節能論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇節能論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2計算機軟件的應用

科學技術的發展對于各行業各領域來說都是推動領域新技術使用的前提條件，這一點對于建筑空調能耗控制來說同樣也適用。實現建筑空調能耗控制指標的合理性，科學性，必然會用到一些科學的計算方法。對于西方國家來說，也愿意投入大量的資金與技術對這種科學的計算方法進行研究分析。而這些科學的計算方法可以由大型軟件實現，如美國在這一方面的突出貢獻，ACCESS軟件和TRNSY軟件，日本的突出貢獻則是研發了HASP軟件，法國也取得了一定的成就，典型的就是CIJM2000軟件，以及其他國家自主研發的大型軟件。對于法國研發的CIJM2000軟件來說，其對數據的分析主要是采用網絡法對系統進行動態模擬，使用丹麥軟件ESACAP作網絡描述和模擬計算，從語言（ESACAP）到編程（模塊式）都有其獨特之處。從而讓該軟件在編程語言模塊和系統模塊上都具有了其它軟件沒有的獨特性。不得不注意的是，大型軟件的應用對使用者提出了很高的要求，他們必須要具備軟件應用過程中的編程能力。如果沒有相應的編程能力，就會造成計算結果的誤差。此外，在計算空調能耗指標中應用該軟件，往往需要耗費一段時間。因此，為了提高該軟件的實用性，很多國家都在致力于解決耗時長的問題。如在計算建筑物內部采暖能耗時，可以采用“度日法”，較高的適用性彌補了估算結果的粗獷，也得到了世界各國的廣泛運用。結合多年實踐經驗以及我國的實際情況，解決我國建筑空調能耗問題最適宜的方法應該是改良溫頻法。首先，該方法具有通用性，不管是建筑供冷空調系統的應用還是供暖能耗的分析都有著良好的應用；其次，該方法具有簡明性，通過對穩定傳熱公式的應用，提升了空調能耗分析的實用性；第三，與我國“冷負荷系數法”計算原理一致，大量的減少了參數的重復計算。

3氣象參數的提供

逐時計算法的采用，對氣象參數資料提出了很高的要求。即使是之前的“改良穩頻法”簡算法，其計算過程中也還要求要用到室外空氣干、溫球溫度以及濕度這幾項參數。氣象參數作為一個參考數據，其對能耗的分析也產生了很大的影響。但是當前，我國不少省市的氣象部門在提供氣象參數時采取有償服務的方式，以牡丹江市為例，每獲取一個氣象參數就要花費0.2-0.5元，無形中加大了氣象參數獲取的投入，且當前我國在空調能耗研究方面投入經費不足的情況下，給科研項目的開展增加了很大的壓力。而在發達國家，氣象參數的提供是免費的。如美國，其提供使用的磁盤氣象資料，是利用“參考年”、“氣象年”等方法進行統計的氣象參數，此外，還提供氣象參數公開的服務。節能工作的開展可以說是國家的公益性活動，而節能研究機構對節能方案的設計最終目標是服務國家、服務社會。因此，加大國家的對空調節能項目的支持，可以適當的出臺一些政策法規，進而保證節能研究機構把握大量的、準確的氣象參數。

4空調節能措施相關問題的研究

對于建筑空調能耗指標的研究來說，研究的方面很廣，在計算問題之外，還有相關措施的研究。如冬季中，日照能夠滿足人們對溫度的需求，而這又有利于控制冬季的空調能耗，但是夏季的日照對空調的制冷來說，就要耗費大量的能源進行制冷。我國地域的復雜性決定了我國具有復雜的氣候特征，因此，各地方設計建筑物的窗墻時，要切合當地的氣候條件。又如，對自然界中冷能源和熱能源的利用研究。包括夜間的風力運動、水分蒸發作用、太陽能的利用等方面的內容。雖然，當前有很多的科研人員和科研課題針對空調節能措施相關的問題進行了研究，但是我們要明白，空調節能技術研發以及節能措施的實施都不是一朝一夕的事，而是要上升到一定的層面，從而為空調節能技術的研發和技術措施的實施提供堅實的后備力量。

篇（2）

貼膜是玻璃表面用粘膠、壓敏膠貼上一層薄膜或層壓薄膜，玻璃表面的貼膜具有各種功能，如增強、遮陽、絕熱、裝飾等。貼膜時可采用液體輪合劑或膜本身涂布壓敏膠。按膜的功能可分為遮陽絕熱、陽光控制、低輻射、熱反射、光柵（鐳射）、增強（防爆、防盜）、磨砂、彩色和印花等貼膜。貼膜一般在室內玻璃。

我國建材行業標準JC846—1999中貼膜玻璃指貼有機薄膜的玻璃制品，在足夠強的沖擊下將其破碎，玻璃碎片能夠粘附在有機膜上而不飛散，如果被擊穿成一個洞，洞的邊緣不應有未貼膜玻璃那樣鋸齒狀。此標準分為1類貼膜玻璃和11類貼膜玻璃，I類貼膜玻璃指未經過鋼化處理的單片玻璃板貼膜而制得的，II類貼膜玻璃指鋼化玻璃或半鋼化玻璃板貼膜而制得的，此標準適合于建筑玻璃，與建材行業標準相比，本文所講的玻璃貼膜所包括的范圍更廣一些。

隔熱保溫膜貼于玻璃正面或背面，既可起隔熱保溫作用，又可起裝飾作用，主要性能如下。

①遮陽性此類型膜根據產品類型和用途，反射大陽熱能50％～78％，熱能透過僅10％～20％，遮蔽系數0.20～0.60，起控制陽光作用，減少了進入室內的太陽能。

②絕熱性貼膜后可起絕熱作用，通過玻璃的熱能損失減少到30％～50％，減弱溫度急劇變化程度，可望解決冷壁效應和溫室效應，因而節省了空調費用。

③減少可見光和紫外線的透過率一般3mm透明平板玻璃的可見光透過率為89％，對300～380nm紫外線的透過率為70％。貼膜后，根據要求可使用不同色澤的膜，對可見光的透過率能降到10％～50％，紫外線的透過率僅為0.4％，減輕了紫外線對室內家具和紡織制品的損害作用。

④改善建筑物的協調性絕熱薄膜有各種不同的色彩和不同的透過率，貼膜后可與現有建筑色彩協調，融為一體，貼膜也可起鏡面作用，室外看不到室內人與物，而室內卻可以看到室外的景象，可代替窗簾，減少了窗簾拉開和合攏時所造成的不協調現象，克服建筑物外觀的不一致性，提升建筑品質。

⑤增加玻璃強度和安全性玻璃破裂時，碎片不會飛出傷人。

此類貼膜又可以分為陽光控制膜、陽光反射膜、低輻射膜（Low－E），三者相互之間很難明顯區分，通常認為陽光反射膜的反射率較陽光控制膜和低輻射膜略高。低輻射膜是在保證可見光透過率盡可能高的條件下，阻止室內輻射能量傳遞，達到節能效果，其輻射率E<15％。此外還有防紫外膜等。

各類型隔熱保溫膜不僅具有數值不等的太陽能反射率、吸收率、總太陽能的阻隔率與遮蔽系數，而且具有99％的紫外線的阻隔率，相應的防曬指數為100，而一般玻璃的防曬指數僅為0.5～2.7，防曬霜的防曬指數也只有20，貼隔熱保溫膜后阻隔紫外線效果較理想。根據品種的不同，眩目光減少率波動于42％～79％之間。表12河中各類型貼膜的強度也是比較高，No.l～5的抗拉強度為177.3MPa，斷裂強度為696.3kPa，剝離強度1300g.cm－1，穿刺強度為34927g.No.6的抗拉強度為203.4MPa，斷裂強度為1620.3kPa，剝離強度為1122g.cm-1，穿刺強度為66224g.

