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關鍵詞:節能;家電;能效標識
中圖分類號:TU241 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 08-0000-01
在農村,隨著國家改革開放和農村各項優惠政策的進一步落實,群眾家庭經濟收入有了顯著的增長,農民對家電的購買力逐年增加,許多家電企業和商家都不約而同的進行戰略調整,紛紛搶占農村市場銷售高地。目前我們國家對家電產品的生產廠家監管非常嚴格,偽劣、低效的家電產品基本都被擋在了正規商店門外。而面對花樣翻新、眼花繚亂的眾多家電產品面前著實讓農民失去自己對優劣產品的判斷力,他們在對家電產品進行選擇時往往被商家的宣傳廣告所左右。同類家電產品的基本功能都基本一樣,而被公認的衡量家電產品好壞的一個重要指標是家電產品是否能夠更環保和高效節能,節能降耗是國家對電子產品一個硬性的要求。因此有必要在農村中推廣和普及家電環保和節能知識,教會他們認識家電產品上的能效標識,讓他們購買到合適的電子家電產品。
每個家電產品的能效標識上除了包含生產者和產品的基本信息外,還包括產品能效比、輸入功率等信息。
目前,能效等級主要分為1、2、3、4、5五個等級:
1級代表達到國際先進水平,能耗最低、最節能;
2級代表比較節能;
3級代表產品的能源效率為我國市場的平均水平;
4級代表能源效率低于市場平均水平;
5級則是市場準入指標,低于該等級的產品不允許生產和銷售。
例如:冰箱的能效標識還包括耗電量和容積等信息,冰箱能效比越高,在制冷量相等時節省的電能就越多,洗衣機能效等級也分為5級,與冰箱和空調一樣,等級越高產品越節能。對于洗衣機,能效標識的內容則包括了耗電量、用水量、洗凈比、洗滌容量、噪音等因素。其中洗凈比指的是洗衣機的洗凈程度。如果一臺洗衣機的洗凈比為0.7,則表明這臺洗衣機可以在70%的程度上洗凈衣物。但購買家電產品時也不能迷信節能標志,雖然有了節能標識,那只是讓消費者在選購的時候多了一個很重要的選擇標準,帶有節能標識的產品不能代表就是合適的產品,還要考慮其他的影響因素,如果買了超過所需求的高效節能電器,反而是一種浪費。節能標志對于消費者來說,是作為一個比較不同品牌產品的參數,在價位相同的情況下,能效比越高的產品一般就越好。因此在購買家電產品時必須綜合考慮各種因素的存在。
在用電器上除了貼有該電器的能效標識之外,銘牌上還標有一個重要的指標:額定電壓和額定功率。在購買電器時一定要根據電器的實際用途,決定購買怎樣的電器,例如:在購買空調設備時一定要明確是安裝在什么地方,影響面積大小來決定。根據科學推算和實際安裝經驗,功率較小的空調有小1匹和1匹,這類產品適合在10平方米以下的房間;對于10-18平方米空間來說,1匹空調的制冷制熱稍微有些吃力,大多數情況下需要大1匹或者1.5匹的產品;中小戶型的客廳、大戶型的起居室和主臥室套間的面積基本上在18-25平方米之間,對應可以選擇1.5匹到2匹的空調;適合25-35平方米有2匹-小2.5匹空;適合35-45平方米:2.5匹-3匹空調;適合45平方米以上有3匹以上空調,一般來說南方農村地區對空調機的選擇都是以單冷機為主。如果事先沒有足夠的考量和設計將會造成“大牛拉小車或小牛拉大車”現象出現,既沒有達到預期要求理想的效果也很容易造成資源的浪費。額定功率是指用電器在額定電壓狀態下所消耗的最大功率,額定功率越大,表示在滿負荷相同時間內消耗的電量越多。例如額定電壓為220伏額定功率是100瓦“220V 100W”的電燈泡正常情況下一小時的耗電量為:
W=pt=0.1千瓦×1小時=0.1度(1千瓦?小時=1度電)
節能家電標識的一點知識:
一、認證機構
我國在1998年10月成立了專門認定節能產品的機構――中國節能產品認證中心(簡稱CECP),CECP有一系列標準來判別某產品是否屬于節能產品。
其認證范圍是節能、節水和環保產品。中心成立后,經過一段時間的準備,從1999年4月開始,首先從家用電冰箱入手,正式開展了節能認證工作。
CECP目前受理家用電冰箱、微波爐、電熱水器、電飯煲、座便器、電視機、電力省電裝置等18類產品的節能產品認證工作,以后還將進一步開展洗衣機的節能節水認證。
二、認證標識
目前我國市場上有2種標識可以幫助消費者進行選擇,其一是由CECP認定公布的中國節能認證標識,另一個就是歐洲能效等級標識。這些不同的標準也反映出我國節能產品發展的進程,隨著科技進步,節能水平在不斷提升,也帶動了標準的升級。
(一)中國節能認證標識
帶有藍色的“節”字,表明該產品已經通過了中國節能認證。這項認證在1999年剛開始進行,經過這幾年的努力,目前大多數家電都能夠達到這個指標。
(二)歐洲能效等級標識
歐盟家電能效等級為A到G共7個等級,電冰箱、電冰柜能源標簽引入A+和A++兩個等級,對家用洗衣機的能效標簽引入A+等級。新引入的A+等級耗電量將比同類產品節電58%以上,A++等級耗電量比同類產品節電70%以上。
參考文獻:
關鍵詞:直接接觸式;傳熱傳質;設計模型;余熱回收
中圖分類號:TK172 文獻標識碼: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
天然氣主要成分是甲烷,燃燒過程中生成大量的過熱態水蒸氣,此外,助燃空氣中也含有少量的水蒸氣,這兩部分水蒸氣加起來約占排煙煙氣的18%(體積百分比).因此,與燃煤(燃油)鍋爐相比,天然氣鍋爐的排煙煙氣中的水蒸氣份額要高出很多,這些水蒸氣攜帶了大量的顯熱和潛熱,其露點溫度約為57℃,若能采取合理有效的措施將鍋爐排煙煙氣溫度降至水蒸氣露點以下,使其放出顯熱和潛熱并加以回收利用,將能有效地提高燃氣鍋爐等設備的能源利用率[1-4].
