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暖通空調系統的節能關系到人們的冷暖、健康、安全、工作效果和產品質量,并且影響到國家能源安全、資源消耗和環境污染,是關系國計民生和國家可持續發展的重要行業。為了發揮暖通空調系統的經濟性、節能性、安全性、舒適性和美觀性的作用,必須對暖通空調系統在節能方面存在的問題給予重視[1]。
1.建筑暖通空調系統高能耗的主要原因
1.1設計問題
現階段在很多辦公建筑和大型商廈中,由于通風、排風等造成暖通空調系統高能耗使室內外的冷負荷占到總冷負荷的50%以上。設計不合理、缺少對空調系統的有效調節方法使空調中的冷機、水泵、風機長期在低效率下運行,有些建筑外墻采用玻璃結構,有多個面朝向,都造成了大量能源的浪費。由于設計時很少考慮內外分區問題,設計技術的欠缺使冬季內區偏熱、外區甚至偏冷。還有由于工作人員缺乏技術經驗,對燈光、設備調節不當造成全年基本呈現冷負荷,需要常年供冷。外區也因此受到氣象問題的影響,負荷隨季節變化,夏季需供冷,冬季需要供熱。
1.2管理問題
現在,建筑中的問題除了設計原因外最主要就是管理問題??照{設備中由于工作人員疏于清洗,過濾器、表冷器和冷凝器均有不同程度的堵塞現象,因此嚴重影響了空調系統的正常運行。冷卻系統由于是水開系統常?;爝M各雜質使制冷機藏污納垢,導致冷機出現力不足和COP值的下降,因此影響冷機的使用壽命。
1.3其他問題
某些水量特別小的用戶溫濕度得不到保證,影響房間的舒適度,這都是系統水量不平衡的問題。為了解決這些用戶的問題,最有效的方法是降低冷水的供應溫度,增加冷凍的水量,其他用戶的冷量過剩能也會影響整個系統的穩定性。所以建筑空調系統的節能問題應該具體分析,如果發現一些無所謂的能耗小問題也應該及時修正[2]。
2.建筑暖通空調系統設計原則
2.1安全性
建筑暖通空調系統設計的時候安全性是我們首先考慮的原則。對于建筑而言,由于容易發生火災等一系列問題,造成大量人員傷亡,所以安全問題使我們普遍關注的話題。在暖通空調施工過程中要遠離易燃易爆的物品,并在施工過程中添加防火措施,防止火災的發生。安全問題一個比較容易發生的是線路問題,因此必須注意線路的敷設與走勢,避免因為此類問題造成安全隱患。在安全系統的設計過程中要注意運行安全,加強運行過程中相關問題的評估和研究,并采取一定措施來提高安全系數。供暖系統是一個龐大復雜系統,必須加強安全意識,設計一定安全報警系統和通風系統,避免運行過程造成損失。
2.2節能環保性
隨著經濟的不斷發展,我們的各個行業都面臨著能源危機,如何降低能源的利用率,提高節能意識是我們主要關注的。在暖通空調的系統設計過程中,如何實現有效的節能減排,提升建筑的節能型,一直是行業熱點。同時,為了較少人工成本,減低運行費用,應該盡量采取自動化控制系統。而針對暖通空調系統,應當適當引入雨水收集和循環利用系統,利用雨水在系統中的有效流動,較少利用水的成本,減少對城市水資源的依賴程度。另外,在運行暖通空調系統過程中會產生一定的廢水、廢氣,并且會有一定固體廢物排出,如果直接排出會造成周圍環境的破壞。所以在設計暖通空調系統過程中,廢物處理環節是整個系統不能忽視的,為了達到環保目的必須對廢物等雜質進行處理[2]。
2.3經濟性
在設計建筑暖通空調系統過程中,需要對施工過程中的成本進行明確劃分。為了使系統的成本有效的控制,應該合理、科學的設計系統。建筑暖通空調系統必須適用于建筑本身,建筑系統中設備的選擇應該強調設備的適用和先進。設計方案可操作性要強,不能盲目的為了經濟效益,減少工程成本,安全合理才是首要的。此外,對于設計人員來說,必須擁有良好的職業素養,要對系統設計的相關數據和信息準確性負責任[3]。
3.暖通空調系統的節能優化設計
3.1空調系統的節能設計
(1)蓄能系統設計。在設計空調蓄冷方面,是利用并凝固介質或者用水冷卻當介質來將熱能冷卻,并存儲于介質當中,在這個過程中,如果熱能過高會造成很大危險。在系統的熱源選取方面主要有電鍋爐等,通過利用電低估時候的電力加熱水,然后存儲于冰箱中,這樣可以在用電高峰時段,利用存儲的熱能。
(2)熱能回收技術。排風余熱能夠有效提高室內的空氣質量,它的原理是利用新風系統來實現對室內有害氣體的稀釋。在新風進入室內過程中要將舊風排出。在這個過程中,舊風也會帶走一部分熱量,而有效的暖通空調排風系統可以充分利用舊風帶走的熱能,通過交換器實現對新風的預冷或者預熱。
3.2空調系統的能源利用設計
(1)自然冷源的設計。在設計空調系統過程中,自然冷源的設計是一項不可忽視的部分。先在版式的換熱器就可以有效的保證水系統的清潔環境,達到供冷費用的有效利用,還能在其基礎上實現冷水系統的有效運行。在設計供冷系統中,也可以引用新風引入方式,這樣就能保證室內的溫度和濕度,這種設計是合理有效的,可以最大限度的減少集中制冷系統的設計投入。
(2)水源熱泵技術的利用。為了達到有效的節能目的,我們也可以利用水源熱泵技術。這一技術作用是實現暖通空調系統的供熱和制冷,并且利用地下水或河流湖泊的水源以及再生水源。在我們國家,水源熱泵技術應用普遍,在快速實現低溫和高溫的轉移上效果明顯。在夏天的室內,可以溫度余熱儲存在水體中,這些保存在水體中的熱量將在冬季到來時釋放出,來就能實現室內的供暖。同理道理,也可以在冬天蓄能,在夏天利用。
(3)太陽能供應技術。充分的對太陽能利用技術,在建筑的暖通空調的節能系統設計中可以有效實現。如果較為合理的布置,太陽能基本能夠不占用建筑物太多面積。在普通的民用建筑上是比較適用,主要都在大型的建筑物中運用。在設計太陽能的采暖和降溫系統過程中主要考慮由風機、散熱器、儲熱設備以及集熱設備這些部分[4]。
4.結論
通過上述研究,隨著科學技術的不斷發展,解決建筑暖通空調的系統節能的手段也越來越多,建筑暖通空調的節能新技術和新工藝也會越來越精湛。在實踐中通過節能設計、能源利用設計和運行管理設計等手段結合新技術的運用,能夠有效使得實現整個系統節能效果,這樣才能最終實現空調系統的節能。
【參考文獻】
[1]李明海, 魯娟, 任慶昌, 等. 智能建筑暖通空調系統優化方法研究[J]. 中國科技信息, 2005 (15A): 161-161.
[2]沈彥輝, 王磊, 陳謙. 公共建筑暖通空調系統節能設計措施淺談[J]. 科技資訊, 2010 (19): 86-87.