低輻射貼膜能阻隔夏季太陽巨大熱量（可達79％太陽熱能）和眩目強光，但不光線進人，使室內更陰涼，而冬季卻能減少熱量透過玻璃的損失，貼在單層玻璃內表面時可降低熱損耗30％左右，起了冬暖夏涼的作用。

隔熱保溫膜的基片材料為15～50μm的聚酯薄膜，可用磁濺射各種有色金屬進行著色，通常有銀色、灰色、古銅色、金黃色等。比較低檔一些有染色膜。

篇（3）

據中國移動綜合部的孫佰介紹，中國移動2006年保有基站約25萬個，至2007年，基站數目就已達30.7萬個。基站數量的激增，加大了對能源的消耗，根據中國移動內部提供的耗能分析圖表顯示，目前基站耗能占據73%，這其中基站主設備耗電占據51%，基站空調耗電占據46%，其他配套設備耗電3%。

可見，若想從根本上降低基站耗電，節約運營成本，只有從機房主設備和空調入手。目前，通過空調乙二醇雙冷等技術已經可以充分降低空調耗能，所以，基站主設備節能成為最大的突破口，也是運營商關注的重點。

節能不能只關注基站功耗

事實上，通過對移動運營商生產需求分析，設備制造商很早就意識到基站節能對于運營商運維成本降低的重要性，目前已經出現了很多成熟產品。

由于實力和經驗相當，目前各大設備商使用的節能技術和節能方案差別不大，主要集中提升基站功放能效，采用節能軟件降低基站運行能耗，各類綠色潔凈能源的采用(如風能、太陽能、生物能源等)、改進基站站點設計等。

目前，這三家設備制造商的最新主打基站產品都在采用較為先進的多載波功放技術(MCPA)，可以大幅度降低每載頻的能耗。根據資料顯示，通過采用雙密度載頻，S4/4/4配置的GSM基站能耗從1800W迅速降到1000W左右，能耗節省高達40%以上。據華為中國區無線Mar-keting部CTO周建國表示，目前華為已經實現在單模塊內最多支持6個載頻，正在四川、青海等地進行測試和商用驗證。愛立信也正在開發這樣的基站，據介紹，對比2載頻，這種新技術將節能40%以上。

目前運營商在進行節能測試時，過多地將目光集中在單一設備功耗上，而沒有從基站整體考慮能耗。“這種方式是不合理的，有些時候盡管產品功放效率較高，但如果基站的整體設計不好，很可能要達到同樣的通信質量和覆蓋范圍，設備能耗一樣很高。”愛立信無線解決方案專家章正珊表示。但好在目前，中國移動設計院已經意識到基站節能不能只關注功放，還要關注整體基站設計。

由于分布式基站4載頻配置下平均能耗僅550W，基帶與射頻單元之間采用光纖傳輸，無饋線損耗，覆蓋效果與傳統宏基站相當，自然散熱技術則省去了溫控能耗，且占地面積小，安裝快捷，能夠廣泛應用于室內覆蓋、城區選址困難區域、熱點覆蓋等場景。由于分布式基站具有如此多的優勢，中國移動已經明確表示，會進一步擴大分布式基站的應用場景，目前愛立信、華為正在內蒙古、廣東、貴州、四川等地進行測試和驗證。

軟件節能優于硬件

降低設備的載頻能夠有效降低功耗，于是出現很多運維人員通過長時期觀測載頻使用情況，人為在“閑時”開關載頻來達到節能的現象，雖然效果顯著，但這樣既浪費人力，同時也大大降低了基站的應急能力。

目前各大廠商提供的節能軟件改變了這種情況，讓老舊基站煥發出新的節能活力。通過負載平衡能耗，在閑時將設備設定為節能狀態，當話務量突增時，可以自動轉化為正常狀態。章正珊表示，愛立信的“PowerSaving”軟件解決方案可以根據話務量的變化自動對實際需要的載頻數量進行控制，從而達到降低基站能耗的目的，該功能可以應用于愛立信1994年后出產的所有基站產品上。而華為的綠色節能軟件已經能夠達到時隙開關，主要應用在華為GSM3012、3006G等主打產品上。諾基亞的NetActServiceQualityManager也有相同的功效。

對于移動運營商來說，相對于硬件的投入，軟件的投入可以有效解決現有基站的節能問題，同時具有成本低，便于維護等特點，可以說是運營商最佳節能投入。另外，新能源的應用對于基站的穩定性提出了更高的要求，風能和太陽能等不穩定電力源，要求基站設備能夠有更強壯的生命力。具周建國介紹，目前中國移動“綠色行動計劃”已經選擇了愛立信和華為在內蒙古等省市，針對太陽能的基站展開測試，檢驗基站設備的穩定性。

網絡規劃與設備功耗同等重要

在整體網絡規劃上，專家提出了“需求-設計-研發-制造-供應鏈-部署-回收-需求”等閉環周期節能系統，如華為的“E2E綠色設計方案”、愛立信的LCA綠色計劃等計劃也都是全生命周期評估的典范。

有著豐富工程經驗的章正珊認為，基站節能的重點不應放在基站技術的升級上，而是應該放在網絡規劃中。“一個好的網絡規劃，在不影響用戶通話質量和減少覆蓋的基礎上，可以最大限度地減少基站數量。這對于運營商來說，不但可以減少初期成本投入，同時也可以減少后期維護成本。”

據專家經驗估計，讓一個經驗豐富的網絡設計專家從最初即參與整體網絡規劃，可以將無線站點的數量減少30%～50%。

按目前網絡基站設備2.5KW(GSM、CDMA基站平均能耗)來計算，每減少一個基站，每年可以減少耗能21900度電。

但是目前運營商還沒有完全認識到網絡規劃在節能減排工作中的重要性，曾有中國聯通地方運維人員對記者抱怨：“節能減排不能光靠在后期運維上下功夫，運維能夠減少的能耗很少。節能減排要從新建基站網絡規劃抓起。由于沒有良好的規劃，造成現在后期維護上能源消耗過多的現象還很多。”

在中國移動“綠色行動計劃”重點工作矩陣圖中，可以看出他們并沒有將網絡規劃作為降低能耗的主要領域。業內專家解釋說，由于這種方式的可實施難度大，投入規劃成本大等問題，還是需要市場的考驗。

向無空調基站挑戰

據統計，溫度從24度上調到28度時，基站節能效果將提高3%～8%。但是在目前的基站內，都有最高溫度上限的設置，不能輕易調高基站溫度。

中國移動綠色行動計劃負責人秦光澤對記者表示，現在的基站設備已經能夠適應普通的高溫運行，之所以設定基站頂限溫度——25℃，主要是考慮不影響基站內蓄電池的壽命，蓄電池在高溫下不能正常運行，如遇斷電等情況，會對網絡安全運行帶來威脅。

