環保類科技論文

　　環保，全稱環境保護，是指人類為解決現實的或潛在的環境問題，協調人類與環境的關係，下面小編給大家分享一些，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　篇一

　　引航與節能環保

　　摘 要：引航過程中，通過靠泊前的成功淌航和不同帶纜位置拖輪的合理使用，系解纜時減少拖輪的高轉速頂推時間，VLCC離泊操作中拖輪頂拉的有效配合，離泊時選擇使用拖輪的合適時機，實現最大限度少用拖輪，降低拖輪的燃油消耗，對於節能減排放具有重要的意義。

　　關鍵詞：節能環保 引航 拖輪

　　引航靠離泊操作與拖輪燃油消耗分析

　　拖輪的使用方式。在作用效率相同的情況下，拖輪的作業方式不同，產生的油耗也會不同。頂是直接將拖輪的力量作用在船體上，而拉則是將拖力通過拖纜作用到船體上，除了比頂推小近10%的力量外，還因為拖纜在垂直方向上有一個夾角，使拖力在垂直方向有一個分力而使拖輪拖力浪費。可見，同樣情況下拖輪的頂相較於拉油耗更低。此外，在操縱中根據具體的情況，合理的選擇拖輪的作用位置，對於提高作業效率，降低油耗也有著非常重要的影響。

　　拖輪的使用時機。在拖輪的協助操作中，拖輪的使用時機是影響大船操縱效果的重要因素。時機選擇恰當是大船操縱一次性成功的重要保障，否則就會導致同一操縱動作的反覆，從而使得拖輪的使用尤其是大功率使用時間大大延長。此外，在拖輪的協助過程中，巧借流的自然力量，也可達到減少拖輪使用，降低油耗的目的。

　　拖輪的使用時間。拖輪的耗油與其作業時間成正比，同時拖輪單位時間耗油量近似與轉速的三次方成正比，單位時間轉速***負荷***越高油耗越大。在引航過程中，採用科學合理的操縱方式，綜合利用各種有利因素，最大限度的縮短拖輪作業尤其是高轉速作業的時間，是降低拖輪油耗最直接也是最顯著的方法。

　　極端情況下，如果對拖輪的使用方式、時機和時間掌握的都不好，超大型船舶每完成一次靠離泊作業，拖輪的燃油消耗最多可達8噸左右。而如果對三者把握的都很恰當，則可以將拖輪的耗油量降至1～2噸。

　　科學合理淌航以降低拖輪油耗

　　1、淌航階段最大限度減少拖輪使用

　　滿載大型船舶進港靠泊，從航道航行到碼頭水域有一個逐漸減速的過程，當速度降低到一定程度以後，舵效會越來越差直至消失，必須藉助外力即拖輪的協助才能克服。一般在距離碼頭2～3海里時，配備的拖輪就要帶好拖纜，進入靠泊操縱的 “碼頭水域”，同時，大船的速度要逐漸衰減至合理餘速***一般不超過2節***。

　　雖然拖輪已就位，但並不一定要完全依賴拖輪來完成全部的後續操作。在靠泊時間和潮流結合得好的情況下，則可以依靠大船自身的操縱特性和引航員良好的操縱技術來控制大船的航向和速度，儘量把拖輪的協助作為一個應急備選方案，基本上做到少用或不用拖輪的協助來實現淌航甚至是停車淌航，從而降低大船和拖輪的燃油消耗。

