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所谓的建筑节能则主要指的是利用科学技术与一定手段,对建筑中的照明系统、采暖系统等进行一定的改进,以达到降低能源消耗的目的;对建筑周围的自然能源充分利用,以提升能源的高效利用率,从而在很大程度上促进绿色建筑的发展。供暖系统是建筑必不可少的系统之一,也是建筑耗能最多的系统,如果能够将建筑损失的热量降低,便可以在很大程度上减少采暖系统对能源的消耗,具体来讲,想要实现建筑节能,可以从以下几方面入手:第一,充分利用太阳辐射热能与建筑的内部热能;第二,提升建筑门窗的密封性,以减少因空气渗透所造成的热量消耗;第三,在一定程度内减少建筑外表面积,以及提升建筑维护结构的保温性能也可以减少建筑因传热所造成的热量消耗。
2建材节能与建筑节能问题的关联性
2.1建材节能的相关问题
在建材节能领域中,主要存在的问题有以下两个方面:其一,建筑的生产相关环节存在不达标现象,由于当前市场上的节能建材价格相对较高,导致一部分施工人员在施工过程中对建筑材料偷工减料、以次充好,忽略建筑材料之间搭配的合理性,而相关的管理者也并没有及时系统的进行监督与审查,造成很多建筑中的建筑材料不能达到节能的标准[2]。而与其他相同用途的建筑材料相比,节能建材的性价比相对较低,碍于经济因素,当前在建筑市场中大规模推行节能建材仍然存在一定难度。另外,对节能理念的认识不足也是当前建材节能领域存在的主要问题之一,很多人还没有意识到使用节能建材的好处与重要性。其二,建筑的施工环节不到位,当前很多建筑施工工人不能对节能建材合理科学的进行设计与施工,也在一定程度上限制了节能建材优势的充分发挥。
2.2建筑节能的相关问题
在建筑节能领域,建筑耗能是最核心的问题,当前很多建筑的能源消耗量过大,且存在能源利用率较低的现象。以北方地区为例,冬季建筑都要进行采暖,而当前绝大多数建筑的采暖系统都是以消耗煤资源为主,每年都会耗费很多不可再生资源,也对大气等自然环境产生严重污染,在很大程度上制约着我国经济的进一步发展。而且,在很多城市建筑中,供热所用的空调有很多都会出现供热效率不高、相关维护装置没有足够气密性以及保温性等现象。另外,我国当前还有相当一部分建筑人员没有足够的建筑节能意识,早在上个世纪八十年代,西方许多发达国家在进行经济发展的同时,便已经在建筑节能的技术方面非常有建树了,而我国却没有在这方面考虑太多[3]。
2.3两者的关联性
从上述情况看,在当前建材节能领域与建筑节能领域中,都存在着能源上的浪费现象,建筑建造的基本便是建筑材料,如果建筑材料在能源上浪费严重,也会在很大程度上影响建筑的节能性。另外,在建材节能与建筑节能领域,还都存在着意识不足现象,这在一定程度上反映了我国当前在节能建筑观念的普及方面仍然没有做到位。
3建材节能与建筑节能施工措施的关联性
3.1建材节能的施工措施
在建筑建造过程中合理应用可再生能源,如在建筑的设计过程中,将太阳能合理利用便能够实现太阳能的光伏发电。另外,还可以对建筑材料产生的废弃物充分利用,不仅能够节省一部分建筑成本,还能够减少建筑垃圾对环境的污染,如将已经废弃的橡胶打碎成颗粒,融入到建筑部混凝土中,不仅能够提升混凝土的抗裂性,还能够节省建筑成本、减少环境污染。
3.2建筑节能的施工措施
建筑节能主要表现在使建筑供热系统的供热效率得到有效提升,以及减少建筑围栏保护结构的散热两方面[4]。在建筑过程中,可以对建筑的墙体与门窗的保温性能加以改善,还需要对建筑的题型系数加以控制,与此同时,还可以对建筑的布局进行科学合理的调整,以提升建筑的节能效果。
3.3两者的关联性
建材节能是建筑节能中非常重要的组成部分,如果没有做好建材节能,那么建筑节能也就无从谈起,如果可以将具备节能效果的建筑材料运用到建筑节能的相关设计当中,不仅仅可以使能源的消耗有所降低,还能够充分发挥祝建筑自身的保温隔热功能,使建筑更加符合节能环保的新型理念。
4结论
要出台一些政策法规,加强空调能耗的控制力度,从而从总体上把握安装设计、设备研发、后期维护等作业对空调能好的控制。西方发达国家早在十九世纪七十年代就已经能够正视并着力采取一些政策法规控制空调能耗。如制定热阻指标、直接地控制建筑围护结构,从而在根源上解决建筑设计中空调设备的选型不当的情况。此外,西方国家为了更好实现空调的能耗控制,还设立了专门的机构,研发节能空调,并在全国范围内落实对空调能耗的检查监督,以免能耗超标。建筑能耗指标的制定涉及的方面很多,是一项系统的、细致的、复杂的工程。指标制定时,不单单是要考虑建筑设计的建筑负荷,还要将空调设备的中能耗上限值纳入考虑范围当中,如常见的冷水机组、水泵、换风机等。此外,大中型工程设计的建筑方案经由专门的机构对其进行审查,如有不当,则要进行改进。并对其使用功能进行衡量,在符合用户需求的前提下,控制能耗不超标。从而从根源上解决建筑交付后实用性不高、能源消费大的情况。此外,大型建筑的空调系统设计是一项复杂程度很高的设计,其对工艺流程的要求也很高。在实际作业中如果仍然采用以前的围护结构控制平均传热系数的方法,直接后果就是降低了空调系统的实用性。可见,空调能耗指标的制定,可与我国建筑能耗指标相结合,制定出适宜我国实际的能耗控制指标,如负荷系数法和空调耗能系数法等。
2计算机软件的应用
科学技术的发展对于各行业各领域来说都是推动领域新技术使用的前提条件,这一点对于建筑空调能耗控制来说同样也适用。实现建筑空调能耗控制指标的合理性,科学性,必然会用到一些科学的计算方法。对于西方国家来说,也愿意投入大量的资金与技术对这种科学的计算方法进行研究分析。而这些科学的计算方法可以由大型软件实现,如美国在这一方面的突出贡献,ACCESS软件和TRNSY软件,日本的突出贡献则是研发了HASP软件,法国也取得了一定的成就,典型的就是CIJM2000软件,以及其他国家自主研发的大型软件。对于法国研发的CIJM2000软件来说,其对数据的分析主要是采用网络法对系统进行动态模拟,使用丹麦软件ESACAP作网络描述和模拟计算,从语言(ESACAP)到编程(模块式)都有其独特之处。从而让该软件在编程语言模块和系统模块上都具有了其它软件没有的独特性。不得不注意的是,大型软件的应用对使用者提出了很高的要求,他们必须要具备软件应用过程中的编程能力。如果没有相应的编程能力,就会造成计算结果的误差。此外,在计算空调能耗指标中应用该软件,往往需要耗费一段时间。因此,为了提高该软件的实用性,很多国家都在致力于解决耗时长的问题。如在计算建筑物内部采暖能耗时,可以采用“度日法”,较高的适用性弥补了估算结果的粗犷,也得到了世界各国的广泛运用。结合多年实践经验以及我国的实际情况,解决我国建筑空调能耗问题最适宜的方法应该是改良温频法。首先,该方法具有通用性,不管是建筑供冷空调系统的应用还是供暖能耗的分析都有着良好的应用;其次,该方法具有简明性,通过对稳定传热公式的应用,提升了空调能耗分析的实用性;第三,与我国“冷负荷系数法”计算原理一致,大量的减少了参数的重复计算。
3气象参数的提供
逐时计算法的采用,对气象参数资料提出了很高的要求。即使是之前的“改良稳频法”简算法,其计算过程中也还要求要用到室外空气干、温球温度以及湿度这几项参数。气象参数作为一个参考数据,其对能耗的分析也产生了很大的影响。但是当前,我国不少省市的气象部门在提供气象参数时采取有偿服务的方式,以牡丹江市为例,每获取一个气象参数就要花费0.2-0.5元,无形中加大了气象参数获取的投入,且当前我国在空调能耗研究方面投入经费不足的情况下,给科研项目的开展增加了很大的压力。而在发达国家,气象参数的提供是免费的。如美国,其提供使用的磁盘气象资料,是利用“参考年”、“气象年”等方法进行统计的气象参数,此外,还提供气象参数公开的服务。节能工作的开展可以说是国家的公益性活动,而节能研究机构对节能方案的设计最终目标是服务国家、服务社会。因此,加大国家的对空调节能项目的支持,可以适当的出台一些政策法规,进而保证节能研究机构把握大量的、准确的气象参数。
4空调节能措施相关问题的研究
对于建筑空调能耗指标的研究来说,研究的方面很广,在计算问题之外,还有相关措施的研究。如冬季中,日照能够满足人们对温度的需求,而这又有利于控制冬季的空调能耗,但是夏季的日照对空调的制冷来说,就要耗费大量的能源进行制冷。我国地域的复杂性决定了我国具有复杂的气候特征,因此,各地方设计建筑物的窗墙时,要切合当地的气候条件。又如,对自然界中冷能源和热能源的利用研究。包括夜间的风力运动、水分蒸发作用、太阳能的利用等方面的内容。虽然,当前有很多的科研人员和科研课题针对空调节能措施相关的问题进行了研究,但是我们要明白,空调节能技术研发以及节能措施的实施都不是一朝一夕的事,而是要上升到一定的层面,从而为空调节能技术的研发和技术措施的实施提供坚实的后备力量。
5结束语
1.1合理地选择供电方式
各区采用自己的变压器供电减少低压供电线路电能损耗及有色金属量耗,降低企业初投资成本,同时也便于管理与维护。重要设备宜采用双电源供电,如:糖厂的助晶箱电机、炉水泵及各车间照明,都是非常重要的用电设备,假如电力系统出现紧急故障导致系统崩溃,炉水泵突然停下,当电力系统不能及时得到恢复供电,水泵不能正常向往锅炉供水,炉膛内的高温余热继续对锅炉加热,这种情况下锅炉存在烧干锅的危险。在半个小时内不能恢复供电,糖晶加速浓缩,等到恢复供电以后电机负荷过重不能够正常启动,给我们带来很大的麻烦,短时内车间照明得不到供电,如果在晚上人员处理故障会有诸多麻烦。因此,湘桂公司制糖厂对于这些重要的设备均采用双电源供电。在第一个供电系统发生故障崩溃时,在几毫秒内自动切换到备用系统供电,确保设备正常运行减少损耗。
1.2适当地选择节能型变压器
近年来,各种系列低损耗电力变压器已得到广泛应用,在节省电能和运行费用方面,已取得显著的经济效益。节能型变压器是低损耗电力变压器,它选用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造的新系列节能变压器,具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击能力强等优点。因此新建的变电所应采用低能耗的节能变压器,对旧变压器应随机械设备更新,逐步更换或者改造,以节省电能。然而,更新变压器必然会带来有功电量和无功电量的节约,但需要增加投资,这里存在着一个回收年限的问题。对于变压器使用寿命来说,各厂家对各种不同形式,不同容量的变压器使用寿命都有规定(一般为20至30年),有关资料表明,关于更换变压器的回收年限,一般考虑,当计算的回收年限小于5年时,变压器应立即更新为宜;当计算的回收年限大于10年时,不应当考虑更新,当计算的回收年限为5至10年时,应酌情考虑,并以大修时更新为宜。估算好负荷情况,合理选择变压器,减少大马拉小车的现象。糖厂变压器是耗电能比较大的设备,湘桂公司在变电所设计时,综合考虑认为唯有选择节能型变压器是最合理的。
1.3装设无功补偿设施
对于糖厂来说,自身发电及用电功率因数的高低标志着发供电品质。功率因数较低时,企业的各种设备得不到充分利用,效率较低,增加了汽轮机发电机的耗汽量,同时锅炉需增加蒸汽量,导致消耗了蔗渣从而降低了蔗渣打包率及排放物增多的一个循环系统。提高功率因数对于一个配电系统尤其重要。制糖企业中主要的用电设备来自于电机感性负载类,故在各个部位有着不同的方法:(1)可采用自备的发电机有功无功的调节提高功率因数;(2)在各低压配电区域投入具有自动投切电容补偿来提高功率因数;(3)对于大功率电机来说,采用转子串接进相器来提高单台设备的效率,减少电能损耗,从而提高供电品质。