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關鍵詞：

油氣；儲運系統;節能

1油氣儲運系統節能技術的必要性

社會科技的發展已經進入了日新月異的時代，我國油氣儲運系統的更新已經跟不上石油化工業的發展速度，無論是在管材開發及應用上，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，連接著石油化工業整個生產運營活動中的每一個環節，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的更高境界，摸清油氣儲運的發展規律，促進我國油氣儲運節能技術的更快發展。

2油氣儲運系統節能技術的研究與分析

(1)油氣混輸技術的分析前些年，我國石油與天然氣的儲運都是獨立分開的，它是把油、氣經過嚴格采集處理后，再進行分離，這就要經過三相分離器、天然氣壓縮機、原油外輸泵等等設施來完成，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，無形中造成了企業經濟成本的增加，而經過革新后的油氣混輸技術，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中已經得到十分普遍的應用，因為這種儲運技術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降低了運輸成本，增加了經濟效益。

(2)輸油泵變頻調速技術的分析輸油泵的變頻調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程度來進行調節的，這種方法雖然簡單、易操作，但卻很容易造成能源的浪費，而采用設置離心泵變頻轉速的方法，不僅能在油氣儲運過程中自由控制它的輸送流量，更能達到節能的目的。

(3)控制蒸汽能耗技術的分析據統計，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，保證油質的溫度與油罐溫度的一致性。另外，對油氣存儲罐的清潔衛生狀況也要加以檢查和控制，因為油罐內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)常溫輸送技術的分析常溫輸送技術在我國石油化工業中的運用比較廣泛，大多的石油化工業都在采用這種輸送法來對油氣進行儲運，因為它不僅節能，而且對加熱保溫裝置的技術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的一些額外的資金開支。

3加強油氣儲運系統節能技術的有效措施

(1)結合實際，因地制宜因為各石油化工企業所處的環境不同，具體的情況也不一樣，所以對儲備系統的建設方法也不盡相同，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，對儲運管道發生的泄漏等現象，可以在最短的時間內進行補救，為企業降低消耗，節約能源，同時還能保證油氣儲運過程的安全可靠性。

(3)加強技術更新從我國的總體水平來看，石油的產能不小，位于世界的前列，但儲運技術卻沒有達到世界的先進水平，在油氣的存儲溫度上、輸油泵的變頻調速上以及混合儲運等等技術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能技術與國際化水平接軌，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鍵環節，進行改進和革新。

4結語

總而言之，石油天然氣的存儲運輸環節是整個石油化工企業的所有生產經營活動中的重中之重，只有把油氣儲運系統的節能技術落到實處，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，促進油氣儲運系統向高效、節能、安全、環保、低碳的方向發展，使我國石油業在國際化的競爭中立于不敗之地，為我國的國民經濟建設增加可觀的經濟效益奠定基礎。

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.關于油氣儲運系統節能技術的研究[J].科技風,2012,17:79.

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市場狀況：市場的壓力、電力短缺、資金短缺以及環境的變壞已為外國公司帶來極大的商機，使他們有機會在節能技術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濟中的作用。國有企業所占全國工作總產值由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。在重工業和通訊以及運輸領域的價格控制作用已削弱。多數商品的價格由市場決定，盡管少數幾種關鍵項目，如谷類、棉花以及石油產品的價格仍在國家的控制之下。中國正通過降低進口關稅和配額，以及向完全自由兌換貨幣轉變，來努力與世界貿易組織的基準保持一致。

作為經濟改革的一部分，中國政府已停止向煤炭工業發放每年高達2.3億美元的補貼。煤炭價格1993年在許多地區開始急劇上漲，1994年價格下調后，仍繼續上漲。據政府報道，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。電價仍是大幅度調節了的，在多數地區，電價現在比燃料價格上升得快。

通過改革，中國的經濟有了明顯的增長，國內生產總值以每年平均8－9％的速度連續增長。盡管80年代能源使用的增長速度只有經濟增長速度的一半，中國的主要燃料－－煤炭的價格，從1978年到1995年仍翻了一番。1995年的原煤產量達12.8億噸。中國是世界上最大的含碳礦燃料的生產者和用戶。難怪現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。這些環境問題由于從生產、運輸到最終使用的整個能源系統的低效率而加劇。

此外，部分是因效率低，電力生產沒有跟上迅速發展的經濟的需要。經常性的電力短缺降低了生產率，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域投資。

當然，政府也很清楚節能在改善與能源相關的經濟和環境問題方面的潛力。早在1980年，國家便開始投入大量的資源來提高關鍵能耗工業的能源使用效率，以及提高所有工業用電機、風機以及泵類的能源使用效率。90年代，政府的目標已將節能投資的責任由公共領域轉向私人領域。國家計劃委員會的中國節能投資公司（CECIC）由大制造商轉化為一個出租協會。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能條例，它們已收錄在中國的《節能法》草案中。如果這一法律獲得通過，許多地方節能技術服務和監測中心將授權進行檢查并將檢查結果向政府報告。嚴厲的立法將加強對節能的需求，這一需求由于現有的節能條例和市場以及環境的壓力而有了較強的增長。

國外的技術和投資可在滿足中國的節能需求中充當重要的角色。自從1978年中國開放以來，國內已成立了240，000家外資企業。直接的國外投資在固定資產中所占的比重已超過國家的總產的10％。外資企業現已占了超過中國總的對外貿易的三分之一。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：

由于經濟和政治力量的綜合作用，以許多方面都產生了節能的需求。由于經營困難的公司允許破產，幸存者更愿意投入先進的技術，如工業過程控制、凝汽閥以及高效電機、鍋爐和爐窯，這些將為企業提供競爭優勢。電價的上升使得使用效率和熱電聯產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地方仍是一個重要障礙，市場政府面臨著通過改善區域采暖系統來減少污染和費用的壓力。外資賓館和辦公大樓開發商通過采用節能燈具、恒溫控制系統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，比竟可以節省金錢。

改善工業設備和工藝：

中國的工業領域為國外的節能投資提供了巨大的機會。目前，中國工業消耗的能源超過能源總是的三分之二。非國有工業產量份額已顯著增長，但由于國家控制著許多重工業領域，它仍是主要的能源使用者。

對國有企業能源使用的研究表明，如果將中國現有的過時的設備和工藝立即用當今世界最先進的技術來代替，將能源效率提高到新的水平，中國具備現有的能耗總量上節省40－50％能耗的技術潛力。當然如此徹底的設備改造是不現實的，這一數字只是作為一個有用的技術參考點。

一個對中國鍋爐和爐窯的提供了大量的證據，證明通過工業設備改造而實現節能的潛力。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在的平均65％提高到發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，工業加工比如鋼鐵和玻璃生產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。

根據地球環境研究所提供的案例研究，多數的工業能源使用的改善是經濟可行的，多數情況下的投資回報率都是很好的。

上面陳述的節能潛力還沒有包括鄉鎮企業，它們多數使用低效、高污染的二手設備，由小型、低效的電站供電。甚至，許多地方的鄉鎮企業投資規模還是技術的先進程度均段于國有企業，為高經濟回報的節能投資提供了一個現成的市場。

降低高效率電機的花費是國外投資的一個很有前途的區域。中國的制造商已生產也一系列稱為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品價格的能力。

國外投資對促進鋼鐵工業使用廢氣也是必要的，高爐產生的含一氧化碳豐富的廢氣可用來低成本發電，且可減少工廠產生的污染。例如，一個6MW的發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，每年可發電36GWH。假設電價為0.6元／KWH,生產的能源價值將高于2000萬元，可讓工廠在不到兩年時間內收回投資。中國已有8家鋼鐵廠有興趣采用這一技術。

