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序论:在您撰写节能基础知识时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
关键词:节能;家电;能效标识
中图分类号:TU241 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 08-0000-01
在农村,随着国家改革开放和农村各项优惠政策的进一步落实,群众家庭经济收入有了显著的增长,农民对家电的购买力逐年增加,许多家电企业和商家都不约而同的进行战略调整,纷纷抢占农村市场销售高地。目前我们国家对家电产品的生产厂家监管非常严格,伪劣、低效的家电产品基本都被挡在了正规商店门外。而面对花样翻新、眼花缭乱的众多家电产品面前着实让农民失去自己对优劣产品的判断力,他们在对家电产品进行选择时往往被商家的宣传广告所左右。同类家电产品的基本功能都基本一样,而被公认的衡量家电产品好坏的一个重要指标是家电产品是否能够更环保和高效节能,节能降耗是国家对电子产品一个硬性的要求。因此有必要在农村中推广和普及家电环保和节能知识,教会他们认识家电产品上的能效标识,让他们购买到合适的电子家电产品。
每个家电产品的能效标识上除了包含生产者和产品的基本信息外,还包括产品能效比、输入功率等信息。
目前,能效等级主要分为1、2、3、4、5五个等级:
1级代表达到国际先进水平,能耗最低、最节能;
2级代表比较节能;
3级代表产品的能源效率为我国市场的平均水平;
4级代表能源效率低于市场平均水平;
5级则是市场准入指标,低于该等级的产品不允许生产和销售。
例如:冰箱的能效标识还包括耗电量和容积等信息,冰箱能效比越高,在制冷量相等时节省的电能就越多,洗衣机能效等级也分为5级,与冰箱和空调一样,等级越高产品越节能。对于洗衣机,能效标识的内容则包括了耗电量、用水量、洗净比、洗涤容量、噪音等因素。其中洗净比指的是洗衣机的洗净程度。如果一台洗衣机的洗净比为0.7,则表明这台洗衣机可以在70%的程度上洗净衣物。但购买家电产品时也不能迷信节能标志,虽然有了节能标识,那只是让消费者在选购的时候多了一个很重要的选择标准,带有节能标识的产品不能代表就是合适的产品,还要考虑其他的影响因素,如果买了超过所需求的高效节能电器,反而是一种浪费。节能标志对于消费者来说,是作为一个比较不同品牌产品的参数,在价位相同的情况下,能效比越高的产品一般就越好。因此在购买家电产品时必须综合考虑各种因素的存在。
在用电器上除了贴有该电器的能效标识之外,铭牌上还标有一个重要的指标:额定电压和额定功率。在购买电器时一定要根据电器的实际用途,决定购买怎样的电器,例如:在购买空调设备时一定要明确是安装在什么地方,影响面积大小来决定。根据科学推算和实际安装经验,功率较小的空调有小1匹和1匹,这类产品适合在10平方米以下的房间;对于10-18平方米空间来说,1匹空调的制冷制热稍微有些吃力,大多数情况下需要大1匹或者1.5匹的产品;中小户型的客厅、大户型的起居室和主卧室套间的面积基本上在18-25平方米之间,对应可以选择1.5匹到2匹的空调;适合25-35平方米有2匹-小2.5匹空;适合35-45平方米:2.5匹-3匹空调;适合45平方米以上有3匹以上空调,一般来说南方农村地区对空调机的选择都是以单冷机为主。如果事先没有足够的考量和设计将会造成“大牛拉小车或小牛拉大车”现象出现,既没有达到预期要求理想的效果也很容易造成资源的浪费。额定功率是指用电器在额定电压状态下所消耗的最大功率,额定功率越大,表示在满负荷相同时间内消耗的电量越多。例如额定电压为220伏额定功率是100瓦“220V 100W”的电灯泡正常情况下一小时的耗电量为:
W=pt=0.1千瓦×1小时=0.1度(1千瓦・小时=1度电)
节能家电标识的一点知识:
一、认证机构
我国在1998年10月成立了专门认定节能产品的机构――中国节能产品认证中心(简称CECP),CECP有一系列标准来判别某产品是否属于节能产品。
其认证范围是节能、节水和环保产品。中心成立后,经过一段时间的准备,从1999年4月开始,首先从家用电冰箱入手,正式开展了节能认证工作。
CECP目前受理家用电冰箱、微波炉、电热水器、电饭煲、座便器、电视机、电力省电装置等18类产品的节能产品认证工作,以后还将进一步开展洗衣机的节能节水认证。
二、认证标识
目前我国市场上有2种标识可以帮助消费者进行选择,其一是由CECP认定公布的中国节能认证标识,另一个就是欧洲能效等级标识。这些不同的标准也反映出我国节能产品发展的进程,随着科技进步,节能水平在不断提升,也带动了标准的升级。
(一)中国节能认证标识
带有蓝色的“节”字,表明该产品已经通过了中国节能认证。这项认证在1999年刚开始进行,经过这几年的努力,目前大多数家电都能够达到这个指标。
(二)欧洲能效等级标识
欧盟家电能效等级为A到G共7个等级,电冰箱、电冰柜能源标签引入A+和A++两个等级,对家用洗衣机的能效标签引入A+等级。新引入的A+等级耗电量将比同类产品节电58%以上,A++等级耗电量比同类产品节电70%以上。
参考文献:
关键词:直接接触式;传热传质;设计模型;余热回收
中图分类号:TK172 文献标识码:A
Investigation of the Design Model in Directcontact Economizer for Gas Boiler
JIANG Xiaomin,SUN Peilei,LING Zhiguang,CHEN Minye
(College of MechanicalEngineering Shanghai Univ of Engineering Science,Shanghai 201620,China)
Abstract:A new directcontact dehumidifying economizer was developed, in which the packed mass was set for the recovery of waste heat in the flue gas exhausted from gasfired boiler. An investigation of the heat and mass transfer process in the packed mass section and the design model was carried out to build and improve the economizer designing method. A set of differential equations were developed in which the flue gas temperature tg was used as an independent variable and the Lewis Number Le, the wet specific heat CH of mainstream flue gas and CHi of the flue gas on the phase interface between the flue gas and water were included. The differential equation set can be used to calculate the parameter distribution in the heat and mass transfer process in the packed mass section and the packed mass section height. The calculation results agree well with the experimental measurement. This has proved that the calculation method developed can be applied in the design and analysis of the new directcontact dehumidifying economizer.