本文開發研制成功一種新型的應用于燃氣鍋爐等的直接接觸式煙氣降溫減濕節能裝置(以下簡稱新型節能裝置),可以將鍋爐排煙煙氣溫度降至水蒸氣露點以下,回收利用排煙余熱中所含有的顯熱和潛熱來產生工業和生活用熱水,可提高燃氣鍋爐的熱效率及天然氣的能源利用率,改善煙氣排放對環境的污染,達到節能環保的目的.
1 節能裝置的基本結構及工作原理
節能裝置基本結構及工作原理如圖1所示.節能裝置本體為一豎立的塔形容器,主要由除霧器、冷水分布器、填料段、煙氣引入段和熱水回收段組成.填料段內放置了不銹鋼填料,是節能裝置的核心工作段,高溫煙氣降溫減濕的傳熱傳質過程在填料段內完成.在節能裝置中,煙氣和水逆向流動,高溫煙氣從節能裝置中下部進入節能裝置后向上流動,到達填料段后,將順著填料空隙結構繼續向上流動;冷水從分布器中流出,均勻噴灑在填料上面后順填料空隙結構往下流動并在填料結構表面均勻分散形成連續膜狀流動,從而增加了煙氣和水的接觸面積.煙氣和水在填料段充分接觸進行較為劇烈的傳熱傳質過程,其結果是煙氣將絕大部分熱量傳遞給水,煙氣中含有的水蒸汽也冷凝成液態水放出潛熱并傳熱給水.由此,冷水通過其與煙氣直接接觸所發生的傳熱
湖南大學學報(自然科學版)2012年
第4期姜小敏等:燃氣鍋爐直接接觸式節能裝置設計模型研究
圖1 節能裝置基本結構示意圖
Fig.1 Sketch of economizer main structure
傳質過程吸收熱量成為熱水.
2 節能裝置填料段內的傳熱傳質過程和建模分析
2.1 傳熱傳質過程分析
為使分析計算簡便,假定煙氣與水的強化傳熱傳質主要發生在填料段內,另外,還假定煙氣與水的流動及傳熱傳質都是一維的,煙氣自下而上流動,水自上而下與煙氣逆向流動.
從節能裝置下方進入填料段的高溫煙氣多為未飽和煙氣,而從上方進入填料段的冷水的溫度大多低于進入填料段的高溫煙氣的露點溫度,煙氣和水逆流接觸后,煙氣將被冷卻而水則被加熱.在整個填料段內,傳熱方向都是從煙氣傳熱給水的,但是由于出填料段的水溫有可能高于進填料段的煙氣的露點溫度,故在填料段下部,其傳質方向是由水傳給煙氣的.于是,在整個填料段內的傳質方向是不同的,在填料段某一截面處將改變傳質方向.
2.2 傳熱傳質建模分析
如圖2所示,在填料段內取一微元段dz,對此微元段內煙氣和水的熱力參數進行分析.首先,從熱力學的角度進行分析.
圖2 微元填料段內煙氣與水之間的傳熱傳質
Fig.2 Diagram of heat and mass transfer between flue
gas and water in elemental packed mass section
煙氣放出熱量為:
dQg=GCHdtg+(r0+Cvtg)GdH. (1)
水得到熱量為:
dQw=CwtwdW+CwWdtw.(2)
另外,煙氣放出的熱量還可以表示為:
dQg=G(I+dI)-GI=GdI.(3)
熱量平衡:dQg=dQw,于是有
GdI=CwtwdW+CwWdtw,(4)
GdI=GCHdtg+(r0+Cvtg)GdH.(5)
質量平衡:
GdH=dW.(6)
再從傳熱傳質學的角度進行分析,可以得到如下的傳熱傳質速率方程:
從氣水相界面至煙氣主體之間的傳熱速率為:
dQg1=GCHdtg=αga(ti-tg)dz.(7)
從氣水相界面至煙氣主體之間的傳質速率為:
dM=GdH=kHa(Hi-H)dz.(8)
從水主體至氣水相界面之間的傳熱速率為:
dQw1=WCwdtw=αwa(tw-ti)dz.(9)
引入Lewis關系:Le=αgakHaCH.(10)
再令Lw=αwakHaCw.(11)
將式(7)、式(8)和式(10)代入式(5)得:
GdI=kHa(Ii-I)+(LeCH-CHi)(ti-tg)dz. (12)
將式(6)、式(8)、式(9)和式(11)代入式(4)得:
GdI=CwkHatw(Hi-H)+Lw(tw-ti)dz. (13)
以往的研究都認為Le值近似等于1,再假定CH≈CHi,據此在推導過程中將方程式予以簡化[5].本文的計算分析表明,在高溫高濕煙氣與水的傳熱傳質過程中,Le值在1.0~4.0之間,因此不能視為近似等于1,另外,CH與CHi有時也差異很大,所以,也不能視為CH≈CHi.