　　比如淌航1.5海里的距離，速度同樣從5節降至2節， 既可以選擇一直使用大船的進車和舵把握航向，也可以選擇讓大船停車淌航，依靠大船餘速所產生的剩餘舵效來把握航向，選擇不用或在剩餘舵效不夠的時候讓拖輪協助或大船的短暫進車來穩定航向，但前者必須藉助拖輪向後的拉力才能抑制大船的進車力量，以達到降速的目的，而後者基本為自然降速。在用時上，前者大概需20分鐘，而後者大概為25分鐘，兩種選擇用時只差5分鐘，但前者至少要用一條5000馬力拖輪的快車拉或2條4000馬力拖輪的中速拉以及大船的進車，在20分鐘的時間裡光拖輪的油耗約為260KG，更何況還有大船一直用車的油耗，而後者基本不產生油耗。而對於超大型船舶來講，靠泊時間選擇的是某個潮水的緩流時間段， 5分鐘的時間差對港口效率和船舶營運成本的影響可忽略不計。綜合來看，後者是實現節能環保的更佳選擇。

　　2、以理想的淌航結果縮短後續的拖輪使用時間

　　淌航到泊位前沿時，大船要倒車將進速拉停，這將使其完全失去舵效，只有依靠拖輪的協助才能入泊。這時與碼頭的橫距大小直接決定了在貼靠碼頭前使用拖輪頂推時間的長短。如圖1所示，圖1***a***淌航到碼頭外檔與碼頭橫距3鏈，圖1***b***與碼頭橫距1鏈。超大型船貼靠碼頭的法向速度要求小於0.1節，也就是說在這個過程中大船的平均速度不可能太快，一般平均速度在0.5節左右。兩者相差2鏈，靠泊所用時間相差25分鐘，在這25分鐘的時間裡，平均至少有2條拖輪一直處於快車頂推狀態，按1條5000馬力和1條4000馬力拖輪計算，會產生油耗570KG。

　　靠離泊過程中選擇合理的拖輪使用方式和時機以減少油耗

　　1、靠泊階段的拖輪使用

　　1.1入泊階段科學使用不同位置拖輪

　　在協助大船改變運動狀態的過程中，拖輪作用位置的選擇不是唯一的。但要達到相同目的，不同發力位置的拖輪所需拖力的大小又是有區別的。如圖2所示：“X”輪頂流右舷靠泊，四條拖輪依次帶在該輪的左舷。

　　當“X”輪右轉過快，需要抑制船頭右轉時，四條拖輪都能達到所需效果，而使用兩端的TA和TD效果最佳，具體又應視實際情況而定。當距離泊位較遠還有增速空間時，使用TD頂推是最佳選擇，因為TD離大船的轉心最遠，頂推力臂最大，產生相同轉船力矩所需的拖力最小。而若用TA拉的話，不僅會因放拖纜擺船位的需要平添油耗，而且在抑制大船右轉的同時也會降低所需的橫移速度，需要拖輪的頂推來重新獲得，更增加了拖輪的燃油消耗。當距離泊位很近，需要抑制船頭右轉同時減小橫移速度的情況下，選擇TA拉則最為合適。

　　當最需要增加“X”輪的橫移速度時，使用TB頂推最佳。因為TB離大船的轉心最近，頂推所產生的轉船力矩相較於TA和TD而言最小，在頂推力量轉化為橫移速度後可以在最大程度上避免轉頭結果產生。而使用其他的拖輪頂推，速度增加同時產生的轉頭角速度，又需要拖輪的其它協助動作來糾正，徒增了拖輪的油耗。