【關鍵詞】抽水蓄能電站;下進出水口圍堰;預留土埂;優化
1 工程概況
安徽響水澗抽水蓄能電站位于安徽省蕪湖市三山區峨橋鎮境內,電站由上水庫、輸水系統、地下廠房系統、開關站和下水庫等建筑物組成。
下水庫位于浮山東面的湖蕩洼地,由圍堤圈圍而成。下水庫進出水口采用側式布置,設在下庫西邊靠近山體側,底板高程-16.00m,前池以1:15的倒坡與庫底(庫底高程0.45 m)相連,尾水上平洞以8%的倒坡與進出水口相連、其上游為上彎段及斜井段。進出水口南北兩側分別布置有導堤,導堤由開挖預留形成,然后采用漿砌石護坡進行保護,頂高程1.95m。進出水口邊坡頂部設截排水溝,在46.5m高程和31.35m高程分別設2m寬馬道,馬道布置排水溝并與頂部截水溝相連排除邊坡和周邊匯水,汛期山體匯水主要通過截排水溝引入主溝排洪溝或南圍堤外排水溝,最終排入泊口河;進出水口施工區匯水面積內的雨水匯集至排水泵坑后抽排至南側南圍堤外排洪溝或北側主溝排洪溝。
2 下進/出水口施工期度汛方案選擇
2.1 工期要求
根據原投標文件導流工程施工進度安排,下庫進/出水口施工擋水圍堰于2009年1月1日至2009年1月15日填筑完成,2011年1月1日2011年1月10日拆除完成,施工擋水圍堰經歷兩個主汛期,有效使用天數共計716天。
2.2 方案選擇
下進/出水口擋水度汛方案選擇的成敗,直接影響到下進/出水口施工進度,關系到廠房汛期的度汛安全。為此,特對下進/出水口施工期度汛方案進行了技術經濟比較。
2.2.1招標階段
由于下進/出水口較周邊庫盆低,形成深基坑,需在尾水隧洞出口和進/出水口前池段下游端填筑施工圍堰,圍堰采用粘土填筑及編織袋子堰,確保庫盆內暴雨積水不進前池,前池內雨水不倒灌進尾水隧洞。汛期庫盆積水深度按0.8m計算,庫盆護底厚度為0.5m,另考慮庫盆面積較大風浪因素及安全超高0.7m,因此進出水口圍堰高2.0m,頂寬2.0m,底寬4m;尾水隧洞洞口擋水圍堰考慮50年一遇日暴雨降水量積水深度,堰高0.6m,頂寬0.75m,底寬1.5m。擬在進出水口靠左側布置集水坑,選用2臺300BX-24水泵(流量1450m3/h、揚程24m、功率110kw) 和2臺150BX-20型水泵(流量500m3/h、揚程20m、功率45kw),將積水排向進出水口左側排洪溝入口部位水塘,經排洪涵管排入泊口河。
2.2.2施工階段
為確保度汛施工安全,最大可能減少施工成本,考慮到編織袋圍堰防滲性及對施工交通的影響,擬將進出水口圍堰由編織袋圍堰優化為預留土埂。即在前池與庫盆銜接部位預留土埂,并與導堤相接形成擋水圍堰,防止庫盆積水流入前池,擋水圍堰設計頂高程2m,前池尾部導堤開挖時暫開挖至2m高程。由于進出水口較周邊庫盆低,形成深基坑,為避免周邊庫盆雨水流入前池,利用已形成的前池導堤將雨水截留并引至庫盆排水溝網。具體如圖2所示。
圖2 下進/出水口圍堰預留土埂示意圖
2.2.3方案選擇:招標階段下進/出水口擋水度汛方案從度汛安全方面考慮可以滿足保證廠房汛期的度汛安全,但較之施工階段度汛方案,未考慮前池段下游端填筑施工圍堰后,2009年1月15日至2011年1月10日期間,圍堰對下進出水口開挖、混凝土、前池漿砌石、庫盆干砌塊石等施工項目道路運輸、工作面布置的影響;而采取將進出水口圍堰由編織袋圍堰優化為預留土埂后,以上影響可完全避免,僅僅是將原開挖階段的前池開挖部分的少量開挖工程量安排在下進出水口混凝土、漿砌石、干砌石施工基本完成時進行,在開挖工程量未增加的前提下,省去了圍堰的填筑和拆除量,結束了成本,保證了有效地施工工期,通過以上技術驗證和經濟比較,采用預留土埂可在保證度汛安全的前提下,可以有效地節省施工成本。
3 施工階段度汛方案
3.1根據以上兩種方案的比較,施工時采取了將進出水口圍堰由編織袋圍堰優化為預留土埂,另外及時疏通、擴挖前池導堤外側排水溝,保證導堤外側排水溝、庫盆排水管網通暢,靠前池部位庫盆積水能及時匯入庫盆泵坑進而抽排至泊口河,降低預留土埂部位的度汛壓力。
下/進出水口主要集雨面積僅為下進出水口開挖面積,約49800 m2,根據合同文件,估算日最大降雨量為15338 m3,按1日排干積水,小時排水量為639m3。
2009年汛期在尾水隧洞洞口,設置擋水圍堰,圍堰高1m,每個尾水隧洞擋水圍堰前分別設置1臺WQ65-18-5.5型水泵(流量65m3/h、揚程18m、功率5.5kw), 并備用2臺同型號水泵,保證洞口部位雨水能及時抽排至下進出水口前池部位集水坑,經過集水坑布置的1臺WQN140-60-37型水泵(流量140m3/h、揚程60m、功率37kw)抽排至主溝排洪溝內,確保尾水隧洞貫通后雨水不進廠房,且在攔污柵底板0-042.75上增加一道粘土圍堰,堰高1.5m,頂寬3m,兩側坡比1:1,進一步降低尾水隧洞度汛壓力;前池泵坑內布置布置1臺300S-32型水泵(流量790 m3/h 、揚程32m、功率90KW) 和1臺150S-78型水泵(流量160 m3/h 、揚程78m、功率55KW)接引固定鋼管至開關站側水塘,從南圍堤外側排水溝排入泊口河。
2010年為保證度汛安全,在下/進出水口事故閘門井在澆筑至-4.944后4扇事故閘門全部提前沉放擋水,每個洞口布置2臺水泵(1臺5.5kw污水泵,流量65 m3/h,揚程18m和1臺3kw潛水泵流量15 m3/h,揚程50m),確保洞內排水量達到80m3/h,上平洞、漸變段施工時,以及漸變段預留孔洞封堵前,洞內積水由水泵抽排至前池泵坑。前池泵坑內布置4臺大功率水泵, 1臺90kw離心泵(流量400 m3/h 、揚程44m)、1臺55kw離心泵(流量160 m3/h 、揚程78m)、1臺37kw離心泵(流量140m3/h 、揚程60m)和1臺30kw多級泵(流量100 m3/h 、揚程66m),總排水量達到800m3/h,水泵接引固定鋼管至開關站側水塘和北側16.15m馬道排水溝,從南圍堤外側排水溝、主溝排洪溝排入泊口河。
3.2技術經濟比較
下/進出水口圍堰采用預留土埂,并與下進出水口左、右側導堤相接形成擋水圍堰,減少了圍堰填筑和拆除施工內容,為進出水口及庫盆施工創造了有利施工條件,且施工時段有了較大的調整空間,可以優先保證其余關鍵線路施工的設備和人員。
通過以上技術驗證和經濟比較,招標階段施工費用約為22萬元,而采用預留土埂施工費用基本為零,可減少施工成本約22萬元。本工程下進出水口導流、度汛最終采用預留土埂,與下進出水口左、右側導堤相接形成擋水圍堰。
4 結語
通過施工階段檢驗,下進/出水口2009年和2010年兩個主汛期采用優化后的擋水度汛方案,確保了下進出水口和廠房的度汛安全,尤其是2010年6月4日成功抵御了超標洪水的考驗,該優化方案是切實可行的。該項施工方案的優化,從實際效果來看具有以下優點:
建筑電氣是建筑系統中的重要耗能用戶,約占整個建筑總能耗量的1/3左右。城鎮現代化水平的不斷提高,對建筑電氣節能要求也越來越高,一項完善可靠地建筑供配電系統的節能優化設計,不僅可以確保建筑內部各系統的高效穩定運營發展,同時還可以為建筑長期處于低能耗的高效運行工況奠定良好的基礎。建筑電氣系統的優化節能,對促進能源高效分配、合理利用、節能降耗等,均具有舉足輕重的作用。建筑供配電系統節能是建筑電氣節能優化設計中的重點,如何將有效的節能方案和節能技術合理運用到實際工程項目中,是建筑電氣工程師研究的重要內容,非常具有工程實踐應用研究意義。
1.建筑供配電系統節能優化設計主要參考規范及遵循原則
建筑供配電系統作為建筑電氣系統中的核心組成部分,其在方案優化必選設計過程中必須嚴格遵照相關技術規范標準要求進行。目前,建筑工程中供配電系統節能優化設計主要參考規范有:GB50189-2005《公共建筑節能設計標準》;GB50052-2009《供配電系統設計規范》;JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》;GB50034-2004《建筑照明設計標準》;GB50411-2007《建筑節能工程施工質量驗收規范》;GB/T50378-2006《綠色建筑評價標準》等。在實踐工程項目節能優化設計過程中,應遵循以下原則,即:
(1)應確保建筑物的電氣功能的正常高效運用,即:對于建筑照明系統而言,應滿足建筑物空間內部照明需要的照度、色溫、顯色等技術指標指數要求;對于通風空調系統而言,要結合建筑物功能特性,確保系統為其提供舒適安逸的溫濕度及恰當的新風量;對于電梯拖拽系統而言,要使上下、左右的運輸通道暢通無阻;對于一些具有特殊功能的場所,如娛樂場所等,應確保供配電系統中電氣設施的安全可靠用電、展廳應具備工藝照明及電力用電等功能。
(2)應充分考慮項目后期運營的經濟效益特性,尤其應重視建筑供配電系統后期運行維護的可行性、可靠性和節能經濟性。合理設計的出節能方案,減少建筑投運后的運行維護費用,充分挖掘建筑供配電系統內部存在的節能降耗潛力,提高節能方案的經濟性。
(3)綜合性建筑供配電系統的設計內容較多,綜合考慮因素較復雜,要求高,其優化節能方案應從長遠著手,充分貫徹安全、可靠、經濟、合理、技術先進等設計理念,精心考慮進行優化設計,確保設計方案具有較高的精細精益化特性。
2.建筑供配電系統節能降耗技術措施探討
建筑供配電系統是建筑電氣系統中的電能分配的重要載體,同時也是智能樓宇綜合服務水平有效發揮的重要保障性系統。在進行建筑供配電系統優化節能設計過程中,除了要保障建筑物內部各功能系統發揮出其優良高效的功能特性外,還應從的電氣系統優化控制管理、節能經濟運行維護等方面進行優化必選,確保建筑電氣系統中各功能設備均能長期處于節能優良運行工況,降低建筑電氣系統運行能耗,達到節能降耗的目的。
2.1 合理進行建筑變配電中心基址的選擇
建筑變配電中心是電能分配調度的核心場所,合理的基址選擇,可能獲得較好的節能效果。在進行節能優化設計時,首先應根據建筑物內部負荷特性,詳細準確的統計出建筑物內部的各負荷特性、供電容量和用電等級等,并結合城區供電網的區域分布,優選出技術上可行、經濟上合理的安全可靠、穩定經濟的建筑變配電中心基址。應盡量將建筑變配電中心設置在靠近用電負荷中心位置,這樣一方面可以減少建筑供配電線路路徑,避免長距離供電、迂回供電等不利現象。減少建筑供配電系統中動力電纜、控制電纜等的總長度,降低建筑供配電系統的整體投資,提高項目建設的經濟性;另外,選擇合理的建筑變配電中心基址,可以優化供電網絡,縮短供配電線路半徑,確保供電具有較高的安全可靠性,且能降低供配電線路的綜合損耗,確保建筑電氣系統中所有電氣設備能夠長期安全可靠運行在高效節能經濟區域,提高設備綜合能源利用效率,獲得較好節能效果。
2.2 合理進行供配電豎井優化布設
要充分結合建筑物的結構和平面布置,經常同建筑結構工程師、建筑工程師等進行交流,合理布設各層的供配電豎井和層總控配電箱等的位置,盡量確保豎井、總配電箱處于用電負荷中心區域,減少分支供配電線路的長度,確保供配電系統的供電的安全可靠性,減少供配電線路的綜合損耗。
2.3 供配電變壓器的合理選型與應用
變壓器是建筑供配電系統的核心設備,同時也是建筑電氣系統節能降耗的重要研究對象。在建筑項目節能優化設計過程中,應優選S11、S13等高效節能型配電變壓器。此類新型節能變壓器通過對常規變壓器內部結構的優化改良,可以降低變壓器內部鐵心磁阻,通常其空載電流僅有常規變壓器的20%~30%,有效提高配電變壓器運行的功率因數,同時可以降低配電變壓器的綜合運行能耗,這樣可以從建筑供配電系統的配電源頭獲得較好的節能降耗效果。在進行配電變壓器容量選擇過程中,要充分考慮到建筑供配電系統后期擴容需求,避免出現配電變壓器的負荷率取過高或過低等兩種極端運行工況。工程優化節能設計過程中,配電變壓器負債率應控制在75%~85%左右較為合適。
結束語
建筑電氣系統中供配電系統優化設計中的節能降耗潛力非常大,在工程實際優化設計過程中,應充分結合建筑物功能功能特性,精心考慮,在設計方案中應盡量采用各種先進的節能設計理念、方案、技術和材料,確保設計方案具有較高的安全可靠性和節能經濟性,實現建筑供配電系統節能、建筑電氣節能以及建筑節能三者間的充分融合,推動綠色建筑的快速高效建設發展。
參考文獻
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關鍵詞:熱動系統;節能減排;環境保護
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.050
0 引言
在保護環境的大主題下,節能減排的工作一直在有序的進行著,隨著我國環境污染越來越嚴重,空氣質量越來越惡劣,節能減排的工作成為當代最為緊要的問題,社會的各個方面都在加大節能減排的力度。但是在發電廠熱動系統的優化減排卻沒有被人所重視和關注,而現存的熱能系統的節能減排的技術還存在著一些不足之處,并且也缺少一定的技術指導,導致很多的優化減排的方案在實際的操作中無法實現。所以在發電廠的發展進程中,對熱動系統的節能優化減排的工作刻不容緩。
1 熱動系統節能優化與減排的概述
熱動系統的節能優化減排是對整個系統進行分析研究,找出可以優化的可能性,再以熱動系統為主要的優化點進行設計優化,這是一種技術性的作業,在設計中不僅僅要考慮到節能減排,還要考慮系統的適用性和可靠性,最大限度的優化系統。所以在設計之前要做好規劃,在對系統進行設計時一定要多方面的進行考慮,以節能減排為主要目的,在設計的過程中還可以針對不同的狀況提出不同的方案,然后對各個方案進行對比,取彼之長,補彼之短,最后選出最佳的方案。熱動系統的節能優化減排就是在發電廠的系統之中深入的貫徹節能減排的方案,優化電力系統,在保護環境的基礎之上促進發電廠的效益的增長。
2 熱能系統節能優化減排的現狀分析
隨著我國的科學技術的發展,發電廠的系統也在不斷地發展與完善,在不斷的完善的基礎之上,熱動系統的發展也在不斷地趨向于完善。對熱動系統的節能減排不僅僅是對整體布局的設計,因為發電廠的電氣設備繁多,復雜多樣,并且每一個系統與系統之間都有著密不可分的聯系,所以如果只是照顧整體的節能效果,但是局部的系統可能并不是最優。所以在節能減排額設計布局中要從細節做起,把每一個細節做到最優之來完成整體的最優。在對發電廠熱動系統進行節能減排改造設計時加強對此項目的節能管理,在設計環節就對系統做最大的要求,這樣在改造的實施環節中給系統留出一些實施的空間。
我國的熱動系統雖然正在不斷的完善,但是仍然延續的是傳統的管理方案,傳統的管理方案是一種比較粗放額管理模式,無法照顧到系統的細節,并且沒有重視節能減排的工作,所以在系統運行的過程中存在著許多的問題,其系統結構也存在著不合理的地方,這樣每一個系統的細節之處都不能達到相應的標準,也就導致整個系統的節能減排的能力低下,因而影響能源轉換的效率,為發電廠的經濟效益到來阻礙。
所以,在未來的發電廠熱動系統的發展方向中要深入的貫徹節能減排的工作,在對節能減排的方面進行優化改進時,要針對系統的整體進行設計、檢測,抓住每一個細節,這樣才能對整個系統的數據進行掌握,對節能減排的優化做好基礎。在優化的過程中還要注意系統內部運行的結構和連接方式,細節決定成敗。
3 電廠熱動系統節能優化與減排的具體應用
3.1 對鍋爐的節能減排
鍋爐一直是發電廠中最主要的供電設備重要組成,所以鍋爐在發電廠的使用率非常高,并且鍋爐在正常運行中產生的熱能非常的大,其溫度可以達到150°~200°,從此不難看出鍋爐在排煙的過程中會流失大量的熱能,如果能夠通過科學技術的手段對鍋爐的排煙量進行控制,對從排煙的過程中流失的熱能進行收集和再利用,會產生巨大的效益。所以在對鍋爐的改造過程中在排煙處設置一些能量回收的裝置,將回收到的熱能進行再利用,就可以減少熱能的流失,提高鍋爐的能量轉換的效率,增加發電廠的經濟效益,減少能量的流失對于環境保護來說也是一項非常有意義的事情。
