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游戏设计论文范文1
“适应”是指个体与环境达到和谐关系的动态过程,表现在个体改变自己以适应环境,也包括个体改变环境使之满足自己的需要。适应性学习本质上是一种适应个体学习需求的个性化学习,主要是依据学习者的学习风格、知识水平等特性适应性呈现学习内容和学习导航,同时学习者也能够自我组织,制定并执行学习计划,自主选择学习策略,控制整个学习过程,对学习进行自我评估,激发学习兴趣和动机,从而促进学习者的有效学习。其中,对于学习者特征,学习风格是影响个性化学习的最重要因素之一,因此,在多媒体教学中需要考虑学习风格设计和组织教学内容,并依据学习风格,运用与之匹配的教学策略。学习风格是学习者特有的认知、情感和生理行为,它是反映学习者如何感知信息、如何与学习环境相互作用并对之做出反应的相对稳定的学习方式。已有大量的学习风格理论被提出和验证,较为典型的有Keefe学习风格模型、Kolb学习风格模型和Felder—Silverman学习风格模型。其中,Felder—Silverman学习风格模型已得到越来越多研究者的认可,被CS383、MASPLANG、LSAS、TANGOW等国外著名的自适应学习系统采纳,在大量实验数据的支持下,证明了其良好的适用性和可信度。它根据学生对信息的接受和处理方法的不同,将学生的学习风格分为4组维度、8种类型,即活跃型与沉思型(信息加工维度)、感悟型与直觉型(感知维度)、视觉型与言语型(信息输入维度)、序列型与综合型(内容理解维度)[11]。在每个维度的两类学习风格中,学习者可能更倾向于某一种风格,例如,在内容理解维度上某些学生可能倾向于序列型多一点,而倾向于综合型少一点。本研究将以内容理解维度为依据设计适应性教育游戏。
二、适应性教育游戏设计
(一)适应性教育游戏设计策略不同的学习者,根据自己不同的学习风格,采取的学习策略是不一样的。因此,教育游戏应遵循学习者的学习风格进行设计,以内容理解维度为例,在游戏界面中应该同时表现为如下设计策略,为学习者提供适应性学习导航:1.序列型知识导航学习内容主题排序的导航策略是将学习内容按逻辑划分成小的单元,采用组块的方式将学习内容按主题的逻辑关系进行排序,然后由学习者或系统控制导航过程,使学习者一步一步地按照学习内容主题的逻辑顺序进行学习。例如,使用“下一个”的控制策略,当学习者学完某一组块的内容之后,自己按或者系统自动切换“下一个”再进行接下来的一个组块内容。这种控制策略可以让学习者具有足够的反思时间,同时也减少了学习者的认知负荷。2.综合型知识导航学习内容主题采用的是全局导航策略,系统给学习者提供学习内容的整体视图,能够让学习者在整体上把握学习内容的基本结构,使学习者可以根据自己的思维过程控制导航过程,从而使学习内容呈现过程符合学习者对学习内容的理解过程。
(二)适应性教育游戏结构设计模型与实现1.适应性教育游戏设计结构模型本游戏是为小学五年级学生设计的练习四则运算题,其结构设计模型,如图1所示[12]。由教师根据序列型和综合型设计游戏界面,同时组织学习内容。学习者可以采用两种方法进行练习:一种是直接进入四则运算游戏,教育游戏默认为给学习者推荐序列型游戏界面,当然学习者也可以根据学习偏好自主选择游戏界面;另一种,学习者首先经过一个基于Felder—Silverman学习风格模型设计的所罗门学习风格量表[13],然后,教育游戏会根据测定后学习者学习风格适应性呈现游戏界面和学习内容。2.适应性教育游戏设计实现通常可以采用使用Flash、GameMaker或Scratch等软件开发教育游戏,本研究则采用Flash教学软件开发适合五年级学生练习的四则运算题。游戏学习过程为:当学习者算对一道题后,奖励1枚小红花(伴随掌声);算错没有红花(伴随鼓励声),同时学习者可以点击游戏界面自动弹出的智能MSAgent[14],它会给予学习者一定指导,帮助其完成四则练习。