Key words:directcontact;heat and mass transfer;design model;waste heat recovery
天然气主要成分是甲烷,燃烧过程中生成大量的过热态水蒸气,此外,助燃空气中也含有少量的水蒸气,这两部分水蒸气加起来约占排烟烟气的18%(体积百分比).因此,与燃煤(燃油)锅炉相比,天然气锅炉的排烟烟气中的水蒸气份额要高出很多,这些水蒸气携带了大量的显热和潜热,其露点温度约为57℃,若能采取合理有效的措施将锅炉排烟烟气温度降至水蒸气露点以下,使其放出显热和潜热并加以回收利用,将能有效地提高燃气锅炉等设备的能源利用率[1-4].
本文开发研制成功一种新型的应用于燃气锅炉等的直接接触式烟气降温减湿节能装置(以下简称新型节能装置),可以将锅炉排烟烟气温度降至水蒸气露点以下,回收利用排烟余热中所含有的显热和潜热来产生工业和生活用热水,可提高燃气锅炉的热效率及天然气的能源利用率,改善烟气排放对环境的污染,达到节能环保的目的.
1 节能装置的基本结构及工作原理
节能装置基本结构及工作原理如图1所示.节能装置本体为一竖立的塔形容器,主要由除雾器、冷水分布器、填料段、烟气引入段和热水回收段组成.填料段内放置了不锈钢填料,是节能装置的核心工作段,高温烟气降温减湿的传热传质过程在填料段内完成.在节能装置中,烟气和水逆向流动,高温烟气从节能装置中下部进入节能装置后向上流动,到达填料段后,将顺着填料空隙结构继续向上流动;冷水从分布器中流出,均匀喷洒在填料上面后顺填料空隙结构往下流动并在填料结构表面均匀分散形成连续膜状流动,从而增加了烟气和水的接触面积.烟气和水在填料段充分接触进行较为剧烈的传热传质过程,其结果是烟气将绝大部分热量传递给水,烟气中含有的水蒸汽也冷凝成液态水放出潜热并传热给水.由此,冷水通过其与烟气直接接触所发生的传热
湖南大学学报(自然科学版)2012年
第4期姜小敏等:燃气锅炉直接接触式节能装置设计模型研究
图1 节能装置基本结构示意图
Fig.1 Sketch of economizer main structure
传质过程吸收热量成为热水.
2 节能装置填料段内的传热传质过程和建模分析
2.1 传热传质过程分析
为使分析计算简便,假定烟气与水的强化传热传质主要发生在填料段内,另外,还假定烟气与水的流动及传热传质都是一维的,烟气自下而上流动,水自上而下与烟气逆向流动.
从节能装置下方进入填料段的高温烟气多为未饱和烟气,而从上方进入填料段的冷水的温度大多低于进入填料段的高温烟气的露点温度,烟气和水逆流接触后,烟气将被冷却而水则被加热.在整个填料段内,传热方向都是从烟气传热给水的,但是由于出填料段的水温有可能高于进填料段的烟气的露点温度,故在填料段下部,其传质方向是由水传给烟气的.于是,在整个填料段内的传质方向是不同的,在填料段某一截面处将改变传质方向.
2.2 传热传质建模分析
如图2所示,在填料段内取一微元段dz,对此微元段内烟气和水的热力参数进行分析.首先,从热力学的角度进行分析.
图2 微元填料段内烟气与水之间的传热传质
Fig.2 Diagram of heat and mass transfer between flue
gas and water in elemental packed mass section
烟气放出热量为:
dQg=GCHdtg+(r0+Cvtg)GdH. (1)
水得到热量为:
dQw=CwtwdW+CwWdtw.(2)
另外,烟气放出的热量还可以表示为:
dQg=G(I+dI)-GI=GdI.(3)
热量平衡:dQg=dQw,于是有
GdI=CwtwdW+CwWdtw,(4)
GdI=GCHdtg+(r0+Cvtg)GdH.(5)
质量平衡:
GdH=dW.(6)
再从传热传质学的角度进行分析,可以得到如下的传热传质速率方程:
从气水相界面至烟气主体之间的传热速率为:
dQg1=GCHdtg=αga(ti-tg)dz.(7)
从气水相界面至烟气主体之间的传质速率为:
dM=GdH=kHa(Hi-H)dz.(8)
从水主体至气水相界面之间的传热速率为:
dQw1=WCwdtw=αwa(tw-ti)dz.(9)
引入Lewis关系:Le=αgakHaCH.(10)
再令Lw=αwakHaCw.(11)
将式(7)、式(8)和式(10)代入式(5)得:
GdI=kHa(Ii-I)+(LeCH-CHi)(ti-tg)dz. (12)
将式(6)、式(8)、式(9)和式(11)代入式(4)得:
GdI=CwkHatw(Hi-H)+Lw(tw-ti)dz. (13)
以往的研究都认为Le值近似等于1,再假定CH≈CHi,据此在推导过程中将方程式予以简化[5].本文的计算分析表明,在高温高湿烟气与水的传热传质过程中,Le值在1.0~4.0之间,因此不能视为近似等于1,另外,CH与CHi有时也差异很大,所以,也不能视为CH≈CHi.