對鍋爐的節能減排中除了對排煙量的熱能的回收之外,鍋爐在運行之中還會產生一些污水,這些污水從鍋爐內排出自身會帶有一些熱量,所以鍋爐在排污的過程中也會流失一些熱量,所以要想避免這些熱能的流失就要采取一些措施對污水中的熱能進行回收,可以采取與排煙的回收方式對污水中的熱能進行循環再利用。
3.2 對蒸汽的循環利用
在能量轉化的過程中產生的大量的蒸汽,這些蒸汽中存在大量的熱能和水,這個過程也會流失很多的能量,但是由于蒸汽中的溫度太高,許多的工業中不需要太高的溫度,所以很多的工業廠要將蒸汽進行降溫之后才加以利用,這樣就會流失大量的熱量,形成資源浪費。所以在對蒸汽的降溫過程中可以對資源進行循環利用,讓含有大量熱能的蒸汽進入汽輪機中做工,在這個過程之中蒸汽慢慢的將溫度降下來,讓蒸汽自然降溫,然后在進入工業運動中,這樣可以合理的利用資源,減少能源的消耗,提高發電廠的效率。
3.3 水系統的優化運行
在熱動系統中,水系統采用的運行方式是母管制,母管制在整個系統的運行中的、影響非常大,所以要優化水系統的運行就一定要從母管制入手,優化母管制的調度方式和分配的方式,引入高科技的分配技術,為熱動系統的運行效率進行優化,減少在運行中的能源流失。
Abstract: Firstly, the characteristics of green building construction are summarized, and the current green building construction management faced with pattern backwardness and lack of functional requirements and life cycle cost concepts, which make construction scheme optimization and selection confusion are put forward. Next, the value engineering is used to green construction according to green building construction characteristics, and the functional requirements and life cycle cost factors of green building are clarified. Then the construction schemes are optimized and selected via value engineering. Finally, taking the example of green demonstration project of China - Denmark Research and Education Center, the application of value engineering theory in green construction is introduced.
關鍵詞: 綠色建筑;施工方案優選;價值工程
Key words: green building;construction scheme optimization and selection;Value Engineering theory
中圖分類號:TU201.5 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)15-0050-04
0 引言
當下城市化進程加劇、基礎建設量激增、節能減排及環境治理壓力巨大等因素決定了中國建筑節能工作的重大意義和緊迫性[1]。然而,國內綠色施工大多采用傳統方法,較少涉及綠色管理內容[2],并且在施工中缺少對綠色建筑全壽命期功能性和成本方面的考慮,致使綠色建筑各階段的方案優化、選擇比較混亂[3]。如此重要的管理內容必然要求有好的方法做支撐。價值工程(Value Engineering)是通過經濟技術的協同,對研究對象進行功能及成本分析,持續創新,旨在節省成本、提高價值的資源節約型管理技術和思想方法[4],在國際上已有60余年實踐,其低投入高回報的優勢在制造業、農業、科研、工程方面取得很好的應用。因此,結合綠色建筑特點,將價值工程應用于綠色施工方案優化與選擇,可為提高綠色施工效率提供一種新思路。
1 綠色節能建筑施工管理研究現狀
綠色節能建筑施工是在保證工程安全、質量前提下,在施工中做到“四節一環?!?,通過科學有效的技術和管理措施,優化用能結構、降低環境負面影響,以人為本,保障人員安全健康的施工方式[5]。結合綠色施工定義及國內外的綠色施工文獻[2,6,7],總結出綠色施工4個特點:
①以客戶為中心,在滿足傳統目標的同時,考慮建筑的環境屬性。綠色建筑的出發點是節約資源、保護環境,滿足客戶的需求,管理人員需要更多地了解用戶的需求、偏好及施工過程對用戶的影響,優先考慮環境屬性,講究與自然和諧相處。將環境破壞程度降到最低,將不利影響轉換為有利影響,不僅要交付一個舒適健康的內部空間,還要一個和諧的外部環境,最終追求“天人合一”的目標。
②最大限度利用被動式節能設計(Passive Design)與可再生能源。在建筑的運營階段需要盡量使用可再生的能源與自身的節能??梢栽诜桨钢刑岢粍邮浇ㄖO計,通過建筑物本身收集、儲蓄能量使得與周圍環境形成自循環系統。被動式節能設計的方法有建筑朝向、保溫、體形、遮陽、自然通風、采光等。另外在決策設計中也要合理利用光能、風能、地熱等可再生能源。
③注重全局、全壽命期優化。綠色建筑從項目的策劃、設計、施工、運營直到筑物拆除過程中追求的是全壽命周期范圍內的建筑收益最大化,是一種全局的優化,這種優化不僅僅是總成本最低,還包括社會效益和環境效益最大化,采取技術經濟措施,做到一次投入,全壽命期受益。
④重創新,提倡新技術、新材料、新器械的應用。綠色建筑是一個技術的集成體,在實施過程中會遇到諸如能源優化、管線的優化、采光設計等的技術問題。這就需要利用多種先進技術、新材料及新器械,將同等單位的資源在同樣的客觀條件下,發揮更大的效能。國內外實踐中應用較好的技術方法有BIM、采光技術、水資源回收利用等技術。
目前國內綠色施工多以傳統的施工流程為基礎,在應對綠色施工綠色節能、全壽命周期優化以及持續創新的特點時顯得有些欠缺。選取國內外文獻[8,9]及綠色建筑施工案例包括:北京某奧運場館、深圳市康沃工業園、欽州市公安局指揮中心等進行深入研究。發現業主一般采用平行承發包的方式招標勘察、設計、施工、監理等單位,各方目標不一致,缺乏統一的綠色建筑成本節約目標和經濟技術分析方法,致使很多勘察階段的問題暴露在設計、施工、運營中,會增加返工補救措施,加之綠色節能指標和全壽命周期成本考慮不足,造成前期的方案優化、選擇比較混亂,給后期的運營維護增添很大負擔。因此,對綠色建筑施工方案進行優化是很有必要的。
2 價值工程在施工方案優化中的應用
目前綠色建筑施工與綠色建筑的需求不匹配,可以將施工流程向全壽命周期延伸,并考慮綠色功能和全壽命周期成本的均衡。鑒于價值工程強大的成本、功能分析,新方案創造及評估的作用,可從全壽命期的角度給出功能定義和成本的主要因素,確定綠色建筑的節能對象以及改進規劃、設計、施工及維管等方案選擇與改進,實現多目標約束下均衡、優化綠色管理內容。本文將價值工程方法引入綠色建筑施工方案的優化與選擇。
2.1 價值工程的原理
價值工程中的價值是一個特定的概念, 它是功能與實現這一功能所耗成本的比值。其數學表達式為:
V=F/C(1)