为了适应学习者的学习风格,本游戏基于Felder—Silverman学习风格模型采用两种设计策略:序列型四则运算游戏和综合型四则运算游戏。(1)序列型四则运算游戏:序列型学习者倾向于线性学习,愿意采用小步子学习原则解决问题,在游戏中表现为提供“下一个”的控制策略,逐渐引导学习者完成“加、减、乘、除”学习任务,如图2所示。(2)综合型四则运算游戏:综合型学习者更倾向于非线性学习,习惯先在整体上把握学习内容的基本结构,然后根据自己的思维过程控制学习导航,在游戏中表现为“加”、“减”、“乘”、“除”四项练习并排出现,学习者可以根据自己的意愿任意选择练习直至完成学习任务,如图3所示。
三、适应性教育游戏实验设计与结果分析
本研究主要探讨四个问题,一是调查学生学习风格对选择教育游戏类型的影响;二是调查性别对选择教育游戏类型的影响;三是研究适应学习者学习风格的教育游戏对学习者学习效率的影响;四是调查研究影响学习者使用教育游戏的因素。
(一)实验设计本实验选取吉林省某实验小学五年级70名学生作为研究对象,男生38人,女生32人,通过所罗门学习风格量表测定后,23人(男生11,女生12)学习风格属于序列型,47人(男生27人,女生20人)学习风格属于综合型。此外,为了研究第三、第四两个问题,将学生随机分成两组,实验组(适应学习者学习风格呈现四则运算游戏界面)和控制组(默认呈现四则运算游戏界面),每组各35人。
(二)数据结果分析1.调查学生学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生调查学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响,通过交叉表分析得出研究结果如表1所示,75.7%的学生选择了综合型教育游戏类型,仅24.3%的学生选择了序列型教育游戏类型,可见大多数学生愿意采用综合型教育游戏进行学习。此外,也可知序列型学习风格的学生73.9%选择了综合型教育游戏,综合型学习风格的学生23.4%选择了序列型教育游戏,进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。2.调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生(男生38人,女生32人)进行调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响,通过交叉表分析得出研究结果如表2所示,38名男生中有31人选择综合型教育游戏,32名女生中有26人也选择综合型教育游戏,可见无论男生或是女生都愿意选择综合型教育游戏进行学习。此外,也可知序列型学习风格的男生中81.8%选择了综合型教育游戏,序列型学习风格的女生中75.0%选择了综合型教育游戏,同样,进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。3.适应性教育游戏对学习效率的影响本研究通过实验组和控制组两组学生在相同学习时间内(设定5分钟),获得红花数量为评价依据,采用独立样本t检验方法探究适应学习者学习风格的适应性教育游戏对学习效率的影响,研究结果如表3a、3b所示。从表3a统计信息中可以看出,实验组与对照组人数都是35人,其中实验组在规定时间内所获红花数量均值是37.80,控制组在规定时间内所获红花数量均值是33.03;从表3b独立样本t检验统计信息中可以看出概率p值是0.000<0.05,说明在0.05显著性水平上实验组与控制组中的学生能力有显著性差异,另外从两样本均值差为4.771可知,学习者在适应学习者学习风格的适应性教育游戏中学习效率更高。4.调查研究影响学习者使用教育游戏的因素教育游戏可以为学习者提供一个自由、有趣的学习环境,有助于激发学习者的学习兴趣,同时,对培养学习者的操作能力、创新能力发挥着重要的作用。然而,教育游戏目前还无法真正融入到学校学科教学中,以至于出现各类游戏产品很多,但是真正得到有效应用的却很少。排除一些人主观主导因素之外,比如,一些教育工作者和家长对教育游戏的认识严重缺失,对于教育游戏自身的设计受哪些因素影响,这正是本文重点要研究的问题。教育游戏软件设计的好与坏,使用者的语言最有说服力。本研究主要围绕影响使用教育游戏进行学习的因素进行调查,通过实验组和控制组两组学生反馈信息,本文对其进行了梳理,总结出了四大因素,即“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”,如表4所示。从表4数据统计可知,实验组中71.4%的学生认为“趣味性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素,控制组中65.7%的学生给出同样认可;实验组中65.7%的学生认为“愉悦性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素,控制组中68.6%的学生给出同样认可;实验组中74.3%的学生认为“易操作性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素,控制组中62.9%的学生给出同样认可;实验组中71.4%的学生认为“灵活性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素,控制组中68.6%的学生给出同样认可。由于在本研究中实验组和控制组所用的教育游戏软件是一样的,给出几乎一样的反馈也不足为奇,可以说“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”是目前多数游戏开发过程中需要考虑的公认的四要素。但是值得思考的一个问题,“为什么一样的游戏,在学生已有知识水平几乎没有区别的前提下,实验组和控制组却有着不一样的学习效率?”究其根本原因差别在于“适应性”和“非适应性”,实验组的学生进行的是适应学习者学习风格呈现四则运算游戏,而控制组的学生则不是。也即实验组的学生是一种个性化学习,四则运算游戏是适应学习者学习风格而呈现游戏界面,充分考虑了学习者学习偏好特性,正是因为个性化因素成分存在,导致实验组的学生学习效率要高。因此,影响使用教育游戏进行学习的因素除了上述四大要素外,更重要的还应该具有“适应性”,也正是目前多数游戏都忽略了最重要人的因素,人的特性,没有开发适应学习者学习风格的游戏,导致很多游戏即使开发出来,也不能被很好地利用,教育游戏的适应性是关键因素,即实现学习者个性化学习,教育游戏开发者一定要考虑学习者特征,才能使教育游戏被高效利用。
四“、适应性”教育游戏应用思考
中国有句老话,“告诉我,我会忘记;给我示范,我可能会记得;让我参与,我将真正理解。”“适应性”教育游戏让学习变得更“沉浸”,使呆板、无趣的学习变得更加生动、情趣,这不仅实现了游戏课件根据学习者特性适应性地呈现知识内容的需求,而且也能够根据学习者根据自身学习偏好自选、定制游戏学习过程,给予学习者足够的自主学习空间,真正做到因材施教,做到个性化学习,有助于提高学习成绩。诚然,伴随着翻转课堂、在线MOOC、大数据学习分析等时代的到来,也给“适应性”教育游戏应用发展带来新思路。1.大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析大数据学习分析能够为每一位学生都创设一个量身定做的“适应性”游戏化学习环境,通过记录学习历史数据,分析和预测学生的学习态度、学习行为和知识掌握程度,并提供可视化的精准跟踪报告,通过条形图、扇形图等可视化方式,详细呈现学习概况、问题集中点、整体水平等数据,为教师教学或者学习者自学提供可靠的参考[15]。教师可以帮助避免课堂讲解难度过大或过小,自学者可以看到自己的努力程度和掌握水平,通过这种与自我的信息对称过程,能够让学习者感受到自我掌控的成就感。脑神经学的研究已经可以证明,当人们有自我掌控的感觉,内啡肽、催产素都会分泌的更多,一种叫做“乐观”的东西就出现了,生理和心理的健康水平就会因此提高,展开行动和追求成就的动力相应增强。同时,学习环境向每个学生提供独特的个性化学习建议,推荐恰当的学习进度、难易适中的学习内容,满足适合学生“最近发展区”的学习,解决“有教无类”问题,不但能激起学生的求知欲和积极性,提高学习者的学习动机,而且利于培养学习者的创造性思维和综合解决问题的能力,促进智慧学习发展。2.MOOC建设中融入“适应性”教育游戏策略MOOC以其丰富的资源和开放的、随时随地的学习方式,受到渴求知识的人们的青睐。然而在众多学习者中,争取坚持到最后,获得认证的学习者所占比率很少,就其原因除了需要考虑完善MOOC平台的技术交互功能外,更重要的因素是如何在课程内容建设中进行改变。MOOC的学习应该是基于兴趣而产生的学习,是一种主动学习,是一种针对自己的个性化学习,也是社会化学习。MOOC的真正问题是,如何提高课程的“玩课率”而不是“完课率”。让MOOC课程发展得更有趣,学习者能在自由自在的状态下充分享受学习的乐趣,能在MOOC课程中尽情享受与老师、同学交流互动的喜悦,让课堂自然而然充满学习的氛围,成为真正意义上(而非形式上)的学习型组织。“适应性”教育游戏策略为MOOC的建设带来福音,即形成个性化MOOC,不但给学习者带来学习愉悦,还能为不同学习者在游戏化学习中推送不同的学习知识点,在很大程度上激发了学习者参与学习的积极性以及提高学生个体对知识的成就感和认知程度,为降低辍学率、提升完成率提供了有力保障。3.翻转课堂与“适应性”教育游戏相融合传统教学模式是老师讲,学生听,而教育研究者都知道,老师与学生之间、学生跟学生之间的沟通与讨论是最有效的学习。可汗学院颠覆了传统模式,开发了“翻转课堂”模式,将学习流程“反过来”,即学生在家里学,然后到学校上课跟老师和同学讨论。在“反转式教学”中,能够充分调动学生的自主性。然而,书本常常是无趣无味的,即使在课堂中有教师亲身指导情况下,学生都未必用心学好,何况没有教师指导?学生的学习效果又是如何得到保障?俗话说“兴趣是最好的老师”,但兴趣从何而来?不排除天生的好奇心驱使,但更多学生需要的是后天巧妙的引导,而书本知识或老师讲课大多缺乏因势利导,对学生的心理没有把握,不能带领他们入门;游戏却充分利用了对人性心理的认知,环环相扣,如果能在游戏中培养孩子对学科知识的兴趣不是很好吗?事实证明,情况的确如此,课后的知识学习如果是以一种游戏化方式呈现,尤其是融入了“适应性”教育游戏,在学习进行中不断获得一些小小的激励,进步越大奖励越多,同时根据自身学习进度和对知识的掌握程度,适应性地呈现学习内容,学习者玩出了乐趣,结果就很不一样了。比如,当学生答题正确,就会出现所获得分数,就会朝学习终点线移动更近,同时下一个问题变得更难,因此有了“适应性”。
总之,游戏互动学习的最终目的是最终实现精准化、个性化的服务。基于学生个体的兴趣、特长,取其所长补己之短,更好地解决学生在学习中的个人盲区。“适应性“教育游戏可最大限度地激发用户的内在动机,提高学生的粘性和忠诚度,进而对学习者在认知(如可以改善注意力、专注力和反应时间)、动机(如鼓励成长)、情感(如引发积极的情绪状态)等方面产生正面影响。当然,在课堂上引入“适应性”教育游戏,并不意味着纸质书籍的末路。混合式学习也并不意味着取代线下课堂。但是,“适应性”教育游戏可以通过新的技术方案来帮助解决需要时间检验的教学实践的长期问题,同时可以拥有最好的新事物和最好的旧事物。大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析可以帮助教师回答关于评估的问题,培养孩子们的自我认知、自我反思和自我评价等元认知能力。然而,“适应性”教育游戏课程效果好,需要教师付出得更多,同时也意味着教师要有更高的水平。一个主题怎样展开,需要设计哪些活动,如何使活动更具有整体性、综合性,需要根据学生的知识能力发展情况、学习风格偏好等学习个性特征进行调整,都要靠教师动脑筋把握。正如英特尔公司董事会主席贝瑞特博士曾说“计算机不是什么神奇的魔法,教师才是真正的魔术师!”