在分析填料段内传热传质问题时,一般认为,仅考虑温度差或仅考虑湿度差作为过程的推动力是不合理的,最好是采用包括温度和湿度这两种因素的焓差作为过程的推动力.据此,基本上无一例外地将烟气的焓I作为求解微分方程组的自变量,这对于单一的增湿过程或者单一的减湿过程是可行的.而在本文所研究的节能装置内部实际的传热传质过程中,进入节能装置的烟气是未饱和的高温烟气,在填料段下段部分,高温烟气向水传递热量,使得一部分水气化而进入烟气之中,使烟气含湿量增大,即在填料段下段部分发生着烟气降温增湿过程.在此降温增湿过程中,当水气比比较小时,烟气降温幅度也较小,烟气降温引起的焓降可能小于烟气增湿引起的焓增,总体上烟气的焓值将有可能增加.而当水气比比较大时,烟气降温幅度也较大,烟气降温引起的焓降可能大于烟气增湿引起的焓增,因而烟气的焓值将有可能减小.因此,在填料段下段部分发生的烟气降温增湿过程中,依水气比的小或大,烟气的焓有可能增加,也有可能减小.而在填料段上段部分,烟气继续向水传递热量而自身温度已大大降低至其时的露点之下,因而,烟气中的一部分水蒸气将结露冷凝成液态水进入冷水之中,烟气含湿量减小,即在填料段上段部分发生着烟气降温减湿过程,在此降温减湿过程中,烟气焓值将加剧减小.总之,在烟气从底部至上部的流动及传热传质过程中,当水气比比较小时,烟气的焓值有可能先增后减,其转折点也难于预知确定,若将烟气的焓I作为求解节能装置填料段传热传质微分方程组的自变量,必将造成数值求解困难,而烟气温度却总是单调下降的,因此,将烟气的温度tg作为求解节能装置填料段传热传质微分方程组的自变量更为合理可行.
由式(12)和式(7),可得:
dIdtg=1Le(I-Ii)+(LeCH-CHi)(tg-ti)tg-ti.(14)
由式(13)和式(7),可得:
dHdtg=1LeH-Hitg-ti. (15)
由式(9)和式(7),可得:
dtwdtg=GWLwLeti-twtg-ti .(16)
由式(12)和式(13),可得:
Ii=I+(LeCH-CHi)(tg-ti)+
Cwtw(Hi-H)+Lw(tw-ti). (17)
由式(6)积分,可得:
W=W2+G(H-H2). (18)
由式(14)~式(18),可组成求解填料段内各热力参数的微分方程组,再加上烟气性质关系式,可采用RungeKutta数值方法进行求解[6-8].
欲使节能装置能够达到预定的效果,当节能装置的内径确定后,填料段就需要有一定的有效高度.对式(7)进行积分,即可得到计算填料段高度的计算公式:
z=Gαga∫tg2tg1CHdtgti-tg.(19)
式(19)虽然是根据从气水相界面至烟气主体之间的传热速率推导而来,但式中包含了湿烟气的比热比CH和相界面温度ti,这两个参数的确定都与气水之间的传质过程有关,因此,式(19)实际上应该是包含了气水之间传热传质过程的计算填料段高度的计算公式.
3 节能装置填料段内传热传质参数分布的数值计算
根据模拟天然气锅炉排烟的节能装置试验工况的烟气参数进行了节能装置填料段内的热力学参数分布的数值求解.给定参数:烟气温度 tg1=250 ℃,烟气流量(干烟气) Gd=2 159.7 kg/m2h,烟气湿度 Hv=0.127 8kg/kgd烟气相对分子量 Md=29.79 kg/kmol,水蒸汽相对分子量 Mv=18.02kg/kmol,节能装置内径为0.394 m,节能装置排烟温度tg2=35 ℃,冷水进口温度 tw2=30 ℃,冷水流量W2= 5 780.1, 750 2.0,884 1.6, 10 108.2,11 447.8,
13 055.4 kg/(m2・h),烟气传热膜系数 αg=84.3 kJ/(m2.hK),水传热膜系数 αw=514.2 kJ/(m2.hK),烟气传质系数 kH= 21.24kg/(m2h),填料比表面积 a=250 m2/m3.
图3~图6分别表示了不同水气比工况下,烟气温度tg、烟气焓I、烟气湿度H、水温tw沿填料段自下而上的分布情况及所需要的填料段高度.从图3中可以看到,在填料段下部,烟气温度都是急剧下降,水气比较小时(如mw/mg=2.41时),填料段内的传热传质效果不是很好,在填料段中部区域,烟气温度下降非常缓慢,直到填料段上部区域,烟气温度下降速率才稍微有所加快.水气比较小时,烟气温度下降到要求的温度所需要的填料段高度也较高.随着水气比的逐渐增大,填料段内的传热传质效果也随之改善,当水气比增大到某一程度后(如mw/mg=3.08时),填料段内的传热传质效果显著提升,此后,随着水气比的进一步增大,填料段内的传热传质效果也将进一步增强,烟气温度下降到要求的温度所需要的填料段高度也显著减小.烟气焓I、烟气湿度H、水温tw沿填料段高度的分布情况也反映了上述填料段内的传热传质效果变化的特征.注意到图5 中不同水气比工况下,烟气湿度沿填料段高度的分布特性.在填料段下部,由于烟气与水的温差较大,烟气向水传热的速率较大,使得烟气温度急剧下降,并使得部分水发生气化变为水蒸汽加入到烟气之中,于是,烟气的湿度有所增加.之后,随着烟气温度进一步下降,烟气中的部分水蒸气开始冷凝转变为液态水而使得烟气湿度转而开始逐渐减小;当烟气温度下降到露点时,烟气湿度将加快下降速度.
