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通常喷油螺杆空压机至少包含以下几个系统:

①动力系统

②主机;

③进气系统:

④冷却系统:

⑤油气分离系统;

⑥控制系统:

⑦消音、减震、通风等附件……

所有系统只为一个目的:生产压缩空气。


气体从吸入空压机到压缩后排出空压机,其大体上是一个单方向的连续流程,称之为气路工作流程。


喷油螺杆空压机的“喷油”,其大体上是一个循环的过程,称之为油路工作流程。






1.动力系统


空压机的动力系统是指原动机及传动装置。空压机的原动机主要是电动机以及柴油机。


通常固定式空压机的原动机为电动机,移动式则电动机和柴油机都有。



无论从购置费用、效费比还是维护操作来说,电动机都有绝对的优势,所以只有在一些野外施工、矿山等缺乏电源的情况下,才使用柴油机驱动,而且一般只是用在气动工具、设备的驱动上。


螺杆空压机的传动方式则比较多,有带传动、齿轮传动、直联传动、一体轴传动等。


带传动(皮带),通常用在小机型上,早期用在90kW以下居多,现在一般只有45kW以下才会采用。特点是简单、经济,改型方便,对制造商的整机设计和集成能力要求不高,缺点是噪音大、皮带易磨损打滑,传动效率较其它的方式低。


齿轮传动,一般用在需要增速或降速的较大功率的空压机上 (110kW以上),它和带传动一样,都是针对要求有速比(传动比)的场合。即电机的转速和机头(阳转子) 转速不一样。通常齿轮与主机都布置在一个机壳内。



直联传动,即电机与主机的轴通过联轴器传动,行业使用的联轴器均为挠性联轴器,即允许两转子对中可有一定的偏差。而型式多种多样,如梅花型、轮胎型联轴器等。


所谓“1:1直联”,这是一个行业的商业化宣传语,意指传动比为1。也就是说,电机轴通过联轴器联接的是主机阳转子的轴。即主机转速等于电机转速,用来表示主机的转速低,主机规格大,不是小机头拉高速的短命机器,物有所值。


但是,如果实际上是采用齿轮和直联两种传动方式。由于主机和齿轮是做成一体的,所以看起来也是电机和主机直联。如下图所示,就不能说是1:1直联了。





一体轴传动,是最近几年随着永磁一体机出现的传动方式,也就是电机的轴和主机的轴是同一根轴,主机的伸出轴就是电机的转子,是完完全全的直接传动。


相比直联传动尺寸上短了很多,方便了整机的小型化布局。(少了中心托架和联轴器位置)



2.主机


喷油螺杆空压机的主机是整套机组的核心,包括压缩主机及其相关的附件,如断油阀、单向阀等。


目前市场上的螺杆主机从工作原理上来说分为单级压缩和双级压缩两种。至于说各种集成上创新的机型,如一体机等,本质上工作原理并没有改变。


单级压缩和双级压缩在结构上最显著的区别是:单级压缩只有一对阴阳转子,双级压缩则有两对阴阳转子。




原理上的区别是:单级压缩只有一次压缩过程,即气体吸入到排出由一对转子完成压缩过程。而双级压缩是在第一级压缩主机压缩完成后,对被压缩气体进行冷却,然后再送入第二级压缩主机进行进一步压缩。


目前市场上的双级压缩主机主要有上下、前后两种结构,其中上下结构最常见。而所谓的两个永磁电机带两个主机的“分体”结构,还需要经受市场的进一步考验。





3.进气系统


空压机进气系统主要是指压缩机吸入大气及其相关的控制部件等。通常由进气过滤器单元和进气阀组两部分组成。


进气过滤器单元相对结构上比较简单,通常由空气过滤器和进气导管 (软、硬管都有)组成。一些小型机没有进气导管、甚至空气过滤器外壳都不需要,而直接将空滤芯安装在进气阀上。更大些流量的机组也会采用多套空气过滤器以获得更好的过滤效果和降低吸入阻力。




空气过滤器的作用就是字面意思,对压缩机吸入的空气进行过滤,这个过滤主要是指过滤吸入空气中的粉尘、杂物等固态颗粒物。


空气过滤器的滤芯是易耗品,螺杆空压机保养”三滤一油”即“空滤芯、油滤、油细分离器芯和空压机油”。


进气阀组安装在压缩机主机上的进气端口上,用来对吸入空气的量进行控制,以达成空压机加载、卸载、比例调节等不同的工作状态。



进气阀组通常包含阀体、执行元件如气缸及控制元件如电磁阀构成。进气阀的形式多种多样根据阀体结构常用的为活塞式和蝶式。


活塞式进气阀利用进气阀内活塞上下或左右动作控制空压机的进气,通常只有开启/关闭两种状一般用于小流量场合。



蝶式进气阀的主体结构就是一个蝶阀,运动部件是一块阀板,由伺服气缸的推杆推动,控制阀板的开启/关闭以及开度就能实现对入口流量的控制。通常用在较大流量场合。




4.冷却系统


空压机冷却方式有风冷和水冷两种,风冷和水冷并没有谁好谁坏,只有适用和不适用。


水冷需要业主有冷却水系统,风冷则布置更灵活,但也有安装场所通风良好的要求;


水冷机型使用中的冷却效果完全依赖于冷却水系统,如果业主企业的冷却水系统运转正常,则冷却效果非常稳定可靠。风冷受环境温度及安装环境的影响较大,但通常制造企业设计时已经考虑到了极端情况,所以按照要求安装,也都能达到满意的冷却效果。


水冷空压机冷却过程中无需用电设备,不占用空压机本身的能源消耗(业主企业的循环冷却水需要电力另当别论)。而风冷空压机则需要配备冷却风扇,占用的是空压机本体的能源消耗。


水冷换热效率高,体积小,较风冷结构上更为简洁和紧凑,另外由于风冷有散热风扇,工作时风噪较大,故水冷较风冷型机器整机噪音值为低。


空压机需要被冷却的介质一是压缩空气,二是冷却油(或称空压机油、润滑油、冷却液都一个意思),其中后者最为关键,它是整个机组能否持续稳定运行的关键所在。


空压机油需要在机体内无限循环,起到热量搬运工的作用,将主机压缩过程中空气被压缩释放出的热量以及其它热量带到冷却器中,由冷介质 (风或水) 带走。


在工程上,风冷空压机几乎都采用板翅式冷却器,通常将空冷和油冷做成一体,一部分冷却压缩空气(空冷) 一部分冷却空压机油 (油冷)。而水冷的也几乎都采用管壳式(或称列管式),分油冷冷却器和空冷冷却器。


风冷的板翅式冷却器为铝或铝合金材质舒焊制成,高温的油、压缩空气在冷却器内流动,通过散热风扇强制对流将热量带走。


水冷的管壳式(列管式)冷却器,热介质为高温的油和压缩空气,冷介质为冷却循环水。通过热交换,将热量由冷却水带走。



5.油气分离系统


喷油螺杆空压机空气压缩过程中“喷油”了参与压缩,则必须有一个系统将油和气分离开,把油留在机体内继续循环使用,排出纯净的压缩空气。油气分离系统的作用就在于此。

正是有油气分离系统的分离效率达到可接受水平,喷油螺杆这一机型才得以大范围应用。


空压机的油气分离系统主要由储油罐和油气分离器组成。


工作流程: 来自主机排气口的油气混合物进入油分离体空间,经过气流碰撞、重力作用大部分油聚集于罐体的下部,再进入油冷却器进行冷却。含有少量润滑油的压缩空气经过油细分离器芯使润滑油获得充分的回收,经节流单向阀流入主机的低压部分。



6. 控制系统


空压机的控制系统包括逻辑控制器、各种传感器、电控部分以及其它控制元件。形象的说,空压机控制系统是大脑、小脑、神经网络、肌肉肌雕等,没有控制系统的空压机就只是一堆零部件。


螺杆机的控制器目前大体上有两种(纯仪表的几乎没有了):一种单片机,一种PLC。前者一般由专门的空压机控制器厂生产配套,用于满足空压机控制的通用需求,逻辑程序不可更改。PLC(可编程控制器)是一种通用的工业控制器,需通过自行编程实现空压机控制的功能,也能满足自身产品的独特控制需求 (对空压机整机厂而言)。


然而,结合物联网技术,新一代空压机控制系统变得更加智能和互连。控制器通过与互联网连接,能够实现以下功能:



远程监测和控制:通过物联网连接,用户可以通过云平台或智能设备远程监测和控制空压机。无论身在何处,您都可以实时查看空压机的运行状态、压力和温度等关键参数,并进行远程操作,如启停和调节运行模式。


数据分析和优化:传感器感知空压机的工作状态,并将数据传输到云端。借助物联网平台的数据分析和人工智能算法,可以对大量数据进行快速处理和分析。系统能够识别潜在的故障风险,并提供优化建议,以实现能效提升和设备性能优化。


故障诊断和预测维护:物联网技术赋予空压机控制系统故障诊断和预测维护的能力。通过监测和分析来自传感器的数据,系统可以实时检测故障,并预测潜在的设备维护需求,提前采取措施,减少停机时间和维修成本。


运行状态和能效管理:通过物联网连接,控制系统可以持续监测空压机的运行状态,并实时记录和分析关键指标,如压力、温度、电能消耗等。这使企业能够进行精确的能源管理,识别并优化能效,降低能耗成本,推进建立可持续发展的生产环境。


通过与物联网技术的结合,空压机控制系统可以实现远程监测和控制、数据分析和优化、故障诊断和预测维护,以及运行状态和能效管理。这为企业提供了更智能、高效和可靠的空压机运行和管理方式。








END

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上海天鹤聚焦于办公楼宇、工厂、医院、酒店、园区等用能安全和数字化节能改造控制。通过物联网和大数据统一采集和场景化的算法分析,对办公楼宇节能减碳,中央空调系统和空压机系统节能改造,配电房安全监测等进行精细化能耗监测和管理控制,旨在满足用户实时智慧监测、节能减碳、安全运维、数字化管理等方面的管理需求.