表1中國市場節能投資的回報率

投資領域回報率％

鋼鐵

將敞式熱熔爐更換為氧氣爐16

采用連續澆鑄19

二次加熱爐改造36

高爐氣回收41

鋁

爐窯改造84

氨

中型工廠重組20

小型工廠廢熱回收71

氫氧化鈉

采用薄膜電解槽29

水泥

中型爐窯改造15

由濕法轉為干法生產19

小型爐窯改造35

造紙

采用熱電聯產25

黑液回收25

紡織

印染過程的熱電聯產38

氫氧化鈉回收58

計算機化的能源管理>100

認識到中國工業企業節能改造所存在的潛在的機會，一些美國公司已始了這一領域的業務。例如，有一家領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先的中國機械公司合作，改善許多工業應用蒸汽系統的效率。在第三個案例中，一家鋼鐵工業相關公司在財團在中國設立了一個辦事處，尋求鋼廠的節能改造機會。

熱電聯產：

1993年，聯合產熱和發電，即大家所知的熱電聯產，估計幾乎占了中國熱力發電裝機容量的12％。80年代，中央政府支持發展熱電聯產，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、環境得到保護。小規模熱電聯產的任務現在轉移到了省級和地方政府以及私人領域，在這方面產生了對國外投資的需求。

篇（6）

2原因分析

（1）產量提高后，篦床面積小，總風量偏少；（2）高溫區的風量少，導致急冷效果差；（3）篦板間的縫隙以及篦板與盲板的間隙過大，造成嚴重漏料和氣流短路；（4）風室間隔墻板密封失效，竄風嚴重。

3技術改造

針對冷卻機存在的問題，廠方決定對篦冷機進行技術改造，提高熱回收效率，改善冷卻效果，消除設備故障隱患。降低熟料溫度主要從三個方面著手解決，一是適當增加風量，優化風的分配；二是從結構上改變冷卻方式；三是增加篦床面積提高篦冷機的能力。高溫區溫差大，熱交換效果好，此處增加風量能提高急冷效果，增強熱回收，但要注意冷風不能摻入過多，否則會造成二、三次風溫降低，甚至影響窯系統煅燒。改變冷卻方式是指在高溫區將風室供風變為充氣梁供風，從而達到強制冷卻的效果。但充氣梁不宜增加過多，否則會導致電耗升高，同時還要注意充氣梁與風室間風壓的匹配。增加篦床面積對提高設備性能是最為直接有效的。本著投資小、效果好的原則，結合冷卻機實際運行情況，最終確定的技改方案如下：（1）將一段篦床從2.7m加寬至3.3m，面積增加5.6m2；將第室的矮墻減薄，面積增加1.8m2，使其總面積增加7.4m2。更換相關的篦板梁和篦板，現場修改上、下殼體和頂板，更換新的風管系統。（2）下料口固定篦床改為TCH型高效急冷模塊，該模塊采用多單元供風模式。每個單元配置獨立風管和調節閥門，根據各區域料層厚度和熟料顆粒的不同調節風機閥門開度，使熟料在下料口得到最佳的驟冷效果。（3）高溫區固定梁改為充氣梁，同時更換相應的篦板，并配套加裝獨立的充氣梁供風系統，加速熟料在該區域的冷卻。（4）高溫區細料側設置通風側吹盲板，保護邊上的篦板，減輕紅河帶來的影響。（5）修復活動框架，更換已變形的縱梁，篦床重新找正。（6）更換阻力偏大的進風管道，降低壓損。（7）優化風機配置，以適應提產的需求。（8）檢修漏料鎖風系統，減少風室漏風。（9）換上新型的活動框架縱梁穿過隔室的密封裝置，避免風室間的竄風現象。

4調試過程

此次調試過程中，對冷卻機的控制進行了調整。（1）由于篦床面積增加，一段傳動轉速降低了3~5轉，確保二室壓力在4.3~4.6kPa；（2）由于產量增加，二段轉速增加2～3轉，確保五室壓力在1.7~1.9kPa；（3）此次技改后，額定風量增加79300m3/h，但實際用風量經計算只增加20000~35000m3/h。調試時對風機風門進行了合理調整，調整原則是：確保窯運行穩定，高溫段風門大，低溫段風門小，風量必須合理，風量過小則冷卻效果差，窯內燃燒不充分，風量過大則火焰不穩定，即通常講的壞“火頭”。通過實踐目前已確保風機風門控制合理。（4）此次冷卻機技改增加風機4臺,調整3臺位置，額定風量增加79300m3/h，風機功率增加365kW。改造前，窯運行過程中，冷卻機10臺風機的風門都是全開98%，由于頭排和高溫風機功率并沒有提高，加上窯系統用風量要非常合理，改造后，為確保穩定煅燒，投料量在175t/h時，新增加的4臺風機如此配置：側吹盲板風機G3門為15%，固定充氣梁風機G12風門為70%，二室和三室兩臺串聯在一起作充氣梁風機，即G36和G37風門都為70%；原風機風量配置如下:一室風機、二室風機、充氣梁G8和充氣梁G9控制在80%，三室風機風門70%，四室風機風門60%，五室風機風門40%，六室風機風門30%。當產量提高到180t/h時，所有風機風門依次增加5%；當產量提高到185t/h時，所有風機風門再提高3%；當產量提高到188t/h時，所有風機風門再增加2%，側吹盲板風機G34不調整。改造后的風機配置可以滿足3000t/d產量，提產空間十分富余。

5效益分析

（1）提高熟料產量2.5~3.0t/h；（2）風機功率增加365kW，熟料電耗=（62.5×2750+365）/2810=61.3kWh/t，相比改造前下降1.2kWh/t，年運轉率按300d，每年節約電費60.7萬元；（3）耐熱皮帶技改前每年需要700m，改造后只需200m左右，節約15萬元；（4）由于熟料冷卻效果好，易磨性提高，水泥磨提產5~10t/h；（5）技改后冷卻機地坑幾乎不漏料，每年減少勞務費5萬元左右；（6）熟料實物煤耗下降3~5kg/t，原煤按800元/噸計算，每年節約原煤費用269.8萬元。

篇（7）

“十一五”期間，我國鋼鐵工業在節能減排方面取得的成績有目共睹，但節能減排是我國經濟社會發展的一項長期戰略方針，“十二五”節能減排約束性指標更加嚴格。因此在總結經驗的同時，需要進一步尋找差距和潛力。

(1)淘汰能源利用效率低的落后設備的工作依然艱巨。我國鋼鐵行業仍有大約1億多噸鋼的落后產能，影響了鋼鐵行業能源利用效率進一步提高。

(2)各企業發展程度不平衡，很多大型企業節能減排水平已經很高，各種節能減排措施基本配備，技術上可挖掘潛力空間變小。但一些中小企業水平比較低，存在很多能源浪費現象，節能措施配備不完善，能源利用效率低，需進一步挖掘潛力。

(3)主要二次能源種類，特別是煤氣損耗絕對數量仍然偏大。從總體來看，盡管近兩年鋼鐵行業高、焦、轉爐煤氣的損失率逐年降低，但由于生產規模增加，各種煤氣發生總量也在增加，因此損失率降低還不能說明損失總量的減少。重點統計鋼鐵企業2010年焦爐煤氣損失量超過6.5億m3，高爐煤氣損失量超過281億m3，因此，提高企業副產煤氣綜合利用率是鋼鐵行業重要的節能方向。

