建筑節能技術的案例
案例：建筑節能分析
ApacheSim是用來計算建筑物冷熱負荷的工具包。這個工具包可以根據建筑材料的特性、設備的開啟狀況、室內設定條件等來計算最大冷熱負荷、室內溫度變化、年消耗能量等指標，以此來指導建筑的節能設計。此外，這個工具包還可以對建筑的自然通風以及空調系統進行模擬，包括運行的時間、開啟的大小等控制參數都可以進行設定。
【分析】建筑電氣設計中的變壓器節能分析
在確定好房屋建筑物基本負荷數值之后，配電變壓器總裝機的容量=建筑物有功計算負荷/（變壓器負荷率×變壓器補償后的平均功率因數）。在變電器使用的過程中，如果最大負荷統計數值低于30mim，變壓器負荷容量會增加，與此相關的用戶初期投資數額也會增加。由此證明，按照變壓器最理想負荷率來確定變壓器容量的做法是不科學的。
第二，按照變壓器節能負荷率選擇變壓器的容量。考慮到變壓器容量負荷始終處于變化的過程中，無法精準地計算出變壓器的電能損耗。為此，想要計算最大負荷時間，可以參考最大負荷消耗時間下用戶的統計數據信息。對于高層建筑物，受到工作制的影響，在員工下班之后的時間段會處于輕載的狀態，這個時期電力負荷的運行和工業企業的單班制生產存在密切的關聯，變壓器的節能負荷率基本控制在0.85～0.95之間。對于一些以商業為主的建筑物，它的用電負荷相當于工業企業兩班制，變壓器的節能負荷率在0.71～0.85之間。
第三，按照變壓器經濟負荷來計算變壓器的容量。經過上文的分析我們發現，按照年有功率能耗損耗最小時的節能負荷率計算，變壓器的容量設置更加有利于實現節能環保的發展目標。但是對于兩班制商業建筑中的配電變壓器使用來說，如果按照以上的計算方式，最終所得到的容量數值還會偏大，無形中加大了用戶的投資。
展開 ：發電智能窗助力建筑節能產能
建筑占全球能源消耗總量的 40%，而供暖、通風和空調 (HVAC) 消耗了建筑能耗的一半，提高能源效率是解決這一問題的關鍵。熱致變色智能窗具有低成本和零能量輸入的特性。基于水凝膠復合材料不僅可以調節陽光透過率，還可以提高材料的機械和熱響應速度，然而現階段智能窗主要注重調節透光能力，在太陽光調控的過程中，太陽輻射的能量被浪費。
日前，中國石油大學（北京）徐泉教授團隊設計并制備了一款高太陽能調制能力和自發電的能量生成系統結合的顛覆性新型智能窗（Energy saving and energy generation-ESEG智能窗）。ESEG智能窗由多層百葉太陽能電池結構，溫控變色的主客體水凝膠、以及氧化銦錫(ITO)玻璃相結合的結構，兼具節能和發電能力（ESEG智能窗），此款智能窗制造簡單、可規模化生產，最重要的是具有儲能、節能、主動控制、防凍一體化功能，商業化前景廣闊，相關成果已發表于Advanced Science，2022，202105184。
圖1. (a)節能儲能一體化智能窗的多層百葉結構；(b) 主客體熱致變色水凝膠（HGT水凝膠）的機理示意圖和0.15 m2窗戶在不同溫度下50×30 cm測試的光學照片；(c) 不同環境下的節能儲能一體化智能窗示意圖；(d) ESEG不同視角的光學照片。圖片來源：Advanced Science
主客體熱致變色水凝膠（HGT水凝膠）由透明熱穩定 (PAM-PAA) 水凝膠基質，及熱響應羥丙基纖維素 (HPC) 微粒制成。
展開 一種用于節能建筑和人體熱管理的輻射制冷的纖維素材料
建筑可以在全球低碳轉型中發揮關鍵作用，因為2018年建筑能耗占總能耗的30-40%，其中約50%的建筑能耗用于采暖、通風和空調。傳統的蒸汽壓縮冷卻策略，比如空調的制冷消耗了大量的化石燃料發電，導致碳排放增加，進一步使全球氣候惡化。
輻射冷卻能夠以熱輻射的形式將地球的熱量傳遞到外太空，無需任何能量輸入的條件下，在日間通過最小化太陽能吸收實現了低于環境溫度的降溫效果，這種零能高效的降溫方式為節能建筑、人體熱管理和太陽能電池熱管理等領域的發展提供新的策略和機遇。在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發地將熱輻射散發到寒冷的外層空間的優越能力而成為目前研究的焦點。