z/m图3 不同水气比工况下,烟气温度沿填料段高度的分布
Fig.3 Flue temperature distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
z/m图4 不同水气比工况下,烟气
焓沿填料段高度的分布
Fig.4 Flue enthalpy distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
z/m图5 不同水气比工况下,烟气
湿度沿填料段高度的分布
Fig.5 Flue humidity distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
z/m图6 不同水气比工况下,水温
沿填料段高度的分布
Fig.6 Water temperature distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
4 节能装置试验
为了更深入地研究直接接触式降温减湿节能装置的传热传质性能,进行了相关的性能试验研究.试验系统如图7所示.
图7 节能装置试验系统流程示意图
Fig.7 The scheme of testing system of economizer
图8为计算值与试验值的对比结果,在中等及较大水气比条件下,计算值与试验值吻合良好;在较小水气比条件下,计算值与试验值出现一些差异.这是由于烟气进入节能装置后,先进入一个淋雨区段,烟气在流向填料段底部的过程中,与淋雨直接接触而发生了局部传热传质过程,烟气在到达填料段底部时,总体上温度会有所降低,同时烟气湿度也会稍微有所上升,而这个过程由于比较复杂,目前还没有很好地求解方法,只是做了简化假定,忽略这个淋雨区的影响.另外,试验测量方面也可能存在一些误差,导致计算结果与试验结果在填料段底部出现了较大差异.
图8 不同水气比工况下,填料段内
烟气的温度分布(计算值与试验值比较)
Fig.8 Comparison between calculation and experiment
value of flue temperature distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
5 结 论
本文对一种新型直接接触式降温减湿节能装置填料段内的传热传质过程和建模进行了分析,推导和发展了填料段内的烟气和水之间传热传质的微分方程组和数值计算方法,进行了实例的数值计算分析,计算结果与试验值在变化趋势上吻合良好,在中等及较大水气比条件下,计算结果与试验值吻合良好,表明该数值计算方法可应用于新型直接接触式降温减湿节能装置的实际工程设计计算.参考文献
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1. 评讲时应该以那个阶段没有复习的内容作为重点来评讲
如我复习力学这部分内容时,学生做的练习中有电学知识内容时,我就着重讲电学,避免学生遗忘。
2. 按照三轮复习方法,制定好电学复习计划
第一轮复习着眼于把基础知识讲透、讲细,帮助学生牢固掌握知识点,把一些重难点知识,通过比较辨析加深理解,指导学生科学的学习方法,教育学生正确的解题方法。
第二轮复习主要是通过几个专题进行训练,培养学生静电分析能力,电路连接及分析故障的能力,解决简单的串并联电路的计算能力,设计实验、正确选择两表量程、正确读数、记录数据、画U—I图像、分析得出结论等的能力,并结合填空、选择、作图、计算、实验五个题型进行专题复习,对大板块重难点知识、考试常见误区作讲解、理顺线索,对中考题型综述解题思路、技巧,每个专题精心配备针对性强的中考试题,以达到提高学生分析、概括、综合、表述能力的目的。
第三轮复习教师要正确预测中考试题的走向,精心选择试题,通过科学的模拟测试,使学生把所学的知识转化为中考所需的能力,并帮助学生查缺补漏。
3. 夯实基础知识
从近年来的中考题来看,能力的考核与基础知识是紧密联系的,因为基础知识的强化是提高能力的前提。有了扎实的基础知识,才能以不变应万变;没有扎实的基础知识,能力的培养变成了空中楼阁。因此我们要参照“物理教学的基本要求”,把主要精力用于使学生深入理解基本物理概念和规律方面,突破重点,形成有机的知识结构,提高分析解决问题的基本能力。在复习中不让学生做偏题和怪题,而是以教材为准,必考的知识点进行全面梳理,归纳整理考点,不能让学生在知识点上存在盲点,因为近年来的中考题很注意考察教师认为不重要、容易忽略的知识点。
在复习中,教师要时常改变复习方法,避免学生出现刺激疲劳。如我在复习“摩擦起电”的原因时,做了一个游戏:让一个力气大和一个力气小的学生上讲台抢对方身上的小东西,小东西相当于电子,最后力气大的抢了力气小的小东西。通过这个游戏让学生明白是由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,束缚电子本领强的容易得到电子,它因有多余电子而带上负电,这样既活跃了课堂气氛又强化了学生对知识点的理解等。 转贴于
在复习中要面向全体学生,要注意指导学生的学习方法,要尽可能让学生参与,所以复习时教师要求学生动脑想、动手写、动眼看、动耳听、动嘴回答问题。每一种专题由浅入深,循序渐进,对于学生容易混淆的知识,教师应用对比法重点加以区别,并及时归纳总结。如探究欧姆定律实验,电阻一定,探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用是改变定值电阻的电压,以便找出电流随电压变化的规律;而探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器的作用则是控制电压不变等。