(4)余熱資源的利用效率有待進一步提高。“十一五”鋼鐵行業在各生產工序的余熱回收上取得一些成績，開拓出一些新的利用技術和領域，但總體上說還有較大差距。主要是因為這些余熱的品質低，壓力波動，含水量高等不利因素，供給生產利用問題較多;其次，由于余熱汽源比較分散(熱軋系統)，壓力、溫度不統一，很難形成“規模”化集中使用等，導致余熱資源利用效率較低。總體判斷“十一五”鋼鐵行業余熱資源的利用效率大約40%左右，仍有一定的節能空間和潛力。

(5)企業能源管理工作仍有待進一步加強。目前大部分企業已認識到能源管理在節能降耗方面的重要作用，近年來各企業對于能源管理工作也越來越重視，但總體管理水平仍然不高，有進一步提高的空間。

鋼鐵工業“十二五”節能減排對策措施建議

轉變鋼鐵工業發展方式對節能減排工作提出了更高的要求。“鋼鐵工業‘十二五’發展規劃”中要求“淘汰400m3及以下高爐(不含鑄造鐵)、30t及以下轉爐和電爐。重點統計鋼鐵企業焦爐干熄焦率達到95%以上。萬元工業增加值能耗和二氧化碳排放分別下降18%，重點統計鋼鐵企業平均噸鋼綜合能耗低于580kgce，萬元工業增加值用水量降低10%，噸鋼耗新水量低于4.0m3，噸鋼SO2排放量低于1.0kg，下降39%，噸鋼化學需氧量下降7%，固體廢棄物綜合利用率97%以上”。因此，“十二五”期間，鋼鐵工業要調整發展戰略，將節能減排作為轉變增長方式、優化產業結構的重要抓手，降低能源消費在成本構成中的比重，提高能源資源的利用效率和效益。推動節能減排工作向更深層次發展，是實現鋼鐵工業發展方式的根本轉變的必然。

1加快淘汰落后產能，優化產業結構，提升技術水平

從總體上看，我國鋼鐵工業的產業集中度還不高，落后產能在不少地方還普遍存在，通過加快淘汰國家產業政策和振興規劃提出的落后裝備，提高產業集中度，優化產業結構，充分發揮現代化、大型化裝備能效高的優勢，可以取得較大的節能效果。例如:降低鐵鋼比，在條件許可時，轉爐應多“吃”廢鋼，減少鐵前的物料和能源消耗;采用高效連鑄工藝技術，進一步提高生產作業率;提高高爐煉鐵噴煤比，優化企業用煤結構;采用連鑄坯熱送熱裝和直接軋制技術，促進軋鋼工序節能;優化高爐煉鐵爐料結構，多使用球團礦等。在推進淘汰落后裝備、促進產業結構升級的同時，應加大燒結機變頻調速和降低漏風率技術、煤調濕技術、焦爐利用廢棄塑料技術、干式TRT發電技術、脫濕鼓風技術、鋼渣顯熱回收技術、鋼材在線熱處理技術等各生產工序先進節能減排技術的創新和應用推廣力度，依靠技術進步促進節能減排。

2提高能源利用效率，進一步挖掘節能潛力

“十一五”鋼鐵行業在二次能源和余熱資源的回收利用方面取得了巨大的成就，但在提高能源利用效率方面仍具有一定的節能潛力可以挖掘，特別是應加大在“二高、一低”，即能源的高效回收利用、高效率的轉換利用、低溫余熱回收利用節能技術的改造力度。同時應注重企業電力系統優化產生的節能潛力。

(1)能源的高效回收利用外購能源的高質高用;二次能源的高水平回收利用，并實現“零”放散損失。

(2)高效率的轉換利用電能高效轉換利用;氣轉汽、由中溫中壓向高溫高壓轉換等。

(3)低溫余熱回收利用低品質的余熱在鋼鐵企業量大、面廣，“十一五”鋼鐵行業在燒結工序上的余熱利用進展最快，效果明顯;高爐渣顯熱回收節能潛力很大，但尚未有效利用;轉爐余熱的利用率，尚有提高的空間;熱軋一次材的余熱，可采取整合方式進一步提高利用率。可以說，鋼鐵行業低溫余熱資源綜合利用將會成為鋼鐵行業“十二五”的主戰場和進一步挖掘節能潛力和技術攻關的難點所在。

3重視鋼材產品全生命周期的節能減排

鋼鐵工業是基礎制造業，是國民經濟發展必不可少的支撐行業，生產各種鋼鐵產品，為各下游行業提供原材料。鋼鐵產品整個生命周期包括鋼鐵生產、制品加工、制品使用階段、廢鋼回收重新進入鋼鐵生產，或散失于環境中。因此，鋼鐵工業的節能減排要轉變方式，不僅僅局限于鋼鐵生產流程本身的節能減排，還要從鋼鐵產品全生命周期的角度考慮。即，既要考慮到上游生產過程中的低消耗、低排放，又要考慮到產品整個生命周期中的高效使用，滿足下游產品節能減排的要求。

篇（8）

2對節能評估的影響

由于強條的增加，在做住宅類項目的節能評估時，除了要關注原標準中涉及的強條外，評估報告要明確項目的平均層高是多少，是否大于3.0m；建筑物是否設計有凸窗，特別是北向；東、西向外窗是否設計了活動式外遮陽。如果在設計上沒有明確，評估報告應提出要求。而不再只是提出建議。例如凸窗挑出過多過大對節能影響很大，因此評估要求在居建設計中北向不應設置凸窗；其他朝向設置凸窗時，凸窗凸出（從外墻面至凸窗框外表面）不應大于400mm，凸窗的保溫性能必須予以保證，否則不僅造成能源浪費，而且容易出現結露、淌水、長霉等問題，影響房間的正常使用。在對圍護結構熱工性能指標對比中，要注意寫法的改變，新標準中去除了非采暖地下室頂板和陽臺門下部門芯板的寫法，增加了分隔采暖與非采暖空間的樓板、分戶墻、分戶樓板和變形縫的控制指標。對外窗的熱工性能指標對比中，原標準是按窗墻比的取值來規定限值，而新標準是以朝向來規定限值。在對項目進行節能評估時，要明確這些部位的設計指標，如果未明確，評估報告要提出要求。例如，項目未明確分戶墻、分戶樓板的保溫做法，應予以明確；窗戶的傳熱系數與玻璃的品種、型材和密封膠條等有關，評估要求擬建項目應根據窗墻比的不同設計選用不同中空玻璃材料，以滿足相關節能標準的傳熱系數限值要求。

篇（9）

AbstractAmodelofheattransferthroughlow-Ewindowsisdeveloped.Thetwomostimportantperformanceparameters-overallheattransfercoefficient(Uvalue)andSolarHeatGainCoefficient(SHGC)arecalculatedandanalyzed.Thefactorsthatinfluencethetwoparametersoflow-Ewindowsarediscussedandthemechanismofwhylow-Ewindowscansavebuildingenergyisdiscussed.Italsogivesanexampleofthesimulationoftheimpactoflow-Ewindowsonair-conditioningandheatingenergycostinfourtypicalclimatesinChina.Basedontheresultsofthesimulation,themosteligibleclassoflow-Ewindowsisproposedforeachclimateforthebestenergysavingeffect.