本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院

电力传感器在电力系统中扮演着至关重要的角色,它们就如同电网的触手,负责捕获和传递各种关键数据和参数。尽管电力传感器在整个电力设施中可能看起来相对微小,但它们的作用对于电网的运行安全来说举足轻重。



2019年7月13日,美国纽约发生大规模停电事故,至少7万居民和商业用户受到停电影响,停电时间持续了约5个小时。最终,经调查发现,原来是该市变电站某些电力传感器和继电保护设备之间的连接存在缺陷导致。

以上案例可以一窥电力传感器这类不起眼的监测终端,对于电网的重要性。


在能源互联网建设中,电力传感器可有效支撑能源互联网应用。具体来说,在不同的应用环节,可能会有如下应用:


01

应用




1.1
发电环节


在发电环节,尤其是风电、光伏等新能源发电,需要采用温度、光学、倾角、速度、图像及位置等多种传感器保证发电装备的故障诊断与健康监测,预防事故发生。


比如在风电中,倾角和速度传感器可以检测风力发电机的工作状态和运动参数,从而及时识别和避免故障状态。



光电中,温度和光学传感器则可对光伏板的工作效率和生产环境进行监控。杆塔设备安装的分布式光纤传感器,可以及时发现设备的异常震动和温度变化。



1.2
输电、变电及配电等环节


在输电、变电及配电等环节,需要用到微气象、杆塔倾斜、覆冰、舞动、弧垂、风偏、局放、介损、绝缘气体泄漏电流、振动及压力等多种传感器及智能终端,实现对电气主设备状态、环境与其他辅助信息的采集;


输电、变电及配电环节是电力系统的中枢,电力传感器在这个环节的任务是实现对电气主设备状态、环境以及其他辅助信息的采集,以保障电力传输过程中的稳定性和安全性。


电缆隧道安装的分布式光纤传感器,资料图


在输电过程中,局部放电(Partial Discharge,PD)是影响电力设备寿命的关键因素。局部放电传感器可以在早期及时发现电力设备的绝缘漏电问题,从而有效避免严重事故的发生。同时,杆塔倾斜、覆冰、舞动和风偏等因素都可能对电力输送构成威胁,相应的传感器可对这些因素进行实时检测。


变电站内部,电流、电压、温度和压力等参数的变化都关系到电力设备的运行安全,所以会采用电流、电压、温度和压力传感器等各类传感器用以实时监测设备的工作状态,通过实时收集设备数据,帮助预防过载、短路、过热和压力过大等可能发生的事故,确保电力设备正常运行。


1.3
用电环节


在用电环节,面向智能用电、电动汽车、智能建筑等应用场景,采用电能质量、负荷监测、图像视频等传感器及量测装置等,支撑需求侧柔性负荷资源的充分利用,补偿能源互联网中因直流惯性不足或供需失衡导致的频率波动等系统运行问题,同时提升能源利用率。


以在智能建筑领域举例,通过高度集成并辅以先进的传感技术,我们真的可以做到所谓的”需求侧管理”。

让我们来看一看现有的技术实践。



峰谷电价响应传感器系统

这是一个高度自动化的系统,可以根据实时电价信号使建筑能源负荷相应调整。


峰谷电价响应的传感器大多数基于开环控制系统,这种系统主要依赖于处理器和通信模块。其核心算法通过与能源供应商的API进行实时交互来获取实时的电价数据。


然后,通过方程或机器学习模型预测建筑内设备的用电需求,相应地控制设备的运行状态,这样就可以根据实时电价进行电力的有效分配。


通过这种方式,支撑需求侧柔性负荷资源的充分利用,实现在电价低时增加用电,在电价高时减少用电,这种方式有助于电网运营的优化。


这种响应机制在解决供需失衡方面尤其有效。例如,若遇到风力发电风速减弱,导致供电不能满足需求,此时,此系统可以依据实时电价上涨的信号,迅速降低设备的用电量,以此来补偿能源互联网中的频率波动。


能源存储系统和传感器集成

智能建筑的能源存储系统(例如,电池储能系统),配合电力使用传感器,能够在电力供应充足(如夜间或者可再生能源发电量充足时)进行储能,在电力需求高峰或电力供应短缺时释放电能。穿插使用这两种系统,可以进一步提升电力系统的安全性和使用效率。


在电力存储系统中,功率传感器和电流传感器负责检测电源输入/输出的功率和电流大小,纳入系统的实时动态调度。而温度传感器则用于监控电池的工作温度,避免过载和过热,确保系统操作安全性。



需求响应管理系统

通常使用多种传感器数据。温度和湿度传感器用于监测室内环境,光照传感器用于进一步优化照明设备的运行,也可以集成到可再生能源系统中,如太阳能电池板,优化其产量。此外,系统还使用人体感应传感器等设备,感知室内人体活动,以实现更强的响应性。


这种辅以人工智能的系统,可以学习和预测建筑能源使用模式,再结合天气预报、电价信息等数据,通过一体化的分析,为管理者提供节能建议,并自动调节设备运行状态。


02

技术突破




眼下,我国电力传感器需要突破的核心技术,主要集中在以下四个方面:


2.1
突破电力传感材料和器件技术


研制交直流电气量传感器,满足直流量测、电能质量等需求,培育低成本、高可靠、可与一次设备融合设计的电流、局放、气体及振动等光学传感器件;加快声表面波、红外及热电堆等非接触型温度传感器的研发。


2.2
低功耗、宽窄融合无线传感网协议和产品


此类研发以适应电力感知需求,兼顾超低功耗、带宽等指标,建立基于一致性通信协议与评测方法的无线传感网络互联互通及评测体系,解决不同供应商产品与协议的兼容性以及各项性能评估问题


2.3
智能分析技术平台


针对电力感知应用具有快速响应的特征,形成智能分析技术平台,实现“传感+就地分析”。基于“平台+应用“模式,将感知与测量、控制深度结合,解决电力智能传感器技术和应用的碎片化问题。


2.4
传感器取能和集成封测技术



研究环境微能收集技术的应用和优化,研发与电力传感器融合集成的取能器件。针对电力系统强电磁干扰等工况特点进行集成设计,研制集传感、通信、计算、安全及取能等功能于一体的智能传感器,形成系列化产品,并建立耐候性、可靠性试验验证体系。








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冷却系统在众多行业应用中扮演着至关重要的角色。无论是化工生产中的热源控制,商用建筑的空调系统,还是数据中心的温度调控,它们都依赖冷却机组的工作以保持恒定的温度环境。此外,更有一些领域,比如冷冻食品储存和医疗设备冷却,更是直接关系到产品质量和生命安全。


然而,在实际操作中,科学有效地控制冷却水温度却并不容易。它涉及到多个变量的管理,例如环境温度、相应的设备负载、冷却效率等。传统的手动或只有基本自动化的冷却系统往往难以应对这些变数,无法灵活适应并实时调整运行参数以达到最佳效果。这通常会导致冷却性能的下降,能源的浪费,甚至更为严重的设备故障。


冷水机组在标准工况下运行,其冷凝器回水温度为30℃,出温度为35℃,冷水机组冷却水温越低,冷水机组的冷凝压力越低,所以在一定范围内降低冷水机组冷却水进水温度可提高冷水机组的性能系数,但也会造成其它的问题。



一、冷凝器出水温度过低的影响


01

对制冷循环主流路的影响

如果冷凝器的出水温度低,也就意味着冷凝饱和温度低和冷凝压力低,我们知道冷凝器和蒸发器的压差等于冷凝器的饱和压力-蒸发器的饱和压力,在蒸发器的工作条件不变的情况下,冷凝器的饱和压力降低了,自然而然压差也就降低了,此时就可能存在流动到蒸发器的冷媒过少,从而引起机组低压报警。

02

对电机冷却回路的影响

多数品牌的冷水机组采用的是闭式电机,采用的是冷媒进行冷却,来自冷凝器的小部分冷媒被喷射到电机的定子绕组,在吸收热量后再回到蒸发器,因此冷媒的流动阻力同样需要冷凝器和蒸发器的压差进行克服。如果冷凝器的出水温度过低,进而导致冷凝压力过低,就很有可能触发电机过热保护。

03

对系统油路的影响

目前大多数冷水机组的压缩机都采用的是滑动轴承,需要润滑油持续润滑,如果长期工作在低冷凝器出水温度工况,机组很可能会缺油并报警。

04

对离心冷水机组的影响

冷水温度过低,那么冷凝压力也会过低,容易造成离心式冷水机喘振。




二、冷凝器出水温度过高的影响



1、影响整机的运行效率

冷凝器出水温度(或饱和温度)越低,系统的综合运行效率就越高,因此如果出水温度过高,将会影响整机的运行效率;


2、喘振或过电流保护

冷凝器出水温度越高,也就意味着冷凝饱和压力越高,对于离心机而言,运行压比也会增大,此时就有可能触发喘振保护;此外,由于冷凝压力的升高,工况也变得更恶劣,如果此时用户负荷较大,也可能导致运行功率或电流较大。


3、冷凝器更容易结垢

在高温条件下,铜管更容易结垢,从而影响换热性能。


4、报高压保护

冷凝器出水温度越高,也就意味着冷凝器压力越高;我们知道冷凝器属于容器,有一定的安全设计范围,因此机组会设置安全保护值对冷凝器进行保护,一旦超过该安全余量值,机组便会报警停机。




三、引起冷凝器温度升高的原因



一般情况下,主要还是冷却水的问题,通常有以下四种情况


1、冷却水进水管和出水管位置装错

正常的安装位置一般是进水管低,出水管高,及“低进高出”,如果进水管位置高,冷却水不可能全部在冷凝器内盘旋盛满,传热面积就会变小,制冷剂蒸气得不到有效的冷凝,从而使得冷凝器表面温度升高。


2、冷却水的水质太差

导致冷凝器中冷却水管内壁结垢,热阻增大,影响了制冷剂和冷却水之间的热交换,降低了传热效果。这种故障,在使用时间长且未定期清洗的冷水机组中常有发生。解决的方法是清除水垢。


3、冷却水量不足,水压不够。

水冷式冷凝器是靠冷却水来带走制冷剂蒸气冷凝器时释放的潜热,因此冷却水压力不够,流量达不到额定要求,散热能力就会受到限制,最终引起冷凝器外表面温度升高。


4、冷却水温度过高,高于额定的工作温度。

冷却水温度越高,制冷剂冷却温差就越小,传热量也就越小,制冷剂就不能得到有效的冷却,冷凝器表面温度就会升高。



四、物联网技术在冷却水控制中的变革



面对冷却水温度控制的挑战,物联网技术提供了新的解决方式。通过引入一系列衡量各种因素的物联网设备,例如温度传感器、湿度传感器、设备功率传感器以及流量控制器等,不同设备间的连通性变得可能,而数据的实时传递也得到了保障。