最近開發了一系列先進的功能材料和復雜的策略，通過在亞波長尺度上操縱光-物質相互作用來促進被動、高效和可持續的輻射冷卻性能或先進的熱管理。但是需要注意的是，這些輻射冷卻材料和結構都是光學靜態的，無論環境變化如何，它們通常都是作為一種冷卻方式發揮作用。人們非常希望開發出能夠根據需要在冷卻和加熱模式之間動態切換的先進輻射冷卻材料。
纖維素存在于許多常見的植物如棉花、木材和竹子中，也可以由細菌進行分泌合成。細菌纖維素（Bacterial Cellulose, BC）是一種由細菌分泌合成的纖維素材料。同時，BC還具有可大規模制備和純度高的特點，被廣泛應用于智能電子、熱管理和生物醫藥等領域。然而，細菌纖維素材料應用于輻射冷卻領域存在大氣窗口中紅外發射率較低，限制了其在輻射冷卻領域的應用。
02
成果掠影
近日，天津大學封偉教授、王玲教授團隊通過原位生長技術成功開發了具有太陽光透過率可調特性的細菌纖維素基輻射冷卻材料。
展開 
#汽車技術熱點#我國重點發展的汽車發動機節能技術分析
一、我國節能汽車發動機研發現狀
我國汽車發動機研發的主要形式：企業自行研發—獨立的發動機生產企業；委托或與國外技術公司合作研發—多是自主品牌的整車企業或發動機企業；引進先進技術，消化、吸收、改進—合資企業為主。
研發節能汽車發動機的必要性：我國車用能源消耗日益緊迫，從2000年至今，我國汽車保有量以年均10%以上的速度遞增，2008年的汽車保有量達到4975萬輛，車用燃油消費占石油消耗的比例逐年增加，2007年末達到34.12%。我國汽車發動機的質量及可靠性取得了較大的進步，但是發動機的節能減排技術遠低于國外先進水平，平均油耗高于國外發動機10%以上。汽車發動機節能減排技術的研發也是國內汽車企業參與國際競爭、走向國際市場的需要。我國汽車燃油經濟性標準和排放法規日益嚴格，汽車及發動機企業有必要在節能減排上做一些技術儲備。
節能汽車發動機研發存在問題：
我國汽車及發動機企業對節能汽車發動機的研發還沒有形成有效的開發模式，相應的經驗積累也較少；
由于我國汽車發動機新的節能減排技術研發滯后，每到新的節能減排標準實施時，自主品牌企業不得不依靠國外技術，并因此支付過多的費用；
對先進、前沿的節能減排技術，國內企業由于能力限制，目前只能是模仿；
政策層面也缺少行之有效的支持措施。
二、我國重點發展的汽車發動機節能技術
解決車用能源短缺的途徑有三，分別是發展節能汽車(調整汽車產品結構、采用汽車節能技術、推行汽車燃料消耗量標、提高交通運輸效率)，發展新能源汽車(混合動力、純電動汽車、燃料電池汽車)，發展替代燃料汽車(氣體燃料、生物質基液體燃料、煤基液體燃料、氫)。
展開 高壓比例閥有哪些節能技術可以應用？
諾冠（IMI Norgren） 知道，高壓比例閥不僅是精準控制的執行單元，更是系統節能的關鍵突破口，那么高壓比例閥究竟融合了哪些前沿節能技術？
1. 智能按需供壓技術（Demand-Based Pressure Control）
傳統氣動系統往往采用“恒定高壓”策略，無論負載大小均維持最高設定壓力，造成了巨大的能量浪費，諾冠的高壓比例閥集成了先進的閉環控制算法，能夠實時監測負載需求，動態調整輸出壓力，通過“按需供壓”，系統在低負載時自動降低壓力，僅在需要高推力時瞬間提升，從根本上消除了溢流損失和節流損失，節能效果可達20%-40%。
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
2. 低功耗電磁驅動與脈寬調制（PWM）技術
比例閥的核心在于電磁線圈的響應速度與能耗平衡，諾冠采用了新一代低功耗電磁設計，結合高頻脈寬調制（PWM）驅動技術，該技術通過快速開關控制電流平均值，既保證了閥芯在高頻率下的微秒級響應精度，又大幅降低了線圈的熱損耗和待機功耗，特別是在保持壓力階段，智能保持電流技術可將能耗降至傳統閥門的十分之一以下。
3. 流量自適應與泄漏補償機制
在高壓工況下，內泄漏是隱形的能源殺手，諾冠高壓比例閥采用了精密的零泄漏閥芯結構設計與自適應補償算法，系統能自動識別并補償因磨損或溫度變化引起的微小泄漏，避免壓縮機為了維持壓力而頻繁加載運行，此外流量自適應功能可根據管路阻力自動優化開口度，減少不必要的節流壓降，提升系統整體效率。
4.