　　1.2順應潮流規律，適時調整拖輪的使用

　　操縱超大型船舶靠泊，在拖輪助泊的前提下，還需巧借流的作用以減少拖輪的消耗。大船貼靠碼頭之前，船首向與碼頭軸向之間有一個夾角--“靠泊角度”，在大船貼靠碼頭之前必須使靠泊角度為正***外舷受流***，若靠泊角度為負***裡舷受流***，超大型船舶20米左右吃水的水下船體就如一堵巨大的牆，在流的作用下會產生巨大的阻力，即使再增加拖輪也很難將大船頂靠至碼頭。在與碼頭橫距遠的時候，靠泊角度要大，以增加大船外舷的受流面積，強化流對產生橫移速度的作用，儘量減小拖輪的頂推力量。隨著橫距的縮小，必須逐漸減小靠泊角度，直至平行貼靠碼頭。在減小靠攏角度的過程中，要通過拖輪拖力的適當轉變，以拖輪較易控制的適當轉頭角速度來進行。而超大型船舶的慣性巨大，一旦控制不穩，較早轉為負靠泊角度，橫移速度很可能消失或背離碼頭，需要通過船艏2條拖輪的快車頂推甚至是首尾4條拖輪的頂拉結合才能再次回到正靠泊角度。經過這一過程，大船由於裡舷受流和尾部拖輪的拖拉，增加了與碼頭的橫距，又需通過拖輪較長時間的頂推來重新調整。整個過程延長靠泊時間約10～15分鐘，額外耗油約260～400KG。 　　1.3利用好大船的倒車橫向力，減少拖輪的使用

　　營運商船一般配備右旋單車主機，這種主機倒車時會產生橫向力，它會推船尾向左從而使船頭右轉，且倒車時間越長對船頭偏轉的影響越大。在靠泊操作中，合理利用倒車橫向力，對於減少拖輪的使用具有積極的意義。在右舷靠泊時，如需要維持或適當增加靠泊角度，在倒車之前即可讓船頭頂推的拖輪提早減車或停車，否則靠泊角度增加過度，又需通過拖輪的頂拉配合來重新調整，增加拖輪油耗。在左舷靠泊時，在倒車之前需將靠泊角度適當增大，以備抵消倒車橫向力的作用，否則一旦該力將靠泊角度作用為負角度，則如上述***2***所述，會額外增加拖輪的大功率使用時間。

　　2、離泊階段的拖輪使用

　　2.1合理搭配拖輪頂拉作業方式

　　頂推方式幾乎可以將拖力完全作用到大船上。而拉則是將拖力通過拖纜作用到大船上，拉比頂本來就要小近10%的力量，還因拖纜在垂直方向上有一分力而造成拖力的浪費。在大船的同樣著力點拉比頂的效率要低12%--20%，因此二者相比頂推是首選。如在VLCC離泊過程中，合理搭配拖輪頂拉作業方式，對於降低拖輪油耗就具有非常典型的意義。

　　VLCC碼頭的平面佈置為蝶型，在VLCC離碼頭之前拖輪就能到達裡檔的頂推位置，如圖3兩種離泊作業方式所示：

　　離泊時配備4條拖輪，在拖輪的分配上可以只讓較小功率的2條拖輪在首尾帶拖纜，較大功率的2條拖輪在解纜的過程中只在中間作頂推穩泊使用，解完纜繩後先讓中間的2條拖輪到裡檔的頂推位置，然後讓另外2條帶拖纜的拖輪到拉的位置，如圖3***a***所示。使用拖輪時，以裡檔的2條拖輪頂推為主，以另外2條拖輪的拖拉為輔，相比於圖3***b***所示全拉的作業方式，更能有效的發揮拖輪的使用效率，從最大程度上減少拖輪的燃油消耗。

　　2.2靈活把握拖輪使用時機

　　與油碼頭不同，礦船碼頭平面佈置一般為一字型，離泊時拖輪只能配置在大船的一舷將其拉離碼頭。如圖4所示，一條好望角型礦船右舷靠泊在碼頭上，配備3條拖輪，半載頂流離泊。

　　如前所述，合理利用流的力量，可以減少拖輪的使用。當該輪纜繩解好後，不同位置拖輪的放拖纜時機對拖輪使用時長和功率大小會產生很大的影響。如果讓尾部的拖輪頂住不放，先讓船艏2條拖輪放拖纜到拉的位置，等船艏有向外甩的趨勢時再令尾部拖輪放拖纜，則可以輕易的做到如圖4***b***所示，即儘快讓大船裡舷吃流的理想離泊狀態，這樣船體在流的作用下就可以非常順利的離開碼頭，不僅離泊速度快，而且拖輪使用時間短，功率使用小。倘若控制不當，造成如圖4***c***所示外舷吃流的尷尬離泊狀態，只能讓船艏2條拖輪快車拉，需較長時間***一般要5分鐘左右***才能將大船調整到圖4***b***所示的有利離泊狀態。按船艏5000馬力加4000馬力的拖輪配置，5分鐘的快車使用會增加拖輪油耗約115KG。