在分析填料段內傳熱傳質問題時,一般認為,僅考慮溫度差或僅考慮濕度差作為過程的推動力是不合理的,最好是采用包括溫度和濕度這兩種因素的焓差作為過程的推動力.據此,基本上無一例外地將煙氣的焓I作為求解微分方程組的自變量,這對于單一的增濕過程或者單一的減濕過程是可行的.而在本文所研究的節能裝置內部實際的傳熱傳質過程中,進入節能裝置的煙氣是未飽和的高溫煙氣,在填料段下段部分,高溫煙氣向水傳遞熱量,使得一部分水氣化而進入煙氣之中,使煙氣含濕量增大,即在填料段下段部分發生著煙氣降溫增濕過程.在此降溫增濕過程中,當水氣比比較小時,煙氣降溫幅度也較小,煙氣降溫引起的焓降可能小于煙氣增濕引起的焓增,總體上煙氣的焓值將有可能增加.而當水氣比比較大時,煙氣降溫幅度也較大,煙氣降溫引起的焓降可能大于煙氣增濕引起的焓增,因而煙氣的焓值將有可能減小.因此,在填料段下段部分發生的煙氣降溫增濕過程中,依水氣比的小或大,煙氣的焓有可能增加,也有可能減小.而在填料段上段部分,煙氣繼續向水傳遞熱量而自身溫度已大大降低至其時的露點之下,因而,煙氣中的一部分水蒸氣將結露冷凝成液態水進入冷水之中,煙氣含濕量減小,即在填料段上段部分發生著煙氣降溫減濕過程,在此降溫減濕過程中,煙氣焓值將加劇減小.總之,在煙氣從底部至上部的流動及傳熱傳質過程中,當水氣比比較小時,煙氣的焓值有可能先增后減,其轉折點也難于預知確定,若將煙氣的焓I作為求解節能裝置填料段傳熱傳質微分方程組的自變量,必將造成數值求解困難,而煙氣溫度卻總是單調下降的,因此,將煙氣的溫度tg作為求解節能裝置填料段傳熱傳質微分方程組的自變量更為合理可行.
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)積分,可得:
W=W2+G(H-H2). (18)
由式(14)~式(18),可組成求解填料段內各熱力參數的微分方程組,再加上煙氣性質關系式,可采用RungeKutta數值方法進行求解[6-8].
欲使節能裝置能夠達到預定的效果,當節能裝置的內徑確定后,填料段就需要有一定的有效高度.對式(7)進行積分,即可得到計算填料段高度的計算公式:
z=Gαga∫tg2tg1CHdtgti-tg.(19)
式(19)雖然是根據從氣水相界面至煙氣主體之間的傳熱速率推導而來,但式中包含了濕煙氣的比熱比CH和相界面溫度ti,這兩個參數的確定都與氣水之間的傳質過程有關,因此,式(19)實際上應該是包含了氣水之間傳熱傳質過程的計算填料段高度的計算公式.
3 節能裝置填料段內傳熱傳質參數分布的數值計算
根據模擬天然氣鍋爐排煙的節能裝置試驗工況的煙氣參數進行了節能裝置填料段內的熱力學參數分布的數值求解.給定參數:煙氣溫度 tg1=250 ℃,煙氣流量(干煙氣) Gd=2 159.7 kg/m2h,煙氣濕度 Hv=0.127 8kg/kgd煙氣相對分子量 Md=29.79 kg/kmol,水蒸汽相對分子量 Mv=18.02kg/kmol,節能裝置內徑為0.394 m,節能裝置排煙溫度tg2=35 ℃,冷水進口溫度 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),煙氣傳熱膜系數 αg=84.3 kJ/(m2.hK),水傳熱膜系數 αw=514.2 kJ/(m2.hK),煙氣傳質系數 kH= 21.24kg/(m2h),填料比表面積 a=250 m2/m3.
圖3~圖6分別表示了不同水氣比工況下,煙氣溫度tg、煙氣焓I、煙氣濕度H、水溫tw沿填料段自下而上的分布情況及所需要的填料段高度.從圖3中可以看到,在填料段下部,煙氣溫度都是急劇下降,水氣比較小時(如mw/mg=2.41時),填料段內的傳熱傳質效果不是很好,在填料段中部區域,煙氣溫度下降非常緩慢,直到填料段上部區域,煙氣溫度下降速率才稍微有所加快.水氣比較小時,煙氣溫度下降到要求的溫度所需要的填料段高度也較高.隨著水氣比的逐漸增大,填料段內的傳熱傳質效果也隨之改善,當水氣比增大到某一程度后(如mw/mg=3.08時),填料段內的傳熱傳質效果顯著提升,此后,隨著水氣比的進一步增大,填料段內的傳熱傳質效果也將進一步增強,煙氣溫度下降到要求的溫度所需要的填料段高度也顯著減小.煙氣焓I、煙氣濕度H、水溫tw沿填料段高度的分布情況也反映了上述填料段內的傳熱傳質效果變化的特征.注意到圖5 中不同水氣比工況下,煙氣濕度沿填料段高度的分布特性.在填料段下部,由于煙氣與水的溫差較大,煙氣向水傳熱的速率較大,使得煙氣溫度急劇下降,并使得部分水發生氣化變為水蒸汽加入到煙氣之中,于是,煙氣的濕度有所增加.之后,隨著煙氣溫度進一步下降,煙氣中的部分水蒸氣開始冷凝轉變為液態水而使得煙氣濕度轉而開始逐漸減?。划敓煔鉁囟认陆档铰饵c時,煙氣濕度將加快下降速度.
z/m圖3 不同水氣比工況下,煙氣溫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圖4 不同水氣比工況下,煙氣
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圖5 不同水氣比工況下,煙氣
濕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圖6 不同水氣比工況下,水溫
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 節能裝置試驗
為了更深入地研究直接接觸式降溫減濕節能裝置的傳熱傳質性能,進行了相關的性能試驗研究.試驗系統如圖7所示.