这些设备就如同工厂或大楼中的眼睛和耳朵,它们24小时不间断地监测和收集各类数据,包括但不限于冷却水温度、冷却塔效能、设备负载等。更进一步,这些数据并不孤立存在,它们在物联网的基础架构上形成了一个实时、互联的网络。即便是极小的变化,未能察觉的异常情况,都能被以此为基础的系统精准地捕获。


但单纯监测并传送数据仅仅是物联网技术应用的一部分,如何利用这些数据,结合人工智能和大数据分析技术实时优化冷却系统运行,才是真正提升冷却水温度控制精度的关键。这意味着,系统不仅能够感知到温度变化,还可以基于预设的模式或者学习到的数据模型来自动调整设备参数,最终达到更高效、更节能、更稳定的冷却效果。


此时的冷却水系统,便形成了一个复杂但协调的生态系统。每一个小部分——无论是传感器、控制器还是其他设备——都通过实时数据交互,形成反馈回路,协同工作。无论是在炎炎夏日,还是在寒风中摇曳,这个系统都能灵敏地感知到环境的变化,并迅速作出相应的调整。




01
优化运行效率


物联网技术提供的数据驱动决策能力,使得冷却水温度调节更精确、更灵活。无论是在冷却塔效率改变,或者是负载发生变化的情况下,系统都能够据此调整自己的运行参数,无需人工的实时干预。这不能仅仅优化设备的运行模式,还能够延长设备的使用寿命,有效降低维修或替换的频率。

02
提高节能水平


基于物联网技术的冷却水温度控制系统,能够实时监测和优化冷却水的能耗,助力企业实现能源的有效管理。智能冷却水系统甚至可以学习到设备的具体运行模式,自动调整操作来匹配输入/输出,从而最大程度地节约能源,降低能源花费。

03
预防设备故障


能够实现能够更早地发现潜在问题,并提供更多的时间来处理它们,进而减少意外故障和停机造成的损失。通过分析设备的使用的数据和历史趋势,系统能够定期进行预测性维护,实现设备故障的提早发现和预防。

04
提高操作便利性


IoT 冷却水系统可以通过手机应用程序或网络控制台进行远程监控和管理,无需人工现场值守,大大提高了操作的便利性。此外,系统接收到的实时反馈和警告,可以随时推送至设备管理员,使得他们能够及时处理问题,控制风险。








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当技术与环保兴趣交叉,新的无处不在的改革就会降临。现在,这种改革正在中国的工业园区中上演。《中国工业园区绿色低碳发展报告(2023)》由清华大学环境学院牵头组织,主要基于清华大学环境学院清洁生产与生态工业研究中心、中国工业园区绿色发展研究中心研究与实践探索,经多方征求意见并讨论后形成。这份报告备受瞩目,同样让持续关注节能改造趋势的我们期待不已。


本报告作为系列年度报告的开篇之作,旨在深刻领会中国式现代化的本质要求,推动园区绿色低碳发展。报告共分为四篇12章,主要包括:源起与发展、政策与实践、成就与挑战、创新与发展四篇,从中国工业园区绿色发展历程、现状、政策工具、创新实践、示范试点、长江经济带园区、黄河流域园区、园区绩效评价、碳达峰路径、减污降碳协同、水管理创新、未来展望等章节,进行全面阐述与深入探讨。




一、 源起与发展


过去40多年,中国工业园区发展筚路蓝缕、百折不挠。中国第一个园区是蛇口工业区,“时间就是金钱、效率就是生命”的口号振聋发聩。改革开放总设计师邓小平同志1984年南巡对深圳特区的题字,给开发区定了调、指明了方向,推动了沿海14个城市的发展。1986年,邓小平为天津经济技术开发区题字“开发区大有希望”,极大鼓舞了人心。一路走来,园区成功肩负起快速工业化、城镇化的重要使命。


根据国家发展和改革委员会发布的园区名录,国家级和省级开发区有2543家,80%的工业企业已集中在园区,园区工业总产值占到全国的50%以上,碳排放占全国的31%,工业园区肩负着实体经济和降碳减污的重大使命。


国家高新区和国家级经开区是我国最重要的两类园区代表。截至目前,全国117家高新区贡献了全国GDP的13.4%,承载了84%的国家重点实验室,36.2%的高新技术企业,坚实有力地彰显了高新区“发展高科技、实现产业化”的使命担当。全国230家国家级经开区,贡献了全国GDP的11.4%,税收收入的13.7%,进出口总额的21.5%,成为招商引资的金字招牌,正在成为改革开放新高地。



二、 政策与实践


“双碳”目标发布以来,针对园区绿色低碳发展,国家加强顶层设计,提出了“开展碳达峰试点园区建设”“实施园区节能降碳工程”“建设绿色工厂和绿色工业园区”“推进产业园区循环化发展”“加强园区物质流管理”等一系列行动部署和工作指引。


自2000年以来,国务院以及国家发展和改革委员会、生态环境部、科学技术部等部委的各类重要文件中提及10余类示范试点园区,主要以生态工业园区、园区循环化改造、绿色园区、低碳园区等为抓手,开展了一系列绿色转型实践探索,积累大量特色案例,取得了积极成效。



绿色发展的本质是人与自然的关系问题,这里摘录了习近平总书记几次对绿色发展的论述。



国际上,绿色发展强调培育经济发展的同时,持续保持资源、环境及生态系统的服务功能,并常用脱钩表达,即实现经济增长与资源消耗脱钩和环境影响脱钩,具体又可分为相对脱钩和绝对脱钩。

对工业园区而言,提高园区资源产出率和碳生产率,是园区脱钩发展的重要任务和努力方向。




三、 成就与挑战


改革开放以来,工业园区历经40余年的发展,在国家层面形成了三大标志性示范试点园区

一是生态环境部、商务部和科技部联合推动的生态文明建设示范区(生态工业园区),截至2023年4月,全国共命名73个国家生态工业示范园区。

二是国家发展和改革委员会、财政部联合推动的循环化改造示范园区,截至2023年3月,全国共有129家园区完成循环化改造示范园区的验收。

三是工业和信息化部推动的绿色园区,近五年间共有5批225家绿色园区陆续入选,其中东部111家园区、西部78家园区、中部82家园区。


以下分别以生态工业园区、重点战略区域工业园区和国家高新区为例,分析其绿色低碳发展成效。


2021年,生态工业园区中高新技术企业产值占产值的45%,工业固体废物综合利用率达90%,工业用水重复率达77%。东部园区实施效果最好,其中碳排放消减率达9.47%,废水单位工业增加值排放量达3.06吨/万元。


长江经济带工业园区占我国省级及以上园区总数的44.2%,其中,国家级经开区占比为49.3%,国家高新区占比为44.2%,省级开发区占比为43.6%。长江经济带集中分布了我国近一半的省级及以上园区。长江经济带国家级经开区,能源产出率在0.40~82万元/吨标煤,水资源产出率在0.01~3.75万元/立方米,单位GDP化学需氧量排放量在0.01~2.98千克/万元。数据表明,园区间发展差异较大,已命名的园区绿色发展指数较高。


以161个国家高新区为样本,分析三大类10余项关键指标,建立绿色发展指标体系和指数方法,综合评估2016年到2020年国家高新区的绿色发展绩效,绿色发展指数从76.97增长到87.22,增长了13.3%。

能耗强度方面,从0.584吨标煤/万元工业增加值下降到0.464吨标煤/万元工业增加值,降幅超过20%。

水资源消耗方面,国家高新区新鲜水耗从6.70下降到5.46立方米/万元工业增加值,累计下降了14.6%。

污染物排放方面,国家高新区工业废水排放强度均值为1.90吨/万元,不到全国平均水平的1/4。氮氧化物排放强度为0.43千克/万元,远低于3.26千克/万元的全国平均水平。



在看到我国工业园区取得亮眼成效的同时,还应注意到其绿色低碳发展还面临诸多挑战,结构性、根源性、趋势性压力尚未根本缓解。

园区产业集聚带来产业复杂、碳排放高、污染集中、风险源多等挑战,推动园区绿色低碳高质量发展、协同降碳减污,是一项重大研究和实践课题。


针对某化工园区的案例研究显示,园区污染末端治理的成本已然非常之高,末端治污难以为继。工业园区能源、环境基础设施间“能源—水—固体废弃物”协同的产业共生体系薄弱,园区能源—环境系统需要设计循环共生的整体性解决方案。虽然部分园区已进入相对脱钩的发展阶段,但园区间绿色发展绩效水平差距依旧较大、生态效率提升制约复杂,污染物产生量大、温室气体排放高、工业耗能多,仍是制约园区生态效率的关键。


园区实现降碳减污协同还面临四大难点,分别是:碳排放精准测算难、园区间低碳对标难、减碳潜力定量化难、路径和机制设计难,应着力“深、透、准”,建立工业园区碳核算、对标、降碳减污协同路径,还需考虑到未来国际贸易碳壁垒带来的新型挑战。



四、 创新与愿景


报告提出了促进园区绿色低碳发展的六大创新工作。

01


园区“一芯四核”互馈式碳核算框架

一“芯”引领,是指在落实碳达峰碳中和目标任务过程中锻造新的产业竞争优势,推动园区高质量发展。

四“核”驱动,分别指:

  • 明确核算结果应用目标,划定核算工作范围边界;

  • 解析园区物质能量流动,建立温室气体核算清单;

  • 计算原理规范化、基础数据本地化、权责划分清晰化,精准测算工业园区各部门、各企业碳排放;

  • 说明核算工作关键过程,深挖核算结果应用潜力。

核算框架在“一芯四核”的驱动下还应实现向上和向下的全流程跨尺度兼容可用,促进区域—园区—企业核算结果的有效衔接,助推全国统一规范碳排放统计核算体系建立。

核算框架可应用于多场景决策支撑,指导园区掌握排放特征、制定减排政策、评价降碳绩效,助力园区以双碳促发展,持续锻造新的产业竞争优势。



02


园区碳达峰路径十二字方略,即:以地定产,以产见碳,以碳优产

  • 以地定产是基于园区已开发土地面积和单位土地面积产出,分析园区未来可实现的经济产值。

  • 以产见碳是通过已建土地、潜在新增土地等土地开发带动的产业发展预见不同产业的碳排放水平。

  • 以碳优产是基于产业发展预期所预见的碳排放总量,开展园区碳总量基准配额分配优化。

统筹经济增长、资源产出率提升目标,从产业结构、存量/增量产业碳生产率提升目标和准入门槛等方面优化,制定园区碳达峰路线图,实现碳排放与经济发展脱钩。


03


园区减污降碳协同路径

建立了高时空分辨率的园区本地化活动水平和排放因子,构建了园区多流节点物质-能量-碳流分析模型,描述物质能量流动特征,揭示园区全生命周期环境影响,为园区减污降碳协同提供管理决策。