Keywordslow-emissivitywindows;low-E;energy-saving

0引言

減小空調和供暖系統能耗電量降低建筑能耗的重要途徑，而由于玻璃窗引起的空調供暖能耗在整個建筑能耗中占有相當大的比重，減小這部分能耗，是降低建筑能耗的一條行之有效的方法。在我國普遍采用的是單層或雙層普通玻璃窗，能大大降低窗戶的傳熱系數，從而減小由玻璃窗引起的建筑能耗。因此，研究低輻射能窗，并將其用于我國建筑，對于降低我國建筑能耗水平有著重要意義。

1低輻射能玻璃簡介

低輻射能玻璃，即low-E玻璃，是利用真空沉積技術的在玻璃表面沉積一層低輻射涂層，一般由若干金屬或金屬氧化物薄層和襯底組成。普通玻璃的長波熱輻射發射率約為0.8左右，low-E玻璃長波熱輻射發射率最低可達到0.04，對長波熱輻射光譜有很強的反射作用。并可調整制造工藝制造出各種不同光學性能的產品，如對太陽光有不同透過率的高透過low-E玻璃、低透過low-E玻璃等，見表1。但一般來說，都對可見光透過率影響不大。

表1玻璃材料

Table1Glass

編號厚度D/mmTsolTirEmis1Emis2K

高透30.60600.8400.0920.9

低透30.35400.8400.0920.9

普通30.83400.8400.8400.9

內Low-E30.60600.8400.0880.9

外Low-E30.60600.0880.8400.9

2低輻射能窗的傳熱原理

2.1窗的物理傳熱模型

在有太陽輻射的情況下，考慮有N層玻璃的窗戶，忽略通過窗框的傳熱與玻璃邊緣和窗框之間的傳熱，可以認為窗戶僅由N層玻璃和N-1個密閉空間組成。假設每層（如第i層）玻璃有3個節點：第i層的中心節點i、第i層的兩個表面節點i，s1和i，s2，如圖1。玻璃本身的熱容量不考慮。窗戶傳熱方式有：和室內外環境的輻射換熱、最外表面強迫對流換熱、最內表面自然對流換熱、玻璃層間的對流換熱和輻射換熱、玻璃層內的導熱以及玻璃對太陽能的吸收。太陽光一部分直接透過窗戶進入室內，還有一部分是由各層玻璃的中心節點吸收太陽能量后，以點內熱源的形式向室內傳熱。玻璃窗熱性能用總傳熱系數U和太陽得熱系數SHGC（SolarHeatGainCoefficient）來表征。

圖1窗戶計算模型

Fig.1Schematicsofthewindow

2.2傳熱系數U

窗戶的總傳熱系數U是指在單位溫差下通過單位面積窗戶所傳遞的熱量。因此，U就是上述窗戶有傳熱熱阻之和Rtota的倒數，即：

（1）

由于對流、輻射傳熱的熱阻是溫度的函數，因此應首先通過求解各個節點的熱平衡方程來確定窗戶各層玻璃的溫度值。在穩態傳熱情況下，對任意節點，流入流出該節點的凈熱流量為零。對于有N層玻璃的窗戶，有N個中心節點和2N個表面節點。

2.2.1節點溫度的確定

第i層玻璃的中心節點熱平衡方程：

（2）

式中，Ri-1、Ri+1分別為第i中心節點與第（i+1）中心節點之間、第i中心節點與第(i+1)中心節點之間的換熱熱阻，即玻琉層內的導熱、層間的對流換熱和輻射換熱的熱阻之和，它們分別為：

（3）

（4）

第i層玻璃兩個表面節點i,s1、i,s2的熱平衡方程：

（5）

（6）

溫度求解是一個迭代過程。首先設定N個中心節點溫度，解出2N個表面節點溫度，再以此求出熱阻和熱流，并解得下一步的中心節點溫度。重復此過程，直到求出斂解。

2.2.2對流換熱

外表面的對流換熱系數是風速和風向的函數：

迎風情況下，若風速υ大于2m/s，hc,out=8.07υ0.605(7)

若風速小于2m/s，hc,out=12.27(8)

背風情況下，hc,out=18.64(0.3+0.05υ)0.605(9)

對垂直安裝的窗戶，內表面對流換熱系數是溫差的函數：

hc,in=1.77(TN,s2-Tin)0.25(10)

各個層流間對流換熱系數hc,i=λ×Nu/ωi=1,N-1(11)

對于Ra＜2×105

Nu=[1+(0.0303Ra0.402)11]0.091(12)

2.2.3輻射換熱

對N層玻璃組成的具有2N個表面的系統，若各層間填充的氣體對長波熱輻射無吸收，則長波熱輻射能量在各層間傳遞的過程中沒有損失。對于第j與（j+1）層玻璃間的空氣層所對應的第（j,s2）和（j+1,s1）兩個玻璃表面，離開某個表面的凈長波熱輻射能量為：

Qrj,s2=Sj,s2+ρj,s2Qrj+1,s1(13)

Qrj+1,s1=Sj+1,s1+ρj+1,s1Qrj,s2(14)

其中，。一般玻璃的長波熱輻射透過率為0，因而ρj,s2=1-εj,s2

所以，窗戶的各輻射換熱熱阻為：

最外表面輻射換熱熱阻（15）

最內表面輻射換熱熱阻（16）

層間輻射換熱熱阻

（17）

窗戶的總熱阻Rtotal為：（18）

由式（15）至（17），玻璃的輻射熱阻與其熱輻射表面的長波熱輻射半球發射率有關，ε越小，輻射熱阻越大，從而增大了窗戶總熱阻。同時，各層輻射熱阻與對流換熱熱阻并聯，因而ε減小對窗戶總熱阻的影響，也和與其并聯的對流換熱熱阻的大小有關，該對流換熱熱阻越小，ε增大總熱阻的程度也越小。因此，安裝窗時要考慮low-E面的安裝位置，使它位于對流換熱熱阻較大的表面。

2.3太陽得熱系數SHGC的求解

來源于太陽輻射的室內得熱量一部分是直接透過窗戶進入室內的，還有一部分是各層玻璃吸收太陽能量后，作為一個獨立的小熱源，向室內放出的熱量。所以，SHGC可寫為：

（19）

式中，βi是該層吸收的太陽能量向室內流入的比例，等于該玻璃層中心節點以外的總熱阻與整個窗戶總熱阻之比，為：

（20）

所以，室內得熱量Q=U(Tout-Tin)+SHGC×I(21)

3窗戶傳熱性能分析

使用LBL1994年了出品的Window4.1軟件[2]，計算了幾種窗戶的性能參數并進行比較，所計算的窗戶包括單層和雙層的普通玻璃窗及low-E玻璃窗。所計算工況見表2，所使用的玻璃的物性說明見表1，所計算的窗戶種類及計算結果見表3。從計算結果可以分析得知下述結論。

