室內維持相同溫度所需的能量較多。磚木結構的傳統建筑保存至今,即便是維護,屋面、木構架等也均會出現一定程度的損壞,如木格門窗這類傳統構件也不能滿足現代對建筑保溫等的需求。在當今各種資源緊缺要求低碳節能的大環境下,天井內“四水歸堂”的做法未對雨水進行收集利用,造成水資源的浪費。
2節能技術在揚州傳統建筑中的運用分析
2.1結構節能技術
2.1.1外墻節能改造由于是建筑改造,墻體節能只能釆取復合墻體保溫這種形式,在基層墻體上另設保溫層,配合使用粘結劑、防護層等,增加墻體保溫隔熱效用。對比內保溫和外保溫兩種形式,確定外墻外保溫更適宣。做法是泡沫玻璃保溫板或加以石膏保溫層二者結合。設計泡沫玻璃保溫板需要先把基層打毛,刷摻了建筑膠的水泥漿一道,然后是專用瓷磚膠粘結層,最后貼面磚。加設石育保溫層的構造自里向外分別為石裔板、面層、木結構、泡沫玻璃保溫板、塑料薄膜、巖棉保溫層、石育保溫層、木面板。
2.1.2窗戶節能改造窗戶采用三玻雙層窗戶和內側斷熱鋁合金窗框、外側木花格窗框。三玻雙層窗戶熱傳導系數較小,因為中間空氣夾層緩沖,比單層防滲透性能更好,具有較好的密閉、保溫、隔聲性能。雙層中空窗扇設置于內側,保溫性能比置于外側更好。另外內外雙層窗框大大地減小了熱橋效應,也減少了窗框和墻體之間的冬季冷風滲透且與整體風格融為一體,保持了傳統建筑風貌。南向大窗扇在冬季的被動太陽能采暖減少能源的浪費且有效提髙了室內溫度。
2.1.3天井遮陽在公建和圍合式的庭院內設置遮陽棚,采用可活動的的竹簾或是高密度聚乙烯編織輕材等,夏季時防止露天區域和鄰近房間受到太陽熱量的影響。
2.1.4屋面節能改造坡屋頂的做法以用泡沫玻璃保溫板或PU(聚亞安酯Polyurethane)保溫層為例。在木桁條、木緣、望磚之上,或是厚泡沫玻璃保溫板或是120mm聚亞安酯保溫層,然后順序鋪設木順水條、防水卷材、網格布、木防滑條、40厚1:1:4的混合砂漿座漿,最后是外層的小青瓦。節能改造做法多種多樣,只要能減少不必要的能源消耗且與環境適宜即可。
2.2設備節能技術
2.2.1太陽能利用太陽能熱水系統——采用太陽能熱水供應系統,利用光能——熱能轉換原理,集熱裝置利用太陽輻射熱量將冷水加熱,通過循環管將熱水儲存起來,即可隨時取用,也可將其分配到采暖散熱器中使建筑內部暖和起來;太陽能光電系統——亭、廊架頂或屋面直接利用光伏板,將太陽能轉換為電能。所得電能可用于照明也可用于水的加熱以及其他一些設備供電。雖初期投資不少但其回收期短且節能效果明顯,減少了資源與能源的浪費,同時也間接地降低了C02的排放量。
2.2.2雨水收集系統采用雨水收集系統將屋面雨水、基礎滲水、地面雨水過濾后送入組合式雨水箱儲存,其后直接用于綠地澆灌、沖洗廁所、洗車等,節約了水源,形成循環再利用,不僅可以緩解供水壓力,而且這些水資源不進入城市管網,減輕了城市排水、防洪和處理系統的負荷。
2.2.3地源熱泵VRV系統利用淺層地能進行供熱/冷,轉移地下土壤中熱/寒量到建筑空間需要的地方,利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,在年度內上下形成冷熱循環以節約能源。
2.2.4回收新風系統此系統主要是全熱交換器、新風凈化箱、進氣風口、排氣風口四部分的設置,重點在于全熱交換器。全熱交換器運作時,通過熱交換芯體用室內空氣溫度預熱或冷卻室外送入室內的空氣,使兩者溫度達到一致。這樣無論在冬季還是夏季均在保室內空氣的清新的同時還減少了熱量損失,強化室內通風換氣,提高室內空間的熱舒適度以及室內空氣質量。
1.1空調設備節能控制分析供給空調系統的能量由熱源和冷源系統產生,經水系統傳遞給風系統,再由風系統將能量傳遞給被調節的房間,以達到所要求的室內溫度與濕度。能量傳送過程中,水系統輸送能源所耗的能量為泵的電能,風系統輸送能源所耗的能量為風機的電能;冷熱源系統工作所消耗的電能與泵和風機所消耗的電能之和即空調系統總耗能量??照{設備的節能控制主要就是對上述三部分能量消耗的有效控制??照{系統供給房間的冷量主要有7方面的熱量消耗,包括照明散熱量、人體散熱量、透過外窗的日射得熱量、人體/物料以及設備的濕負荷、滲透空氣散熱量、物料與設備散熱量、通過圍護結構傳入室內的熱量。其中,透過外窗的日射得熱量、通過圍護結構傳入室內的熱量以及滲透空氣散熱量的大小由室外溫度決定;照明、人體、物料以及設備散熱量共同組成了房間的熱負荷,空調的制冷負荷就由這幾部分決定??照{耗能系數(CEC)是分別從建筑物的節能性能以及設備的能源利用效率兩方面來進行綜合評價的,它是通過在全年假想負荷的前提下計算設備系統的全年能源消耗量,來評價設備能量利用效率的指標。根據CEC的計算公式以及相關研究表明,基準型空調系統的CEC大約在1.6左右,節能型空調系統的CEC大約在1.1左右。CEC的值可用于判斷空調系統的節能性,根據這個值對節能措施適當調節,從而降低智能建筑的總體能耗。PAL是一個評價公共建筑護結構保溫、遮陽等其他設施保溫性能的指標,可以作為評價公共建筑中央空調系統的輔助指標。建筑物圍護結構的保溫性能直接決定了空調房間的冷、熱負荷,若要節約空調系統的能耗,就必須改善圍護結構的保溫性能。
1.2給排水設備節能控制分析智能建筑給排水能耗主要來自設備用水損耗和用電損耗。用水損耗包括生活給水能耗與消防給水能耗。生活給水系統供給烹飪、洗滌、沐浴以及日常飲用水,消防給水系統供給消防栓以及自動噴水滅火給水系統用水。影響智能建筑用水損耗的因素有2點:(1)給水管網的滲漏損耗。給排水管網在建筑物內以暗埋方式進行鋪設,給水壓力、給水管材的質量、水管鋪設方式及其受腐蝕程度等都是造成積水管破損的原因所在,滲水問題也是目前給排水系統的主要能耗所在,因此加強對上述幾點因素的控制,是有效降低用水損耗的關鍵措施。(2)用水終端設備損耗。用水終端設備包括所有房間用水設備,如馬桶、洗碗龍頭、洗漱龍頭等,這些終端設備的損壞往往也給整個給水系統帶來大量的用水損耗,而影響用水終端設備的因素又包括設計、制造質量及受腐蝕程度等,因此加強對這幾方面因素的控制也能有效降低用水損耗。用電損耗包括水泵用電損耗以及消防系統自動噴淋系統用電損耗。水泵運轉損耗的影響因素有2個,即建筑物高度以及用水量。當建筑物高度超過30m時,要采用二次水泵供水,二次水泵本身已經增加了電能的消耗,且二次水泵與一次水泵的轉接也免不了有電能的耗損。同時用水量越大,水泵電機消耗的電能就越多。自動噴淋系統用電損耗主要來自于長期供電的損耗,由于消防供水系統必須保持一直有水可供,所以噴淋系統必須長期保持備用狀態,這里的電能損耗取決于噴淋系統的設計功率。
1.3照明設備節能控制分析隨著建筑業的迅速發展,電力的需求量也在不斷攀升,電力供應緊張的局面將在相當長的一段時期內一直存在,所以節能減排刻不容緩。智能建筑照明設備能耗包括大樓照明系統耗電與用電設備耗電。在大樓這種人員比較多的地方,我們設計的照明系統需要做到能源的合理利用,在有人的地方必須設計有足夠的照明;在人員活動較少的區域可以采用間斷性照明,比如現在比較流行的聲控、溫控、紅外傳感器控制等;在沒有人的區域,嚴格熄燈滅光,以節約能源[3]。