2节能型设备在糖厂的运用
目前,变频器在制糖电力系统中得到了最普遍的推广与应用,其优点也受到了业内的充分认可。通过变频的功能可起到有效的节能减排,加上变频器与PLC、DCS等自动化控制结合运用效果更为显著。
2.1应用变频器
2.1.1应用原理随着电力电子技术及微电子技术的飞速发展,电力电子装置的耐压也得到显著的提高,各高低压变频调速技术日趋成熟。变频调速是当代最先进的高效调速方式,其变频方式分为“交—直—交”变频和“交—交”变频两大类型。“交—直—交”变频方式又有电压型(VSI)、电流型(CSI)和脉宽调制型(PWM)三种。就是因为其有着不同的类型,故在选型上就要加以考虑。例如,制糖企业的锅炉风机类电机、炉水泵等泵类的大动力设备,就宜选用电流型。这些设备在正常开机没有调速的情况下,一直都处在供频状态运行,在实际运行当中往往要对风量、水流量的大小进行调节。通过风门阀门调节效果不佳而且浪费了大量电能。我们都知道电机的转速:n0=60f/Pn=60f/P(1-s)式中,f:电源频率;p:定子绕组极对数;n:异步电机转速;n0:同步电机转速;s:异步电机转差率。故而改变输入电机电源频率可改变电机转子输出转速,从而改变了风量、水流量,降低了电机机械损耗和电能损耗。目前,有些企业采用变频器与DCS或PLC实现闭环自动控制,通过对风量、水流量的调节使锅炉燃烧更完全,同时也便于在中控台上监控,当突然发生事故时,能够迅速的响应,减少不必要的损失。2.1.2应用实例在湘桂公司制糖厂锅炉控制系统中:(1)采用变频器对锅炉鼓风机、二次风机、三次风机、引风机炉水泵等进行自动调节;(2)使用DCS系统进行锅炉控制,同时加装扩展模块把压榨设备并入,进行集中监控。2.1.2.1变频器自动调节方法(1)变频器对锅炉鼓风机及二、三级风机的调节通过烟气传感器对炉膛内燃烧后的烟气含氧量进行测量,通过测量值来判断炉膛内燃料的燃烧情况。传感器采集信号转化成4~20mA的电流信号给DCS主机,DCS主机通过运算相应输出4~20mA的电流信号对鼓风机调节。当含氧量低时提高鼓风机变频器频率使鼓风机加快转速,从而增加新鲜风量进入炉膛使炉膛含氧量增加。同时,二次风机、三次风机也随之发生变化,使燃料进入炉膛后得到充分的燃烧,从而节约燃料及减少炉膛结渣清理次数,降低了人力、物力的消耗。通过压力传感器对炉膛内进行测量,传送数据信号给DCS主机,DCS通过始终保持炉膛定值负压的控制方法对引风机进行控制。炉膛负压超过设定负值时则减少风机转速,负压超过定值正值时则增加引风风量,使炉膛内始终保持一个负压的状态,即炉膛的压力决定引风风量。以PID的调节方式,取炉膛内温度作为定值对喂料器进料量进行控制,炉膛温度下降则加快喂料器电机转速,温度超过设定值则减小喂料器电机转速,保持有足量的燃料进入炉膛燃烧,确保锅炉稳定运行。(2)变频器对锅炉主给水炉水泵的调节变频器对锅炉主给水炉水泵的调节是通过炉水泡的水位来定,水位高了变频器降低转速,当水位偏低了主机给变频器提高转速的命令,保持水位稳定在一个安全的水位线上。对减温水泵的控制主要体现在气泡蒸汽温度来定,以PID的调节方式对水泵进行调节。通过热量传感器对气泡蒸汽温度进行实时测量,温度高了提升减温水给水泵转速加快水流量,从而降低了蒸汽温度。当蒸汽温度降低后温度传感器给出信号传到主机,主机发出电流信号对变频器进行降低转速调节,从而使蒸汽温度恒定在一个理想定值,确保了蒸汽质量。通过几个单独的PID控制方式的调节,又相互有影响约束的关系,促使锅炉提高安全性、节省燃料、节省人员监控,从而实现节能降耗及减少污染物排放。(3)变频器在二级泵的使用二级泵将水泵至煮糖工段抽真空使用。在此采用了压力传感器采集压力信号给变频器。变频器根据设定的压力给煮糖工段泵水。当煮糖用水量增多时,水压压力降低,变频器自动调节频率增大至45Hz后,还未能满足用水压力时,自动启动另一、二、三台等水泵满足用水压力为此。当用水量减少时压力增高,变频器自动调节,频率降低至10Hz后水压仍然高于设定值,此时依此类推停止另外几台水泵达到设定水压,从而实现恒压供水,消除了人工用阀门调节水压及用水量减少、水压过高或过低给煮糖带来的不利风险。经过自动调节使设备能够充分的利用,降低能源消耗。(4)变频器在馈电方面的新突破如糖厂的分蜜机,其工作性质是瞬间提速而后快速降速停车。像分蜜机这种惯性大、用电量较大的电机需要启、停频繁运行的设备,电机在启动升速过程需要从电网中吸收电能,而在其减速时由于惯性的作用设备仍在运转,这种情况下电动机就相当于发电机在设备惯性的作用下运转产生了电能,通过变频器的逆变单元把电能反馈给电网,在多台分蜜机同时使用时效果显著。多台设备在一起的情况下变频器可以采用公用直流母线的方法,一方面:减少初投资成本,第二方面:一台分蜜机在升速运行需要吸收电能,而另外一台降速运行又能反馈电能给直流母线。一台升速一台降速运行功率可相互抵消一部分,从而降低了电能损耗达到节能减排的目的。2.1.2.2使用DCS系统进行锅炉控制的方法锅炉使用DCS集散控制,同时也可加装扩展模块把压榨设备并入进行集中监控。糖厂生产工艺流程是:压榨车间从落蔗通过一级甘蔗输送带送入一级、二级、三级撕解机打碎破解,经过二级甘蔗带把破碎后的甘蔗输送到打散机打散,打松后的甘蔗经过快带送入第一座压榨机压榨,经过第一座压榨机加工后经过中输机输送到第二、三、四、五、六座压榨机加工。压榨后的蔗渣经过输送带送至锅炉作为燃料燃烧,剩余部分送入打包机打包,整个工作流程是一个流水线式生产的过程。假如在某个环节发生故障停机时,对生产都带来重大的影响。例如:第三座压榨机发生故障停机,在短时间内操作人员不能及时将第三座压榨机前的设备停下时,2#中输机继续工作把蔗渣堆积在第三座压榨机上,同时蔗渣断节,假如在5分钟内故障不能排除,锅炉不能及时补充燃料,炉膛内温度急剧下降同时蒸汽压力下跌,致使汽轮机因蒸汽压力不足而跳闸停机,导致全厂停电造成全公司生产瘫痪。通过使用传感器把各个生产阶段的设备运行状态传送到DCS主机上,DCS主机可根据数据处理来进行对设备启停控制。如上述例子:第三座压榨机故障停机后,传感器把停机信号发送到主机后,主机通过判断对第三座压榨机前面的设备控制停机,第三座压榨机之后工序的设备继续运行,同时自动启动锅炉应急蔗渣输送带把蔗渣输送到炉膛内燃烧,确保了锅炉正常运行,也确保了发电机正常运行。在发生故障的同时,上位机上发出报警信号方便维修人员能及时处理。从而消除人工排渣的危险,避免重新升炉所损耗的能源风险,减少了各车间因突然停电导致各生产环节瘫痪。
2.2选用高效型电机
高效电动机在节能方面优于普通电动机,高效电动机在材质上采用高质量的铜绕组和硅钢片,降低了各种损耗。据估计损耗可降低20%-30%,效率提高2%-7%;能在短期内收回投资成本。因而,高效电动机取代技术落后的普通电动机是必然趋势。
2.3采用节能型照明电器
能源是不可再生的资源,而节能减排应从生产点滴抓起,现国家已逐步淘汰非节能的照明电器(如白炽灯)。但是,一般糖厂的普通照明应用还很普遍,无功损耗极大,因此,糖厂照明选择LED等高效低耗、节能环保的照明灯具是最佳的选择。另外,采用高效、耐用、安全、可靠的照明电器配件,也可以为企业相应减少电耗成本。2.4合理选用电缆线影响电力电缆的因素主要有:(1)导线所用金属材料的电导率;(2)线的长度;(3)导线截面积;(4)运行环境温度;(5)电晕影响;(6)金属导线集肤效应。经验表明,在诸多条件中影响最大的是导线所用的材料。因此,在糖厂应优先选用低阻导线,以确保减少输电线路中的电能损耗,增强导线过载能力,减少事故频发的危险,最根本的是减少企业的经济消耗。
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