04


园区基础设施共生

构建了园区能源-环境基础设施共生模型,揭示了1600家园区基础设施“能-水-污”共生系统的降碳、减污、节水潜力和成本效益。

研究表明,基础设施共生可以每年减少园区温室气体排放860万吨、节约淡水30亿立方米、削减全系统成本为34~120亿元。


05


园区清洁能源转型

面向2030年碳达峰目标,建立了减污降碳效益综合评估框架,计算分析了850家园区清洁能源转型成效。通过四种清洁能源转型路径的协同耦合,到2030年,可实现温室气体减排41%,协同削减SO2NOXPM2.5排放31%~43%,节约淡水20%。


06


园区可持续水管理路径

从“取水—用水—废水处理—排放—废水再生回用—污水处理有机废气治理—污泥处理处置及资源化”等全过程,构建了“产品—车间—企业—园区—周边小流域”污染控制五级体系,提出了多维度集成的可持续水管理指数方法。



面向未来,报告最后提出了厚植园区绿色低碳循环底色的十大工程愿景:



十大工程愿景
01
园区节能降碳增效工程
02
园区数字化转型工程
03
园区循环化发展工程
04
化工园区绿色安全工程
05
园区可持续水管理工程
06
工业污染协同治理工程
07
园区固废脱钩发展工程
08
园区产业创新服务工程
09
区域流域产业园区协调发展工程
10
中外合作绿色低碳园区建设工程



在报告中,我们看到了中国工业园区四十多年来壮丽的发展史,也赞叹于已经取得的低碳、绿色发展成就。当然,报告同样向我们展示了中国工业园区面临的挑战,还有亟待解决的问题。回到现在,我们将继续在技术创新、园区低碳和深度实践中发展思考,付诸行动。一同努力!



《中国工业园区绿色低碳发展报告(2023)》



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上海天鹤聚焦于办公楼宇、工厂、医院、酒店、园区等用能安全和数字化节能改造控制。通过物联网和大数据统一采集和场景化的算法分析,对办公楼宇节能减碳,中央空调系统和空压机系统节能改造,配电房安全监测等进行精细化能耗监测和管理控制,旨在满足用户实时智慧监测、节能减碳、安全运维、数字化管理等方面的管理需求.


本文内容取自:《中国工业园区绿色低碳发展报告(2023)》发布-清华大学环境学院 (tsinghua.edu.cn)

本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院


启幕

我们被认为是活在技术黄金时代的一代人,每一年都在记录新的里程碑,2023年无疑同样是其中的亮点。其中,物联网(IoT),作为这个年代的关键词,在各种层面改变了我们的生活和工作。公司,政府,以及个人,我们都无法避免地被物联网的潮流所淹没。
在2023年里,我们目睹了物联网怎样日益普及,尤其是在家庭和工业领域,物联网已然成为一种常态。举几个例子:手环可以监测并报告我们的健康状况,智能汽车可以提供实时信息并帮助我们驾驶,而在制造业中,物联网设备使得机器能够实时报告其运行状态,实施预防性维护,以避免重大故障。
然而,物联网的应用并不是不变的。2023年我们不仅看到了物联网的全面普及,更有许多新兴技术,如人工智能(AI) 和 5G,推动着物联网的创新和发展。
在今天的文章中,我们将回顾2023年物联网的主要发展,包括重要的技术突破,行业动态,市场变化及影响我们生活的重大事件。
现在,让我们开始回顾2023年的物联网发展脉络,看看哪些里程碑事件影响着我们的未来,在技术和市场中引发变革。

第一部分

2023年物联网的主要事件与发展

1.1 定义和例子
在我们讨论2023年物联网的主要事件和发展之前,让我们先了解什么是物联网。

物联网是由实体设备、车辆、电器和其他实体对象组成的网络,这些实体对象内嵌传感器、软件和网络连接,让它们能够收集、发送和处理数据,实现自动化操作,优化工作流程,增进用户体验。

它通过网络将各种信息传感设备与网络连接在一起,实现设备之间信息的互换和通信。通过收集和分析数据,物联网可以提供高效,准确的决策依据,从而优化过程,提高效率,降低成本。

在2023年,我们看到了物联网在各个领域的实际应用。例如,马斯克的SpaceX公司在2023年发布了Starlink V2,这是第二代的星链互联网服务。这款新产品更加强大,并允许更多的设备接入网络,为农村地区和互联网覆盖不足的地方提供了无限的可能。
在另一方面,Amazon推出了一个全新的亚马逊Go店铺。这不仅是无人售货店,还利用物联网进行库存管理、顾客行为分析,以优化产品布局,提高商业效率。
1.2 全球视角
2023年物联网的影响力在全球范围内得到了扩展。

中国,特别是在”新基建”的推动下,物联网不再仅限于消费者市场,而是深入到电力,交通,并且在医疗领域也发挥了重要作用。当下市场上有很多相关的智能产品亮相,例如智能电表,不仅能实时监控电力使用情况,而且可以远程控制,大大提高了电力管理的效率。
欧洲,尤其是在德国,物联网在制造业,也就是工业4.0中充当了关键角色。物联网设备的广泛部署使得工厂能够自动化操作,实时监控生产流程,提高了生产效率和质量。例如,西门子提出的Digital Twin概念,可以建立物理产品的虚拟模型,进行数字仿真,从设计到生产,全过程都能得到优化。
北美,智慧城市的理念正在实际生活中得以实现。例如,纽约市通过部署物联网设备,如智能垃圾桶,智能路灯,以提高城市管理的效率,同时改善公共服务的质量。这也为实现环保目标,建设可持续城市提供了一种可能的解决方案。
非洲则通过物联网技术来改善农业生产和水资源管理。例如,Kenya的UjuziKilimo公司就开发了一款物联网设备,可以检测土壤养分,气候变化等信息,帮助农民进行精准农业。
拉丁美洲,物联网也在摩洛哥的盐水能源项目中发挥了关键作用,通过对盐水能源的实时监控,使得盐水能源的提取和利用更加高效。
1.3 开放源代码和开放标准
开放源代码和开放标准对于推动物联网的发展,具有至关重要的作用。
在开源领域,一些企业和组织为开发者提供了诸如物联网操作系统,嵌入式软件,云物联网平台等开源资源。例如:Linux Foundation的EdgeX Foundry项目,它是一个为端到端物联网应用开发提供的公共开源框架。
另外,Apache Software Foundation旗下的Apache IoT项目,也为人工智能和数据分析提供了独立的开源框架,帮助开发者构建稳定、可扩展的物联网解决方案。
至于开放标准,Internet Engineering Task Force (IETF),Bluetooth SIG, Thread Group等一系列组织,提出了包括物联网设备互通性、安全性、下载更新等一系列开放标准。例如,OMA SpecWorks就提出了LwM2M协议,这是一个面向物联网设备管理的开放标准,解决了物联网设备在大规模部署时的管理和服务问题。
这些开放源代码及开放标准项目为物联网社区提供建设了标准化的解决方案,促进了全球的设备互操作性,大大推动了整个物联网行业的发展进程。

第二部分

2023年物联网的技术突破

2.1 AI的力量 — 预测变革

在2023年的物联网领域,AI变得无处不在。以往闪耀在科幻电影中的AI现在已经在我们的生活中打下了坚实的基础。它的强大之处在于预测性分析,即通过机器学习算法动态探索大量的物联网数据,预测可能发生的变革,并向我们提出可能的解决方案。复杂的工业参数、混乱的交通情况、繁复的用户行为,都在AI的处理之下变得井井有条。AI不仅改变物联网设备的角色,使它们走向智能化,而且创造出了难以想象的应用场景和商业价值。

2.2 扩展安全壁垒 — 防御式AI和分布式防御系统

为了应对日益严重的网络安全威胁,具有自我学习能力的AI系统已经得到了广泛的应用。它们能够在大量的物联网数据中发现异常行为模式,哪怕是非常微妙和复杂的攻击行为,也能被这些AI驱动的防御系统精确地识别出来。
2023年,我们看到了防御式AI成为主流。这种AI通过模式和行为识别技术,可以发现和预防不正当的网络行为,如未授权的登录尝试或奇怪的数据传输。
分布式防御系统也正在悄然崛起。想象一下,你的家里不只有一道门,而是多道,每道门的锁都不同,这道道门层就像分布式防御系统的防御层,形成了一个重重的安全网络,如果有人试图非法入侵,即使他擅于开一道锁,也很难攻破所有的锁。这样,我们的数据就得到了全方位的保护。
2.3 云与边缘的双翼 — 云边协同

物联网设备要处理的数据量极大,云计算提供了强大的计算力和广阔的存储空间,但其在数据处理速度、实时性以及数据隐私保护等方面却有明显的短板。于是,边缘计算应运而生。
边缘计算主要是在数据产生的源头进行部分数据处理,并对不同重要性的数据进行筛选,只将必要且有价值的数据上传至云端。这不仅大大节约了网络带宽,减小了网络延迟,而且最大程度地保护了用户数据的隐私。
但是边缘设备的计算能力与云端的巨大计算能力相比,仍然有很大的差距。因此在2023年,云-边协同出现,将云端强大的计算能力与边缘设备的实时性和隐私保护结合起来,将计算和服务移到最适合的地方处理,合力解决物联网大数据的处理与计算问题。例如,联想的 “ThinkEdge” 系列边缘服务器就是一个很好的应用实例,它将云端强大的计算能力带到数据生成的源头。

第三部分

2023年物联网的变革和市场变化

3.1 物联网驱动的业务模式转变


在2023年,物联网已经在各行各业推动了重大的业务模式转变。物联网技术使得建筑设备的能源使用更加高效,而且极大地优化了能源使用的监控和管理,有效地降低了运营成本和环境影响。更重要的是,这一技术的引入改变了行业的服务模式,让以设备维护为中心的服务模式向更广更高的层次变革,这就是以数据为中心的智能预测性服务模式。

天鹤物联为例,刨除传统节能模式,打造出智能预测性节能维护服务。利用物联网设备实时收集各类设备数据,然后运用AI技术对设备可能发生的故障进行预测分析。这样,不但及时为客户提供精准的维护服务,减少设备的停机时间,也大大提升了设备的运行效率。

而在节能方面,自研算法研发赋能设备智能化自我调整:基于预设的温度范围,结合时段内的电力费率,设备可以在保障舒适度的同时,为用户自动调整工作模式,不断优化能源使用,将开销抑制在最低程度,切实实现了节能减排的目标。