4. 培养独立解决问题的能力
中考物理试题中有一些是在常规题的基础上通过改变物理情景、设问角度,以及相关联问题的组合编制的。有的学生常不管问题的要求与条件,想当然照搬公式,套用做过的习题模式,造成解题思路方向错误;有的学生认为自己独立处理问题的能力较差是因为难题做得太少,于是花大力气去攻难题,可在考试中一旦遇到自己没有见过的“生题”,脑子里记住的各种题型与解法与不熟悉的物理情景对不上号,就没有了办法。因此,在复习中要指导学生不要滥做习题,一定要挤出时间去思考揣摩、归类,注意同类问题间的细微差别,同时还要善于总结分析解决物理问题的思路和方法。
5. 关注教材变化,关注学生实际生活,关注现代科技的发展
教科版本教材与沪科版本教材相比,知识更全面,系统性更强,对学生的要求也更高。在复习中我建议教师要关注一下新旧教材的差异,如旧教材没有讲到电磁波的两大功能,而新教材用了大量的篇幅讲电磁波的信息功能。物理知识与我们的生活、社会、科技发展是密不可分的,学以致用是学习物理的基本原则,也是检验学习效果的有效手段。因此在复习中要指导学生注重理论联系实际,在夯实了基础知识的前提条件下,也要多渠道、多方面地去吸收和了解有关信息,关注社会和生存的环境,了解最新科技成就,教师更要关注现代科技知识和近代物理知识,并渗透给学生,还要结合一些生活、生产和科学事件中的有关问题,选编习题,让学生综合应用所学知识去分析、去解决,从而提高学生独立解决实际问题的能力。
6. 注重实验的探究过程
从近年来的考题来看,每年电学部分考分在12分左右,考查了学生画电路图、连实物图、量程选择、正确读数、滑动变阻器的阻值范围、处理实验数据等,总之,考查了实验的过程和实验方法的理解,学生只有亲身经历科学探究的过程,才具有真正分析解决实际问题的能力。由于中考对学生实验能力的要求越来越高,而学生失分又比较严重,这就要求教师在复习中要切实注重学生观察能力、动手能力的培养,对几个重点的电学实验要进行对比性操作练习,对易混淆的地方做重点区分,并加强实验操作题的练习和指导。
打造智能生活方式
“福特智能移动计划” 旨在利用创新技术构筑未来交通生态系统。计划的第一步是推出25个试验项目――这25个项目关注人炸性增长、不断增加的中产阶层、空气质量和公众健康问题等四大全球趋势。
“该计划运用令人振奋的新技术,将在新的交通环境中重新定义消费者的出行体验,”福特汽车电子电气系统工程总监Jim Buczkowski表示,“通过GoDrive试验项目,我们能了解消费者的需求,并为驾驶者带来更行之有效的共享车辆体验。”福特将携手家电、可再生能源和电源管理行业的领先者们在上海和北京推出 “福特智・能生活”试点项目,以切实展现节能产品对世界的影响。
“福特智・能生活”模型预计将累计节省家庭能源使用成本 63%(分别在用电和燃气方面降低 40% 和 69%,每年约可节省人民币9,400 元),二氧化碳排放 减少45%,总计可达 6,828 公斤。该模型还将极大地减少污染排放,其中分别减少PM2.5 和 PM10 有害颗粒物排量 32% 和 35%,并能将氮氧化合物和硫氧化合物排放分别减少38%。
提高用车共享效率
福特重点展示了两项在美国进行的移动出行试验项目:远程遥控定位试验和停车位信息共享试验。远程遥控定位试验所用车型是由福特此次试验的合作伙伴――乔治亚理工学院开发的智能高尔夫球车,该球车能让位于远程位置的工作人员通过 LTE 系统读取实时录像信息,并操控球车。“这些高尔夫球车配备此项技术后,就可以从停车站通过远程遥控的方式开走,跟在电子游戏室里看到的极为相似,”Buczkowski 说道,“其中有一些非常令人激动的尝试,比如提高用车共享效率,以及让驾驶者即使在恶劣的天气下也不被淋湿。”
该试验利用技术手段对车辆进行重新定位,从而将车辆从前一位驾驶者停车的位置转移到下一位用户需要用车的地点,这将对优化用车共享项目提供帮助。这项技术也能够有助于优化代客泊车服务。
福特还将与乔治亚理工学院合作进行另一项移动出行试验――停车位信息共享试验。该项目凭借福特汽车已配备的声纳及雷达技术,利用采集到的数据不断标记出可用的停车位。试验车辆以不高于 16公里每小时的速度四处行驶并搜索可用停车位,然后将收集到的停车位相关信息上传到云端,以便于其他正在找停车位的驾驶者查寻。
保温层整体发泡技术
保温层质量的好坏是电热水器是否节能的关键,而保温层的好坏要看发泡技术、所采用的材料及保温层厚度。电热水器进入市场初期采用的是聚乙烯泡沫保温层,也就是一般的海绵、泡沫塑料,保温热阻系数低,保温效果很差。目前热水器品牌厂家都采用聚氨酯发泡、聚氨酯保温层,这种材质热阻系数较高。而且由于对发泡技术提升,对发泡温度和发泡率可以控制更精确,保温性能更有明显提高。电热水器的保温层采用一体成型整体发泡技术,利用高密度加厚无氟聚安酯,应用高性能的进口灌注机械,通过微电脑控制,把无氟聚氨酯原料混合后,注入热水器内胆和外壳间的空腔内发泡。发泡成型后,水箱内胆、外壳和端盖形成一个整体,从而形成无氟聚氨酯保温层。目前电热水器都采用无氟聚氨酯材料,也有一些热水器以低价进入市场,但是在消费者看不见的保温层材料方面偷工减料,虽然表面看不出来,但是消费者使用后会发现这种热水器耗电多、散热快,会成为家中的吃电大户。