　　系解纜時段儘量使用拖輪的低轉速頂推

　　超大型船舶的系解纜時間一般較長，要經歷潮流的較長變化過程，需要拖輪持續的頂推穩泊直至纜繩工作結束。如果能夠根據潮流的變化和系解纜工作的進度適時調整拖輪的頂推轉速，儘量使用拖輪的較低轉速頂推穩泊，則可以大幅度的增加拖輪的節油量。

　　在船舶靠離泊過程中的系解纜不同階段，拖輪不同穩泊頂推轉速的使用是影響拖輪油耗的關鍵因素。對於過載超大型船舶的穩泊系解纜來講，急流時段用拖輪的快車頂推很正常，但在系解纜過程中用一半的時間以中、慢速車頂推，在大多數情況下是可以做到的，而在漲末或落末的緩流時段則完全可以用拖輪慢車以下的車速頂推，在繫纜階段的倒纜帶好之後和解纜階段的解倒纜之前更是完全可以讓中間的一或兩條拖輪停車。由此可見，在系解纜時段，引航員應養成良好的習慣，結合具體時段的流速和穩泊情況，儘量選擇以最小的拖輪頂推轉速實現大船的穩泊。

　　系解纜時段儘量使用拖輪的較低轉速頂推，可以大幅度的增加節油量。以表1所示寶鋼馬跡山港區幾條拖輪的使用為例，馬跡山卸船碼頭靠泊好望角型船舶***該碼頭卸貨船基本為好望角型以上船舶***，通常拖輪配置為2×5000馬力+1×6000馬力+1×4000馬力，平均每次靠泊繫纜頂推穩泊時間按1.5小時計算，如果所有拖輪在全部時間裡都用微速車、慢速車、中速車和快車頂推，總耗油量分別為1223KG、2360KG、3418KG和4553KG。若靠泊繫纜過程中，根據實際穩泊情況調整頂推轉速，可以實現拖輪節油情況如下表所示：

　　而離泊拖輪配置通常為1×5000馬力+1×6000馬力+1×4000馬力，平均每次解纜頂推穩泊時間按0.5小時計算，如果所有拖輪在全部時間裡都用微速車、慢速車、中速車和快車頂推，總耗油量分別為304KG、584KG、846KG和1126KG。若離泊解纜過程中，根據實際穩泊情況調整頂推轉速，可以實現拖輪節油情況如下表所示：

　　每條好望角型船舶完成在馬跡山一次靠離泊系解纜全過程如上述所算的拖輪耗油和節油量為：如果所有拖輪在全部時間裡都用微速車、慢速車、中速車和快車頂推，總耗油量分別為1527KG、2944KG、4264KG和5679KG。若每條好望角型船舶在馬跡山一次靠離泊系解纜全過程中，根據實際穩泊情況調整頂推轉速，可以實現拖輪節油情況如下表所示：

　　再放大到全年，2011年寶鋼馬跡山碼頭共完成好望角型以上船舶靠離泊264艘。而該年，舟山本島共完成VLCC靠離泊128艘，15萬載重噸以上散貨船和15萬噸級油輪97艘，全年每船平均配備拖輪馬力基本上與馬跡山港區相當，舟山本島港區拖輪均為Z型拖輪，採用與寶鋼拖輪相同的每艘拖輪耗油量計算是合適的。這樣的話，舟山港2011年全年共引航超大型船舶靠離泊489艘。如果全部採取上述節油措施，拖輪節油量大致如下表所示：