其中:V 表示價值系數,F 表示功能系數, C表示成本系數。這一公式使功能和成本變成相互可比的數值,可以衡量工程、材料、構件等的功能與成本匹配問題,從而取得好的技術經濟效果。一般存在5條提高價值的途徑,見表1。
2.2 價值工程在綠色施工方案優化應用
價值工程的主要思想是整合現有資源,優化安排以獲得最大價值,主旨是抓住和利用關鍵問題和主要矛盾,整合技術與經濟手段,系統地解決問題和矛盾。因此,價值工程在綠色施工中主要用途有兩方面:挑選出價值高、意義重大的問題,予以改進提升和方案比較、優選。其流程為:
①確定研究對象。在價值工程基礎上常用的方法有ABC法和比較法而比較法,兩種方法對比見表2。
②全勖周期功能指標及成本指標定義。在確定研究對象之后,進行功能定義和成本分析。參照LEED標準[10]、綠色建筑評價標準[11]以及實踐經驗總結綠色建筑研究對象的功能的主要內容,見表3。價值工程理論一般將功能分為:基本功能、附屬功能、上位功能以及假設功能[12],基本功能關注的是使用價值和功能價值,即該產品能做什么;附屬功能一般是輔助作用,一般是外觀設計,關注的是產品還有其他什么功能;后兩種功能超出產品本身,一般不在功能分析里討論。
全壽命周期成本一般包括:初期投入成本和后期的維護運營成本[4]。細化來看初期成本包括:直接費(原材料費用、人工費、設備費用)、間接費、稅金等;后期的運營費包括:管理費、燃料動力費、大修費、定期維護保養費、拆除回收費等。
③惡劣環境下樣品試驗。由于建筑物的綠色特性,在設計施工中常常會用到一些新材料、構件,此時需進行樣品加工、交檢,經檢驗員對樣品進行惡劣環境下如高溫曝曬、干燥、潮濕、酸堿等環境下試驗,由質監員根據樣品的性能指標做最終評審,并記錄各項實驗指標。
④價值分析。對研究對象進行價值分析,可以有效地避免功能過剩和功能不足。在計算價值系數時,需要進行功能分析確定F,成本計算確定C。
對于功能系數,首先根據功能定義,在試驗中確定指標的大小,然后通過專家評判確定指標所占權重,最后計算功能系數,假設研究對象包含n個功能指標,為x1,x2,…xi…,對應的權重為w1,w2,…wi…則:
對于成本系數,需要先收集影響指標,然后確定指標大小以及所占權重,通過歸一化處理得到無量綱數據,最后計算成本系數C:
C=C前期+C維護(6)
其中,C代表成本系數,C前期代表初期投入的成本,C維護為后期運營維護的成本,成本系數也是無量綱數據。結合式(1)、式(2)、式(3)、式(4)(或式(5))及式(6)可以計算各方案的價值系數,然后對價值量進行分析。
⑤方案評價及選擇。依據樣品試驗以及所求的價值系數,利用價值工程原理對已有方案進行價值提升或者對于新方案進行優選。
3 案例應用
3.1 工程概況
中國-丹麥科研教育中心綠色示范工程為丹麥全額捐建,是其在中國投資的第一個科研教育建設項目,面積10865.48m2,工程造價為9310萬元,由中鐵建工集團總承包,從項目決策、設計、施工過程中嚴格落實LEED的綠色施工要求,項目部本著可持續發展的理念精心策劃,科學組織綠色施工。工程集科研教育、教學、公寓于一體的綜合性微能耗建筑,工程以其節能低耗環保而被稱為“會呼吸的建筑”。從全壽命周期角度出發,在策劃階段初期就介入項目論證,參與了建筑策劃、設計、施工等過程,應用價值工程進行關鍵問題改進優化和新技術、材料、機械等方案優選。在策劃階段將價值工程方法應用到高價值方案的審核;在設計階段大到主體和各綠色方案,小到各單項工程、構件的對比,方案的優化與選擇,如采光、通風被動式節能方案優化;在施工階段可以將價值工程應用到綠色材料、新技術工藝的選用,通過對比,試制,確定可行方案以及選取關鍵主要的節能對象予以方案改進,比如天花吊頂材料、TABS管等材料選取,編織狀耐候鋼遮陽板施工工藝優化等。在之后的運營維護階段,價值工程還可以用于運營維護方案的優化以及關鍵故障的維修。以下對價值工程在天花吊頂方案優選的應用做重點介紹。
3.2 價值工程在天花吊頂綠色材料方案選擇的應用
天花吊頂施工方案根據丹麥設計風格及其設計特點、工藝要求、使用功能要求進行設計及深化改進。最初有芍址槳福悍槳1為木制天花,材料為松木聚合件,松木的生長周期長、木材的質地柔韌,而且本身的陰陽色分布均勻,美觀、環保;方案2是竹天花,材料為南方的毛竹,利用竹材本身,做簡單處理,其中竹材繁殖能力強、速度快、直徑小、壁薄、木質素、纖維素組成特殊。以下對價值工程在兩種方案中對比選優進行闡述:
3.2.1 圓形木桶天花功能系數計算
天花吊頂是一種特殊的裝飾結構,包含諸多功能屬性。借鑒文獻[13,14]及實踐中材料選擇所用的功能標準,選取了F1到F9的功能指標,其中,F1到F7為基本功能,F8,F9為附屬功能。通過對業主、項目部、設計部門以及供貨商代表進行調查,采用專家打分法對功能滿意程度進行打分,見表4;然后確認各功能的重要性系數,如表5;結合表4與表5的內容,對應相乘得表6功能得分。
根據式(2)求得:方案1的功能系數F1=8.35;方案2的功能系數F2=6.88。
歸一化后:F1=0.548,F2=0.452。
從方案功能系數得分上看方案1要比方案2得分高,但從功能構成上看,方案1松木天花在環保、綠色及節能屬性上不如竹天花,這和竹制天花是原竹加工,而松木天花是經過聚合加工有關,然而這也導致在其余屬性上竹天花不如松木天花;從功能指標重要性上看,項目參與方認為材料的穩定性是最重要的,整體性、防火、防潮以及施工簡易程度上也是比較重要的,竹天花選材使用的是南方的毛竹,對北方干燥的氣候適應性不如松木,容易開裂,導致其在穩定性和整體性方面得分較低,同時,竹天花生產加工廠商少,屬于定制產品,貨源供應不充足,也增加了施工的難度。
3.2.2 圓形木桶天花成本系數計算
在充分考慮了方案1與方案2的材料成本、運輸成本、施工成本以及運維保養成本后,采用竹天花的單位成本要高于圓形木桶天花,兩方案的成本系數為:C1=0.429,C2=0.571。
3.2.3 圓形木桶天花價值功能系數計算
根據式(1)可求得:V1=F1/C1=0.548/0.429=1.279;
V2=F2/C2=0.452/0.571=0.791。
根據價值工程原理,方案1的價值系數大于1,說明各項功能重要程度要大于成本;方案2的價值系數小于1,說明成本的重要程度是高于功能。從兩方案的實際成本以及項目利益相關方對兩方案功能的評價上可以看出松木圓形木桶天花方案價格和功能上都要勝出,為物優價廉的材料,因此在施工中選用方案1。圖1為天花吊頂的情況,圖1(左)為吊頂的裝飾效果圖,圖1(中)為天花單元的效果圖,圖1(右)為所選松木天花圓筒組件的實物圖。
4 結語
梳理了綠色節能建筑施工特點,明確了當前綠色建筑施工對從全壽命周期的功能設計和成本考慮方面的不足;從綠色建筑施工特點出發,將價值工程引入到傳統施工中,對施工方案進行優化和選擇;通過在中國-丹麥科研教育中心綠色示范工程中的應用,取得了很好的效果。在對綠色施工方案優選的基礎上,可進一步對其他關鍵問題進行深入研究,比如綠色節能建筑施工的管理模式,施工的進度、費用、信息、風險的協同管理以及知識管理等,從而提高綠色節能建筑施工的管理水平,為綠色節能建筑施工做好示范先導作用,為后續項目提供借鑒。
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關鍵詞:石化企業儀表節能降耗
中圖分類號:TE08 文獻標識碼:A 文章編號:
計量和數據是石化企業日常生產計劃和能源管理工作的重要保障基礎,穩定可靠、準確經濟的儀器儀表,不僅能夠適應生產工況的變化而提高生產效率和質量水平,同時可以達到節能降耗的效果,是石化企業節能降耗,提高經濟效益所追求的重要目標。為了滿足計量工作更高的技術性能要求,在儀器儀表規劃布設、安裝調試、運行維護等過程中,采取多種先進的技術措施和方案達到節能降耗的目的,就顯得非常有工程實踐應用研究意義[1]。