在零售业中,物联网驱动的智能货架、自动结账系统等将购物体验变得前所未有的便捷,并且通过收集在购物过程中产生的大量数据,提供更精准的产品推荐和个性化的购物体验。
3.2 物联网市场动向


2023年,物联网市场的增长依然强劲。根据市场研究报告,物联网市场的复合年增长率预期达到20%以上,主要的推动力是来自制造业、交通物流、农业、医疗和消费电子等行业的需求增长。此外,新兴市场的技术接触增加和政策推动,也为物联网市场增长提供了强大的支持。


在市场份额方面,北美由于其先进的技术架构等因素依然是全球物联网市场份额最大的地区;然而,亚洲市场尤其是中国和印度,凭借其巨大的用户群体和快速发展的经济,预计在未来几年将出现显著增长。
3.3 市场机遇和挑战


对于物联网市场来说,机遇和挑战并存。机遇主要来自于物联网技术的进步,如5G、AI的发展,助力物联网应用的丰富化和普及化。另外,政府的政策支持和资金投入,也为物联网市场增长提供了重要的环境支持。同时,随着用户对于智能生活的需求增加,物联网产品和服务有着巨大的市场潜力。
然而挑战也不容忽视。首先,数据安全和隐私问题始终是物联网发展中的一大难题。尽管已有许多新的安全技术和隐私保护策略被提出和应用,但是随着物联网的复杂化,新的安全问题和隐私风险也将不断浮出水面。其次,物联网的普及和应用需要大量的基础设施建设和技术支持,如何平衡投资回报和发展速度,是需要解决的一大问题。

写在最后

物联网这个科技巨兽,如同一条河流,持续地涌动并不断地向前推进。这个领域的发展,让我们看到了无限的可能性和前景,未来AI 和物联网的联合,将会带来前所未有的智能化应用。让我们一起迎接更便捷的生活和更绿色的环境!






END

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本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院


关注我们,一起遇见万物互联。



2023年12月18日晚,位于甘肃省临夏州积石山的地区发生6.2级地震,灾难性的结果让我们对自然灾害的敬畏之心再次深化。截止目前,已经造成118人遇难,这样的数字让人心痛。我们的心与受灾者及其家人同在,向所有为救援工作付出努力的人们致以最高的敬意。


2008年汶川大地震发生至今已15年,那场灾难至今仍记忆犹新,深刻地烙印在所有中国人的心中。这次地震又一次让我们警醒。科技创新是为人民服务的,如何利用科技的进步在面对地震灾害时将其更多地应用到灾难的预防与救援当中,有效地发挥最新科技优势,促进地震监测及应急救援的智能化,以减轻地震灾害损失,是我们需要思考和探讨的问题。


15年来,科技在防震减灾领域取得了长足进步,特别是物联网技术的发展为提高地震预警和抗震救灾能力提供了重要支撑。作为一项能连接不同设备、系统和服务的网络技术,物联网可以在地震风险管理中起到关键作用,如高度传感的预警系统、智能化抗震建筑物、精细化的救援管理,以及无人机和机器人的广泛应用。


今天,我们针对这些方面,一起探讨下物联网在地震预警和抗震救灾中的作用。


PART/1

 高度传感的预警系统 




12月18日23时59分,甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,成都高新减灾研究所(减灾所)与中国地震局联合建设的中国地震预警网成功预警此次地震,给临夏回族自治州提前12秒预警、黄南藏族自治州提前22秒预警,给甘南藏族自治州提前25秒预警,给兰州市提前29秒。该地震是中国地震预警网自2011年连续成功预警的第80次破坏性地震。


在地震预警领域,物联网的广泛应用已经大大提高了我们的预警能力。现代地震预警系统包含无数被部署在全球的传感器,这些传感器在环球各地不停地采集和传输地震数据。这些传感器能够检测到地壳微小的变动,这些拉压、斜滑可能是地震发生的前兆。


实际上,这个系统采集的是地震波,地震波是地震发生时动力学过程的结果,分为初激波(P波)和次激波(S波)。P波的速度更快,相比较于更具破坏性的S波,P波比较温和。通过这个预警系统检测到P波的出现,并基于P波和S波的差异计算出地震的时间,我们可以在S波到来前获得宝贵的几秒钟的预警时间,尽管这可能并无法避免所有的损害,但这足够让人们寻找一个相对安全的避难所。


物联网技术使我们能够实时分析这些数据,并通过无线通讯技术立即将预警信息传递到所有连接的设备,包括手机、电视、公共广播系统等。这样,人们不仅可以提前得到警报,而且可以连续收到有关地震震级、震中位置和可能的影响范围的及时信息。




PART/2

 智能化抗震建筑物  


  12月19日现场救援场景    图源:澎湃影像


此次地震是独立地震,即新发地震,也是一次主震余震型的地震。此次地震发生在拉脊山断裂带,在我国的南北地震带上,是一个逆冲断层造成的地震。在这样的地区,且这里人口比较稠密,地震又发生在夜间,当地建筑的抗震性能没有像东部地区那么强,有些房屋可能抗震性能比较弱,这几项都是造成这次地震有较大伤亡的重要原因。


建筑领域中现阶段已经可以实现通过在建筑物内部安装传感器,例如加速度计、应变计和倾斜计,实时监测建筑结构的完整性。


在地震中,这些传感器会检测到建筑的震动情况,实时向物联网系统中的数据中心发送数据。这不仅可以帮助我们评估哪些建筑在地震后出现了程度不同的结构问题,还可以用于评估哪些建筑可能在未来的余震中出现问题。这对于房屋居民、救援人员和城市规划部门来说都是极其珍贵的信息。


此外,物联网还可以在地震预警的几秒钟内启动建筑内的各种保护制度,如自动断电、断气,以及启动紧急疏散程序,无疑提高了在灾难中的生存率。




PART/3

 精细化的救援管理 


12月19日,在甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县大河家镇陈家村,救援力量在现场整理物资开展救援。            新华社记者 马希平 摄


积石山县海拔高,天气冷,地质复杂,地震等自然灾害多发。据统计,这次地震震中5公里范围内平均海拔约2793米。截止19日3时许,在大河家镇陈家村可以看到,地震造成电力中断,整个小镇漆黑一片。在部分路段,电线因强震而垂落在地上,部分房屋倒塌,碎玻璃、砖头、石块散落到街道上。村民们被疏散到相对开阔的地方,数十辆应急救援车辆和救护车正在救援。


一旦地震发生,及时且有效的救援是减轻灾害影响的关键。物联网技术辅助救援行动变得更为一体化和精确,救援工作以前往往被耗尽的资源和混乱的通信阻碍。


现在通过物联网,救援队伍能够利用实时数据和通信,精确掌握灾区情况,如受损程度、道路可通行性、难民位置等,这使得救援队伍能更有效地控制分配救援资源。此外,救援物资也可通过GPS和无线通信进行实时追踪和管理,保证物资能送到最需要的地方。


同时,物联网技术也用来收集并同步所有救援队员的位置信息,通过优化路径和任务分配,提高整个救援队伍的效率。另外,救援通信也可以通过物联网技术进行,如通过在线通信平台进行实时的音频和视频沟通,明确任务指标,避免混乱和误会。



PART/4

 无人机和机器人的应用 


图源:环球时报


据获悉,目前,根据受灾地区实际情况,翼龙-2H应急救灾型无人机已出动,正全力飞赴灾区执行应急救灾任务。此前,该型无人机已做好航线规划、空域申请、飞行前检查、气象条件评估、推流测试,以及三网通公网通信测试等准备工作,在飞赴灾区后,该型无人机将开展应急通信保障和灾情侦察等任务,为应急救援力量提供有力支撑。


在灾难现场,一些地方可能因为坍塌的建筑物、火灾或其他危险情况而变得非常难以达到。此时,无人机和机器人就可以发挥巨大的作用,这些设备可以在人类无法或极难到达的地方进行搜索和救援。


无人机有着极佳的机动性,可以在灾区上空飞行,实时采集受损区域的高清影像,帮助救援人员了解大致的灾区情况,并找出可能的生存者位置。机器人则可以根据实际需要来设计和配置,它们可以进入狭窄、坍塌的空间进行搜索,亦或是携带救援物资到达难以进入的灾区。在一些极端环境中,甚至可以使用防火、防爆的无人机或机器人。


同时,这些设备将提供的实时数据发送回指挥中心,为决策者提供宝贵的实时信息,以便更好地指导救援行动。



PART/5

 写在最后 


从通过传感器和联网设备实现的高度传感的预警系统,到结构与感应设备相结合的智能抗震建筑物,再到精细化救援管理和无人机、机器人的广泛应用,物联网都有巨大的潜力可以在未来进一步挖掘。这些技术极大地提升了我们对地震灾害预警和应急反应的能力,从而减少生命与财产的损失。


然而,我们应该明白,技术并不是万能的。尽管物联网等先进技术给我们提供了强大的工具来预防和管理灾害,但最终它们应该被视为支持我们面对和缓解灾难影响的手段,而非替代人类的智慧和勇气。我们深知,每一步技术的进步,背后都是为了减少灾难给人类带来的痛苦,为了让我们的世界变得更安全,更美好。


灾害虽然无情,但人有情,科技亦因人而情。








END

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近日,国家发展改革委印发了《国家碳达峰试点建设方案》。《方案》提出,将在全国范围内选择100个具有典型代表性的城市和园区开展碳达峰试点建设,聚焦破解绿色低碳发展面临的瓶颈制约,探索不同资源禀赋和发展基础的城市和园区碳达峰路径,为全国提供可操作、可复制、可推广的经验做法。


根据《方案》,统筹考虑各地区碳排放总量及增长趋势、经济社会发展情况等因素,首批在15个省份开展碳达峰试点建设,共计35个名额,其中,河北、山东、内蒙古、广东、江苏各3个、山西、河南、湖北、辽宁、湖南、黑龙江、陕西、浙江、新疆、安徽各2个。试点城市建设主体原则上为地级及以上城市,试点园区建设主体为省级及以上园区。


“各地区能源结构、资源禀赋和发展阶段不同,推进碳达峰碳中和工作也面临着不同的困难挑战。”国家发改委相关负责人说,虽然31个省、自治区、直辖市都制定了本地区碳达峰实施方案,但在城市和园区层面还有不少需要进一步细化和探索的工作。建设碳达峰试点城市和园区,可以有效激发城市和园区主动性和创造性,围绕绿色低碳转型开展探索,为全国提供行之有效的经验做法,助力实现“双碳”目标。