展開 技術解析節能型變壓器鐵芯材料
總結
就目前來說，國家倡導節能環保產品，鼓勵節能技術的發展，變壓器的損耗主要來源于變壓器中的鐵芯的鐵損和繞組的銅損，電機和變壓器的性能、體積、重量和各種各樣的材料的節約都和硅鋼片的切割有關，我們對電力變壓器的鐵芯材料硅鋼片進行激光切割工藝的實驗研究，通過改善激光切割工藝，減少硅鋼片毛刺，降低損耗，從而達到降低鐵芯損耗，進而降低電力變壓器的損耗，符合國家節能降耗的政策。
使得變壓器更具有安全性、可靠性、經濟性等特點，能夠使得農村等經濟不發達地區盡快進行節能降耗變壓器更新換代。
來源：
壓器技術雜志 作者：
肖洪梅
展開 技術解析節能型變壓器鐵芯材料
總結
就目前來說，國家倡導節能環保產品，鼓勵節能技術的發展，變壓器的損耗主要來源于變壓器中的鐵芯的鐵損和繞組的銅損，電機和變壓器的性能、體積、重量和各種各樣的材料的節約都和硅鋼片的切割有關，我們對電力變壓器的鐵芯材料硅鋼片進行激光切割工藝的實驗研究，通過改善激光切割工藝，減少硅鋼片毛刺，降低損耗，從而達到降低鐵芯損耗，進而降低電力變壓器的損耗，符合國家節能降耗的政策。
使得變壓器更具有安全性、可靠性、經濟性等特點，能夠使得農村等經濟不發達地區盡快進行節能降耗變壓器更新換代。
來源：壓器技術雜志 作者：肖洪梅
Ξ
視頻號Vol.87
震撼！這，就是中國特高壓！
展開 立體卷鐵芯配電變壓器節能技術，看這篇就夠了！
4 立體卷鐵芯節能技術應用
立體卷鐵芯節能產品應用遍及電力、配電網系統和各種特殊應用領域，如光伏發電、核電、風電等領域。
4.1 高效節能配電變壓器推廣
立體卷鐵芯系列產品的優越性得到了中國南方電網公司的高度關注。2013年1月，海鴻公司受邀參加亞太經合組織舉辦的2013國際能效變壓器論壇，向世界各國展示了中國立體卷鐵芯技術的發展和節能效益，讓立體卷鐵芯技術在國際推廣上又邁進一大步。
4.2 立體卷鐵芯應用于非晶合金變壓器
2012年世界首臺非晶合金立體卷鐵芯油浸式變壓器研發成功。它是將非晶材料的節能優勢和立體卷鐵芯的結構優勢相結合，將兩者的節能特點發揮至最大。
非晶合金立體卷鐵芯變壓器與平面式非晶合金變壓器相比，主要材料用量節省。通過表2可以看出：銅用量節省12.2%，非晶合金材料用量節省7.9%。
展開 芳烴聯合裝置靜設備特點及節能技術的應用
結 語
在保證本質安全的前提下，靜設備節能和綜合效益提高的途徑主要有：
1）新結構、新產品和新技術的開發和應用，以減少設備臺數、減小規格、降低質量或降低環境污染等；
2）優化設備整體或局部結構，提高操作穩定性或降低泄漏風險等；
3）配合工藝進行流程和設計參數的優化，使設計參數和計算模擬更吻合實際運行，避免過度設計。
汽車48V系統技術、節能、成本及競爭力分析
2.2 48V微混系統技術特征
相較于其他高壓混動系統，微混系統需要連接在發動機皮帶輪上，主要利用BSG電機協助啟停和怠速滑行等功能，其主要動力源還是發動機，其功能和其他構型的混動系統差異如表1：
表1 各混動構型可實現功能對比表
由表1可知，48V微混系統借助P0架構能實現一定的節能效果，在實際應用中，借助高壓啟停系統，發動機可更快進入萬有特性中的經濟區，減少低效率工作時間，減少啟動時的震動和噪音。同時在減速滑行時，可利用BSG電機進行能量回收，補充48V電池及12V電池，支撐空調，轉向助力等系統，減少發動機負載。同時，48V系統還可以和其他重混方案組合，形成PO/P3或P0/P4架構，用于減少動力切換時的頓挫和沖擊，帶來更好的NVH性能。
2.3 48V微混系統節能效果及成本
盡管48V微混系統節能效果有限，但其優勢在于低廉的改造成本，這使得其相較于HEV和PHEV能夠有更高的普及度，在進行48V微混系統的市場競爭力研究前，有必要了解其改造成本，結合各企業的公開數據及美國EPA所作研究，可估算出48V微混系統的主要新增項目及成本如表2所示。
表2 48V系統改造項目及成本
而在估算使用成本之后，還需要對48V微混系統的節能效果進行評估，在NEDC工況下，將48V微混車輛與傳統車進行對比測試，檢測車輛廢氣中的CO排放量和實際油耗來判定節能效果，計算可知，48V微混系統可節油約13.57%，但對排放收益不明顯，將其和現有成熟的混動架構對比，可得下表3：
表3 各構型節能效果及成本對比
由此可見，48V微混系統有較為明顯的成本優勢。
展開 
特別關注｜這些常規船舶水動力節能技術，誰更勝一籌？
常規船舶水動力節能技術是指通過船體線型、螺旋槳和加裝附加裝置等的優化對船舶周圍流場進行調控，以達到降低船舶阻力或提高螺旋槳推進效率而達到節能目的，具體可見表1。
表1 常規船舶水動力節能技術措施
1
船型優化
船型優化主要是針對船體型線進行優化，以改善靜水或風浪中航行的船體表面壓力和興波，從而達到降低船體阻力的目的。目前，船型優化主要基于SBD(Simulation Based Design)技術，如圖1所示，將CFD性能評估、幾何重構/變形技術和智能優化技術相結合，實現一定約束條件下船體性能的最優化。船型優化技術一般可實現節能2%-5%。
圖1 基于SBD技術的船型優化設計
2
高效螺旋槳
高效螺旋槳是相對于傳統圖譜螺旋槳(如MAU系列圖譜、B系列圖譜)而言的，它是建立在船體尾部線型-螺旋槳-回收尾流能量的節能裝置一體化的流體動力性能最優匹配設計理念之上的(如圖2所示)，且是依據船尾流動特征進行理論優化設計而得到的最優方案。
展開 客戶案例 | Airbus Helicopters借助仿真技術實現節能安全的駕駛艙設計
優化的設備、改進的材料選擇和先進的技術，可為飛機制造流程帶來重要價值。”
此外，優化的設備和材料選擇使制造商能夠更輕松地遵守重量和性能合規性要求，從而加速認證流程。同樣，Ansys光學系統設計分析使工程師能夠對新的可回收材料的行為進行建模，并更新舊技術，例如使用先進的LED取代以前的照明，以降低功耗。
Bastide補充道：“這些工具使工程師能夠考慮視野、分辨率和圖像質量等各種因素，并在不同的照明條件和環境因素下進行系統性能仿真。因此，制造商可以獲得對于潛在問題的寶貴見解，并做出明智的設計決策。”
通過改進材料選擇并采用更多的虛擬測試和原型制作，Airbus能夠減少材料浪費，同時減少與物理測試和原型制作相關的時間、能源和成本。此外，通過Speos圖形處理單元（GPU）計算，可顯著提高仿真性能，包括將平均速度提高140-260倍，同時不會降低準確度。
改善未來飛行視野
隨著航空業努力滿足消費者需求、安全性法規和實施全球可持續發展舉措，制造商越來越頻繁地納入數字化轉型，并在開發流程中盡早地集成仿真，從而為設計提供寶貴信息。在Speos的助力下，Airbus等制造商繼續改進安全關鍵型駕駛艙設計，同時滿足行業期望。
展開 CFD技術如何實現污水處理曝氣池的設計優化和節能降碳？
前言
作為生化技術的一個門類，“活性污泥法”通常是中大型污水處理系統的核心，其運行狀態的優劣將直接關系到水中的污染物指標（主要包括CODCr、BOD5、NH3-N等）能否達到排放要求。
“傳統活性污泥法”是眾多活性污泥法中發展最早、運用最廣泛的一種，其有效性無論是在時間維度上（百年發展史）還是空間維度上（全球范圍）均得到了充分的驗證。有別于填料接觸氧化法、生物濾池技術或MBBR技術，傳統活性污泥法中“活性污泥”在曝氣攪拌的作用下懸浮于池體中，這也是其能與廢水中的污染物充分接觸和反應的前提條件。
CFD可以預測空間中流體的流動特性，并用可視化的手段呈現出來。相比于傳統試驗方法，CFD可以在較短時間內對多種工況和設計進行評估，而對于難以實驗觀測的場景，CFD技術更是研發或工程人員評估方案有效性的首選工具。
本文模擬研究的對象是一個處理食品行業生產廢水的好氧活性污泥系統，旨在看看通過CFD技術能夠獲取生化反應池內的哪些信息。內容被拆成上下兩篇，上篇以概念和項目闡述為主，下篇會發散開，對比曝氣器的不同布置方案和不同的曝氣量會給流場帶來哪些變化，未來能給曝氣系統的精細化設計和節能降碳提供哪些指導。雖然目前曝氣器的布置方式基本已“成熟化”，但是“成熟的”的方案是否就是正確或最優的？在技術發展已非常成熟的階段，每突破一小步都不容易。拋磚引玉……
1、傳統活性污泥法概述
1.1 工藝發展史
1912年英國的Clark和Gage發現對污水進行長時間曝氣會產生污泥，同時水質會得到明顯的改善。繼而英國工程師Edward Ardern和William Lockett對該問題進行了系統性的研究，并于1914年發表了研究成果，“活性污泥”這一專業名詞也隨即誕生。同年，第一座活性污泥法污水處理試驗廠在英國的曼徹斯特建成，這也標志著活性污泥法正式進入了工程實踐階段。
展開 往復活塞式壓縮機余隙無級調節氣量節能技術的應用進展
余隙無級調節氣量節能技術的研究與應用對于提高往復壓縮機的能源利用效率，對于國家降低二氧化碳排放目標具有重要意義。作者總結了余隙無級調節氣量節能技術在國內近十余年的應用現狀，闡述了該項技術的發展歷史，分析了在多型號、多臺套往復式壓縮機上進行技術改造的應用情況，根據實際改造經驗，總結了余隙無級調節氣量節能技術的所實現的特性指標。該項技術除了能夠實現節能目標外，還具有安全可靠性高，性價比高，優化壓縮機的運行環境，提高壓縮機一次性運行周期和工作效率等優點。
關鍵詞：
往復活塞式壓縮機；余隙；無級調節；氣量調節；節能
壓縮機是一種通過壓縮氣體提高氣體壓力的機械設備，產品和技術廣泛應用于石油、天然氣、化工、冶金、電力、交通、電子、船舶、紡織、食品、醫藥、城市基礎設施建設、國防等很多領域，在國民經濟的發展中發揮著重要作用[1],其中，往復活塞式壓縮機在多領域生產中應用較為廣泛，屬于高耗能的關鍵設備；這主要是由于生產工藝的波動導致與初始設計參數不符，造成很多往復活塞式壓縮機存在能源利用效率低、無用功耗大等問題。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中要求“十四五”期間“生產生活方式綠色轉型成效顯著，能源資源配置更加合理、利用效率大幅提高，單位國內生產總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%，主要污染物排放總量持續減少”，并在“持續改善環境質量”方面“堅持節能優先方針，深化工業、建筑、交通等領域和公共機構節能”[2]。因此，對往復活塞式壓縮機進行節能改造，降低或消除無用功耗，提高能源利用效率、降低二氧化碳排放，已是我國在“十四五”期間急需深化解決的問題之一。
展開 