　　以上只是依據舟山港2011年超大型生產船舶所計算出來的拖輪節油量，如果再加上其它所有靠離泊船舶全年以相同方法操作所產生的節油量將更加可觀。

　　篇二

　　暖通環保節能設計

　　摘要：現代的生活理念講究的是節能環保，建築的節能也非常重要。在一般的住宅建築中，其採暖方式多以暖氣的方式對房屋進行供暖，但新型的供暖方式往往很少被利用。地板輻射採暖是暖通環保節能設計的新體現，本文介紹了地板輻射的環保特點，並通過具體的案例對地板輻射採暖進行了簡單的介紹。

　　關鍵詞：節能環保;地板輻射;採暖;設計

　　中圖分類號： TU832.1+6 文獻標識碼： A 文章編號：

　　地板輻射採暖方式是一種新型的採暖方式，這種方式從根本上體現了環保節能的設計理念，但這種設計在許多地區還沒有被廣泛的推廣和利用，具體的工程例項也比較少。以下就地板輻射採暖的特點、設計以及具體案例進行簡要探討。

　　一、地板輻射採暖的概述

　　***一***地板輻射採暖在我國使用的時間較早，其中比較典型的就是北京故宮的採暖，其採用的就是地板輻射採暖的方式，我國北方地區的火炕或者地炕也都採用的是地板輻射採暖的方式，這些都是地板輻射採暖的最早雛形。其基本形式是在地面或者是炕下進行加熱，將地面當做熱量的導體，讓熱量從地下傳導到空氣中，形成對空氣的加熱，形成輻射加熱和對流加熱的雙重方式，形成較理想的採暖環境。

　　***二***在以煙氣作為熱媒的的情況下，煤炭的燃燒對環境會造成一定的汙染，而且操作比較繁瑣。尤其是在樓房的使用中，搬運燃料也是使用中的一大難題，煙氣作為熱媒的安全性比較差，在燃燒過程中會產生大量的一氧化碳和二氧化碳，在一定程度上會造成安全隱患。隨著社會的進步和人民生活水平的提高，過去的火炕和地炕也被集中供熱所取代，但其優勢可以在集中供熱的環境下有所體現，在技術條件和經濟條件允許的情況下，居民更傾向於地板輻射的採暖形式。這種採暖方式在改良後，將原來的煙氣替換成熱水，並採用了新型管材進行採暖，由於這種管材的柔韌彎曲性比較好，可以將這種管材做成加熱盤管，放置在地板下，這種採暖方式可以有效的解決對環境的汙染問題，改變了原來使用中的不便性，也有利於地板輻射採暖方式的普遍推廣。

　　二、環保節能的特點

　　***一***環保。對於地板輻射採暖設計的環保問題可以有兩方面的理解，一方面是用熱水代替了原來的煙氣作為熱媒，這樣有利於減少環境汙染，增加了居住的安全性;另一方面，其採用的是塑料材質管道，這種管道具有無鏽蝕、抗氧化的特點，不用對管道塗刷防腐材料，可以有效的保證管道中的水質，提高了管道的迴圈利用率。

　　***二***節能。在傳統的採暖環境下，其裝置一般都放置在窗下或者靠牆的一側，這就嚴重的影響了熱量的擴散，抑制了熱空氣的上浮，容易在側牆和頂棚處形成熱空氣的滯留帶，這就會造成房間的外牆和上部區域的溫度過高，其他部位的溫度不均勻，大大的浪費了空氣中的熱量，也使散熱的效率降低。地板輻射採暖是從地面發出熱量，對上部的空氣進行加熱，熱量自下而上的傳遞符合熱力學的原理，這種加熱方式可以使溫度均勻的分配，空氣的對流性較好，進而會產生較高的供熱效率，有效的節省了供暖的能耗，使溫度能夠充分釋放達到節能的效果。在供熱中採用保溫裝置和材料對結構進行合理的維護，可以有效的節省能耗，符合當代建築節能環保的要求。

