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各區(qū)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(yè)初投資成本,同時也便于管理與維護。重要設(shè)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(shè)備,假如電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急故障導致系統(tǒng)崩潰,爐水泵突然停下,當電力系統(tǒng)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(nèi)的高溫余熱繼續(xù)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(nèi)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(nèi)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(shè)備均采用雙電源供電。在第一個供電系統(tǒng)發(fā)生故障崩潰時,在幾毫秒內(nèi)自動切換到備用系統(tǒng)供電,確保設(shè)備正常運行減少損耗。
1.2適當?shù)剡x擇節(jié)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(jié)省電能和運行費用方面,已取得顯著的經(jīng)濟效益。節(jié)能型變壓器是低損耗電力變壓器,它選用高導磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進工藝制造的新系列節(jié)能變壓器,具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊能力強等優(yōu)點。因此新建的變電所應采用低能耗的節(jié)能變壓器,對舊變壓器應隨機械設(shè)備更新,逐步更換或者改造,以節(jié)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(jié)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(guī)定(一般為20至30年),有關(guān)資料表明,關(guān)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(xiàn)象。糖廠變壓器是耗電能比較大的設(shè)備,湘桂公司在變電所設(shè)計時,綜合考慮認為唯有選擇節(jié)能型變壓器是最合理的。
1.3裝設(shè)無功補償設(shè)施
對于糖廠來說,自身發(fā)電及用電功率因數(shù)的高低標志著發(fā)供電品質(zhì)。功率因數(shù)較低時,企業(yè)的各種設(shè)備得不到充分利用,效率較低,增加了汽輪機發(fā)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(huán)系統(tǒng)。提高功率因數(shù)對于一個配電系統(tǒng)尤其重要。制糖企業(yè)中主要的用電設(shè)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(fā)電機有功無功的調(diào)節(jié)提高功率因數(shù);(2)在各低壓配電區(qū)域投入具有自動投切電容補償來提高功率因數(shù);(3)對于大功率電機來說,采用轉(zhuǎn)子串接進相器來提高單臺設(shè)備的效率,減少電能損耗,從而提高供電品質(zhì)。
2節(jié)能型設(shè)備在糖廠的運用
目前,變頻器在制糖電力系統(tǒng)中得到了最普遍的推廣與應用,其優(yōu)點也受到了業(yè)內(nèi)的充分認可。通過變頻的功能可起到有效的節(jié)能減排,加上變頻器與PLC、DCS等自動化控制結(jié)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(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)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(diào)速技術(shù)日趨成熟。變頻調(diào)速是當代最先進的高效調(diào)速方式,其變頻方式分為“交—直—交”變頻和“交—交”變頻兩大類型?!敖弧薄弧弊冾l方式又有電壓型(VSI)、電流型(CSI)和脈寬調(diào)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(yè)的鍋爐風機類電機、爐水泵等泵類的大動力設(shè)備,就宜選用電流型。這些設(shè)備在正常開機沒有調(diào)速的情況下,一直都處在供頻狀態(tài)運行,在實際運行當中往往要對風量、水流量的大小進行調(diào)節(jié)。通過風門閥門調(diào)節(jié)效果不佳而且浪費了大量電能。我們都知道電機的轉(zhuǎn)速:n0=60f/Pn=60f/P(1-s)式中,f:電源頻率;p:定子繞組極對數(shù);n:異步電機轉(zhuǎn)速;n0:同步電機轉(zhuǎn)速;s:異步電機轉(zhuǎn)差率。故而改變輸入電機電源頻率可改變電機轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)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(yè)采用變頻器與DCS或PLC實現(xiàn)閉環(huán)自動控制,通過對風量、水流量的調(diào)節(jié)使鍋爐燃燒更完全,同時也便于在中控臺上監(jiān)控,當突然發(fā)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(tǒng)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(diào)節(jié);(2)使用DCS系統(tǒng)進行鍋爐控制,同時加裝擴展模塊把壓榨設(shè)備并入,進行集中監(jiān)控。2.1.2.1變頻器自動調(diào)節(jié)方法(1)變頻器對鍋爐鼓風機及二、三級風機的調(diào)節(jié)通過煙氣傳感器對爐膛內(nèi)燃燒后的煙氣含氧量進行測量,通過測量值來判斷爐膛內(nèi)燃料的燃燒情況。傳感器采集信號轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)。當含氧量低時提高鼓風機變頻器頻率使鼓風機加快轉(zhuǎn)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(fā)生變化,使燃料進入爐膛后得到充分的燃燒,從而節(jié)約燃料及減少爐膛結(jié)渣清理次數(shù),降低了人力、物力的消耗。通過壓力傳感器對爐膛內(nèi)進行測量,傳送數(shù)據(jù)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(shè)定負值時則減少風機轉(zhuǎn)速,負壓超過定值正值時則增加引風風量,使爐膛內(nèi)始終保持一個負壓的狀態(tài),即爐膛的壓力決定引風風量。以PID的調(diào)節(jié)方式,取爐膛內(nèi)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(zhuǎn)速,溫度超過設(shè)定值則減小喂料器電機轉(zhuǎn)速,保持有足量的燃料進入爐膛燃燒,確保鍋爐穩(wěn)定運行。(2)變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調(diào)節(jié)變頻器對鍋爐主給水爐水泵的調(diào)節(jié)是通過爐水泡的水位來定,水位高了變頻器降低轉(zhuǎn)速,當水位偏低了主機給變頻器提高轉(zhuǎn)速的命令,保持水位穩(wěn)定在一個安全的水位線上。對減溫水泵的控制主要體現(xiàn)在氣泡蒸汽溫度來定,以PID的調(diào)節(jié)方式對水泵進行調(diào)節(jié)。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(zhuǎn)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(fā)出電流信號對變頻器進行降低轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),從而使蒸汽溫度恒定在一個理想定值,確保了蒸汽質(zhì)量。通過幾個單獨的PID控制方式的調(diào)節(jié),又相互有影響約束的關(guān)系,促使鍋爐提高安全性、節(jié)省燃料、節(jié)省人員監(jiān)控,從而實現(xiàn)節(jié)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(jù)設(shè)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié),頻率降低至10Hz后水壓仍然高于設(shè)定值,此時依此類推停止另外幾臺水泵達到設(shè)定水壓,從而實現(xiàn)恒壓供水,消除了人工用閥門調(diào)節(jié)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(jīng)過自動調(diào)節(jié)使設(shè)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(zhì)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(shè)備,電機在啟動升速過程需要從電網(wǎng)中吸收電能,而在其減速時由于慣性的作用設(shè)備仍在運轉(zhuǎn),這種情況下電動機就相當于發(fā)電機在設(shè)備慣性的作用下運轉(zhuǎn)產(chǎn)生了電能,通過變頻器的逆變單元把電能反饋給電網(wǎng),在多臺分蜜機同時使用時效果顯著。多臺設(shè)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(jié)能減排的目的。2.1.2.2使用DCS系統(tǒng)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(shè)備并入進行集中監(jiān)控。糖廠生產(chǎn)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(jīng)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(jīng)過快帶送入第一座壓榨機壓榨,經(jīng)過第一座壓榨機加工后經(jīng)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(jīng)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(chǎn)的過程。假如在某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障停機時,對生產(chǎn)都帶來重大的影響。例如:第三座壓榨機發(fā)生故障停機,在短時間內(nèi)操作人員不能及時將第三座壓榨機前的設(shè)備停下時,2#中輸機繼續(xù)工作把蔗渣堆積在第三座壓榨機上,同時蔗渣斷節(jié),假如在5分鐘內(nèi)故障不能排除,鍋爐不能及時補充燃料,爐膛內(nèi)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(chǎn)癱瘓。通過使用傳感器把各個生產(chǎn)階段的設(shè)備運行狀態(tài)傳送到DCS主機上,DCS主機可根據(jù)數(shù)據(jù)處理來進行對設(shè)備啟停控制。如上述例子:第三座壓榨機故障停機后,傳感器把停機信號發(fā)送到主機后,主機通過判斷對第三座壓榨機前面的設(shè)備控制停機,第三座壓榨機之后工序的設(shè)備繼續(xù)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(nèi)燃燒,確保了鍋爐正常運行,也確保了發(fā)電機正常運行。在發(fā)生故障的同時,上位機上發(fā)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(chǎn)環(huán)節(jié)癱瘓。
2.2選用高效型電機
高效電動機在節(jié)能方面優(yōu)于普通電動機,高效電動機在材質(zhì)上采用高質(zhì)量的銅繞組和硅鋼片,降低了各種損耗。據(jù)估計損耗可降低20%-30%,效率提高2%-7%;能在短期內(nèi)收回投資成本。因而,高效電動機取代技術(shù)落后的普通電動機是必然趨勢。
2.3采用節(jié)能型照明電器
能源是不可再生的資源,而節(jié)能減排應從生產(chǎn)點滴抓起,現(xiàn)國家已逐步淘汰非節(jié)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(jié)能環(huán)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(yè)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(huán)境溫度;(5)電暈影響;(6)金屬導線集膚效應。經(jīng)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(yōu)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(fā)的危險,最根本的是減少企業(yè)的經(jīng)濟消耗。
2冷量回收
傳統(tǒng)的低溫乙烯流程見流程圖1,即系統(tǒng)產(chǎn)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(tǒng)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(jīng)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(jié)能器交換
泵出口的低溫乙烯分別經(jīng)過乙烯節(jié)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(jīng)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。
市場狀況:市場的壓力、電力短缺、資金短缺以及環(huán)境的變壞已為外國公司帶來極大的商機,使他們有機會在節(jié)能技術(shù)方面來分享龐大的中國市場。
最初開始于1978年的市場改革,戲劇性的削弱了國家計劃在中國經(jīng)濟中的作用。國有企業(yè)所占全國工作總產(chǎn)值由1980年的76%下降到1994年的34%,國家分配的商品由1979年的65種縮減為1995年的14種。在重工業(yè)和通訊以及運輸領(lǐng)域的價格控制作用已削弱。多數(shù)商品的價格由市場決定,盡管少數(shù)幾種關(guān)鍵項目,如谷類、棉花以及石油產(chǎn)品的價格仍在國家的控制之下。中國正通過降低進口關(guān)稅和配額,以及向完全自由兌換貨幣轉(zhuǎn)變,來努力與世界貿(mào)易組織的基準保持一致。
作為經(jīng)濟改革的一部分,中國政府已停止向煤炭工業(yè)發(fā)放每年高達2.3億美元的補貼。煤炭價格1993年在許多地區(qū)開始急劇上漲,1994年價格下調(diào)后,仍繼續(xù)上漲。據(jù)政府報道,許多煤礦在1995年已開始盈利。另一方面,石油價格的改革在前進了兩步后又退回了一步。在宣布了幾條措施后,石油市場在1992年開始開放。1994年夏季,政府改變了方針,重新由中央統(tǒng)一管理價格和銷售渠道。1994年春季,為了防止社會不安定,政府逐步對居民用煤和用氣售價實行控制。電價仍是大幅度調(diào)節(jié)了的,在多數(shù)地區(qū),電價現(xiàn)在比燃料價格上升得快。
通過改革,中國的經(jīng)濟有了明顯的增長,國內(nèi)生產(chǎn)總值以每年平均8-9%的速度連續(xù)增長。盡管80年代能源使用的增長速度只有經(jīng)濟增長速度的一半,中國的主要燃料--煤炭的價格,從1978年到1995年仍翻了一番。1995年的原煤產(chǎn)量達12.8億噸。中國是世界上最大的含碳礦燃料的生產(chǎn)者和用戶。難怪現(xiàn)在存在嚴重的空氣污染和酸雨問題,已成為僅次于美國的世界第二大溫室氣體排放者。這些環(huán)境問題由于從生產(chǎn)、運輸?shù)阶罱K使用的整個能源系統(tǒng)的低效率而加劇。
此外,部分是因效率低,電力生產(chǎn)沒有跟上迅速發(fā)展的經(jīng)濟的需要。經(jīng)常性的電力短缺降低了生產(chǎn)率,并導致生活的不便。問題是如此普遍,以致許多地方報紙象預報天氣一樣發(fā)出計劃性的停電通知。電力部計劃從1995年至本世紀末到少增加200GW至300GW的裝機容量,即平均每年增加24GW。當然,中國無論是建造大型電站的能力還是資金,都不足以完成如此巨大的擴展。這就解釋了為什么中國政府急于想吸引國外資金用于電力領(lǐng)域投資。
當然,政府也很清楚節(jié)能在改善與能源相關(guān)的經(jīng)濟和環(huán)境問題方面的潛力。早在1980年,國家便開始投入大量的資源來提高關(guān)鍵能耗工業(yè)的能源使用效率,以及提高所有工業(yè)用電機、風機以及泵類的能源使用效率。90年代,政府的目標已將節(jié)能投資的責任由公共領(lǐng)域轉(zhuǎn)向私人領(lǐng)域。國家計劃委員會的中國節(jié)能投資公司(CECIC)由大制造商轉(zhuǎn)化為一個出租協(xié)會。1993年,CECIC的貸款加上地方政府的資金補充,共有3億美元,每筆貸款需要企業(yè)提供投資的一部分。
政府已公布了能源標準和一系列附加的節(jié)能條例,它們已收錄在中國的《節(jié)能法》草案中。如果這一法律獲得通過,許多地方節(jié)能技術(shù)服務和監(jiān)測中心將授權(quán)進行檢查并將檢查結(jié)果向政府報告。嚴厲的立法將加強對節(jié)能的需求,這一需求由于現(xiàn)有的節(jié)能條例和市場以及環(huán)境的壓力而有了較強的增長。
國外的技術(shù)和投資可在滿足中國的節(jié)能需求中充當重要的角色。自從1978年中國開放以來,國內(nèi)已成立了240,000家外資企業(yè)。直接的國外投資在固定資產(chǎn)中所占的比重已超過國家的總產(chǎn)的10%。外資企業(yè)現(xiàn)已占了超過中國總的對外貿(mào)易的三分之一。1992年,美國在中國能源和電力上的總投資達7.74億美元。
機會范圍:
由于經(jīng)濟和政治力量的綜合作用,以許多方面都產(chǎn)生了節(jié)能的需求。由于經(jīng)營困難的公司允許破產(chǎn),幸存者更愿意投入先進的技術(shù),如工業(yè)過程控制、凝汽閥以及高效電機、鍋爐和爐窯,這些將為企業(yè)提供競爭優(yōu)勢。電價的上升使得使用效率和熱電聯(lián)產(chǎn)成為更具吸引力的選擇,盡管以低的、可控制的價格傳送暖氣在多數(shù)地方仍是一個重要障礙,市場政府面臨著通過改善區(qū)域采暖系統(tǒng)來減少污染和費用的壓力。外資賓館和辦公大樓開發(fā)商通過采用節(jié)能燈具、恒溫控制系統(tǒng)和裝置以提高能源使用。請理解隨著中國消費者可隨意支配的收入的增長(暫且不考慮電線容量的限制)也需要高質(zhì)量、高效率的用電器具,因為通過減少維護和電費,比竟可以節(jié)省金錢。
改善工業(yè)設(shè)備和工藝:
中國的工業(yè)領(lǐng)域為國外的節(jié)能投資提供了巨大的機會。目前,中國工業(yè)消耗的能源超過能源總是的三分之二。非國有工業(yè)產(chǎn)量份額已顯著增長,但由于國家控制著許多重工業(yè)領(lǐng)域,它仍是主要的能源使用者。
對國有企業(yè)能源使用的研究表明,如果將中國現(xiàn)有的過時的設(shè)備和工藝立即用當今世界最先進的技術(shù)來代替,將能源效率提高到新的水平,中國具備現(xiàn)有的能耗總量上節(jié)省40-50%能耗的技術(shù)潛力。當然如此徹底的設(shè)備改造是不現(xiàn)實的,這一數(shù)字只是作為一個有用的技術(shù)參考點。
一個對中國鍋爐和爐窯的提供了大量的證據(jù),證明通過工業(yè)設(shè)備改造而實現(xiàn)節(jié)能的潛力。中國的鍋爐每年消耗8.6X1015Btu(9.1X1018焦耳)的煤,約為最終使用能源的三分之一。如果鍋爐的效率由現(xiàn)在的平均65%提高到發(fā)達國家所達到的平均80%,每年可減少能源浪費1.6X1015Btu(1.7X1018焦耳)。
工業(yè)爐窯大約消耗中國最終使用能源的四分之一。由于中國使用的爐窯的低效率,工業(yè)加工比如鋼鐵和玻璃生產(chǎn)以及銅的冶煉所消耗的能源比初級加工要多25-110%。如果中國的爐窯提高到先進水平,中國將減少爐窯能耗的大約40%,或每年減少2.7X1015Btu(2.9X1018焦耳)的浪費。
根據(jù)地球環(huán)境研究所提供的案例研究,多數(shù)的工業(yè)能源使用的改善是經(jīng)濟可行的,多數(shù)情況下的投資回報率都是很好的。
上面陳述的節(jié)能潛力還沒有包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),它們多數(shù)使用低效、高污染的二手設(shè)備,由小型、低效的電站供電。甚至,許多地方的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)投資規(guī)模還是技術(shù)的先進程度均段于國有企業(yè),為高經(jīng)濟回報的節(jié)能投資提供了一個現(xiàn)成的市場。
降低高效率電機的花費是國外投資的一個很有前途的區(qū)域。中國的制造商已生產(chǎn)也一系列稱為YX系列的高效異步電機。然而,YX系列電機由于采用了更昂貴的材料,其成本比低效的Y系列電機要高出50%。盡管用一臺YX系列電機更換一臺Y系列電機的費用可在相當短的時間內(nèi)收回,然而,許多電機用戶卻不愿意支付較高的初始費用。中國的高效率電機制造商也許愿意允許國外的技術(shù)或者作為一種大膽的嘗試,以提高他們減少材料用量和降低產(chǎn)品價格的能力。
國外投資對促進鋼鐵工業(yè)使用廢氣也是必要的,高爐產(chǎn)生的含一氧化碳豐富的廢氣可用來低成本發(fā)電,且可減少工廠產(chǎn)生的污染。例如,一個6MW的發(fā)電廠的投資成本約在1500-2500萬元,由于使用廢氣,不需要燃料費用,每年可發(fā)電36GWH。假設(shè)電價為0.6元/KWH,生產(chǎn)的能源價值將高于2000萬元,可讓工廠在不到兩年時間內(nèi)收回投資。中國已有8家鋼鐵廠有興趣采用這一技術(shù)。
認識到中國工業(yè)企業(yè)節(jié)能改造所存在的潛在的機會,一些美國公司已始了這一領(lǐng)域的業(yè)務。例如,有一家領(lǐng)先的美國控股公司已與一家中國的石化公司合作,采用過程控制改造其煉油廠。一家美國凝汽閥公司與一家領(lǐng)先的中國機械公司合作,改善許多工業(yè)應用蒸汽系統(tǒng)的效率。在第三個案例中,一家鋼鐵工業(yè)相關(guān)公司在財團在中國設(shè)立了一個辦事處,尋求鋼廠的節(jié)能改造機會。
熱電聯(lián)產(chǎn):
1993年,聯(lián)合產(chǎn)熱和發(fā)電,即大家所知的熱電聯(lián)產(chǎn),估計幾乎占了中國熱力發(fā)電裝機容量的12%。80年代,中央政府支持發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn),因為這一下子解決了幾個問題:供電量增加、能源使用效率得到提高、環(huán)境得到保護。小規(guī)模熱電聯(lián)產(chǎn)的任務現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到了省級和地方政府以及私人領(lǐng)域,在這方面產(chǎn)生了對國外投資的需求。
熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)潛力在中國北方和東部省份發(fā)展得最快,因為這些地區(qū)冬天氣溫低,工業(yè)比較發(fā)達。然而,突然興旺起來的南方沿海省份也同樣有很大的市場潛力,因為那里需要的電能和制冷的空間更大。在能源短缺的地區(qū),新建的工廠要比同一電網(wǎng)供電的當?shù)赜脩舾陡叩膬r錢。實際的價格通常由發(fā)電廠和當?shù)卣缹嶋H情況協(xié)商而定(售熱通常是不允許的收來源,因為政府嚴格規(guī)定采暖價格)。
關(guān)鍵詞:
油氣;儲運系統(tǒng);節(jié)能
1油氣儲運系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的必要性
社會科技的發(fā)展已經(jīng)進入了日新月異的時代,我國油氣儲運系統(tǒng)的更新已經(jīng)跟不上石油化工業(yè)的發(fā)展速度,無論是在管材開發(fā)及應用上,還是對管材斷裂等缺陷的控制上,都存在著許多急需解決的問題,而油氣的高壓運輸更是我國石油業(yè)所面臨的一個重大考驗,因為油氣的儲運,連接著石油化工業(yè)整個生產(chǎn)運營活動中的每一個環(huán)節(jié),起著傳送紐帶的作用,所以降低儲運過程中的油氣消耗,保證儲運過程中的安全可靠性,是刻不容緩的,這就要求我們在不斷的實踐研究中去探尋油氣儲運技術(shù)的更高境界,摸清油氣儲運的發(fā)展規(guī)律,促進我國油氣儲運節(jié)能技術(shù)的更快發(fā)展。
2油氣儲運系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究與分析
(1)油氣混輸技術(shù)的分析前些年,我國石油與天然氣的儲運都是獨立分開的,它是把油、氣經(jīng)過嚴格采集處理后,再進行分離,這就要經(jīng)過三相分離器、天然氣壓縮機、原油外輸泵等等設(shè)施來完成,不僅工藝復雜,而且運輸起來也要分成不同的輸送泵來進行獨立輸送,無形中造成了企業(yè)經(jīng)濟成本的增加,而經(jīng)過革新后的油氣混輸技術(shù),就是利用輸送泵,把油、氣、水混合在一起進行儲運,它所需的設(shè)備只要一臺混輸泵和一條混輸管道就可以進行了,這種儲運工藝在我國的石油化工業(yè)中已經(jīng)得到十分普遍的應用,因為這種儲運技術(shù)不僅能保證各個輸送管道獨立完成輸送任務,而且為石油化工企業(yè)降低了運輸成本,增加了經(jīng)濟效益。
(2)輸油泵變頻調(diào)速技術(shù)的分析輸油泵的變頻調(diào)速顧名思義也就是說在油氣的儲運過程中對它的運輸流量進行控制,這個過程是利用輸油泵中離心泵的工作原理來實現(xiàn)的,我們控制油氣儲運過程中的流量大小一般都是采用安裝在輸油泵出口處的閥門的開關(guān)程度來進行調(diào)節(jié)的,這種方法雖然簡單、易操作,但卻很容易造成能源的浪費,而采用設(shè)置離心泵變頻轉(zhuǎn)速的方法,不僅能在油氣儲運過程中自由控制它的輸送流量,更能達到節(jié)能的目的。
(3)控制蒸汽能耗技術(shù)的分析據(jù)統(tǒng)計,在整個油氣儲運的過程中,蒸汽的能源消耗能達到85%以上,這其中最大的原因就是油氣儲運過程中的溫度沒有得到保證,所以我們要想減少能源的消耗,首先,要從油氣的存儲溫度下功夫,結(jié)合蒸汽消耗的狀況對其溫度進行合理的控制;其次,要加強對儲油罐的保溫工作,保證油質(zhì)的溫度與油罐溫度的一致性。另外,對油氣存儲罐的清潔衛(wèi)生狀況也要加以檢查和控制,因為油罐內(nèi)的殘留物在不同程度上也會影響油罐的傳熱效率,造成能源的浪費。
(4)常溫輸送技術(shù)的分析常溫輸送技術(shù)在我國石油化工業(yè)中的運用比較廣泛,大多的石油化工業(yè)都在采用這種輸送法來對油氣進行儲運,因為它不僅節(jié)能,而且對加熱保溫裝置的技術(shù)要求也不是十分的嚴格,從不同程度上減輕了石油化工企業(yè)的一些額外的資金開支。
3加強油氣儲運系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的有效措施
(1)結(jié)合實際,因地制宜因為各石油化工企業(yè)所處的環(huán)境不同,具體的情況也不一樣,所以對儲備系統(tǒng)的建設(shè)方法也不盡相同,因而要對油氣儲備的采購、銷售以及運營等進行科學的研究,制定出符合實際的管理方案及儲運措施。
(2)加強實時監(jiān)測因為油氣的儲運過程都是看不見、摸不到的,所以加強實時監(jiān)測是十分有必要的,它可以隨時觀察到輸送管道的所有的狀況,對儲運管道發(fā)生的泄漏等現(xiàn)象,可以在最短的時間內(nèi)進行補救,為企業(yè)降低消耗,節(jié)約能源,同時還能保證油氣儲運過程的安全可靠性。
(3)加強技術(shù)更新從我國的總體水平來看,石油的產(chǎn)能不小,位于世界的前列,但儲運技術(shù)卻沒有達到世界的先進水平,在油氣的存儲溫度上、輸油泵的變頻調(diào)速上以及混合儲運等等技術(shù)上都還有待加強和提高,所以為了盡快使我國的油氣儲運節(jié)能技術(shù)與國際化水平接軌,就必須加強油氣儲運過程的管理,找出油氣儲運過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),進行改進和革新。
4結(jié)語
總而言之,石油天然氣的存儲運輸環(huán)節(jié)是整個石油化工企業(yè)的所有生產(chǎn)經(jīng)營活動中的重中之重,只有把油氣儲運系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)落到實處,管理措施落到實處,才能保證油氣儲運過程的整體質(zhì)量,才能在油氣儲運過程中減少不必要的能源消耗,促進油氣儲運系統(tǒng)向高效、節(jié)能、安全、環(huán)保、低碳的方向發(fā)展,使我國石油業(yè)在國際化的競爭中立于不敗之地,為我國的國民經(jīng)濟建設(shè)增加可觀的經(jīng)濟效益奠定基礎(chǔ)。
作者:黃永志 單位:中國石油遼陽石化分公司
參考文獻:
[1]曹巖輝.關(guān)于油氣儲運系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究[J].科技風,2012,17:79.
2輸油站的能量消耗分析
從輸油站的工作內(nèi)容和工作性質(zhì)上進行分析,輸油站在生產(chǎn)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(shè)備消耗,而動力學的能量消耗由電力系統(tǒng)、電網(wǎng)等供應,并且會產(chǎn)生大量的動力能力損耗。在輸油站的生產(chǎn)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(shè)備的火用效率較低。
3輸油站的能量節(jié)能發(fā)展的措施
在石油系統(tǒng)中,輸油站的能量消耗非常大,產(chǎn)生了嚴重的能量浪費,為了實現(xiàn)輸油站、石油系統(tǒng)等發(fā)展中的節(jié)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(shè)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(shè)備的結(jié)構(gòu)
輸油站工作中產(chǎn)生的能量損耗主要來自加熱爐,為了實現(xiàn)輸油站的節(jié)能發(fā)展,可以將加熱爐的結(jié)構(gòu)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(shù)降低。
3.3合理配置
輸油站的工作任務就是上輸油管道內(nèi)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(guān)系。為了促進輸油站的節(jié)能發(fā)展,需要合理的配置,為其制定一些節(jié)能技術(shù),促進其發(fā)展。
3.4定期清理輸油管線
輸油站的石油系統(tǒng)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(jié)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(jié)能發(fā)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(zhì)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(shù)還有很多種,例如調(diào)整輸油速度、輸油管節(jié)能技術(shù)、其他設(shè)備的節(jié)能技術(shù)等,在這些節(jié)能技術(shù)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(jié)能發(fā)展。
3.5變頻器的應用
變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在輸油泵電機、輔助泵電機等設(shè)備的應用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性,各種生產(chǎn)機械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時,都留有一定的富余量。
近年來,漁船制冷系統(tǒng)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(fā)器等。漁船制冷系統(tǒng)的工作原理即由壓縮機先將熱氨蒸汽吸收到里面,然后經(jīng)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(jié)流元件節(jié)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(fā)器低溫、低壓環(huán)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(huán)。
1.2外部熱量浸入對冷庫的影響
由于捕撈作業(yè)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(tǒng)管理水平很難得到保障,能源出現(xiàn)大量浪費的問題比較嚴重。因此提高漁民從業(yè)者能力的教育工作在現(xiàn)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(jù)相關(guān)程序正確的對制冷系統(tǒng)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(tǒng)較長時間內(nèi)都在運行狀態(tài)中,從而也就使得能量被大量浪費掉。根據(jù)資料得知這方面相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知,冷庫里面外部浸入的能量大約占據(jù)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(shù),以及隨手關(guān)門與關(guān)燈的日常習慣,最大限度的降低環(huán)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(jié)能的運轉(zhuǎn)。
1.3冷庫設(shè)計情況
實際上可以說捕撈作業(yè)半徑與漁民生活質(zhì)量在一定程度上受到冷庫系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響,冷庫自身運行也在能量耗費總量中占據(jù)著不低的位置,損耗較為嚴重。因此也就可以酌情從冷庫設(shè)計層面考慮,比方說適當增大冷凝器與蒸發(fā)器的換熱面積就不失為一個可行性較高的方案。又比如結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗,選擇采用目前比較熱門有效的變頻技術(shù),以此達到系統(tǒng)節(jié)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(zhì)量實現(xiàn)節(jié)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(nèi)部材質(zhì)進一步保障其工作年限。
2漁船制冷節(jié)能實現(xiàn)方案
通過分析漁船制冷系統(tǒng)自身工作原理,可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術(shù)參數(shù)主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發(fā)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(jié)流元件設(shè)定。冷凝溫度與蒸發(fā)溫度這兩者分別和冷凝器里面制冷劑的冷凝壓力與蒸發(fā)器里面蒸發(fā)壓力兩大技術(shù)參數(shù)相對應。簡而言之,也就是說若能夠?qū)⒗淠龎毫?、蒸發(fā)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(fā)溫度,從而妥善處理好制冷系統(tǒng)耗能嚴重的現(xiàn)象。接下來也就從管理層面著手,圍繞冷凝壓力與蒸發(fā)壓力兩者探索冷庫節(jié)能措施。
2.1冷凝系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)減小等一系列不良現(xiàn)象。就冷凝壓力而言,能夠?qū)е缕渥兇蟮囊蛩爻酥评鋭┏渥⒘扛哌^設(shè)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(jù)要求嚴格把控制冷劑的充注量。若是充注量超出設(shè)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(shù)降低則是自身因素。想要有效處理此問題,那么在制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)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(tǒng)運轉(zhuǎn)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(tǒng)內(nèi)部存在空氣的情況而言,多是由于在制冷系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)部。而空氣在制冷系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)部存在空氣的嚴重后果,所以相關(guān)人員必須仔細徹底的排除內(nèi)部空氣。比方說,系統(tǒng)在停機狀態(tài)時,就可以依照壓焓圖與系統(tǒng)參數(shù)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?qū)嚎s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(tǒng)制冷量。只是冷凝壓力若是低于正常值,極容易導致經(jīng)過節(jié)流元件的制冷劑流量減少,引起蒸發(fā)器里面的制冷劑缺乏充足的流量,反而使得系統(tǒng)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(zhuǎn)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(huán)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(tǒng)運轉(zhuǎn)時,必須根據(jù)相關(guān)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(shù)值左右,制冷劑大約44度,以此方能進一步確保系統(tǒng)健康安全又經(jīng)濟的運行。
2.2控制制冷系統(tǒng)蒸發(fā)壓力
2.2.1蒸發(fā)壓力過高情況的避免措施
若是蒸發(fā)壓力過高的話,很容易造成蒸發(fā)器里面的制冷劑蒸發(fā)溫度提升。這樣也就容易引起冷庫溫度與蒸發(fā)溫度兩者之間溫差小于正常值范圍。從而不僅對蒸發(fā)器換熱效果造成不良影響,還可能使冷庫溫度達不到設(shè)定值。為了確保系統(tǒng)能夠健康運行,應該將冷庫溫度與蒸發(fā)溫度的溫差高于5度。
2.2.2蒸發(fā)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(fā)壓力若是出現(xiàn)下降,蒸發(fā)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?jù)故障特征,采用相對應的方案處理妥善,保障實際蒸發(fā)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(fā)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(nèi)。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(xiàn)泄漏情況,引起冷劑不達要求,液管也許會摻入氣態(tài)冷劑,這種情況下即便節(jié)流元件處于全開狀態(tài),蒸發(fā)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(zhuǎn),嚴重時還會出現(xiàn)起停頻繁的情況,使得庫溫難以達到設(shè)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(shè)計要求。
3結(jié)束語
伴隨我國遠洋漁業(yè)的快速發(fā)展,漁船動力設(shè)備改革更新的周期隨之更快了。漁船制冷的節(jié)能設(shè)計研究更是提升制冷系統(tǒng)管理水平的重要方向。通過分析漁船制冷系統(tǒng)自身工作原理,可以得知對冷庫耗費能源形成影響的技術(shù)參數(shù)主要包含了冷凝溫度、過冷度、蒸發(fā)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(fā)壓力這兩個技術(shù)參數(shù)入手能夠更好的滿足制冷節(jié)能的需求。
作者:鮑騁東 單位:岱山縣海洋與漁業(yè)局船檢站
參考文獻:
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隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,我國農(nóng)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(nóng)村地區(qū)建筑特點是占地多,建造技術(shù)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(tǒng)一的建筑規(guī)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(nóng)民生活質(zhì)量,應以改善居住條件為重點,科學制定農(nóng)村建筑規(guī)劃體系,因地制宜地在廣大北方農(nóng)村地區(qū)推廣建筑節(jié)能技術(shù),發(fā)展節(jié)能建筑。
1農(nóng)村建筑節(jié)能設(shè)計
1.1北方農(nóng)村建筑現(xiàn)狀分析
我國北方地區(qū)農(nóng)村建筑要適應日常居住生活和農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)的雙重需要,居民建筑類型大多為單戶、雙戶以及多戶并聯(lián)的建筑類型。長期以來,我國農(nóng)村建筑大多為個人建造,農(nóng)民隨意建設(shè),農(nóng)村建筑缺乏規(guī)劃和設(shè)計,造成建筑的功能劃分不合理,用地浪費。在房屋建設(shè)的過程中,由于技術(shù)和施工條件的限制以及經(jīng)濟條件的制約,農(nóng)民建房時多選用一些落后的建材,圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍采用傳統(tǒng)的做法,致使其建筑能耗大,不利于節(jié)能。
1.2建筑規(guī)劃布局
我國北方農(nóng)村大多地區(qū)冬季寒冷,夏季炎熱。建筑規(guī)劃選址中應充分利用當?shù)氐淖匀坏乩韮?yōu)勢,根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱攸c,合理地安排建筑與周圍環(huán)境因素之間的關(guān)系。在建筑平面的布局時,要充分考慮當?shù)剞r(nóng)民的生活習慣,合理地安排建筑物功能分區(qū)。
1.2.1建筑選址應避免在山谷、溝底等區(qū)域,這主要考慮冬季氣流在這些區(qū)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(jù)當?shù)氐牡乩項l件和氣候條件,選擇最有利的自然采光和通風的區(qū)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(lián)的布置形式,減少建筑體系系數(shù),有利于降低建筑能耗。
1.2.3根據(jù)當?shù)剞r(nóng)民生活習慣,將居住建筑和農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)用房進行合理的劃分。例如將臥室、大堂宜布置在南向,飼養(yǎng)室、農(nóng)副產(chǎn)品加工室宜布置在北向。
1.2.4規(guī)劃中應注重綠化環(huán)境。綠化可以改善建筑群體的氣候條件,可以調(diào)節(jié)氣溫、降低溫室效應、隔熱遮陽、減少噪聲,是優(yōu)化建筑室內(nèi)環(huán)境、減少建筑能耗的有效措施。
1.3建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計
1.3.1外墻
外墻散失的熱量約占整個圍護結(jié)構(gòu)總能耗的25~28%,因此應在寒冷地區(qū)的北方農(nóng)村建筑外墻設(shè)計中應采用外墻外保溫。依據(jù)當?shù)匾延械脑牧?,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(jié)能磚。同時在建造時靈活選取構(gòu)造措施,利用農(nóng)村地區(qū)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(qū)農(nóng)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(shè)置架空層或平屋頂,設(shè)置吊頂層。選用導熱系數(shù)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(shè)廉價的爐渣等其他保溫材料,并注意地面防潮設(shè)計,減少地面散熱量。
1.3.3門與外窗
長期以來,北方農(nóng)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(nèi)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(fā)與應用
2.1太陽能開發(fā)與應用
北方農(nóng)村地區(qū)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(shè)備可提供生活熱水、采暖系統(tǒng)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(tǒng)的應用,適合應用在無集中供暖的農(nóng)村建筑。在過渡季節(jié),利用太陽能熱水還可以強化自然通風。
2.2沼氣開發(fā)與應用
沼氣是一種清潔的可再生能源。在北方廣大農(nóng)村地區(qū)各種農(nóng)作物的秸稈,牲畜的糞便等都可以作為產(chǎn)生沼氣的原料。沼氣不僅用來解決農(nóng)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(nóng)田和果園里。沼氣建設(shè)與種養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合,通過資源的優(yōu)化配置,延伸了經(jīng)濟鏈,使能源得到有效的循環(huán)利用。目前我國農(nóng)村大多采用單戶的沼氣建設(shè),受技術(shù)條件的限制經(jīng)常沼氣產(chǎn)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(shè)施,集中管理,有效利用資源,這樣能使沼氣設(shè)施能源利用率高,便于為廣大農(nóng)民提供高效、潔凈、安全的沼氣能源。2.3其他能源的開發(fā)與應用
我國有著豐富的淺層地熱能源,在北方農(nóng)村地區(qū)可以開發(fā)利用當?shù)氐牡責豳Y源,為集中規(guī)劃建造的村鎮(zhèn)建筑群提供熱源,宜于集中熱水供應和采暖設(shè)施建造,從而節(jié)約燃料的使用。在北方農(nóng)村的一些地區(qū)風能資源也較為豐富,利用其建造風力發(fā)電,供應日常的生活和照明用電,既方便又廉價,節(jié)約用電。
3農(nóng)村建筑節(jié)能管理
農(nóng)村建筑的節(jié)能不僅僅是在體現(xiàn)在節(jié)能設(shè)計,節(jié)能管理也是很重要的一方面。建立健全建筑節(jié)能管理機制,是落實建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計的前提。首先,在新建農(nóng)村建筑時應注重改變觀念,統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè),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(shè)計。要按照節(jié)能設(shè)計和規(guī)范進行建造,加強節(jié)能設(shè)計,充分利用當?shù)匾子谌〉玫牧畠r又節(jié)能的建筑材料。其次,在建筑建成后注重農(nóng)民節(jié)能意識培養(yǎng),統(tǒng)一管理一些集中的公用能源設(shè)施,例如集中的沼氣設(shè)施或采暖系統(tǒng)。
4結(jié)束語
目前,在我國北方農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟條件的制約,多數(shù)農(nóng)村建筑未能使用節(jié)能設(shè)計,這就需要國家和當?shù)卣峁┱吆徒?jīng)濟支持,開發(fā)出適合在農(nóng)村地區(qū)的廉價節(jié)能的建筑材料和能源利用設(shè)備,樹立可持續(xù)發(fā)展觀念,建立農(nóng)村建筑規(guī)劃管理體系,在農(nóng)村地區(qū)大力推廣節(jié)能建筑,為廣大農(nóng)民創(chuàng)造一個健康、舒適的居住環(huán)境。
參考文獻:
2節(jié)能技術(shù)的應用
2.1建筑墻體的保溫節(jié)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(jié)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(zhì)、隔熱、隔聲等優(yōu)點。砌筑時一般從頂層開始逐層施工,防止因結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(nèi)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(fā)泡板、膨脹珍珠巖板等各種板采用粘結(jié)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(jié)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(shù),使用水泥基聚合物砂漿作為粘結(jié)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(jié)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(tǒng)。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(huán)境溫度不應低于5℃。用于外側(cè)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(jīng)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(wǎng)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(jié)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(wǎng)與基層墻體拉結(jié)牢固。b.外墻內(nèi)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(nèi)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(jié)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(shù)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(zhì)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(xiàn)澆膨脹珍珠巖和現(xiàn)澆水泥蛭石等。2)屋面節(jié)能施工中,應及時對屋面基層、保溫層敷設(shè)方式、厚度、板材縫隙填充質(zhì)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(xù)施工,表面平整,坡向正確。3)采光屋面的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、可見光透射比、氣密性應符合設(shè)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(shè)應牢固,平整,縫隙處采用水泥混合砂漿填充,出風口應當設(shè)在負壓區(qū),進風口宜設(shè)置在當?shù)匮谉峒竟?jié)最大頻率風向的正壓區(qū)。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(shè)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(xiàn)象,保溫層采用憎水性膠結(jié)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(jié)能外門窗是建筑物能耗散失最多的部位,根據(jù)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(jié)能措施應注意以下幾點:1)嚴格按照設(shè)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(nèi)襯增加型鋼的厚度和尺寸必須符合設(shè)計要求。兩端須與洞口固定牢固,密封條不能脫槽,旋轉(zhuǎn)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(fā)泡聚苯乙烯等。其具備較好的粘結(jié)、固定、隔聲、隔熱、密封防潮、填補結(jié)構(gòu)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(yè)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(diào)等)約占全社會總能耗的28%,其中最主要的是采暖和空調(diào),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(chǎn)過程中耗掉的能源(占全社會總能耗的16.7%),和建筑相關(guān)的能耗將占到社會總能耗的46.7%。現(xiàn)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(fā)達國家新建建筑的3倍以上。根據(jù)測算,如果不采取有力措施,到2020年中國建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。因此,建筑節(jié)能已迫在眉睫,要把節(jié)能建筑工作放到貫徹科學發(fā)展觀、全面建設(shè)小康社會、保證國家能源安全、實施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度來認識。因此,通過優(yōu)化設(shè)計來有效控制能源消耗,應得到廣泛重視。
一、優(yōu)化設(shè)計對建筑節(jié)能的影響
1、設(shè)計方案影響工程建造直接能源消耗
在工程設(shè)計中,其建筑和結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shù)的確定、基礎(chǔ)類型選用、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟分析問題。中國住宅建設(shè)用鋼平均每平方米55公斤,比發(fā)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(fā)達國家要多消耗80公斤水泥。據(jù)統(tǒng)計,在滿足同樣功能的條件下,技術(shù)經(jīng)濟合理的設(shè)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(jié)構(gòu)廠房(4層),設(shè)計單位按常規(guī)設(shè)計為獨立基礎(chǔ),由于多層廠房荷載較大,致使獨立基礎(chǔ)的單體尺寸較大,埋深較深(-3.2m),事后經(jīng)其他設(shè)計人員分析如采用柱下條基,可節(jié)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(yōu)化設(shè)計中,因改變原先設(shè)計中的普通鋼筋為帶肋鋼筋,單此一項優(yōu)化設(shè)計,共節(jié)約鋼筋1000T,鋼筋總節(jié)約率達30%左右。
2、設(shè)計方案影響建成后使用的能耗
建筑是牽涉到很多專業(yè)的復合體,并且完整的建筑節(jié)能工作包括了從最初的規(guī)劃、方案到設(shè)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(fā)達國家相比,我國住宅使用能耗為相同技術(shù)條件下發(fā)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(fā)電量總和還要多?,F(xiàn)在,我們必須用全壽命周期的節(jié)能理念對建筑進行優(yōu)化設(shè)計,即以較低的壽命周期能耗實現(xiàn)必要的功能,獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟效益。所謂壽命周期能耗是指整個壽命周期過程中發(fā)生的全部能源消耗,包括建設(shè)、使用、維修、殘值及清理等階段所發(fā)生的能源消耗。設(shè)計不僅影響項目建設(shè)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(yǎng)、維修等,一次性建造能耗與經(jīng)常性使用能耗有一定的反比關(guān)系,但通過優(yōu)化設(shè)計可努力尋求這兩者的最佳結(jié)合,使項目建設(shè)的全壽命費用最低,全壽命能耗達到最佳經(jīng)濟合理狀態(tài)。建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的途徑主要是通過圍護結(jié)構(gòu)保溫和氣密性能的提高,以及采暖空調(diào)設(shè)備能效的提高等等,來達到減少空調(diào)和采暖等能源的消耗。在方案設(shè)計當中,建筑師需要對建筑的方位、體型、朝向進行優(yōu)化,必需要為充分利用自然風、陽光等自然資源創(chuàng)造條件。同時,也必須對建筑材料優(yōu)化;外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設(shè)計等都需要量化與優(yōu)化;窗墻比須要以節(jié)能和居住舒適度為前提進行優(yōu)化。從方案設(shè)計開始到初步設(shè)計,工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的設(shè)計方案模擬量化建筑的能耗情況、計算空調(diào)和采暖設(shè)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(shè)計方案。例如,在空調(diào)與采暖設(shè)備的市場上,各種品牌各種型號使消費者眼花繚亂??照{(diào)設(shè)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(tǒng)、戶室中央空調(diào)、變頻機組、水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)等等。這些空調(diào)系統(tǒng)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(fā)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(shè)計者沒有采用普通的新風系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng),而是經(jīng)過多次優(yōu)化設(shè)計,尋找最佳節(jié)能方案。為實現(xiàn)自然通風和改善室內(nèi)環(huán)境,采用了智能電動窗,很好的解決了新風問題;在場館空調(diào)設(shè)計中(包括“水立方”和“鳥巢”)都采用了由美國聯(lián)合技術(shù)開利公司設(shè)計的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過熱回收技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應用,節(jié)能率為10%。該系統(tǒng)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(xiàn)階段推行優(yōu)化設(shè)計運作困難的成因
1、政府主管部門對建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計監(jiān)控不力
長期以來,主管部門對設(shè)計節(jié)能成果缺乏必要的考核與評價,有的僅靠圖紙會審來發(fā)現(xiàn)一些簡單問題,僅僅是一些新材料或空間布置的一些規(guī)定。缺乏對方案的節(jié)能性方面的系統(tǒng)審查要求。建筑節(jié)能設(shè)計首先是一個系統(tǒng)設(shè)計問題,它絕不是多項節(jié)能技術(shù)或者節(jié)能設(shè)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(jié)能空調(diào)、節(jié)能玻璃、節(jié)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(shè)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(fā),以最低的投資、最佳的手段完成并達到節(jié)能設(shè)計目標。所以建設(shè)主管部門監(jiān)管的同時,應增加人員配備和審查力度,對設(shè)計節(jié)能成果進行量化全面審查。
2、業(yè)主要求優(yōu)化設(shè)計的意識不強
目前,業(yè)主往往把控制重心放在施工直接投資環(huán)節(jié)上,而對建成后使用運營成本及節(jié)能優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)重視不夠。其原因:一是對設(shè)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(yōu)秀的設(shè)計單位進行設(shè)計方案的優(yōu)化會帶來更大的節(jié)約;二是對建筑節(jié)能的認識不到位,沒有一個節(jié)能環(huán)保綠色建筑意識。
3、建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的開展缺乏必要的壓力和動力
由于缺少建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計與企業(yè)和公眾的直接經(jīng)濟利益聯(lián)系,使得節(jié)能工作缺少內(nèi)在經(jīng)濟利益推動力,政府部門建筑節(jié)能管理工作還存在體制不順、監(jiān)管體系不健全,造成執(zhí)法不嚴、監(jiān)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(shè)項目,有關(guān)行政審批單位在審核初步方案時,只注重設(shè)計的建設(shè)規(guī)模和投資限額,對方案的經(jīng)濟合理性和節(jié)能性不做深入研究分析;另外,由于現(xiàn)在的設(shè)計收費是按面積或按造價的比例計取,幾乎跟建筑節(jié)能和設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣無關(guān),導致對設(shè)計方案不認真進行節(jié)能分析,而是追求高標準,造成能源浪費。相反,設(shè)計單位即使花費了較多的人力、物力,優(yōu)化了設(shè)計方案,給業(yè)主節(jié)約了投資,也不能得到應有的報酬,有時設(shè)計費反而變少了,從而挫傷了優(yōu)化設(shè)計的積極性。
三、搞好優(yōu)化設(shè)計的幾點建議
1、主管部門應加強對建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計工作的監(jiān)控
為保證建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計工作的進行,開始可由政府主管部門來強制執(zhí)行,通過對設(shè)計節(jié)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(shù)法規(guī)與標準相結(jié)合方面做出努力,而且還需要政府以技術(shù)法規(guī)的形式提出必須嚴格控制的最基本的技術(shù)指標、技術(shù)要求、功能要求,可以導則、指南、技術(shù)標準等標準類技術(shù)文件予以體現(xiàn)。利用主管部門的職能,總結(jié)推廣標準規(guī)范、標準設(shè)計、公布合理的技術(shù)經(jīng)濟指標及考核指標,為優(yōu)化設(shè)計的進行提供良好服務。建筑節(jié)能技術(shù)新規(guī)范逐步從控制單項建筑維護結(jié)構(gòu)(如外墻、外窗和屋頂)的最低保溫隔熱指標,轉(zhuǎn)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(jīng)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(jié)果,特別是建筑結(jié)構(gòu)熱損失計算結(jié)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(jié)能標準才被允許開工及竣工驗收。在竣工時,建筑開發(fā)商必須出具相關(guān)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(jié)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(zhí)行。超級秘書網(wǎng)
2、以政策扶持拉動建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計
國家制定節(jié)能政策,并要求以多樣化的經(jīng)濟激勵等扶持舉措,形成推動建筑節(jié)能的市場機制,推進建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的推廣。對建造節(jié)能建筑產(chǎn)品的要根據(jù)優(yōu)化設(shè)計后節(jié)能程度給予政策和資金支持,減免稅費等優(yōu)惠措施,并可建立評價機制,對因建造節(jié)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(jié)能優(yōu)化設(shè)計以行政手段為主轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟手段為主。
3、開展積極有效的宣傳引導工作
建筑節(jié)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(jié)能政策的推行不遺余力,而且有關(guān)企業(yè)也應加入到宣傳節(jié)能政策的行列。政府職能部門應免費對社會公眾提供節(jié)能政策咨詢、進行節(jié)能知識宣傳和相關(guān)培訓,以及進行節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)品的展示、講解等方面做大量的工作。力爭實現(xiàn)多方參與節(jié)能政策的宣傳引導,大大提高人們的節(jié)能意識和對節(jié)能知識、技術(shù)的認知、把握能力,從而使節(jié)能政策得到有力的貫徹實施。
1.1傳統(tǒng)建筑具有的優(yōu)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(nèi)部分隔加以火巷,防火的同時還形成負壓區(qū),誘導街巷空間的自然通風。有些巷內(nèi)設(shè)置水井收集雨水,局部改善小環(huán)境。單體采用多進布局形式,前后空間形成貫通產(chǎn)生“穿堂風”。院落寬度與建筑高度至少1:1的比例關(guān)系,以最小的比例尺度保證了院落日照的充足。室內(nèi)面積通常較小,南向幵窗大北向開窗小或不設(shè)窗,保證建筑內(nèi)部的采光保暖效果。傳統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)建筑存在的缺陷
在傳統(tǒng)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(nèi),從而造成房間的陰暗和伴隨的潮濕情況出現(xiàn)。房屋的層高一般較高,與層高低的建筑相比,室內(nèi)維持相同溫度所需的能量較多。磚木結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)建筑保存至今,即便是維護,屋面、木構(gòu)架等也均會出現(xiàn)一定程度的損壞,如木格門窗這類傳統(tǒng)構(gòu)件也不能滿足現(xiàn)代對建筑保溫等的需求。在當今各種資源緊缺要求低碳節(jié)能的大環(huán)境下,天井內(nèi)“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(jié)能技術(shù)在揚州傳統(tǒng)建筑中的運用分析