圖7 節能裝置試驗系統流程示意圖
Fig.7 The scheme of testing system of economizer
圖8為計算值與試驗值的對比結果,在中等及較大水氣比條件下,計算值與試驗值吻合良好;在較小水氣比條件下,計算值與試驗值出現一些差異.這是由于煙氣進入節能裝置后,先進入一個淋雨區段,煙氣在流向填料段底部的過程中,與淋雨直接接觸而發生了局部傳熱傳質過程,煙氣在到達填料段底部時,總體上溫度會有所降低,同時煙氣濕度也會稍微有所上升,而這個過程由于比較復雜,目前還沒有很好地求解方法,只是做了簡化假定,忽略這個淋雨區的影響.另外,試驗測量方面也可能存在一些誤差,導致計算結果與試驗結果在填料段底部出現了較大差異.
圖8 不同水氣比工況下,填料段內
煙氣的溫度分布(計算值與試驗值比較)
Fig.8 Comparison between calculation and experiment
value of flue temperature distribution along the height of
packed mass section under different waterflue ratio
5 結 論
本文對一種新型直接接觸式降溫減濕節能裝置填料段內的傳熱傳質過程和建模進行了分析,推導和發展了填料段內的煙氣和水之間傳熱傳質的微分方程組和數值計算方法,進行了實例的數值計算分析,計算結果與試驗值在變化趨勢上吻合良好,在中等及較大水氣比條件下,計算結果與試驗值吻合良好,表明該數值計算方法可應用于新型直接接觸式降溫減濕節能裝置的實際工程設計計算.參考文獻
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1. 評講時應該以那個階段沒有復習的內容作為重點來評講
如我復習力學這部分內容時,學生做的練習中有電學知識內容時,我就著重講電學,避免學生遺忘。
2. 按照三輪復習方法,制定好電學復習計劃
第一輪復習著眼于把基礎知識講透、講細,幫助學生牢固掌握知識點,把一些重難點知識,通過比較辨析加深理解,指導學生科學的學習方法,教育學生正確的解題方法。
第二輪復習主要是通過幾個專題進行訓練,培養學生靜電分析能力,電路連接及分析故障的能力,解決簡單的串并聯電路的計算能力,設計實驗、正確選擇兩表量程、正確讀數、記錄數據、畫U—I圖像、分析得出結論等的能力,并結合填空、選擇、作圖、計算、實驗五個題型進行專題復習,對大板塊重難點知識、考試常見誤區作講解、理順線索,對中考題型綜述解題思路、技巧,每個專題精心配備針對性強的中考試題,以達到提高學生分析、概括、綜合、表述能力的目的。
第三輪復習教師要正確預測中考試題的走向,精心選擇試題,通過科學的模擬測試,使學生把所學的知識轉化為中考所需的能力,并幫助學生查缺補漏。
3. 夯實基礎知識
從近年來的中考題來看,能力的考核與基礎知識是緊密聯系的,因為基礎知識的強化是提高能力的前提。有了扎實的基礎知識,才能以不變應萬變;沒有扎實的基礎知識,能力的培養變成了空中樓閣。因此我們要參照“物理教學的基本要求”,把主要精力用于使學生深入理解基本物理概念和規律方面,突破重點,形成有機的知識結構,提高分析解決問題的基本能力。在復習中不讓學生做偏題和怪題,而是以教材為準,必考的知識點進行全面梳理,歸納整理考點,不能讓學生在知識點上存在盲點,因為近年來的中考題很注意考察教師認為不重要、容易忽略的知識點。
在復習中,教師要時常改變復習方法,避免學生出現刺激疲勞。如我在復習“摩擦起電”的原因時,做了一個游戲:讓一個力氣大和一個力氣小的學生上講臺搶對方身上的小東西,小東西相當于電子,最后力氣大的搶了力氣小的小東西。通過這個游戲讓學生明白是由于不同物質的原子核束縛電子的本領不同,束縛電子本領強的容易得到電子,它因有多余電子而帶上負電,這樣既活躍了課堂氣氛又強化了學生對知識點的理解等。 轉貼于
在復習中要面向全體學生,要注意指導學生的學習方法,要盡可能讓學生參與,所以復習時教師要求學生動腦想、動手寫、動眼看、動耳聽、動嘴回答問題。每一種專題由淺入深,循序漸進,對于學生容易混淆的知識,教師應用對比法重點加以區別,并及時歸納總結。如探究歐姆定律實驗,電阻一定,探究電流與電壓的關系時,滑動變阻器的作用是改變定值電阻的電壓,以便找出電流隨電壓變化的規律;而探究電流與電阻的關系時,滑動變阻器的作用則是控制電壓不變等。
4. 培養獨立解決問題的能力
中考物理試題中有一些是在常規題的基礎上通過改變物理情景、設問角度,以及相關聯問題的組合編制的。有的學生常不管問題的要求與條件,想當然照搬公式,套用做過的習題模式,造成解題思路方向錯誤;有的學生認為自己獨立處理問題的能力較差是因為難題做得太少,于是花大力氣去攻難題,可在考試中一旦遇到自己沒有見過的“生題”,腦子里記住的各種題型與解法與不熟悉的物理情景對不上號,就沒有了辦法。因此,在復習中要指導學生不要濫做習題,一定要擠出時間去思考揣摩、歸類,注意同類問題間的細微差別,同時還要善于總結分析解決物理問題的思路和方法。