一、石化儀表節能減排集成自動化技術
石化企業儀表節能減排對集成自動化技術提出的進一步嚴格要求,也就是說節能減排已成為我國石化企業儀表自動化領域里重要的研究內容,不僅要積極優化升級改造石化企業現有的計量系統與測量儀表,同時還要注重儀表節能的集成一體自動化功能。
1.建立一體化綜合測控節能儀表系統
通過先進的測控系統,進行生產工藝的優化調度和優化石化企業資源規劃,尤其是生產過程中的重點能耗設備和重點污染源,采取先進節能的測控系統進行優化改進,可以大大節約生產過程中的能源效率,大大節能降耗的目的。
2.自動控制技術與數字信息化技術有機結合
利用工業一體化測控系統,結合自動控制理論、智能儀器儀表、計算機技術、網絡技術等,對石化工業生產全過程進行在線實時檢測、動態控制、全面優化、準確調度管理和可靠決策,在提高測控系統能源利用效率的同時,確保其功能高效穩定發揮,達到增加產量、提高質量、降低生產能耗、確保安全可靠生產等運行管理目標。
3.大力研發節能型儀表設備
利用先進的能源計量儀表或設備裝置,如智能數字化熱量表、智能超聲波流量計、智能液位計等先進節能型儀表,可以大大提高石化產品生產效率,降低能源浪費,達到節能降耗的目的。
二、石化企業儀表節能降耗技術措施
1.儀表優化選型節能
對于一個規模較大的石化項目的生產工藝流程優化過程中,儀表優化選型布設過程雖然是其一項輔較強的工作,但其優化選型布設方案和質量水平的高低卻是整個工藝儀表節能降耗的開始和節能水平的關鍵環節。如:在設置溫度計時,很多布設安裝人員在每一個換熱器循環口入口部位均設置相應的溫度計,但從大量理論研究和實際運行工作經驗可知,完全沒有必要在所有換熱器循環水入口均設置相應溫度計,只需在循環水進水總管處設置具備現場和遠傳功能相結合的智能溫度計即可按照整個工藝測溫需求,這樣就可以大大節省儀表按照費用。假設對于一個中型規模工藝而言,如果節省約300支溫度計,按照平均每支約160元進行計算,僅溫度計這一種儀表就可以節約近4萬元,可以大大提高工程項目綜合投資經濟效益,其直接節能效果十分明顯。再如對于對壓力控制要求不是太高(通常其調節精度在±5%~±10%范圍內即可滿足要求)的使用場合,此時可以優選考慮采用自力式調節閥進行壓力控制,無須盲目提高測控系統自動化水平配置自動測控調節系統,這樣可以有效節約自動化測控系統運行過程中的電能資源浪費,達到節能效果。隨著石化企業節能降耗意識的進一步加強,加上儀器儀表生產制造技術的進一步提高,低壓損或無壓損儀表在石化生產工藝中得到廣大工作人員的重視和普遍關注,尤其是近年來,阿牛巴流量計、旋渦流量計等在石油化工企業石化產品生產過程中的得到廣泛推廣使用,節能效果十分明顯。如:阿牛巴流量計,由于其具備價格低、安裝維護方便、壓損小等優點,從技術和經濟等方面進行綜合分析,比其它流量計更為優越。從大量實踐工作經驗可知,在測量同一流量過程中,阿牛巴流量計其計量時所產生的差壓為孔板的5%以下,而其壓損也只有孔板的2%以下,同時阿牛巴流量計的壓損隨管道直徑的增大占整個計量裝置滿刻度差壓的百分數將會迅速降低,對于測量范圍較大的復雜工藝流程中,其節能效果相當明顯[2]。
2.儀表安裝節能
石化儀表安裝節能,只要是在儀表安裝調試過程中,通過方案的合理優化和規范操作減少安裝材料和附件的消耗量,同時提高安裝調試質量水平,確保儀表安裝調試具有較高質量水平,減少后期運行費用和維修維護費用。石化儀表安裝調試過程中,首先要認真審查安裝圖紙、施工方案的可行性和經濟性,確保其具有較高可行性和直接節能或間接節能水平。如在現場進行壓力表和差壓(或壓力)變送器安裝調試過程中,通常采用引壓管方式進行取壓調試,在實際安裝調試時可以通過優化方案縮短引壓管長度,對于差壓管則需要盡量減小兩引壓管間距,這樣可以在確保儀表測量的準確度基礎上,減少安裝材料消耗,達到節能降耗的目的。在實際安裝調試過程中,應結合安裝施工現場合理進行優化布局,盡量避免管(纜)出現彎路、轉折點等不利情況,減少敷設信號電纜和附件數量,且縮短測管管長降低各種動力源的壓力損失等,進而達到節能降耗的目的。
3.運行維護節能
為了確保石化工業生產設備裝置長期穩定、高效可靠地運行,儀表設備裝置的運行維護工作必不可少,也就是說儀表正常高效運行管理和維修維護工作,對儀表節能就尤為重要。通過經常清理、更換小部件等維護維修技術措施,改善不良設備裝置運行工況,確保其高效穩定的運行發展,相應達到的節能效果顯而易見。
4.管理節能
管理節能也是石化企業儀表節能中非常重要的技術措施。采取合理的管理制度和方案措施,杜絕或減少儀表“跑、冒、滴、漏”等不利現象發生,可以達到較為良好的節能效果。結合先進的石化企業ERP節能管理系統,可以將生產工藝節能、設備裝置節能、儀器儀表節能、以及電氣節能等方面有機結合起來,進而實現能源的優化配置,達到節能降耗的目的,有效提高石化企業產品生產運營經濟效益。
摘要:在分析了鋼結構住宅建筑面臨的發展趨勢后,對夏熱冬冷地區高層住宅建筑鋼柱保溫節能設計要點進行了認真分析研究,最后對一種鋼結構高層住宅建筑陽臺挑梁保溫節能設計方案的優點及其應用效果進行了詳細歸納總結。
關鍵詞:高層樓宇 鋼結構體 保溫層 節能設計 挑梁設計
鋼結構住宅是高層樓宇住宅建筑的一個重要分支,與木制結構、磚混結構、以及鋼筋混凝土結構等同為住宅建筑的重要組成功能單元。隨著建筑節能步伐的不斷加快,鋼結構節能住宅已成為住宅建筑結構研究的一個熱點。鋼結構保溫節能住宅是指在建筑結構體設計時,用鋼材來構筑建筑物的柱、梁、析架等結構,通過各結構體相互牽連形成一個以鋼材為原料的主體承重結構,并用環保、輕質、節能等新興材料作其它圍護結構與隔墻的居住類節能環保建筑。鋼結構保溫節能住宅建筑在設計過程中,必須滿足當地民用建筑節能設計標準或國家相關規范要求,其節能效果必須達到65%及以上水平。因此,對高層樓宇建筑鋼結構體保溫設計要點進行詳細分析研究,在滿足鋼結構住宅建筑相關節能要求的基礎上,通過設計方案的優化,獲得最優鋼結構住宅保溫設計方案就顯得十分必要[1]。
1 鋼結構住宅建筑面臨的發展趨勢
從高層樓宇建筑發展趨勢來看,鋼結構節能住宅必將是建筑發展的主要方向,也就是說鋼結構節能住宅必將走上一條節能環保、標準化、產業化的道路。鋼結構節能住宅相對于傳統的建筑結構體及建造方式,具備設計科學合理、施工簡單便捷、環境保護性強、管理有序、成本控制性較優越等優點。人們對智能化家居住宅建筑的需求,鋼結構體系可以提供較大的安裝操作空間,有效避免傳統建筑結構體內部空間不足、管線布置復雜等弊端??沙掷m發展的鋼結構節能住宅將在住宅建筑發展過程中,不斷融入更多的新能源技術和智能化設施設備,不僅可以有效提高住宅家居綜合舒適度、滿意度,同時還可以在設計中,將各種節能技術措施充分運用到工程實際中,進一步提高鋼結構住宅的綜合節能效果[2]。
2 夏熱冬冷地區高層住宅建筑鋼柱保溫節能設計要點
工程中常見的鋼結構節能住宅的柱體形式主要包括H型鋼、方鋼管、方鋼管混凝土三大類,文中將對H型鋼柱和方鋼管混凝土鋼柱的節能設計進行分析。
2.1 H型鋼柱外保溫設計。
在進行鋼結構外保溫結構的節能設計過程中,由于目前尚無詳細具體的關于保溫層厚度做法的規范標準,因此,在鋼結構體外保溫層厚度設計過程中,通常采用2-3公分厚的保溫層。但對于不同節能建筑工程而言,應該根據工程建設不同節能目標要求,適當設計保溫層厚度。對于H型鋼柱體而言,在絕大部分情況下是不需要采取任何保溫處理措施,但設計過程中,在考慮到鋼結構體實際運行條件時,即使不在鋼柱上設計對應的保溫層,也會要求在鋼柱內外涂對應的防火涂料、飾面砂漿等材料,這類材料齊熱導系統通常要比鋼材低很多,在一定程度上也能起到保溫作用效果。為了達到節能設計的目的,在進行H型鋼結構體設計時,對于不結露的鋼柱而言,一般尺寸不需進行保溫設計,但對于有特殊節能要求的鋼柱時,如節能目標為65%時,應歸整個鋼結構體進行系統分析并設計出熱橋保溫結構。在對H型鋼柱進行節能設計時,除了要滿足鋼柱基本力學性能要求,還應充分分析鋼結構體內部關系,通過減少腹板厚度、增大腹板厚度等設計方案,以提高鋼結構體的綜合節能效果。通過大量文獻資料和實際工作經驗表明:翼緣板設計厚度對整個鋼結構體的節能效果影響不是很大[3]。
2.2 方鋼管混凝土柱節能設計。
從鋼結構體構造特點來看,影響方鋼管柱節能保溫性能的參數主要為柱寬、柱壁厚度、以及混凝土墻體厚度。對于方鋼管柱體而言,方鋼管混凝土柱的保溫性較其它鋼結構體較差,為了達到節能目的,應該對保溫層的厚度進行詳細分析計算,工程中常用的保溫層厚度設計經驗公式為:
D=λ(86-0.1b+2t)
式中:b為柱寬;t為柱壁厚度;λ為保溫材料導熱系數。
利用上式計算公式獲得對應的設計保溫層厚度可以保證在夏熱冬冷地區的樓宇建筑的方鋼管混凝土柱在冬季室內不會出現結露現象。
在工程實際設計過程中,要以冬季室內不結露為鋼結構體保溫層設計控制調節,從而設計出優化節能的鋼結構體。
3 鋼結構高層住宅建筑陽臺挑梁保溫節能設計要點
在工程實際應用中發現,單獨加厚鋼柱體外保溫層厚度,來獲得減小梁柱間局部熱橋的方案在經濟性方面效果不佳,因此需要對原陽臺結構方案進行保溫優化設計。
該節能設計方案一方面適當加厚了鋼結構柱體的外保溫層厚度,提高了鋼結構體節能水平;另一方面在沿陽臺挑梁根部向外延伸部位外包了一層長度為L、厚度為t2的保溫層,通過兩者保溫層間的有機結合,達到了控制陽臺挑梁節點熱橋效果。該方案是在綜合考慮鋼結構的熱工性能和經濟性能等因素條件下,形成的一種科學合理的柱與陽臺挑梁節點節能設計結構,有效解決了鋼結構住宅建筑常用壓型鋼板-混凝土組合樓板容易產生的熱橋效應問題,是一種優越的節能構造。
4 結束語
對于鋼結構節能住宅結構設計過程中,設計人員應結合先進的技術措施,積極探索民用鋼結構住宅建筑設計的新方案、新思路、新手段,不僅要在設計理念上貫徹鋼結構住宅節能、環保等要求,向綠色節能建筑鋼結構設計靠攏;同時還要在設計方案上實現節能優化設計,積極吸納國內外先進的鋼結構節能設計方案措施,從初步設計到施工圖設計各階段中,嚴格遵循統一規范標準和技術措施,并嚴格實現全過程監督管理,從而獲得設計、業主、施工單位等各方均滿意的鋼結構節能住宅設計結果。
參考文獻
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關鍵詞:港口電氣;節能設計;設計方法;節能方案
在國家節能減排政策的持續推廣和號召之下,港口碼頭作為新一輪的節能減排增長點受到廣泛關注。港口工程的電氣節能設計潛力巨大,有著極大的節能空間,因此,推動港口經濟發展方式向可持續發展方向轉變、發展港口循環經濟必將成為港口工程和臨港企業的未來發展趨勢。港口碼頭由于要長期超負荷機械化作業,所以電能需求巨大。因此,優化當前港口電氣的節能設計意義重大。下面本文將首先來分析港口電氣設計方法以及耗電設備構成,并在此基礎上闡述港口電氣的節能設計方案,以期能夠充分挖掘各種有效的節能舉措,降低港口電氣能耗,促進港口經濟的綠色、可持續發展。
1港口電氣設計方法及耗電設備構成分析
1.1港口電氣設計方法分析
1.1.1碼頭變配電所的設計
碼頭變配電所的設計需要充分考慮變電所的數量、供電半徑、負荷中心位置、供電距離、輸電電纜布置及類型、輸電線路電壓電流等各個因素。一般來說,碼頭變配電所的設計需要突出變配電所的位置、供電電纜距離、供電線路的電壓電流選擇、大型機械的電功率等幾大方面。由于在港口碼頭工作的大型機械都是超大電壓供電,所以一定要選擇好線路電纜的類型、供電電壓的范圍。在選用電纜時要根據線路電流的大小和線路長短來選擇,建議選用載流量大、電阻小的銅芯電纜,盡量減少線路損耗。
1.1.2關于電纜的敷設
電纜的敷設要根據具體的電纜數量、地下水位分布狀況、地質狀況、港區未來發展規劃等來選擇。港口碼頭的類型決定著電纜敷設的類型選擇,高樁梁板式和重力式、板樁式的電纜敷設有明顯區別。高樁梁板碼頭一般使用電纜橋架、管溝來敷設電纜。重力式、板樁式碼頭的敷設方式比較多樣,通常采用的是穿管埋地敷設、電纜溝、電纜隧道三種方式。
1.1.3關于電氣照明的設計
電氣照明的選擇主要考慮燈具的布置、照明功率的選擇兩大要素。不同的照明要求對桿高、桿距和燈具功率的要求是不一樣的,只有在分析這兩大要素的基礎上才能選定最佳優化方案。燈具選擇一般分為以下幾種情況:在倉庫、車間等大型房屋內照明一般選用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈;在室內室外一般用高效光源燈。
1.2電能耗能設備的構成
港口電能耗能設備主要有三大類:裝卸機械設備、輔助動力設備、室內外照明設備。大型裝卸機械設備主要用于大重量的機械化作業,這類大型裝卸設備的裝機容量一般都比較大,機器上一般會設有變壓器。第二類是輔助動力設備,主要包括水泵、污水處理設備、風機等等。這些設備大多是長期工作制設備。室內外照明設備分布廣泛、耗能很大,在港口各個區域都有分布,一般是白熾燈照明,個別地方用高壓鈉燈或金鹵燈照明。
2港口電氣的節能設計方案分析
2.1準確計算港口負荷,合理選擇變壓器的容量和臺數
提升港口機械設備的負荷準確度是設計節能方案的開端。根據需要系數法計算港口的準確負荷范圍,對于新型設備的工作負荷,不要采用經驗估算,而應該用軸功率除以機械效率求得設備功率的方法來計算,并在此基礎之上選擇變壓器的容量和臺數。變壓器在空載狀態下會消耗定額的電能,所以最好的辦法是使變壓器能經常運行在最佳負載率附近,則可以有效減少空載消耗。此外,變壓器運行的一般規律是,對于同一臺變壓器,它在負荷率一定的情況下,功率因數越高,變壓器的運行效率越高。所以可以選擇新型節能變壓器,使它的保持它的運行負載率保持在最佳范圍。
2.2優化配電系統的節能設計,合理選擇配套電動機的功率
電動機功率是保證配套機械的啟動和正常運轉的根源,是各類大型機械設備正常運行的動力來源,因此,我們要合理選擇配套電動機的功率,并且使電動機能夠經常運轉在最佳負荷率附近,這樣既能提高電動機的運行效率,又能減少它的空載損耗。如果電動機的功率選擇不夠合理,便會出現大馬拉小車的現象,這樣不僅會損耗電動機的使用壽命,更會加劇電能消耗。
2.3改進電氣配電線路和系統的節能設計,減少線路電能損耗
中、大型港區面積大、供電范圍廣、設備用電負荷大、供電電纜線路長,所以港區線路的電能損耗相當可觀,因此也就存在著很大的線路節能空間。所以要合理布置變電所的位置,使之靠近負荷中心。還要優化供配電系統的線路設計,根據供電規律及機器設備的工作電壓來確定供電電壓。電纜選擇也很重要,建議選用載流量大、電阻小的銅芯電纜。
2.4照明用電的節能設計
優化港口照明系統是港口電氣節能設計方案的重點。由于照明系統分布廣泛、用電負荷大、工作時間長,所以必須制定合理的照明標準,優化照明設計方案,根據港口規模、港口性質、夜間作業狀況來確定照明標準。還要選用高效節能的照明工具,室外堆場的大面積照明一般采用高桿燈,并根據規律確定科學的桿高、桿距等。
3結束語
港口作為海上經濟樞紐和交通要道,電能是支撐港口經濟發展和秩序作業的能源保障。在我國節能減排進入新時期的今天,港口成為了新的節能減排增長點,發展港口循環經濟成為必然趨勢。通過上述本文的探討,筆者主要了上述兩大方面的內容,以期能夠充分挖掘港口節能潛力,降低港口電氣能耗,促進港口經濟的綠色、可持續發展。
作者:張明 單位:曹妃甸港集團股份有限公司
參考文獻:
[1]張振軍.港口電力設備維護管理方法研討[J].科技傳播,2014(17):35.
關鍵詞:建筑工程;暖通空調;節能設計
為提高建筑工程建設與節能降耗發展的協調性,在對建筑工程暖通空調系統進行設計施工時,就需要從實際情況出發,明確存在的問題,確定導致能耗高的問題,并基于此來采取合理的措施進行優化,降低各項因素的影響,提高工程施工方案設計的合理性。對建筑暖通空調進行節能設計,目的就是在保證系統基礎功能的前提下,最大程度上降低能耗。因此需要在現有基礎上,對各專業技術做更進一步的研究,將更多新型技術投入到暖通工程中去。
1 建筑暖通空調節能設計必要性分析
在社會經濟快速發展的背景下,所消耗的資源量不斷增加,對環境影響較大,基于持續發展理念,必須要就現狀做更進一步的分析,采取合理的措施進行優化。對于建筑工程來說,施工建設能耗高,而暖通空調系統作為重要組成部分,能耗可以占到建筑總能耗的一般以上,因此必須要做好對其的節能設計分析。暖通空調系統可以為人們提供健康舒適的生活工作環境,為滿足人們實際需求,在對其進行節能設計時,務必要保證系統的基礎功能不受影響,然后在此基礎上,降低系統運行產生的能耗。
2 建筑暖通空調節能設計要點分析
2.1 設計方案優化
對于很多建筑工程暖通空調工程來說,在對其進行施工設計時,更多人會采取估算的方式,并不會詳細對室內結構進行精確的測量,導致設計方案中存在很多不合理內容。這樣如果估算結果與實際情況相差比較多的話,勢必會增加系統運行產生的負荷,造成能耗增加。再加上雖然現在逐漸有更多新型施工技術與材料被應用到工程建設中,但是受實際情況與經驗等因素影響并不能完全保證施工效果,均存在相應的優勢與缺點,還需要做更進一步的優化。因此,想要降低暖通空調系統運行能耗,就需要做好設計方案的優化,嚴格按照專業流程來進行設計,避免出現超趕時間而未對方案進行平衡處理情況的發生,而影響環境負荷與風量分配不均,不但會影響環境舒適度,同時還會增加能耗。
2.2 節能設備優化
很多設計人員在對暖通空調系統進行研究時,很容易受市場因素影響,將節能設計重點放在設備上,認為提升系統節能效果的主要因素為所選擇的設備,這樣不但不能保證設計結果,反而會造成資金數量的增加。節能設備的選擇需要從實用性出發,做到具體問題具體分析,避免出現市場跟風現象,應以滿足實際需求為目的,對各項因素進行綜合分析,選擇最為合適的設備,爭取在滿足基礎功能需求的前提下,降低設備運行能耗,將節能設計落實到位。
2.3 設備維護優化
如果前期設計方案合理性比較低,即便是暖通空調系統建設完畢后投入使用,也會因為系統中存在缺陷,以及管理人員并不能完全掌握系統運行方式與特點,進而會影響到系統管理效果。如無法及時采取措施科學區分系統運行高峰期,一般會選擇將正常期與高峰期機器運行參數設置為相同的方法,來降低系統運行能耗。另外,并不是所有的管理人員均具有專業維修技能,這樣在后期管理過程中,就會出現各類問題,如風道滲漏引起的熱損失,主要是因為前期對空調水系統水質處理不當,造成水系統堵塞,進而會影響到系統換熱效果。因此,想要提高系統節能效果,除了要做好前期設計方案的優化管理,同時還需要做好后期系統維護優化。
3 建筑工程暖通空調節能設計優化措施分析
3.1 嚴格遵循專業設計原則
第一,節能化原則。為暖通空調節能設計首要原則,以建設健康舒適室內環境為目的,合理確定各項設計參數,提高設計方案的合理性與可實施性。設計時需要控制好各項參數的比例,包括溫度高低、氣體流速、空氣濕度等,確保節能降耗與健康舒適共存。第二,人性化原則。降低能耗為節能設計的核心,但是同時也需要兼顧人性化原則,即滿足人們對室內空間環境的要求,充分尊重每個人的溫度舒適感。通過合理的設計來保證順利實現分攤熱量的功能,在熱力入口位置安裝調節裝置,以及在支管上設置好溫控閥,既可以降低系統能耗,同時也可以滿足各方面人性化要求。第三,科學化原則。暖通空調系統比較復雜,想要將節能設計落實到底,并不會因為應用一種新型技術而實現,必須要做好各個分項系統的綜合分析,與建筑設計、室內裝飾設計等專業進行研究,利用最為科學的方法來達到節能的目的。例如合理設計門窗參數,既可以降低能耗,同時也要滿足室內采光需求。
3.2 提高節能設計意識
暖通空調設計最終結果很大程度上與設計以及管理人員有關,尤其是設計人員其節能意識高低,決定了各項施工技術在實際施工中的合理性與可操作性。因此,必須要提高設計與管理人員的節能意識,并將其帶入到設計、施工以及后期維護整個過程中,確保每個環節均能夠展現對環保節能的追求。選擇專業能力強并且具有豐富經驗的人員負責,針對設計人員來制定相應制度,提高其節能降耗意識,可以在設計過程中首先選擇節能效果好的方法,以降低能耗為核心,將節能理念貫徹到底。同時,設計人員應及時與施工人員、管理人員進行溝通,對各項設計參數進行合理的優化,縮小實際節能效果與設計預期效果之間的差距,減少資源的浪費。通過及時交流可以更好的發現設計方案中存在的漏洞,進而能夠在最短的時間內進行調整,最大程度上減少資源的浪費。
3.3 提高可再生資源利用率
一方面,減少不可再生資源的應用量。建筑工程施工所需能耗較多,對于其中暖通空調系統部分的設計,想要實現節能效果,就需要減少不可再生資源的應用,在不影響基礎功能的前提下,選擇可在生資源代替,提高各類資源綜合利用的效率。另一方面,加強可再生資源應用研究?,F在逐漸有更多新型可再生資源被應用到社會生產生活中,如熱泵技術、太陽能、地熱能以及風能等,將其應用到建筑暖通空調系統節能設計中,可以更好的突出能源保護效果。同時,在選擇應用可再生能源時,還應合理選擇相應的系統設備,確保系統可以正常運行,真正營造出健康舒適的室內環境。
4 結語
對建筑暖通空調系統進行節能設計時,需要分析其所具有的特點,并從實際需求出發,確定設計要點,選擇合適的設計方法,嚴格按照專業設計原則,合理確定各項參數,確保系統可以正常運行,在滿足基礎功能需求的前提下,降低系統運行能耗。
參考文獻
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