2.1結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)
2.1.1外墻節(jié)能改造由于是建筑改造,墻體節(jié)能只能釆取復合墻體保溫這種形式,在基層墻體上另設(shè)保溫層,配合使用粘結(jié)劑、防護層等,增加墻體保溫隔熱效用。對比內(nèi)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(jié)合。設(shè)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(jié)層,最后貼面磚。加設(shè)石育保溫層的構(gòu)造自里向外分別為石裔板、面層、木結(jié)構(gòu)、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(jié)能改造窗戶采用三玻雙層窗戶和內(nèi)側(cè)斷熱鋁合金窗框、外側(cè)木花格窗框。三玻雙層窗戶熱傳導系數(shù)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(shè)置于內(nèi)側(cè),保溫性能比置于外側(cè)更好。另外內(nèi)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(tǒng)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(nèi)溫度。
2.1.3天井遮陽在公建和圍合式的庭院內(nèi)設(shè)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(qū)域和鄰近房間受到太陽熱量的影響。
2.1.4屋面節(jié)能改造坡屋頂?shù)淖龇ㄒ杂门菽AП匕寤騊U(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(shè)木順水條、防水卷材、網(wǎng)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(jié)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(huán)境適宜即可。
2.2設(shè)備節(jié)能技術(shù)
2.2.1太陽能利用太陽能熱水系統(tǒng)——采用太陽能熱水供應系統(tǒng),利用光能——熱能轉(zhuǎn)換原理,集熱裝置利用太陽輻射熱量將冷水加熱,通過循環(huán)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(nèi)部暖和起來;太陽能光電系統(tǒng)——亭、廊架頂或屋面直接利用光伏板,將太陽能轉(zhuǎn)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(shè)備供電。雖初期投資不少但其回收期短且節(jié)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(tǒng)采用雨水收集系統(tǒng)將屋面雨水、基礎(chǔ)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(jié)約了水源,形成循環(huán)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(wǎng),減輕了城市排水、防洪和處理系統(tǒng)的負荷。
2.2.3地源熱泵VRV系統(tǒng)利用淺層地能進行供熱/冷,轉(zhuǎn)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(nèi)上下形成冷熱循環(huán)以節(jié)約能源。
2.2.4回收新風系統(tǒng)此系統(tǒng)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(shè)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(nèi)空氣溫度預熱或冷卻室外送入室內(nèi)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(nèi)空氣的清新的同時還減少了熱量損失,強化室內(nèi)通風換氣,提高室內(nèi)空間的熱舒適度以及室內(nèi)空氣質(zhì)量。
1.1空調(diào)設(shè)備節(jié)能控制分析供給空調(diào)系統(tǒng)的能量由熱源和冷源系統(tǒng)產(chǎn)生,經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風系統(tǒng),再由風系統(tǒng)將能量傳遞給被調(diào)節(jié)的房間,以達到所要求的室內(nèi)溫度與濕度。能量傳送過程中,水系統(tǒng)輸送能源所耗的能量為泵的電能,風系統(tǒng)輸送能源所耗的能量為風機的電能;冷熱源系統(tǒng)工作所消耗的電能與泵和風機所消耗的電能之和即空調(diào)系統(tǒng)總耗能量??照{(diào)設(shè)備的節(jié)能控制主要就是對上述三部分能量消耗的有效控制??照{(diào)系統(tǒng)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(shè)備的濕負荷、滲透空氣散熱量、物料與設(shè)備散熱量、通過圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量。其中,透過外窗的日射得熱量、通過圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)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(shè)備散熱量共同組成了房間的熱負荷,空調(diào)的制冷負荷就由這幾部分決定??照{(diào)耗能系數(shù)(CEC)是分別從建筑物的節(jié)能性能以及設(shè)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(shè)備系統(tǒng)的全年能源消耗量,來評價設(shè)備能量利用效率的指標。根據(jù)CEC的計算公式以及相關(guān)研究表明,基準型空調(diào)系統(tǒng)的CEC大約在1.6左右,節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)的CEC大約在1.1左右。CEC的值可用于判斷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性,根據(jù)這個值對節(jié)能措施適當調(diào)節(jié),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(jié)構(gòu)保溫、遮陽等其他設(shè)施保溫性能的指標,可以作為評價公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的輔助指標。建筑物圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能直接決定了空調(diào)房間的冷、熱負荷,若要節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗,就必須改善圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能。
1.2給排水設(shè)備節(jié)能控制分析智能建筑給排水能耗主要來自設(shè)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(tǒng)供給烹飪、洗滌、沐浴以及日常飲用水,消防給水系統(tǒng)供給消防栓以及自動噴水滅火給水系統(tǒng)用水。影響智能建筑用水損耗的因素有2點:(1)給水管網(wǎng)的滲漏損耗。給排水管網(wǎng)在建筑物內(nèi)以暗埋方式進行鋪設(shè),給水壓力、給水管材的質(zhì)量、水管鋪設(shè)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(tǒng)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(guān)鍵措施。(2)用水終端設(shè)備損耗。用水終端設(shè)備包括所有房間用水設(shè)備,如馬桶、洗碗龍頭、洗漱龍頭等,這些終端設(shè)備的損壞往往也給整個給水系統(tǒng)帶來大量的用水損耗,而影響用水終端設(shè)備的因素又包括設(shè)計、制造質(zhì)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(tǒng)自動噴淋系統(tǒng)用電損耗。水泵運轉(zhuǎn)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(jīng)增加了電能的消耗,且二次水泵與一次水泵的轉(zhuǎn)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(tǒng)用電損耗主要來自于長期供電的損耗,由于消防供水系統(tǒng)必須保持一直有水可供,所以噴淋系統(tǒng)必須長期保持備用狀態(tài),這里的電能損耗取決于噴淋系統(tǒng)的設(shè)計功率。
1.3照明設(shè)備節(jié)能控制分析隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)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(nèi)一直存在,所以節(jié)能減排刻不容緩。智能建筑照明設(shè)備能耗包括大樓照明系統(tǒng)耗電與用電設(shè)備耗電。在大樓這種人員比較多的地方,我們設(shè)計的照明系統(tǒng)需要做到能源的合理利用,在有人的地方必須設(shè)計有足夠的照明;在人員活動較少的區(qū)域可以采用間斷性照明,比如現(xiàn)在比較流行的聲控、溫控、紅外傳感器控制等;在沒有人的區(qū)域,嚴格熄燈滅光,以節(jié)約能源[3]。