表2模擬計算條件

Table2Thesimulatedconditions編號工況描述

A有太陽入射，垂直入射強度為783W/m2,室外溫度-17.8℃，室內溫度21.1℃，風速6.7m/s，迎風

B有太陽入射，垂直入射強度為783W/m2,室外溫度31.7℃，室內溫度23.9℃，風速3.4m/s，迎風

C計算U：無太陽，室外溫度-17.8℃，室內溫度21.0℃,風速6.7m/s,迎風。

計算SHGC，垂直太陽入射強度為783W/m2，室外溫度31.7℃，室內溫度23.0℃，風速3.4m/s，迎風

表3窗戶種類和計算結果（U：W/（m2℃）;T:℃）

Table3Thecalculatedvalueforthedifferentwindows

編號層數所用材料冬季工況夏季工況

外層內層USHGCT1,s2USHGCT2,S2

1a1普通6.290.85-6.55.850.8631.9

1b1內low-E3.860.63-7.43.270.6336.4

1c1外low-E6.120.64-4.75.510.6533.1

2a2普通普通2.820.7612.53.130.7632.4

2b2內low-E普通1.770.5716.61.820.5730.7

2c2普通外low-E1.760.6020.71.840.6134.3

2d2外low-E普通2.780.5611.63.010.5731.8

2e2普通內low-E1.870.5915.92.360.6043.2

3.1低輻射涂層（low-E層）可以降低窗戶的傳熱系數

low-E材料的應用能夠降低窗戶的傳熱系數U，結果見表3。如有low-E層時U值最大可降低約50%，但low-E層位置不同，降低窗戶傳熱系數的作用不同。

3.2low-E層位置對傳熱系數有重要影響

從表3可以看出，對于單層玻璃窗，low-E層（ε=0.088）在室內側和在室外側時，其傳熱系數有很大差別。表3中所計算的窗戶，除low-E層位置不同外，其它參數均相同。在相同工況下，編號為1a、1b和1c的三種窗，1b的傳熱系數要比1c的低約40%；而1a和1c的傳熱系數幾乎相同，即此時low-E幾乎沒有起到作用。對于雙層玻璃窗也具有同樣的情況。可見ε對U的影響與low-E面的位置有關。對單層玻璃窗，low-E層的最佳位置是室內側；對雙層玻璃窗，low-E層的最佳位置則是中間空氣層的內或外側。

3.3ε、τ值和SHGC的影響

ε（ε是窗戶的low-E面的長波熱輻射發射率）和τ（τ是窗戶的法向總太陽透過率）對U和SHGC的影響與玻璃窗的結構、形式，即玻璃層數、low-E層的安裝位置等因素有關，下面探討在這些因素一定時，ε、τ對U和SHGC的影響。圖2和圖3分別為反映ε、τ與U和法向SHGC的關系的等值線圖，其中，窗戶的形式是表3中的2c（雙層窗low-E面中置），計算工況為表2中的工況C。

對U起決定性影響因素的是ε，ε值的變化改變了總熱阻中的輻射阻部分，從而達到了改變傳熱系數U的目的。ε值越小，輻射熱阻越大，U也越小。不同τ值下，各玻璃層吸收的太陽能量不同，使得玻璃窗各節點的溫度分布不同，從而對應的U值不同，但τ對U的影響很小，如圖2示。

圖2雙層窗U-ε、τ等值線

Fig.2Theisolinefordoublewindow

SHGC主要受τ影響，τ越大，SHGC相應越大，而ε對SHGC的影響主要在于ε改變了各層玻璃的熱阻，從而改變了各層所吸收的太陽能量中流入室內的比例。由圖3可以看出，SHGC基本上只與τ有關。

圖3以層窗SHGC-ε、τ的等值線

Fig.3TheSHGCisolinefordoublewindow

3.4low-E層降低了熱負荷的波幅

圖4繪出了哈爾濱冬季某日逐時室內得熱量Q（計算式見21），設室內溫度恒為20℃，進入室內熱量為正。由圖可見，使用low-E窗戶，一天的得熱量波動小于普通窗戶，可削弱室外環境變化對室內環境的影響，使得用于維持室內恒定舒適環境的能耗也相應降低。Low-E窗戶的傳熱系數U降低的同時，由于它本身材料的光學特性，SHGC也隨之降低，這對于冬季工況要求盡量利用太陽輻射能是矛盾的。有low-E層玻璃窗白天雖然U值降低，但同時太陽得熱也降低。圖4中可以看到，有low-E的雙層窗（2b）白天太陽得熱的降低值大于U值降低所減少的失熱量，因此白天時對太陽能利用效果不如沒有low-E層的普通雙層玻璃窗（2a）；但單層玻璃窗（1b）則與雙層相反，這主要是因為對單層來說，U值的降低起主要作用。從全天效果來看，有low-E層的窗戶還是比普通窗戶節能。

圖4哈爾濱冬季某日室內逐時得熱量

Fig.4ThesolargaininHarbin

4低輻射能玻璃對建筑全年能耗的影響

如前所述，U和SHGC只是反映在某一特定工況下的玻璃窗性能的靜態參數，而不能反映全年氣象條件波動下玻璃參數的變化以及這種變化對建筑能耗的影響。因此，要分析低輻射能窗對建筑能耗的影響，就應該對由玻璃引起的空調和供暖負荷進行全年模擬。用傳遞函數法進行負荷模擬一個例子，通過模擬來分析使用低輻射能玻璃的節能效果。

4.1模擬房間描述和負荷計算方法

選取了編號1b的單層low-E窗以及編號2b的雙層low-E窗兩種形式進行負荷模擬計算。與之比較的普通玻璃物性見表1。Low-E玻璃厚為3mm，普通表面的長波熱輻射發射率ε均為0.84，low-E表面的ε值范圍為0.04到0.7，窗戶的太陽透過率τ取值范圍分別為單層窗戶0.04到0.7；雙層窗戶0.04到0.6。實際的U值隨室內外氣象條件等因素而隨時變化，但是全年的波動范圍不大，因此在得熱量計算中采用了工況C下的定值；τ和SHGC則進行了逐時計算。

所計算的房間模型為重型結構[4]，朝南一面全部為玻璃窗，其余5面均為室溫恒定的相鄰房間。其面積為21.6m2，其凈空尺寸：長×寬×高為6m×3.6m×3m。南面玻璃凈面積為9m2。據實測驗結果，該房間的輻射型得熱傳遞函數系數為V0=0.32，V1=-0.25，W1=-0.93，傳導型得熱傳遞函數系數為V0=0.68,V1=-0.61,W1=-0.93。求得冬夏兩季的逐時空調負荷再相加（根據ASHRAEHandbookofFundamentals,1993），可求得全年的空調能耗。冬季設計室溫為20℃，夏季設計室溫為25℃，允許室溫波動范圍均為±1℃，冬夏兩季均來用熱泵式空調，同時不考慮室內設備和照明產熱。

4.2計算結果及其分析

為能反映低輻射能玻璃的節能效果，引入了一個新的參數--節能百分比

，單層窗與單層普通玻璃窗進行比較，雙層窗與雙層普通玻璃窗進行比較。η可以充分反映單位面積低輻射能玻璃窗的節能效果，而不用考慮負荷絕對量值的大小，η值越大說明節能效果越顯著。圖5、6是哈爾濱、廣州二地采用不同材料的low-E窗的情況下（根據1999年清華大學的建筑能耗分析用氣象數據生成系統MEDPHA），，η與ε、法向τ的關系的等值線圖。