　　***三***省空間。可以通過具體的案例來對其經濟性進行計算：1.使用面積方面。當採暖散熱器靠牆或者放置在窗下時，散熱器和裝修的面積大約佔據了0.5~1㎡，如果房屋的窗戶較多，那散熱器佔據的面積也隨之增多，在一些大中型城市中，由於每平方米的房屋價格較高，所以採暖裝置將會花費使用者一萬元左右的購房款，但如果使用的是地板輻射採暖方式時，將採暖裝置放置在房屋的地板下，就能夠有效的節約房屋的空間，不佔用房屋的面積，使用者的相對使用面積就不會減少，這樣不僅美化了室內的環境，還方便了住戶對房屋的使用;2.費用方面。地板輻射採暖的維修費用要明顯低於普通採暖的維修費用，一般的採暖方式的大修年限是10年左右，而且要對管道進行更換，無形中增加了傳統採暖方式的整體費用，而地板輻射採暖的大修年限是50年左右，其使用的時間較長，免去了很多麻煩，因此地板輻射採暖可以有效的節省成本，創造更多的經濟效益。

　　三、地板輻射採暖的設計

　　本文就北方某小區為例，對地板輻射採暖工程設計進行研究。

　　***一***技術參考要求。在小區的熱負荷計算中，溫度比其他普通採暖小區的溫度略低。根據現行國家標準，由於該小區選用的是地板輻射採暖，其熱媒的溫度要低於煙氣採暖溫度。供水溫度一般在35℃到50℃，在有需要時適當的提高供水溫度。

　　***二***管道。該小區在對管道的設計中選用的是塑料材質的管道，這種材質具備耐高溫、抗腐蝕、承壓高、不生鏽、壽命長等特點。本小區根據自身的水溫和水壓狀況，決定在選材中使用PB管道，這種管道能夠較好的適應本小區的供水溫度和承壓能力。其室外的管道選用的是普通的鋼管。

　　***三***系統要求與形式。該小區設計的地板輻射採暖的戶外系統形式和普通的採暖形式相同，在設計中將室內的採暖***設定在廚房或衛生間，***處設定熱水流量的分配器，並向各個房間引出回水管路，在房間面積較大的房間，設定多個環路。在分配器的選擇中，選用一些定型的產品，適合施工時的批量製作。在分配器中設定相應的調節閥、除汙器、流量表、溫度計等，系統的排氣閥也設定在分配器上。

　　***四***結構相關事項。本小區在設計中充分的考慮到地面溫度的差異，適當的在地面設定伸縮縫，在伸縮縫中填充高效能的膨脹膏。在地面和外牆的接觸部位做好保溫工作，其保溫材料選用的是聚苯乙烯板。本小區在房屋裝修時，在地面鋪設地毯或者瓷磚，避免劇烈震動對供暖裝置的影響。

　　總結：

　　我國已經有部分地區採用了地板輻射採暖的工藝進行建築採暖，也有專門的採暖安裝公司，我國在地板輻射採暖方面也有一定的準則，各地區在進行地板輻射採暖設計時應該按照標準來執行，在參考國外成功案例的同時應該加強對地板輻射採暖的管理，根據國家對地面輻射供暖的相關規定操作，以確保採暖工作的順利實行，為地板輻射採暖的推廣提供一定的有利條件。

　　參考文獻：

　　[1] 田琦.太陽能地板輻射採暖若干問題的探討[J].華北工學院學報，2001***2***.

　　[2] 鄒亞君，王小兵.暖通環保節能設計——地板輻射採暖及工程設計例項[J].鐵道工程學報，2002***2***.

　　[3] 李曉波.淺談低溫熱水地板輻射採暖技術[J].民營科技，2012***7***.

　　張 進 32歲，男，陝西西安 本科 工程師長期從事暖通設計。
 

　　""的人還看: