機械設(shè)計在幕墻工程中的節(jié)能原理及其運用研究

劉博

沈陽遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司 遼寧沈陽 110027

1 機械設(shè)計節(jié)能技術(shù)的原理

機械設(shè)計節(jié)能對機械化生產(chǎn)有著舉足輕重的作用，并且廣泛應(yīng)用與建筑行業(yè)中的生產(chǎn)加工，裝配制造，運輸安裝及使用維護階段，如何科學(xué)有序的做好管理工作，發(fā)展高新技術(shù)，支持技術(shù)改進，使得能源利用與企業(yè)效益達到最佳的結(jié)合，這是機械設(shè)計的工作目標(biāo)與方向。機械設(shè)計節(jié)能理念是能源節(jié)能技術(shù)發(fā)展的代表，通過可預(yù)見性的優(yōu)化設(shè)計，使得機械加工過程更加節(jié)能，產(chǎn)品的材料得到最大的利用，盡快的生產(chǎn)綠色低碳產(chǎn)品，實現(xiàn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，建立建筑低碳排放系統(tǒng)，注重生產(chǎn)加工過程的每一個環(huán)節(jié)，形成可循環(huán)持續(xù)性發(fā)展模式。

對于工廠加工設(shè)備的節(jié)能要求運用如下：

第一，機械設(shè)備在運行中各個零部件以及物體之間會產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致設(shè)備無用功的問題；第二，材料受到質(zhì)量以及機械設(shè)備做功因素的影響，出現(xiàn)材料變形而誘發(fā)的大量功率性損耗問題。因此，在進行機械設(shè)備的節(jié)能設(shè)計過程重要綜合材料性能、設(shè)備運行熱量因素、功率自身的損耗等因素，探究合理的解決對策，進而達到節(jié)能的效果[1]。

在實際的設(shè)計過程中，可以從以下幾個方面入手，減少設(shè)備對能源的需求，首先，對設(shè)備的各種配件進行檢查，保證配件之間運行的默契程度，保證配件的精確度與設(shè)計精度充分吻合，減少運行問題的發(fā)生；其次，要在配件的材料上下功夫，選擇性能優(yōu)良的材料來制作各種構(gòu)件；最后，要對機械設(shè)備的啟停程序進行優(yōu)化，通過上述方式，可以實現(xiàn)機械設(shè)備對能源的消耗，達到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)[2]。

在滿足工作性能的前提下，零件造型盡量簡單，盡量減少零件的加工面的數(shù)量和加工面積，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。零件設(shè)計時應(yīng)考慮加工的可能性、方便性、精確性和經(jīng)濟性，在滿足功能要求時應(yīng)符合經(jīng)濟性要求，盡量降低零件的技術(shù)要求，提高零件的設(shè)計工藝性能

2 機械設(shè)計節(jié)能原理的運用

節(jié)能設(shè)計對于社會和行業(yè)發(fā)展都有非常重要的意義，是機械制造行業(yè)進步的必然趨勢。通過先進設(shè)計理念的導(dǎo)入，可以有效減少能源的消耗，緩解我國當(dāng)前的能源壓力，要充分地把節(jié)能理念帶入其中，實現(xiàn)各種能量運作之間的高效轉(zhuǎn)化。

2.1 機械原理在幕墻節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

單元幕墻腔體內(nèi)構(gòu)成巖棉保溫材料與外裝飾層留有50mm-20mm 間距，此間距構(gòu)成氣腔相對穩(wěn)定，氣體對流作用小減少熱交換，提高保溫效果。

門窗節(jié)能技術(shù)，設(shè)計中采用高性能Low-E 鍍膜玻璃，智能調(diào)節(jié)的遮光系統(tǒng)在較低的成本投入情況下，后期采暖和空調(diào)制冷方面得到能耗得到極大的節(jié)省。

近些年，雙層幕墻在國際建筑外裝飾上大量采用，無論是高檔住宅或是辦公大樓，都已經(jīng)發(fā)揮出應(yīng)用的節(jié)能減噪的作用，其原理是由外層單層玻璃與內(nèi)層可開啟中空玻璃之間，通過鋁材的機械連接構(gòu)成一個較大空腔。在冬季，由于陽光的照射空間層的空氣由于溫室效應(yīng)產(chǎn)生熱量，為室內(nèi)提供保溫作用；在夏季，內(nèi)層窗關(guān)閉，在陽關(guān)照射下間層內(nèi)的空氣溫度升高，與室外空氣形成溫差，產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，室外空氣下部進風(fēng)口進入，上部出風(fēng)口排出，形成對流帶走熱量，可減少室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，以達到節(jié)能減排的效果[2]。

2.2 幕墻成品運輸設(shè)計環(huán)節(jié)中的優(yōu)化應(yīng)用

在幕墻運輸環(huán)節(jié)，考慮合理尺寸增加運輸效率。對于國內(nèi)產(chǎn)品運輸需考慮在滿足幕墻強度規(guī)范要求的前提下，降低單元幕墻的總重量，在道路限制載重情況下提高汽運的單次運輸產(chǎn)品數(shù)量，減少因為空載運輸過程中的產(chǎn)生的能源浪費。

國際貿(mào)易運輸方面，基本通過集裝箱海運方式進行，通常采用40 尺普通集裝箱封閉裝箱，批次運輸?shù)漠a(chǎn)品數(shù)量由集裝箱箱體空間限制，在設(shè)計中合理考慮單元幕墻尺寸和厚度，提高箱體空間的利用率。我們可以通過CAD放樣計算，確定每個平架裝放單元個數(shù)，采用減小單元厚度和去除不必要的伸出元件或?qū)⒎奖悻F(xiàn)場安裝的伸出元件分離運輸來提高集裝箱寬度方向的運輸數(shù)量，集裝箱長度方向受箱體長度限制，通常保持單元高度為3.5-3m 之內(nèi)運輸利用率最佳，還有側(cè)立式裝或橫排裝箱已達到滿足要求的設(shè)計措施。

2.3 節(jié)能環(huán)保材料的選擇

傳統(tǒng)機械設(shè)計制造中，對材料的要求基本是三個方面：安全性、經(jīng)濟性和適配性。對材料的重金屬含量、對使用人員的傷害和設(shè)備回收等方面并無特別要求。選用節(jié)能環(huán)保材料，除了對材料進行審核，確保材料能夠達到設(shè)計要求外，還要盡量降低對人體的傷害。節(jié)能材料的特點主要體現(xiàn)在兩方面：第一，在材料獲取、生產(chǎn)、加工、使用、廢棄、再生這一生命周期的全程中，具有很低的環(huán)境負(fù)荷值。再生利用率高、對環(huán)境污染小的材料環(huán)境負(fù)荷值相對較低，是對綠色材料評價的綜合指標(biāo)。第二，循環(huán)再生率高。循環(huán)再生率高的材料本身就可以節(jié)約資源和能源，是環(huán)境負(fù)荷值低的表現(xiàn)之一。美國卡耐基梅隆大學(xué) Rosy 教授提出將環(huán)境因素融入材料選擇，在滿足功能、幾何形狀、材料等特性和環(huán)境等需求的前提下降低成本[3]。

3 結(jié)語

節(jié)能理念并不意味著經(jīng)濟效益的降低，相反，節(jié)能理念在機械設(shè)計制造行業(yè)中的應(yīng)用，可有效降低材料成本，不但提高資源利用率，同時提升了產(chǎn)品質(zhì)量，最重要的是降低了工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境帶來的負(fù)面影響，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益與可持續(xù)發(fā)展的統(tǒng)一。