5. 關注教材變化,關注學生實際生活,關注現代科技的發展
教科版本教材與滬科版本教材相比,知識更全面,系統性更強,對學生的要求也更高。在復習中我建議教師要關注一下新舊教材的差異,如舊教材沒有講到電磁波的兩大功能,而新教材用了大量的篇幅講電磁波的信息功能。物理知識與我們的生活、社會、科技發展是密不可分的,學以致用是學習物理的基本原則,也是檢驗學習效果的有效手段。因此在復習中要指導學生注重理論聯系實際,在夯實了基礎知識的前提條件下,也要多渠道、多方面地去吸收和了解有關信息,關注社會和生存的環境,了解最新科技成就,教師更要關注現代科技知識和近代物理知識,并滲透給學生,還要結合一些生活、生產和科學事件中的有關問題,選編習題,讓學生綜合應用所學知識去分析、去解決,從而提高學生獨立解決實際問題的能力。
6. 注重實驗的探究過程
從近年來的考題來看,每年電學部分考分在12分左右,考查了學生畫電路圖、連實物圖、量程選擇、正確讀數、滑動變阻器的阻值范圍、處理實驗數據等,總之,考查了實驗的過程和實驗方法的理解,學生只有親身經歷科學探究的過程,才具有真正分析解決實際問題的能力。由于中考對學生實驗能力的要求越來越高,而學生失分又比較嚴重,這就要求教師在復習中要切實注重學生觀察能力、動手能力的培養,對幾個重點的電學實驗要進行對比性操作練習,對易混淆的地方做重點區分,并加強實驗操作題的練習和指導。
打造智能生活方式
“福特智能移動計劃” 旨在利用創新技術構筑未來交通生態系統。計劃的第一步是推出25個試驗項目――這25個項目關注人炸性增長、不斷增加的中產階層、空氣質量和公眾健康問題等四大全球趨勢。
“該計劃運用令人振奮的新技術,將在新的交通環境中重新定義消費者的出行體驗,”福特汽車電子電氣系統工程總監Jim Buczkowski表示,“通過GoDrive試驗項目,我們能了解消費者的需求,并為駕駛者帶來更行之有效的共享車輛體驗。”福特將攜手家電、可再生能源和電源管理行業的領先者們在上海和北京推出 “福特智?能生活”試點項目,以切實展現節能產品對世界的影響。
“福特智?能生活”模型預計將累計節省家庭能源使用成本 63%(分別在用電和燃氣方面降低 40% 和 69%,每年約可節省人民幣9,400 元),二氧化碳排放 減少45%,總計可達 6,828 公斤。該模型還將極大地減少污染排放,其中分別減少PM2.5 和 PM10 有害顆粒物排量 32% 和 35%,并能將氮氧化合物和硫氧化合物排放分別減少38%。
提高用車共享效率
福特重點展示了兩項在美國進行的移動出行試驗項目:遠程遙控定位試驗和停車位信息共享試驗。遠程遙控定位試驗所用車型是由福特此次試驗的合作伙伴――喬治亞理工學院開發的智能高爾夫球車,該球車能讓位于遠程位置的工作人員通過 LTE 系統讀取實時錄像信息,并操控球車。“這些高爾夫球車配備此項技術后,就可以從停車站通過遠程遙控的方式開走,跟在電子游戲室里看到的極為相似,”Buczkowski 說道,“其中有一些非常令人激動的嘗試,比如提高用車共享效率,以及讓駕駛者即使在惡劣的天氣下也不被淋濕?!?/p>
該試驗利用技術手段對車輛進行重新定位,從而將車輛從前一位駕駛者停車的位置轉移到下一位用戶需要用車的地點,這將對優化用車共享項目提供幫助。這項技術也能夠有助于優化代客泊車服務。
福特還將與喬治亞理工學院合作進行另一項移動出行試驗――停車位信息共享試驗。該項目憑借福特汽車已配備的聲納及雷達技術,利用采集到的數據不斷標記出可用的停車位。試驗車輛以不高于 16公里每小時的速度四處行駛并搜索可用停車位,然后將收集到的停車位相關信息上傳到云端,以便于其他正在找停車位的駕駛者查尋。
保溫層整體發泡技術
保溫層質量的好壞是電熱水器是否節能的關鍵,而保溫層的好壞要看發泡技術、所采用的材料及保溫層厚度。電熱水器進入市場初期采用的是聚乙烯泡沫保溫層,也就是一般的海綿、泡沫塑料,保溫熱阻系數低,保溫效果很差。目前熱水器品牌廠家都采用聚氨酯發泡、聚氨酯保溫層,這種材質熱阻系數較高。而且由于對發泡技術提升,對發泡溫度和發泡率可以控制更精確,保溫性能更有明顯提高。電熱水器的保溫層采用一體成型整體發泡技術,利用高密度加厚無氟聚安酯,應用高性能的進口灌注機械,通過微電腦控制,把無氟聚氨酯原料混合后,注入熱水器內膽和外殼間的空腔內發泡。發泡成型后,水箱內膽、外殼和端蓋形成一個整體,從而形成無氟聚氨酯保溫層。目前電熱水器都采用無氟聚氨酯材料,也有一些熱水器以低價進入市場,但是在消費者看不見的保溫層材料方面偷工減料,雖然表面看不出來,但是消費者使用后會發現這種熱水器耗電多、散熱快,會成為家中的吃電大戶。
整體保溫技術
采用壁掛式安裝的電熱水器,需要有與墻體連接的掛架。而掛架與內膽上的支架是螺栓連接,內膽上的支架與內膽是焊接連接。在沒有任何隔熱情況下,熱量極易從連接處流失。如果內膽支架與內膽采用卡式連接并在各連接處采用了絕熱處理,就能阻斷這部分熱量的流失,節省電能的消耗浪費。