整体保温技术
采用壁挂式安装的电热水器,需要有与墙体连接的挂架。而挂架与内胆上的支架是螺栓连接,内胆上的支架与内胆是焊接连接。在没有任何隔热情况下,热量极易从连接处流失。如果内胆支架与内胆采用卡式连接并在各连接处采用了绝热处理,就能阻断这部分热量的流失,节省电能的消耗浪费。
温控器内置技术
温控器是保证热水器温度的控制中枢,直接影响热水器的使用性能。温控器若灵敏度不够,就会使热水器总是处于启动的状态,消耗电能。将高敏感的电子传感器安置在热水器内胆内部,能精确地测量到最里层水的实际水温,避免因测温不准造成热水器频繁加热。
低水位进水管技术
低水位进水口,冷热水分层效果更佳,避免了冷水冲击加热管,而影响加热速度和降低加热管效率。
下潜式发热管设计
早期的电热水器都是只有一根加热管,但由于热水器结构和安装方式的限制其热水产率并不高,这就意味着电热水器内胆中总有一部分热水没有得到利用。有一定水压的自来水从进水管流入热水器内,进入的冷水将与原有热水混合导致水温下降,减少了可利用的热水量。潜入式的加热管可从内胆底层加热水使内胆内水充分对流,假如加热管不是下潜式的,加热管下部的水就很难充分加热,造成热水分层,实际可以使用的热水减少。
分层加热技术
双加热管的采用可使消费者根据自己使用情况,对两个不同功率的加热管组合使用。
在用水量较少时,可只使用上层发热管加热,使用分层加热更加节能。
中温保温技术
根据热力学定律,温度梯度越大其热量传递的趋势越剧烈,也就是说电热水器内胆水温75℃时比水温4℃时的热量耗散要剧烈得多。中温保温技术,即在平时人们不使用电热水器时,电热水器的待机状态是以将热水器内胆中的水加热到4℃为上限的,而不是将水温一直加热到热水器可达到的最高温度。当人们要使用热水时可以采用预约激活或手动激活的方式,使热水器启动并迅速将内胆中水加热到需要的温度。这样就减少了电热水器待机状态的热量损耗,同时又不会影响热水供应。另外还可以针对峰谷电价的是使用定时控制。有了中温保温技术,电热水器在保温的情况下,也不会在高温下反复加热,这样就在节能与省时之间找到了很好的平衡点。启动中温保温功能,即能避免因保温温度过高造成的热量流失,又避免了因温度过低而延长加热时间,解决了节能与省电时的矛盾。
智能预约技术
智能微电脑系统,依据预先的设定和当前水温进行数字分析,自动选择加热功率和加热时间,避免反复加热。消费者使用前只需设定好洗澡的时间和温度,机器自动推算出最优化的加热方案,准时准点的提供热水,省去反复加热的损耗。
夜电技术
为了鼓励错峰用电,许多城市实现分时电价政策降低了夜间用电低谷时的电价。通过控制电热水器使其在夜间加热,利用其容积保温性好的特点在白天保温,可以提供人们足够温度的热水。这样电热水器的运行费用得到降低,同时这样的用电方式降低了发电厂的不规则负荷。虽然不能说达到节能的效果,但是对消费者来说却达到节省电费的效果。
关键词:室内设计环保节能现状分析设计方法新理念
Abstract: the energy saving design is the modern interior design sustainable development direction, with the gradual improvement of the level of people's life and the future of the planet human thinking, and the ecological environment of consciousness further awakening, and energy saving design will become the modern interior design an indispensable part of one.
Keywords: interior design analysis of the status of environmental protection and energy saving design method of the new concept
中图分类号:TK01+8文献标识码:A 文章编号:
1、当前我国室内环保节能设计的现状分析1.1 设计观念上的偏差。一提起室内设计或装修,人们就会习惯性地想到墙面的粉刷装饰、地板的铺设、天花造型吊顶的安装等,仿佛不在围合空间的界面上增添一些东西就不足以称之为设计或装修,人们观念上已将设计等同于加法设计。诚然,加法设计为人们提供了美观的界面,实用的物品存放空间,然而,从环保节能角度来看,加法设计必然伴随资源的消耗和浪费,而且加法做得越多,对资源的消耗和浪费也越多。此外,加法设计所用的装修材料越多,挥发出来的各种有害气体也越多,对室内环境的污染也越重,有些材料比如天然石材还具有辐射性等,如此看来,加法设计在一定程度上来说既不节能也不环保。1.2 设计行为上的偏差。当前我国的室内设计日趋高档化,甚至奢糜化,人们把对高品质生活的追求演变为对奢华环境的追求,这些室内环境不仅装饰奢华,用材名贵,而且一年四季以能源的动力维系着春天般的感觉,甚至为争夺客源不惜代价,人工营造异域风情,极尽装饰设计之奢华手段。从设计角度来说,这些奢华的手段无可厚非,但从环保节能的角度来看,却是非常值得人们深思的。名贵材料的无度使用,背后必然是对自然资源和自然生态环境的破坏,造成能源的枯竭。人工营造的气候环境又使人们远离自然,背离春夏秋冬四季交替的自然规律,直接导致人体免疫力、抵抗力的下降,引发健康问题。
1.3 设计过程中的偏差。设计过程中不注重软设计,忽视设计技能方法的应用,强调硬设计,以物性设计为主;不注重本地资源的有效利用,舍近求远,以稀为贵,以新为奇;不注重开发常规材料的设计潜质,强调珍、稀、贵材料的使用;不注重自然材料的应用,强调工业材料的表现效果;不注重自然光源的合理利用,强调人工照明;不注重室内环境的通风、保温、散热性能,以人造气候代替自然气候等等,这些都有悖于环保节能设计的理念。
2、提高室内环保节能设计方法初探2.1 硬空间软设计:所谓硬空间是指围合空间的界面都具有物质性。所谓软设计是指技巧性、艺术性的设计手法,是相对于应用物质手段的硬设计而言。比如在改变空间形象上,硬设计主要是依靠造型和陈设装饰,而软设计可以利用不同光、色、材质肌理给人不同的生理心理感受来改变空间形象,使小空间显大,低空间显高,窄空间显宽;也可应用对比设计手法改变空间形象,如欲高先低、欲宽先窄、欲明先暗等;还可通过改变陈设布局方式来改变空间形象等等。再比如对空间的分隔,硬设计主要通过墙体、隔断、家具等有形的物质手段来分隔,而软设计可利用色彩、肌理、灯光的变化来划分限定空间,使空间不经有形分隔而形成区域感,同时又保持了空间的通透性。探究和开发常规材料的潜质,使其材质肌理具有特殊的表现效果,从而达到丰富空间效果的目的,这也是常用的软设计方法。软设计方法很多,相对于硬设计而言,它注重设计技巧应用,注重挖掘设计要素的潜质和特色,使用材料少,对资源的消耗也少,其环保节能性是显而易见的。
2.2 减法设计:加法设计是最直接的装修手法,在加法思维中,往往会因为陷入太多的元素而失去设计分寸,平添了多余的结构和装饰。而减法设计是经过取舍的判断,减掉多余的装饰和不必要物件,使空间环境变得纯净、轻松而舒适。减法设计的环保节能性体现在:对空间界面处理用材少而单一,甚至直接用建筑结构而不附加额外装饰作为空间界面;空间处理常采用软设计手法,避免非功能性的结构和装饰,用色纯粹,线形简洁;室内家具陈设讲究功能的多样组合和实效性,注意空间的留白和纯净。由此可以看出,减法设计是使用最少的材料和资源来实现实用和美观的统一。2.3 零材料费装饰设计:零材料费装饰设计是指装饰设计所用的材料并非来自于建材市场,而是来自于无毒无害的生活和工业废弃物,如饮料罐、废报纸、一次性餐具等,其成本极为低廉,接近于零甚至有可能为零。这种设计是一种化腐朽为神奇的装饰设计手法,同时也是一种节能环保、合理利用资源的做法。零材料费装饰设计不同于先设计后买材料的常规设计,而是要根据找到的材料进行相应的设计,这就要求设计师具有较高的艺术素养,能打破常规,进行创造性设计构思,开发挖掘材料特性,创造艺术化、个性化室内空间。零材料费设计法强调生态设计,注重环保节能,减少污染和浪费,它所具有的绿色环保、生态节能、可持续性发展等特性,是未来装修设计的发展趋势。
3、构建室内环保节能设计新理念的对策研究3.1 改变人们的认识观念,还设计内涵以真本性设计的真本意绝不仅仅是为了好看、美观而增添某些东西,也不是为了艺术而艺术的载体,更不是精英意识的彰显,或高贵奢华之类的代名词。设计的真本意是为百姓大众服务,解决人们的实际困难,使人类生活更美好,使人与社会、自然更和谐。设计应该反映一种最自然、灵活、随意的生活方式,流于平民百姓之间,使之体现百姓情坏,使人平易相对。设计的意义在于实用、在于节约、在于发展,更在于和谐。脱离了服务大众这一目的,所有的设计都只能是缘木求鱼,舍本求末。设计师们应该担当起设计的社会责任,以环保节能设计理念调整人们的认识价值观,提倡节制、适度和限制的设计价值观。
关键词:智能电网 分布式网络 云计算 近场通信 对等网
0 引言
2009年初,我国国家电网启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等项目的研究。4月15日华北电网向社会公布了智能电网规划。5月21日在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”。至此,我国的智能电网建设步入了正式的发展时期。[1-3]
本文将把重点放置在智能电网信息化建设中的信息和通信部分,这一部分是智能电网和核心和灵魂所在,也是与其他电网系统的重要区别之处。
1 现有的智能电网方案和网络技术
1.1 SmartMeter系统
SmartMeter系统是世界领先的智能电网解决方案提供者SmartSynch公司的核心产品。这个系统基于IP协议接入和处理电网计量仪器信息,对电网进行控制,向企业和用户提供电网监控服务。
目前许多智能电网的技术方案都涉及到对电网的物理结构做出较大改变,这些过于理想化的模型很难应用于实际的大规模部署中,因此,尽量保持现有电网的物理结构对于设计智能电网系统来说是十分重要的[4]。
1.2 分布式网络技术
所谓分布式网络,顾名思义,即网络中各个节点并非集中在一起,而是分散在网络各处。这里的节点可以是物理上的节点,即主机,传感器和具有联网功能的各类终端设备,当然也可以是逻辑上的概念,即应用程序或者协议驱动等。在分布式网络中,对等节点可以直接相互通信,并不需要服务器进行中转,这种对等也可以是硬件上的或者逻辑上的。
1.3 云计算技术