《方案》提出了2025年、2030年的主要目标。到2025年,试点范围内有利于绿色低碳发展的政策机制基本构建,一批可操作、可复制、可推广的创新举措和改革经验初步形成,不同资源禀赋、不同发展基础、不同产业结构的城市和园区碳达峰路径基本清晰。


2030年,试点城市和园区重点任务、重大工程、重要改革如期完成,有利于绿色低碳发展的政策机制全面建立,有关创新举措和改革经验带动作用明显,对全国实现碳达峰目标发挥重要支撑作用。


《方案》重点部署了5方面试点建设内容——


确定试点任务方面,试点城市和园区要根据国家和所在地区“双碳”工作部署,谋划提出能源、产业、节能、建筑、交通等重点领域试点建设任务。


实施重点工程方面,试点城市和园区要结合试点目标,在能源基础设施、节能降碳改造、先进技术示范、资源循环利用等领域规划实施一批重点工程,形成对试点工作的有力支撑。


强化科技创新方面,试点城市和园区要创新绿色低碳技术推广应用机制,大力培育绿色低碳产业,加快形成新的产业竞争优势。


完善政策机制方面,试点城市要加快建立和完善有利于绿色发展的财政、金融、投资、价格政策和标准体系,创新碳排放核算、评价、管理机制。试点园区要着力提升园区绿色低碳循环发展水平。


开展全民行动方面,试点城市和园区要大力推广绿色低碳生活理念,普及“双碳”基础知识,创新探索绿色出行、制止浪费、垃圾分类等方面体制机制,切实增强各级干部推进绿色低碳发展的理论水平和业务能力。


国家发改委相关负责人说,将统筹考虑各地区碳排放总量及增长趋势、经济社会发展情况等因素,首批在15个省区开展碳达峰试点建设,由有关省区发展改革委提出建议名单,经本地区人民政府同意后报国家发展改革委确认,“我们将根据首批试点推进情况,组织开展后续试点建设”。



同时,将组织试点城市和园区按照《碳达峰试点实施方案编制指南》要求,结合自身实际科学编制试点实施方案,明确重点任务、改革举措、重大项目和工作进度安排;完善工作机制,明确各方职责,组织各试点城市和园区按照实施方案扎实开展建设,及时协调解决试点建设中遇到的困难和问题,加大政策和资金支持力度,确保工作取得实效。


下载链接

《国家碳达峰试点建设方案》(发改环资〔2023〕1409号)





END

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在现代生活中,制冷空调成为我们日常生活、办公环境中不可或缺的一部分。而对于购买空调或者进行维修保养时,我们经常会遇到一个关键问题 —— 制冷空调铭牌参数。这些参数包含了各种术语和指标,对于大多数消费者来说,它们可能会造成一定的困惑。
因此,在本期文章中,我们将揭秘制冷空调铭牌参数,帮助您理解它们的含义和作用。我们将解读常见的词汇,例如制冷量、能效比、制冷剂种类等,以及它们对于空调性能和能效的影响。
1、额定制冷制热量


额定制热、制冷量代表空调在进行制冷(制热)运行时,单位时间内从(向)密闭空间、房间或区域内除去(输入)的热量总和。制冷(制热)量越大的空调,适用的房间面积越大,或者代表制冷(制热)速度越快。


对于变频机来说,额定制冷(热)量还包括额定最小制冷(热)量、额定最大制冷(制热)量。也就是在标准工况工下,空调在额定运行频率、最小频率和最大频率运行时的制冷(制热)量。



*备注:国标标准工况,指的是制冷时是指室外环境温度35℃,室内环境温度27℃,制热时是指室外环境温度7℃,室内环境温度20℃。


2、匹数(适用面积)


空调的匹数是一种惯用计量单位,用来表示空调的规格,通常1匹≈2500W。

选择合适匹数的空调时,还需根据以下耗冷量较大的客观使用环境,推荐匹数(冷量)更大的机型。比如顶楼、有落地玻璃、西晒,空调要增大一个规格,因为房间吸收的热量过多了,很容易会造成空调制冷效果差的感觉。


3、额定制冷制热功率


额定制冷功率是空调单位时间消耗的能量,单位是瓦(W)。功率的大小直接决定了空调的耗电量。但功率并不等于耗电量,一般耗电量的计算单位是度,1度电=1千瓦/小时,也就是以1000瓦的功率运行1小时的耗电量。


那如何根据功率来估算耗电量呢?

可以用以下公式计算:

耗电量=功率/1000×运行小时数。


例如,额定功率为800瓦的定频空调,1天8小时的耗电量就是:800/1000×8=6.4度。


变频机用电量估算:

变频空调根据房间的冷热变化进行自我运行调整,每个小时的功率和耗电量也会有所不同,所以变频用全年耗电量除以全年运行时间来计算。

制冷耗电量(1136小时)为296kw.h(度电/每小时)。国家标准规定,在进行变频空调能效等级测试计算时,制冷季节按1136个小时进行计算,制热季节按433个小时进行计算。

那么平均每小时耗电量为:296÷1136≈0.26kw.h(度电/每小时)




4、能效比


能效比贴在产品显眼位置的能效标识,是选择产品时重点参考之一,在2020年7月前,家用空调执行的是“定频”和“变频”两个标准。从2020年7月开始,国家实行家用空调新国标,将“定频”和“变频”均纳入新标准,全面提升产品的节能门槛。


按新国标规定,在2020年7月1日之后,全部厂家按新国标能效标准生产和标注空调能效。

家用空调新国标2019代替GB 12021.3-2010(定频)和GB 21455-2013(变频)。

新国标的三大改变:定频、变频空调、热风机使用同一标准、能效等级由3级增至5级、能效标准(限定)值提升



新国标变频产品能效不得低于新3级能效,且准入门槛提高,旧1级能效的变频相当于新2级,旧2级相当于新3级;新国标定频产品能效不得低于新5级能效,旧1级能效相当于新4级,旧2级能效相当于新5级。


从用户的角度来看,通过物联网技术的应用,用户可以实现智能温控和能效优化、能耗监测与数据分析、智能化排风和能源优化调度,以及远程操控和智能维护等功能,从而实现更高水平的能效和节能效果,降低能耗成本,并提升使用体验。



物联助力能效提升
  1. 智能温控和能效优化:


    物联网技术可以与中央空调系统集成,实现智能温控。通过与传感器和用户设备的连接,物联网系统可以实时感知室内温度、湿度和人员活动等信息,并根据需求智能调整空调系统的运行模式和温度设置,从而提高能效。用户可以通过智能手机或其他终端设备远程控制空调设备,随时调整温度,实现精确的温控,避免能源的浪费。


  2. 能耗监测与数据分析:


    物联网技术可以实现对空调设备能耗的实时监测和数据分析。通过连接到物联网平台的传感器和计量设备,用户可以获取空调系统的能耗数据,并进行数据分析和对比。用户可以根据能耗数据的分析结果,了解空调系统的能效状况,并制定相应的节能策略,从而降低能耗成本。


  3. 智能化排风和能源优化调度:


    物联网技术可以与中央空调系统中的排风系统和能源管理系统进行集成。通过实时监测室内空气质量和能源使用情况,物联网系统可以智能调整排风量、风速和能源利用策略,以提高排风效果和能源利用效率。用户可以通过物联网平台监测和调整空调系统的排风和能源调度,实现能源优化,进一步提高能效和节能效益。


  4. 远程操控和智能维护:


    物联网技术使得用户可以通过智能手机或其他终端设备远程操控和监控空调设备。用户可以通过手机应用程序或物联网平台对空调设备进行远程开关机、温度调节等操作,实现远程操控,提高使用便捷性。此外,物联网技术还可以实现智能化维保和故障诊断。通过实时监测设备运行数据,物联网系统可以及时识别可能的故障和异常情况,并通过报警或提醒用户及时处理,提高系统的可靠性和维护效率。





5、噪音


噪声是空调的重要参数之一,直接影响到用户的使用体验。噪声的单位是分贝(dB(A)。目前市场上大部分的空调噪音值都在国家标准范围以内,一些变频机的噪音值可能相对较低。


另外空调安装时规范与否,以及使用中的保养清洗也会对噪音产生一些影响。室内机噪音通常低-高档:26—35db;室外机:小于等于51db。


6、循环风量


循环风量是单位时间流经室内机的空气体积,单位是立方米/小时。


循环风量与空调的制冷量没有正比关系,因此不能理解为循环风量越大,制冷效果就会越好。循环风量数值越大,说明单位时间流经室内机的风量越多,循环风量越大对噪音控制要求越高。



7、制冷剂即制冷工质


这是制冷系统中完成制冷循环的工作介质。制冷剂在蒸发器内吸取被冷却的对象的热量而蒸发,在冷凝器内将热量传递给周围空气或水而被冷凝成液休体。制冷机借助于制冷剂的状态变化,达到制冷的目的。


现在变频机上一般都是用的R32、R410A这两种制冷剂。R32制冷剂属于氢氟烃类,化学名称为二氟甲烷,R32制冷剂的臭氧层破坏潜能值(ODP)跟R410A一样都为0,而R32的全球变暖系数值(GWP)仅为675,远远低于R410A。


除此之外,R32制冷剂还拥有着比R410A更高的性能,和更少的冲注量,更低的成本,而且R32的工作压力和性能参数与R410A较为接近,维护与安装基本相当。重新加氟也是和R22一样,需要多少就加多少,不需要全部排空从新加注。


R32有一个缺点,就是可燃,燃烧等级为A2级别。这是R32制冷剂推广最大的绊脚石。


8、质量


空调室内外机的净重,通常空调稍微重一些代表所用材料相对比较实在。


9、 适用面积


这是厂家给出的空调参考适用面积,我们也可根据普通房间115W-145W,公共区域145W-175W的参数来自己计算一下(无西晒正常高度的房间)。


10、 循环风量


这表示一小时内,空调送风面积的大小。通常在额定制冷量相近的情况下,立式柜机要比壁挂式空调的循环风量大一些。


11、 除湿量


指单位时间内从密闭空间、房间或区域的空气中除去的水分,叫除湿量。单位:升/小时(L/H) 。


12、 额定电压


指空调器制造厂在空调器产品出厂时,对该产品允许的电源电压值,或电源电压允许变动范围所作出规定。






END

天鹤物联

让连接更简单,让梦想能实现



上海天鹤聚焦于办公楼宇、工厂、医院、酒店、园区等用能安全和数字化节能改造控制。通过物联网和大数据统一采集和场景化的算法分析,对办公楼宇节能减碳,中央空调系统和空压机系统节能改造,配电房安全监测等进行精细化能耗监测和管理控制,旨在满足用户实时智慧监测、节能减碳、安全运维、数字化管理等方面的管理需求.




本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院

[ J]

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随着移动通信网络、无线通信网络、人工智能等新技术的飞速发展,万物智能互联时代加速到来。物联网作为智能互联的基础,是以感知技术和网络通信技术为主要手段,实现人、机、物的泛在连接,提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施 。作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,物联网以其“无缝连接、全面感知、智能处理、虚实交织”的突出特点,已成为智能互联时代新型基础设施建设的重要组成部分。


近年来5G 移动通信网的部署促进了工业互联网、智慧城市等垂直行业中物联网场景的加速发展 ,物联网安全事件的影响范围逐渐扩大,物联网领域的安全将直接影响到垂直行业安全、基础设施安全乃至国家与社会安全。因此,在智能互联时代下构建物联网安全保障体系、全面提升物联网安全发展水平至关重要。


01

1 智能物联网分层架构模型


万物互联时代下,物联网各组成部分紧密相关,结合多种连接方式,智能物联网已形成分层的体系架构 ,包括感知层、网络层、平台层、应用层(见下图)。





1.1 感知层


感知层是物联网感知和采集信息的关键部分,包括终端和接入两个子层。终端子层由多类型终端设备组成,实现对人或物的信息采集和/ 或执行操作,并通过联网进行通信 。



根据终端联网通信方式的不同,可将物联网终端分为有卡终端与无卡终端


有卡终端即蜂窝物联网终端,接入方式是通过插入基础电信企业的物联网卡,经窄带物联网(NB-IoT )、大规模机器通信(mMTC)等授权频段的蜂窝移动网络进行通信,如智能电表、智能手表等;


无卡终端的接入方式是通过内嵌无线通信模块,经Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等自组织网络进行通信,或直接通过有线方式接入通信,如智能家居、智能工厂摄像头等 。同时,终端也可以先接入物联网网关,再转接至网络层,完成感知层与网络层的连接及不同类型通信协议的转换。



1.2 网络层


网络层是感知信息传递的核心支撑部分,分为接入网和核心网,网络形态包括固网、移动通信网等。网络层在提供物联网设备连接能力的同时,也要支持物联网信息的双向传输和控制、移动性管理、互联互通等能力 。



根据网络服务对象的不同,物联网网络可分为公共网络和专用网络。公共网络适用于智慧城市、新媒体、智能交通等场景,具有服务范围广、灵活性高、成本低、建设周期短等优势;专用网络适用于高精制造、军队、电力等专属需求大、安全要求高、业务连续性要求高等场景。



1.3 平台层


平台层是为提升物联网终端管理效率、简化上层物联网应用开发复杂度而提供的共性管理能力与基础服务支撑。按照功能可将物联网平台分为设备管理平台(DMP)、连接管理平台(CMP)、应用使能平台(AEP )和业务分析平台(BAP)。


其中,DMP 提供物联网设备升级、配置、重启、关闭、数据查询、报警等设备管理功能;CMP 提供面向终端的可连接性管理、优化、维护等功能;AEP 为开发者提供快速开发部署物联网应用服务的工具、接口、中间件等能力;BAP 通过大数据、人工智能、机器学习等方法实现对物联网数据的深度解析,提供物联网业务发展预测及设备预防性维护等功能。



 1. 4  应用层


应用层是物联网分层架构模型中的最顶层,给公众、行业用户等对象提供不同的应用服务。


其中,面向公众服务的应用可满足用户在日常生活中的物联网设备操作需求,如智能摄像头应用、智能音箱应用、可穿戴设备应用等;


面向行业用户的应用是根据行业特征与场景需要,提供支撑行业业务正常运行开展的软件或系统,如智能交通态势感知应用、智慧工业设备管理应用等。


02

2 智能物联网分层安全架构


物联网各层因组成元素和使用边界不同,面临着不同安全风险与挑战,而万物智能互联使得物联网每个组成部分的安全性息息相关。基于智能物联网分层架构模型,结合各层安全需求,提出智能物联网分层安全架构(见下图),为建设安全可靠的智能物联网提供总体思路。



智能物联网分层安全架构对应物联网分层架构模型,包括基础能力、感知安全、网络安全、平台安全、应用安全、安全防护六大安全能力。



2. 1 基础能力


物联网安全能力建设源于基础安全技术,通过AES、RSA、SHA 等算法和SM2、SM9 等国密算法实现对物联网敏感数据的加解密,并在密钥生成、分发、验证、更新、存储、销毁等阶段实现密钥的全生命周期管理。



2. 2 感知安全


物联网感知层终端数量庞大,放置位置广泛且分散,由于使用场景不同,其功能、性能、安全能力也各不相同。在缺乏实时有效的监测和管理时,物联网终端极易被攻击利用,因此面临着物理破坏、恶意攻击、非法访问与数据篡改等风险 。

同时,物联网网关作为接入子层的“纽带”,也因协议安全性不足、汇聚数据多等特点,面临着易被攻击、数据泄露等风险。



针对感知层安全风险,将物联网分层安全架构中的感知安全分为终端安全和网关安全


不同应用场景下物联网感知终端的安全能力需求有所不同,智能水表、电表等终端需具备硬件安全保护、固件安全升级、加密通信、敏感数据存储等基本安全能力,智能门锁、智能车等终端还需通过安全启动能力部署、可信环境构建等机制实现更高层次的安全能力。


网关作为入网接口兼容多种协议,应具备身份鉴别、分级访问控制、操作日志审计、安全通信协议、数据防篡改等自身安全防护能力 。



2. 3 网络安全


物联网网络层面临的安全风险与固网、移动通信网面临的安全风险基本一致,但因物联网承载业务多样、数据种类丰富、部分场景数据敏感度高等特点,若网络设备存在资源隔离不彻底、传输安全能力不足、网络稳定性不够等问题,物联网网络层将面临异常干扰、跳板攻击、数据泄露、非法访问等安全风险。


物联网网络安全包括接入网安全与核心网安全。

接入网通过WPA2、双向认证与鉴权等机制实现终端经无线局域网、移动通信网络的可信接入 ;基于IPSec、SSL / TLS 等安全协议与加密算法实现数据传输安全;核心网通过访问控制列表、IP 信息包过滤等方式具备访问控制能力,通过IPv6 解决现有网络空间地址短缺及异构网络跨网认证问题;采用虚拟局域网隔离技术(VLAN)、虚拟专用网络(VPN)等隔离技术保障网络安全隔离;网络运行过程中持续监控网络稳定性与安全性。




 2. 4 平台安全


物联网终端采集上传的数据和上层业务系统的应用数据均汇聚至平台层数据库,平台层极易成为攻击焦点,因此面临着拒绝服务攻击、数据篡改、信息泄露等风险;同时,平台开放应用程序编程接口(API),在带来资源共享、开发便利、互联互通等优势的同时,也使平台面临接口未授权调用、越权访问、非法控制等风险。


优化的平台架构与漏洞少、风险低的平台操作系统是平台层安全的基础。

通过独立数据库系统、独立表空间等方式,可为物联网行业用户提供独立、安全的平台资源与数据隔离保障;在平台设置身份认证、访问控制等机制,确保用户登录和使用安全;通过应用加密算法及加密机制实现数据在传输、计算、存储等环节的安全性 ;平台通过支持快照、本地数据备份与恢复、异地数据备份等保护能力,防止黑客攻击造成的数据不可用与平台瘫痪。



2. 5 应用安全


应用层直接面向物联网用户与服务提供商,若应用层资源隔离不彻底、承载和运维应用分权分域机制不完善、用户管理与资产维护能力不完善,则将面临用户数据泄露、跳板攻击、错误运行等安全风险。



应用安全首先要确保应用程序在开发过程中的安全性,应遵循应用开发规范开展应用生产与测试;同时,在应用开发阶段融入基础安全功能,包括应用权限管理、访问控制、日志审计、异常告警等,保障应用在使用过程中的安全稳定;利用隐私信息保护、信息泄露追踪等技术,实现应用层的数据安全保护。


此外,可通过部署应用安全产品进行网络资产识别,并基于用户行为分析能力,结合安全威胁监测结果,及时做出应用风险告警和威胁处置。



2. 6 安全防护


部署安全防护措施作为保障物联网安全的重要手段,贯穿感知安全、网络安全、平台安全、应用安全的全环节。防火墙(WAF)、入侵检测系统(IDS)、入侵防御系统(IPS)等网络安全设备或产品可保障物联网网络边界安全;通过高级持续性威胁(APT)检测防御解决方案,可及时检测出未知漏洞及已有威胁,从而有效应对APT 攻击;当物联网面临恶意攻击时,可通过攻击源捕获、溯源反制、攻击者画像等技术实现对恶意攻击的溯源分析;在需要登录验证的环节增加防暴力破解机制,有效保障用户使用安全;在核心关键位置安装具备防木马、防病毒等功能的安全产品,实现对物联网的全生命周期安全监测。


03

3 结束语


面对日益复杂化、智能化的物联网,为保障其安全,应基于基础安全能力,从感知层、网络层、平台层、应用层出发部署相应安全手段,结合安全防护措施,全面建设涵盖接入安全、传输安全、存储安全、数据安全、个人信息安全等方面的智能物联网安全保障体系。


在上海天鹤物联网节能的业务模型中,这份总体的物联网安全保障思路的价值反映得尤为明显。面对各种安全风险,我们凭借此思路能够提供高效、全面的解决策略,联合物联网的每一个层面,为我们的节能解决方案铺就一条稳固且必经的道路。


赋予我们解决方案安全性的重要性不容小视,这也意味着我们需要在基础、感知、网络、平台和应用每一环节都要保证绝对安全,只有这样,我们才能在保障客户无忧使用的同时,提升在业务应用中的合规性、持续性和可靠性。即使面对可能的网络攻击或数据泄露威胁,我们的客户也会感到安心,因为我们的综合安全防护能力。


同时,这也将提升我们的业务持久性和稳定性,深化我们对物联网节能行业的理解,推动我们向更好的未来稳步前进。通过这一全面的物联网安全保障思路,我们的物联网节能业务将以更安全、更可靠且更具效率的方式驱动,满足并超越我们的客户在可持续性和安全上的期望。






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上海天鹤聚焦于办公楼宇、工厂、医院、酒店、园区等用能安全和数字化节能改造控制。通过物联网和大数据统一采集和场景化的算法分析,对办公楼宇节能减碳,中央空调系统和空压机系统节能改造,配电房安全监测等进行精细化能耗监测和管理控制,旨在满足用户实时智慧监测、节能减碳、安全运维、数字化管理等方面的管理需求.

刘婧璇, 卢丹. 智能互联时代下物联网分层安全架构及标准化进展[ J]. 信息通信技术与政策, 2023,49(5):85-90.



本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院


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了解制冷领域的朋友们,可能大部分熟悉的都是压缩机制冷或者吸附式制冷,对于一些新型的制冷技术却比较陌生,今天将给大家介绍一些新型制冷技术。


01

太阳能制冷


原理:主要有吸收式、吸附式、冷管式、除湿式、喷射式和光伏等制冷类型。


1、 太阳能吸收式制冷

用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸收式制冷系统,利用储存液态冷剂的相变潜热来储存能量,利用其在低压低温下气化而制冷,目前为止示范应用最多的太阳能空调方式。多为溴化锂—水系统,也有的采用氨—水系统。


2、太阳能吸附式制冷

将收式制冷相结合的一种蒸发制冷,以太阳能为热源,采用的工质对通常为活性碳—甲醇、分子筛—水、硅胶—水及氯化钙一氨等,可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂,通过加热脱附——冷凝——吸附——蒸发等几个环节实现制冷。





3、 太阳能除湿空调系统

是一种开放循环的吸附式制冷系统。基本特征是干燥剂除湿和蒸发冷却,也是一种适合于利用太阳能的空调系统。


4、太阳能喷射式制冷

通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽,通过喷管时因流出速度高、压力低,在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室,同时制冷剂任蒸发器中汽化而达到制冷效果。


5、太阳能冷管制冷

这是一种间歇式制冷,主要结构是由太阳能冷管、集热箱、制冷箱、蓄冷器和冷却水回路等组成,是一种特殊的吸附式制冷系统。


6、太阳能半导体制冷

该系统由太阳能光电转换器(太阳能电池)、数控匹配器、储能设备(蓄电池)和半导体制冷装置四部分组成。太阳能光电转换器输出直流电,一部分直接供给半导体制冷装置进行制冷运行,另一部分则进入储能设备储存,以供阴天或晚上使用,保证系统可以全天候正常运行。



02

燃气驱动制冷


以天然气为能源的内燃机或燃气轮机驱动的压缩式制冷空调系统已经走向市场取代了某些电力驱动的压缩式制冷空调系统。该系统的推广使用节省了很多能源,也减少 电力方面的投资,而且还使压缩机使用寿命延长了,提高了能源利用率。


根据泵送热能的驱动力可分为以下3类:


1、用天然气发动机驱动的压缩式制冷

制冷采用的制冷剂多为氟氯烃,制冷剂只有相态变化,动力机主要采用电动机。近年推进使用天然气发动机,其原理如下图所示,用它代替电动机驱动,可较灵活调节制冷能力,部分负荷时效率较高,总操作费用较低。


2、热驱动的吸收式制冷

采用工质为蒸发温度显著不同的物质组成工质对,蒸发温度较低的组分为制冷剂,蒸发温度较高的组分为吸收剂。制冷循环过程中,工质对只有浓度变化,不产生化学 变化。其驱动力为天然气燃烧热或各种热源,甚至废热。


吸收式制冷系统原理如下图所示,该制冷系统与压缩制冷系统主要区别在于:以发生器、吸收器和溶液泵代 替压缩机;以热能代替电能或机械能;冷量产生是工质对在发生器中被加热产生水蒸气,在冷凝器中凝结成液态水,经节流阀后进入蒸发器吸热蒸发进行制冷。


3、干燥剂除湿系统

制冷空调系统一般是让空气冷却,除去空气中的水份,即潜热冷却,并且降温,即显热冷却。潜热冷却往往要消耗一半的制冷能量。利用干燥剂的吸附(吸收)系统是 在不冷却空气下直接除去空气水分。干燥系统和冷却系统联合就可灵活控制空气的湿度和温度。


联合系统可避免单一制冷时在导管处出现凝液,可降低室内物品的湿 度,减少霉菌生长,提高空气质量;低湿度可使人体在较高温度下感到舒适,例如相对湿度低到30%时,其感觉和温度下降2 ℃时同等舒适,低湿度允许空调中的冷却器温度设定值提高,节约能量;使用干燥系统可降低制冷系统负荷,节省投资和运行费。干燥系统适用于需低露点处或潜热冷却与显热冷却负荷比高的地方。


03

余热制冷


原理:汽车余热制冷技术有喷射式,吸收式,混合式等方式。


1、 吸收式制冷技术:

余热驱动吸收式制冷装置以溴化锂水溶液为工质,各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内,利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路,合理利用车上的有限空间,解决现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积和重量过于庞大而无法应用于车辆上的问题。


2、喷射式制冷:

由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器(即凝汽器)等设备组成,依靠蒸汽喷射器的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空,使水在其中蒸发而制冷。


04

磁制冷


1、基本原理

磁制冷(又称磁卡效应,Magneto-CaloricEffect)即利用磁热效应制冷。磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量,而绝热去磁时从外界吸收热量。对与铁磁性材料,磁热效应在其居里温度(磁有序 – 无序转变的温度)附近最为显著制冷特点:当作用有外磁场时,该材料的磁熵值降低并放热;反之当去除外磁场时,材料的磁熵值升高并吸热。


2、制冷特点:

采用磁性物质作为制冷工质,也不导致温室效应。其运动部件少,减小了机械振动和噪声,可靠性高,效率高(能达到卡诺循环的 30%~60%)。

其应用范围广,从μK、mK直到室温以上均适用;在低温(制取液氮、液氦、液氢)领域和高温(特别是近室温)领域都有广泛应用前景。


05

热声制冷


1、基本原理:

简单地说,热声效应是由热在弹性介质(常为高压惰性气体)中引起声学自激振荡的物理现象。

利用热声逆效应可以实现通过声波(交变机械能),将热从低温输送到高温的泵热过程。当高温端固定在环境温度时,低温端的温度就会持续降低而实现制冷的功能。



热声制冷系统简图



热声驱动制冷或制热系统简图


2、特点:

无需使用污染环境的制冷剂,而是使用惰性气体和其混合物作为工质,因此不会导致使用CFCs和HFCs产生臭氧层的破坏温室效应而污染环境;无密封润滑,无运动的部件,使寿命延长。


06

地热制冷


1、基本原理

主要是运用热泵从浅层地能中(土壤、地下水或地表水)吸取大量的低温位热量(或冷量),通过热泵系统循环把吸取的热量从低温位提升到高温位,为用户提供冬季供暖、夏季制冷空调、全年热水供应或制冷空调。



2、优点

(1) 充分利用可再生能源, 经济又环保。

(2) 环境效益显著,地源热泵既不破坏地下水资源,又无任何污染,供热时省去了燃煤、燃气等锅炉房系统。

(3) 系统运行稳定、使用寿命长, 需维护较少,可节省维护费用。

(4) 控制设备简单, 方便操作**控制仅需选择水路控制,除去了一般空调集中控制所有参量的复杂环节。


3、缺点

(1)水温变化会影响水源热泵的工况。

(2)不同地质条件含水量不同,水源量大小会影响回灌量,从而导致工况的不稳定。

(3)水源水质的好坏影响地源热泵系统的正常运行。比如,如地下水中含沙量过高,会堵塞管道影响换热。


07

激光制冷


1、多普勒制冷技术

我们周围的一切分子和原子都在进行着永不停息的无规则热运动,而温度这是表征这种热运动剧烈程度物理量,温度越高,其热运动越剧烈,反之,运动越趋平缓。


通过降低这些分子或原子的总体上的热运动的剧烈程度来制冷的。

多普勒冷却技术的原理就是通过激光发出光子来阻碍原子的热运动,达到冷却物体的目的。


2、反斯托克斯荧光制冷

是正在发展的新概念的制冷方法。

其基本原理是反斯托克斯效应,利用散射与入射光子的能量差实现制冷。


反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应,其散射荧光光子波长比入射光子波长短。因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量。


其过程可简单理解为:用低能量激光光子激发发光介质,发光介质散高能量的光子,将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与传统制冷方式相比,激光起到了提供制冷动力的作用,而散的反斯托克斯荧光则是热量载体


08

空气制冷


随着冷藏运输对制冷技术需求质量的不断提高以及运输过程中环保问题的日益突出,空气制冷技术又一次成为世界关注的焦点。先后有美国、澳大利亚、德国、日本、 英国等进行了空气制冷装置的研究试验,研究范围涉及食品冷冻、冷藏储存及冷藏运输等冷链物流的各个环节。


空气制冷系统在低温下的宽温度范围内,具有运行性能优良、无臭无害且制冷速度快的特性,非常适合于食品的冷冻冷藏。而传统的单级蒸汽压缩制冷技术,很难满足易腐食品冷藏及运输的低温要求和运行工况;多级压缩或复叠式蒸汽制冷,则导致系统COP(制冷效率)的降低和投资的增加。


09

蓄冰空调制冷


蓄冰空调与一般空调的主要差别是制冷剂的变化,采用低凝固点的制冷剂完成制冷的吸热、放热全过程将制冷设备及管路内全部灌满了卤水溶液,制出的低温卤水流入储冰槽内保存,储冰槽内温度一般可达-4℃~-6℃,夜间储冷,白天放冷。


储冰槽实际是个换热器,内有许多小管组成,卤水在小管内流动,管外为清水,利用 两者温差换热,卤水经管外水温传送温度上升后回制冷机内重新制冷,出来的低温水再进入冰槽,如此重复循环;槽内清水吸冷后温度逐渐下降直至接近0℃为止冰 槽内实际储存的都是流体,只是清水面上有些微薄的冰片。


010

蓄能空调制冷


蓄能空调系统能够转移电力高峰用电量,平衡电网峰谷差,因此可以减少新建电厂投资,提高现有发电设备和输变电设备的使用率,同时,可以减少环境污染,充分利用有限的不可再生资源,有利于生态平衡。


蓄能系统与常规空调系统的根本不同点在于:常规空调只需考虑满足最大小时的负荷,其他时段冷机部分负荷运行就可以。而蓄能系统必须对一个运行周期内的逐时冷负荷进行均衡配,通常以日为周期,作出典型设计日的运行周期负荷表:确定冷机和冰槽的容量和各个时段的开启情况。





END

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本篇文章来源于微信公众号: 天鹤节能研究院