溫控器內置技術
溫控器是保證熱水器溫度的控制中樞,直接影響熱水器的使用性能。溫控器若靈敏度不夠,就會使熱水器總是處于啟動的狀態,消耗電能。將高敏感的電子傳感器安置在熱水器內膽內部,能精確地測量到最里層水的實際水溫,避免因測溫不準造成熱水器頻繁加熱。
低水位進水管技術
低水位進水口,冷熱水分層效果更佳,避免了冷水沖擊加熱管,而影響加熱速度和降低加熱管效率。
下潛式發熱管設計
早期的電熱水器都是只有一根加熱管,但由于熱水器結構和安裝方式的限制其熱水產率并不高,這就意味著電熱水器內膽中總有一部分熱水沒有得到利用。有一定水壓的自來水從進水管流入熱水器內,進入的冷水將與原有熱水混合導致水溫下降,減少了可利用的熱水量。潛入式的加熱管可從內膽底層加熱水使內膽內水充分對流,假如加熱管不是下潛式的,加熱管下部的水就很難充分加熱,造成熱水分層,實際可以使用的熱水減少。
分層加熱技術
雙加熱管的采用可使消費者根據自己使用情況,對兩個不同功率的加熱管組合使用。
在用水量較少時,可只使用上層發熱管加熱,使用分層加熱更加節能。
中溫保溫技術
根據熱力學定律,溫度梯度越大其熱量傳遞的趨勢越劇烈,也就是說電熱水器內膽水溫75℃時比水溫4℃時的熱量耗散要劇烈得多。中溫保溫技術,即在平時人們不使用電熱水器時,電熱水器的待機狀態是以將熱水器內膽中的水加熱到4℃為上限的,而不是將水溫一直加熱到熱水器可達到的最高溫度。當人們要使用熱水時可以采用預約激活或手動激活的方式,使熱水器啟動并迅速將內膽中水加熱到需要的溫度。這樣就減少了電熱水器待機狀態的熱量損耗,同時又不會影響熱水供應。另外還可以針對峰谷電價的是使用定時控制。有了中溫保溫技術,電熱水器在保溫的情況下,也不會在高溫下反復加熱,這樣就在節能與省時之間找到了很好的平衡點。啟動中溫保溫功能,即能避免因保溫溫度過高造成的熱量流失,又避免了因溫度過低而延長加熱時間,解決了節能與省電時的矛盾。
智能預約技術
智能微電腦系統,依據預先的設定和當前水溫進行數字分析,自動選擇加熱功率和加熱時間,避免反復加熱。消費者使用前只需設定好洗澡的時間和溫度,機器自動推算出最優化的加熱方案,準時準點的提供熱水,省去反復加熱的損耗。
夜電技術
為了鼓勵錯峰用電,許多城市實現分時電價政策降低了夜間用電低谷時的電價。通過控制電熱水器使其在夜間加熱,利用其容積保溫性好的特點在白天保溫,可以提供人們足夠溫度的熱水。這樣電熱水器的運行費用得到降低,同時這樣的用電方式降低了發電廠的不規則負荷。雖然不能說達到節能的效果,但是對消費者來說卻達到節省電費的效果。
關鍵詞:室內設計環保節能現狀分析設計方法新理念
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
中圖分類號:TK01+8文獻標識碼:A 文章編號:
1、當前我國室內環保節能設計的現狀分析1.1 設計觀念上的偏差。一提起室內設計或裝修,人們就會習慣性地想到墻面的粉刷裝飾、地板的鋪設、天花造型吊頂的安裝等,仿佛不在圍合空間的界面上增添一些東西就不足以稱之為設計或裝修,人們觀念上已將設計等同于加法設計。誠然,加法設計為人們提供了美觀的界面,實用的物品存放空間,然而,從環保節能角度來看,加法設計必然伴隨資源的消耗和浪費,而且加法做得越多,對資源的消耗和浪費也越多。此外,加法設計所用的裝修材料越多,揮發出來的各種有害氣體也越多,對室內環境的污染也越重,有些材料比如天然石材還具有輻射性等,如此看來,加法設計在一定程度上來說既不節能也不環保。1.2 設計行為上的偏差。當前我國的室內設計日趨高檔化,甚至奢糜化,人們把對高品質生活的追求演變為對奢華環境的追求,這些室內環境不僅裝飾奢華,用材名貴,而且一年四季以能源的動力維系著春天般的感覺,甚至為爭奪客源不惜代價,人工營造異域風情,極盡裝飾設計之奢華手段。從設計角度來說,這些奢華的手段無可厚非,但從環保節能的角度來看,卻是非常值得人們深思的。名貴材料的無度使用,背后必然是對自然資源和自然生態環境的破壞,造成能源的枯竭。人工營造的氣候環境又使人們遠離自然,背離春夏秋冬四季交替的自然規律,直接導致人體免疫力、抵抗力的下降,引發健康問題。
1.3 設計過程中的偏差。設計過程中不注重軟設計,忽視設計技能方法的應用,強調硬設計,以物性設計為主;不注重本地資源的有效利用,舍近求遠,以稀為貴,以新為奇;不注重開發常規材料的設計潛質,強調珍、稀、貴材料的使用;不注重自然材料的應用,強調工業材料的表現效果;不注重自然光源的合理利用,強調人工照明;不注重室內環境的通風、保溫、散熱性能,以人造氣候代替自然氣候等等,這些都有悖于環保節能設計的理念。
2、提高室內環保節能設計方法初探2.1 硬空間軟設計:所謂硬空間是指圍合空間的界面都具有物質性。所謂軟設計是指技巧性、藝術性的設計手法,是相對于應用物質手段的硬設計而言。比如在改變空間形象上,硬設計主要是依靠造型和陳設裝飾,而軟設計可以利用不同光、色、材質肌理給人不同的生理心理感受來改變空間形象,使小空間顯大,低空間顯高,窄空間顯寬;也可應用對比設計手法改變空間形象,如欲高先低、欲寬先窄、欲明先暗等;還可通過改變陳設布局方式來改變空間形象等等。再比如對空間的分隔,硬設計主要通過墻體、隔斷、家具等有形的物質手段來分隔,而軟設計可利用色彩、肌理、燈光的變化來劃分限定空間,使空間不經有形分隔而形成區域感,同時又保持了空間的通透性。探究和開發常規材料的潛質,使其材質肌理具有特殊的表現效果,從而達到豐富空間效果的目的,這也是常用的軟設計方法。軟設計方法很多,相對于硬設計而言,它注重設計技巧應用,注重挖掘設計要素的潛質和特色,使用材料少,對資源的消耗也少,其環保節能性是顯而易見的。
2.2 減法設計:加法設計是最直接的裝修手法,在加法思維中,往往會因為陷入太多的元素而失去設計分寸,平添了多余的結構和裝飾。而減法設計是經過取舍的判斷,減掉多余的裝飾和不必要物件,使空間環境變得純凈、輕松而舒適。減法設計的環保節能性體現在:對空間界面處理用材少而單一,甚至直接用建筑結構而不附加額外裝飾作為空間界面;空間處理常采用軟設計手法,避免非功能性的結構和裝飾,用色純粹,線形簡潔;室內家具陳設講究功能的多樣組合和實效性,注意空間的留白和純凈。由此可以看出,減法設計是使用最少的材料和資源來實現實用和美觀的統一。2.3 零材料費裝飾設計:零材料費裝飾設計是指裝飾設計所用的材料并非來自于建材市場,而是來自于無毒無害的生活和工業廢棄物,如飲料罐、廢報紙、一次性餐具等,其成本極為低廉,接近于零甚至有可能為零。這種設計是一種化腐朽為神奇的裝飾設計手法,同時也是一種節能環保、合理利用資源的做法。零材料費裝飾設計不同于先設計后買材料的常規設計,而是要根據找到的材料進行相應的設計,這就要求設計師具有較高的藝術素養,能打破常規,進行創造性設計構思,開發挖掘材料特性,創造藝術化、個性化室內空間。零材料費設計法強調生態設計,注重環保節能,減少污染和浪費,它所具有的綠色環保、生態節能、可持續性發展等特性,是未來裝修設計的發展趨勢。
3、構建室內環保節能設計新理念的對策研究3.1 改變人們的認識觀念,還設計內涵以真本性設計的真本意絕不僅僅是為了好看、美觀而增添某些東西,也不是為了藝術而藝術的載體,更不是精英意識的彰顯,或高貴奢華之類的代名詞。設計的真本意是為百姓大眾服務,解決人們的實際困難,使人類生活更美好,使人與社會、自然更和諧。設計應該反映一種最自然、靈活、隨意的生活方式,流于平民百姓之間,使之體現百姓情壞,使人平易相對。設計的意義在于實用、在于節約、在于發展,更在于和諧。脫離了服務大眾這一目的,所有的設計都只能是緣木求魚,舍本求末。設計師們應該擔當起設計的社會責任,以環保節能設計理念調整人們的認識價值觀,提倡節制、適度和限制的設計價值觀。
關鍵詞:智能電網 分布式網絡 云計算 近場通信 對等網
0 引言
2009年初,我國國家電網啟動了“堅強智能電網體系研究報告”、“堅強智能電網綜合研究報告”和“智能電網關鍵技術研究框架”等項目的研究。4月15日華北電網向社會公布了智能電網規劃。5月21日在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上,國家電網公司正式宣布將建設“堅強的智能電網”。至此,我國的智能電網建設步入了正式的發展時期。[1-3]
本文將把重點放置在智能電網信息化建設中的信息和通信部分,這一部分是智能電網和核心和靈魂所在,也是與其他電網系統的重要區別之處。
1 現有的智能電網方案和網絡技術
1.1 SmartMeter系統
SmartMeter系統是世界領先的智能電網解決方案提供者SmartSynch公司的核心產品。這個系統基于IP協議接入和處理電網計量儀器信息,對電網進行控制,向企業和用戶提供電網監控服務。
目前許多智能電網的技術方案都涉及到對電網的物理結構做出較大改變,這些過于理想化的模型很難應用于實際的大規模部署中,因此,盡量保持現有電網的物理結構對于設計智能電網系統來說是十分重要的[4]。
1.2 分布式網絡技術
所謂分布式網絡,顧名思義,即網絡中各個節點并非集中在一起,而是分散在網絡各處。這里的節點可以是物理上的節點,即主機,傳感器和具有聯網功能的各類終端設備,當然也可以是邏輯上的概念,即應用程序或者協議驅動等。在分布式網絡中,對等節點可以直接相互通信,并不需要服務器進行中轉,這種對等也可以是硬件上的或者邏輯上的。
1.3 云計算技術
云計算是在網格計算,集群計算的基礎上發展而來的概念。其核心是使用集中在一起的廉價計算設備和存儲設備提供可伸縮的,按需分配的通用或專用的計算和存儲服務的形式。
目前云計算技術按照其架設的層次可分為:SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)、IaaS(基礎設施即服務),其中SaaS主要用于專業應用,在電網中可用于計量統計,決策等電網專業應用。PaaS和IaaS可以自由地裝入各種應用軟件和操作系統提供給用戶和企業進行更為通用的應用[5]。
1.4 近場通信技術
所謂近場通信,是指一種有效距離10cm左右的高頻無線通信技術。這種通信技術向消費者提供了一種簡便,直觀的信息交換方式,非接觸和內置芯片的實現方式使得其應用范圍比較傳統磁卡和接觸式芯片設備更加廣泛。同時,近場通信的實現方案價格十分低廉,將其搭載在移動設備上還能夠和移動設備進行交互,實現更加高級和定制化的服務。
近場通信可用于身份識別、金融支付、票務等消費應用,通過結合手機也可以實現智能錢包等綜合性應用。
2 基于雪片結構的分布式智能電網網絡
智能電網是傳統電網的升級產物,它是對傳統電網階段性的,循序漸進的改造,因此在大膽使用新技術的同時,最大限度地保持老線網也是非常重要的。這里將探討一種架構方式,充分將現代互聯網通信技術融合到電網中,取長補短,以較小成本來升級智能電網。
本文中提到的雪片結構是一種網絡的邏輯結構,它不同于典型的分布式網絡,這種結構顧名思義就像雪片一樣:具有區域性的中心節點;非中心相鄰節點間具有鏈路;區域性中心節點也符合上述條件;具有一個根節點[6]。一言以概之,這個網絡是分布式和傳統網絡的結合體。
2.1 P2P和C/S模式結合的通信網組網方式
P2P網絡,即對等網,是一種典型的分布式邏輯網絡的形式,信息在網絡中直接交換。在雪片結構中,P2P網絡組成整個結構的同級節點對等通信部分。
雪片結構中還有一種重要的類型,即區域中心節點。這個概念繼承于傳統的中心網絡。因為完全的分布式結構并不適宜進行通用的網絡應用,實際上很多具有邏輯中心應用在中心網絡中具有更高的執行效率和敏捷的部署,同時中心節點還可以像網絡中提供富裕的資源,分擔瘦節點終端的壓力。因此,作為一個實用網絡,應該部署一些中心節點。
在對等網中基于不破壞對等網的基本特性的前提,我們設置一種稱為區域中心節點的節點類型,與它直接相連的次級節點被認為在同一個區域中。同時,區域節點的設置造成了客觀上的網絡分級(分層),同級的區域中心節點又構成了一級并與上級相連。最后整個網絡收斂于一個根節點處。在網絡中的高一級的節點一般地要比低級的節點擁有更加富裕的資源,這包括計算資源,網絡資源,存儲資源等,這些資源可以通過服務的形式向下級提供或者供運行一些特定的管控應用。
2.2 通信網與電力網的融合方式
現在已有的電力網絡是采用典型的總線結構。但是總線結構的網絡中,支線并不是集中在一個節點處連接到干線上的,實際上,支線都似乎分散地連接在干線各處的,這種連接方式和一般的通信網絡并不一致。這種傳輸方式較傳統的通信網絡而言,無疑是比較昂貴的,但是,其好處是節約了基礎網絡線路的建設成本。
除了電力調制以外,還可以比照電力網絡線路的部署,在沿線建立純數據線路網絡。這種傳輸方式在保證線路主要節點可以相互重合的基礎上,充分利用了成熟的電信技術,減小了電力調制大規模部署的風險性和電力調制復用路數的限制問題,當然重新部署通信線路將耗費較大的成本[7]。
綜上我們在實際建設者中應當采用折衷的方案,譬如在骨干網上建立電力專用數據線路,同時支持公共電信網絡的接入,這種接入可以通過服務的方式實現,另外在偏遠地區,可以采用電力調制方式,避免向偏遠地區二次架設網絡的昂貴支出。
2.3 網絡應用的部署和應用前景
智能電網其智能來源于強大的計算和信息存儲能力和無處不在的終端和傳感器,因此云計算和近場通信技術就顯得尤為關鍵了。
這種智能電網還能夠很好地支持目前方興未艾的微電網架構[8],微電網和主干電網的層級關系與雪片模型相當吻合,只需在微電網中設立區域中心節點并與其他區域中心節點和上級節點連接,微電網的監控、計量和管理便可以很好地和主電網相容。
智能電網的終端設備由于其可具有計量,物理位置確定等特性,因此無疑會是所有網絡基礎設施中分布最廣,覆蓋最全的設備,在智能電網的應用中可以充分利用這種設備的先天優勢。通過在設備中搭載或者存儲地理信息記錄,整個網絡就能形成一個覆蓋所有通電地區的地理信息系統,這個系統可向網絡和云服務精確的地理位置信息,進而幫助維修人員進行故障定位,或者幫助無線智能設備的持有用戶定位當前位置并根據服務提供者的獲得相應社會服務信息。
參考文獻:
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[2]曾祥滏.智能電網建設框架及主要建設內容研究[J].新材料產業,2010(02):37~39
[3]潘睿,劉俊勇,郭曉鳴.面向智能電網的電力系統云計算[J].四川電力技術,2009(12):6~10,37
[4]SmartSynch官方網站.省略
[5]林,孫雁,干靜.分布式網絡環境下的負載平衡原理及算法[J].四川大學學報,2003(11):97~100
[6]S.Deering,Cisco,R.Hiden,Nokia.Internet Protocol Version6(IPv6)Specification(RFC2460)[S].IETF Network Working Group,1998.12.