圖5單層窗η-ε、τ等值線圖

Fig.5Theηisolineformonolayerwindow

圖6雙層窗η-ε、τ等值線圖

Fig.6Theηisolinefordoublewindow

1)哈爾濱

氣溫較低，太陽輻射強度較小。由圖看出，采用單層窗時ε值越小，τ值越大，節能效果越好；采用雙層窗時ε越小越好，而τ值應適中。這是因為單層窗U值較大，由溫差引起的傳熱量很大，冬季能耗是主要部分。而雙層窗U值較小，溫差傳熱量在總傳熱量中所占比例減小，冬季能耗在全年能耗中所占比例降低；太陽得熱對全年能耗的影響比單層窗顯著，如果τ值太大，會增大夏季能耗，反之，若τ值太小，會增大冬季能耗。

2)廣州

冬夏兩季氣溫比北方明顯增高，輻射強度也較大，且夏季輻射尤為突出，減小夏季供冷負荷是主要矛盾，冬季供暖量非常小，太陽得熱對負荷的影響非常大。由圖看出，全年能耗與τ值關系密切，τ越小，能耗越小，而在保證一定小的τ后，能耗基本與ε值大小無關。

由所得的η值可見，無論是北方還是南方地區，使用低輻射能玻璃都不同程度地節省了全年的空調能耗。

5結論

1)低輻射能玻璃是否全年節能與地區有關

低輻射能玻璃的節能是由于ε主要影響傳熱系數U，從而影響由溫差引起的對流傳熱和輻射傳熱。對于氣候寒冷的北方地區，采用低輻射能玻璃有明顯的節能效果，ε越小，全年能耗節省情況越佳。而在南方，由太陽輻射引起的空調能耗是全年能耗的主要部分，ε值的變化僅減小傳熱系數U，對這部分能耗影響不大。南方使用low-E玻璃造成的節能效果，除U的降低是一個因素之外，最主要的原因是low-E玻璃的材料特性使它對太陽透過，相對于普通玻璃必定有一定程度的削弱。所以在南方，單純的ε值減小對節能作用不顯著，如果能夠用其它措施（如內、外遮陽）來降低太陽得熱的話，可以不使用low-E玻璃來達到相同程度的節能效果。但如果要求較好的視野，例如商用建筑采用大面積的玻璃幕墻，low-E玻璃是很好的選擇，在保證自然采光的同時可降低空調能耗。

2)室內熱源的影響

在計算空調負荷時，省去了設備和照明負荷。但在實際應用中，如果采用的低透玻璃減小了太陽光進入房間的強度，使得房間內必須采用人工照明的情況，由于提供相同照度人工照明造成的負荷更大，可能會出現采用低透玻璃夏季空調負荷反而增大的情況。所以在確定低透的low-E玻璃的透過率時，要結合房間功能等因素綜合考慮。

3)根據具體情況決定是否選用low-E玻璃窗

使用low-E玻璃窗，不一定符合夏季工況的要求，反之亦然。所以，在具體選用low-E窗戶時，僅有U和SHGC這兩個靜態參數是不夠的，應根據具體氣候、建筑類型等因素綜合考慮。對于氣候較寒冷、全年以供暖流為主的地方，由于室內外溫差大，以降低傳熱系數U為主；而對于氣候炎熱、太陽輻射強、全提以供冷為主的地方，可選擇SHGC較低的low-E窗戶種類和安裝方

式。有條件的話，應進行全年負荷的模擬計算，選取用合適的U和SHGC的組合以及窗戶的適當安裝方式。

本次模擬的房間在結構上屬于重型結構，其它結構和類型的建筑還沒有進行模擬，這是下面有待進行的研究，以便分析不同建筑對窗戶使用的不同要求。同時，本次模擬采用的空調系統是熱泵式空調，這與我國大部分地區的供暖與供冷實際情況并不完全符合，這也有待于進一步研究改進。

符號U-總傳熱系數，W/（mm2/℃）Emis2-玻璃內表面長波熱輻射發射率下標

R-熱阻，mm2·℃/Wυ-室外風速，m/si-第i層玻璃的中心節點

T-溫度，℃I-太陽入射強度，W/m2i,s1-第i層玻璃外表面節點

Q-熱流量，W/m2希臘字母i,s2-第i層玻璃內表面節點

h-換熱系數，W/(m2℃)λ-空氣的導熱系數，W/(m℃)c-對流換熱

D-玻璃的厚度，mmω-空氣層的厚度，mmr-輻射換熱

K-玻璃的志熱系數，W/(m℃)ρ-表面長波熱輻射半球反射率k-玻璃層的導熱

Tir-玻璃的長波熱輻射透過率ε-表面長波熱輻射半球反射率total-整個窗戶

Tsol-玻璃的太陽透過率τ-總太陽透過率in-室內環境

Emis1-玻璃外表面長波熱輻射發射率α-玻璃的太陽吸收率out-室外環境

參考文獻

1)ArastehDK,ReillyMS,RubinMD."AversatileprocedureforcalculatingheattransferthroughWindows".ASHRAETransactions,1989,95,(2):755-765.

篇（10）

2被動式能源建筑的形式

按照太陽能建筑的利用方式可以把能源建筑分為直接受益型、集熱蓄熱墻型、附加型等幾種形式，具體內容如下幾個方面。

2.1直接受益型

直接受益型的擦暖形式是以太陽通過一定的透光材料直接進入室內，以太陽透過較大的南窗玻璃，通過存儲熱能到維護結構表面的墻和地上，再通過夜間對流輻射的方式和室內空間熱傳導進行釋放。建筑要求：建筑正陽的南方要安裝大面積的直接受陽的玻璃窗、圍護結構需要有較大的熱阻、室內需有蓄能較好的材料保證能量的積聚。

2.2集熱蓄熱墻型

集熱蓄熱墻型是利用建筑南向的集熱墻（垂直），通過傳導、輻射和對流吸收太陽光而傳送熱能。建筑要求：建筑墻體覆蓋玻璃，在墻體上下設通風口，一方面，太陽能通過墻體熱傳導通過對流輻射吸收熱能到室內，另一方面，集熱墻以對流方式傳遞熱能給玻璃和墻體間的夾層，再由室內空氣對流傳遞熱能。

2.3附加型

附加型是指在建筑的南面附加一個玻璃罩室，是使太陽光是集受益窗和蓄熱墻的綜合熱能的一種方式。建筑要求：以陽光直射建筑南向，在建筑室內用門或者窗把房子和陽光隔開，給房間一個緩沖的減少熱能消耗，以此給房間熱能供給。

3節能建筑設計策略

3.1位置及朝向設計

被動式太陽能建筑在建造上必須保持足夠的陽光直射，按照太陽偏離的角度和時間以個固定的北緯35°的建筑為例，方向正南向垂直，冬季較夏季受到的輻射要大，當太陽直射垂直角度超過30°時接受的能量集聚下降。

3.2建筑平面

被動式太陽能建筑以太陽能利用年規律的合理為設計目的，按照使用功能和人們對溫度的舒適度來把控，太陽能的建筑要以溫度舒適性為主，盡可能把臥室和客廳設計到正南向或者東西向的15°來吸取太陽能，把一些要求溫度不高的比如廁所、廚房、衣帽間可以設計到北向，在中間設計一道緩沖區減少熱能流失。

3.3形體設計

建筑形體是指建筑單位體積的建筑外表面積，建筑形體系數的越小度對建筑耗能損失就越小，外維護結構的傳熱損失就小，因此，在設計上盡可能減小建筑的體形系數，體形系數以f0\V0進行表示，除此外，影響到建筑體形的還有建筑的造型、布局和暖通的因素。因此在對建筑節能的系數間采取f0\V0<0.3時為最佳控制。