云计算是在网格计算,集群计算的基础上发展而来的概念。其核心是使用集中在一起的廉价计算设备和存储设备提供可伸缩的,按需分配的通用或专用的计算和存储服务的形式。
目前云计算技术按照其架设的层次可分为:SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)、IaaS(基础设施即服务),其中SaaS主要用于专业应用,在电网中可用于计量统计,决策等电网专业应用。PaaS和IaaS可以自由地装入各种应用软件和操作系统提供给用户和企业进行更为通用的应用[5]。
1.4 近场通信技术
所谓近场通信,是指一种有效距离10cm左右的高频无线通信技术。这种通信技术向消费者提供了一种简便,直观的信息交换方式,非接触和内置芯片的实现方式使得其应用范围比较传统磁卡和接触式芯片设备更加广泛。同时,近场通信的实现方案价格十分低廉,将其搭载在移动设备上还能够和移动设备进行交互,实现更加高级和定制化的服务。
近场通信可用于身份识别、金融支付、票务等消费应用,通过结合手机也可以实现智能钱包等综合性应用。
2 基于雪片结构的分布式智能电网网络
智能电网是传统电网的升级产物,它是对传统电网阶段性的,循序渐进的改造,因此在大胆使用新技术的同时,最大限度地保持老线网也是非常重要的。这里将探讨一种架构方式,充分将现代互联网通信技术融合到电网中,取长补短,以较小成本来升级智能电网。
本文中提到的雪片结构是一种网络的逻辑结构,它不同于典型的分布式网络,这种结构顾名思义就像雪片一样:具有区域性的中心节点;非中心相邻节点间具有链路;区域性中心节点也符合上述条件;具有一个根节点[6]。一言以概之,这个网络是分布式和传统网络的结合体。
2.1 P2P和C/S模式结合的通信网组网方式
P2P网络,即对等网,是一种典型的分布式逻辑网络的形式,信息在网络中直接交换。在雪片结构中,P2P网络组成整个结构的同级节点对等通信部分。
雪片结构中还有一种重要的类型,即区域中心节点。这个概念继承于传统的中心网络。因为完全的分布式结构并不适宜进行通用的网络应用,实际上很多具有逻辑中心应用在中心网络中具有更高的执行效率和敏捷的部署,同时中心节点还可以像网络中提供富裕的资源,分担瘦节点终端的压力。因此,作为一个实用网络,应该部署一些中心节点。
在对等网中基于不破坏对等网的基本特性的前提,我们设置一种称为区域中心节点的节点类型,与它直接相连的次级节点被认为在同一个区域中。同时,区域节点的设置造成了客观上的网络分级(分层),同级的区域中心节点又构成了一级并与上级相连。最后整个网络收敛于一个根节点处。在网络中的高一级的节点一般地要比低级的节点拥有更加富裕的资源,这包括计算资源,网络资源,存储资源等,这些资源可以通过服务的形式向下级提供或者供运行一些特定的管控应用。
2.2 通信网与电力网的融合方式
现在已有的电力网络是采用典型的总线结构。但是总线结构的网络中,支线并不是集中在一个节点处连接到干线上的,实际上,支线都似乎分散地连接在干线各处的,这种连接方式和一般的通信网络并不一致。这种传输方式较传统的通信网络而言,无疑是比较昂贵的,但是,其好处是节约了基础网络线路的建设成本。
除了电力调制以外,还可以比照电力网络线路的部署,在沿线建立纯数据线路网络。这种传输方式在保证线路主要节点可以相互重合的基础上,充分利用了成熟的电信技术,减小了电力调制大规模部署的风险性和电力调制复用路数的限制问题,当然重新部署通信线路将耗费较大的成本[7]。
综上我们在实际建设者中应当采用折衷的方案,譬如在骨干网上建立电力专用数据线路,同时支持公共电信网络的接入,这种接入可以通过服务的方式实现,另外在偏远地区,可以采用电力调制方式,避免向偏远地区二次架设网络的昂贵支出。
2.3 网络应用的部署和应用前景
智能电网其智能来源于强大的计算和信息存储能力和无处不在的终端和传感器,因此云计算和近场通信技术就显得尤为关键了。
这种智能电网还能够很好地支持目前方兴未艾的微电网架构[8],微电网和主干电网的层级关系与雪片模型相当吻合,只需在微电网中设立区域中心节点并与其他区域中心节点和上级节点连接,微电网的监控、计量和管理便可以很好地和主电网相容。
智能电网的终端设备由于其可具有计量,物理位置确定等特性,因此无疑会是所有网络基础设施中分布最广,覆盖最全的设备,在智能电网的应用中可以充分利用这种设备的先天优势。通过在设备中搭载或者存储地理信息记录,整个网络就能形成一个覆盖所有通电地区的地理信息系统,这个系统可向网络和云服务精确的地理位置信息,进而帮助维修人员进行故障定位,或者帮助无线智能设备的持有用户定位当前位置并根据服务提供者的获得相应社会服务信息。
参考文献:
[1]郭东亮,张铁军,戴宪华.智能电网:电信服务新领域[J].中国新通信,2009(12):50~53
[2]曾祥滏.智能电网建设框架及主要建设内容研究[J].新材料产业,2010(02):37~39
[3]潘睿,刘俊勇,郭晓鸣.面向智能电网的电力系统云计算[J].四川电力技术,2009(12):6~10,37
[4]SmartSynch官方网站.省略
[5]林,孙雁,干静.分布式网络环境下的负载平衡原理及算法[J].四川大学学报,2003(11):97~100
[6]S.Deering,Cisco,R.Hiden,Nokia.Internet Protocol Version6(IPv6)Specification(RFC2460)[S].IETF Network Working Group,1998.12.