五、研究结论
游戏设计论文范文2
关键词:教育游戏;初中物理;多媒体技术
德国学者沃尔夫冈•克莱默将游戏定义为一种由道具和规则构建的,游戏者主动参与并且在整个过程中包含竞争,充满变化的娱乐活动[1]。将游戏运用到教育中,主要是借助游戏的娱乐性和趣味性,使学习者可以在轻松的氛围中获得知识[2]。在游戏设计开发环节加入各种先进的电子、媒体技术,可以使游戏在表现形式上更加多样化,用户体验更加真实。使用多种媒体技术对游戏进行开发设计,可以让学习变得轻松愉快,可以实现“寓教于乐”的教育目标[3]。如学生学习欧姆定律这一内容时,传统的教学方法中,大多数教师都是照本宣科地进行理论讲解,容易使教学变得枯燥乏味。而使用多媒体技术可以把枯燥乏味的知识融入到游戏中,让学生在放松的情况下掌握相关的知识,因此研究教育游戏具有重要意义。
一、国内外教育游戏的研究现状
(一)国外研究现
状国外学者对教育游戏的研究开始于20世纪80年代初,初代教育游戏是将教学和电视游戏相结合,学习者在电视上进行游戏的同时掌握知识技能。随着计算机的普及和多媒体技术的发展,教育游戏的载体也逐步从电视发展为计算机,教育游戏软件的种类也更加丰富多样。国外教育游戏在理论方面也有一套完整的设计开发模式。如KRISTIAN将已有教育理论与游戏设计整合提出了体验式游戏模型,强调在教育游戏设计中加入即时反馈,以及根据学习者的技能水平为其提供相应的挑战的内容[4]。
(二)国内研究现状
我国学者最开始是致力于挖掘游戏的教育价值,之后有学者提出了娱教技术,才正式确定了游戏的教育地位。通过娱教技术,可以使学校教育在时空上得到扩展,将学习者日常生活的一些有趣的体验融入到传统的学校教育中,为学习者提供系统的学习生活情境[5]。目前我国物理游戏大多是以零散的单机游戏为主,需要玩家拥有一定的物理常识和体验才能过关。如在某个光学游戏中,玩家需要灵活运用入射角等于反射角这一光学物理知识,才能完成游戏任务,这些游戏虽然没有系统的对某个知识点进行教学,但深受学习者的喜爱。这也表明教育游戏终将成为未来教学新的突破口,游戏与教育相结合会逐步成为一种发展趋势,因此制作出更多、更好的教育游戏已经是教育的一个潮流[6]。基于以上分析,在《超级电工》游戏的设计制作中,要充分结合课程标准,使用娱教技术的相关理论进行设计开发,在发挥游戏娱乐性的基础上,更要注意对学习效果的检测,不然就会本末倒置[7]。
二、《超级电工》教学游戏开发设想
(一)课程内容
本游戏的教学内容是初中物理中的欧姆定律,所以在设计游戏时,考虑了如何将欧姆定律体现在游戏过程中,使游戏设计既符合欧姆定律的相关原理,又能与日常生活中的一些现象联系起来,使游戏既贴合课程标准,又具有趣味性。
(二)游戏内容
游戏设定为超级电工,任务是帮助主人修好电路点亮电灯。游戏给定电压值和电流值,选择适当的电阻连接,将电压减小到电灯的额定电压。电阻选择完成后拉下电闸,如果电压达到电灯额定值灯亮;如果电压小于额定值灯闪烁;如果电压大于额定值电灯爆炸。游戏过关可获得金币奖励,如果到游戏结束时间还没有选好电阻并拉下电闸主人会生气。
(三)游戏结构设计
游戏的结构初步设计为四个部分:主界面、游戏帮助、游戏关卡小提示。主界面:用一个简单的动画效果吸引学生眼球。介绍游戏规则,让学生了解游戏怎么玩,明白奖励制度。游戏关卡:设置游戏关卡主要目的是让学生通过游戏方式快速学习、记忆电阻和欧姆定律的相关公式,学生完成关卡会得到相应的金币奖励。小提示:用于辅助学生完成游戏任务,在学生忘记相关公式时可以点击小提示查看公式表,但是在点击小提示时会扣除一定的金币,如果金币数量不够则无法开启小提示。具体的游戏界面如图1所示。教育游戏的实质是利用游戏来激发学习者的兴趣,达到特定的教育目标[8]。针对于教育游戏的特性,笔者认为在游戏设计中应该注意两个环节,首先游戏设计必须按照相关课程标准进行设计,不可脱离理论知识;其次需要将教学目标完美融合到游戏场景、任务要素中[9]。
三、应用价值
本研究把初中二年级物理中的欧姆定律作为研究内容进行分析,根据国家课程标准的理论指导和技术手段及开发平台将其设计并制作成教育教学游戏,可体现出以下应用价值。首先,可以增强学习者学习物理的主动性。教学内容以游戏的方式呈现,设置多种难度不同的关卡,学习者可以通过体验游戏的不同关卡,来理解欧姆定律的基本内容,学习串并联情况下电阻总值的计算方法,在一种轻松的游戏氛围下自主学习,并且能通过玩游戏的方式来掌握欧姆定律。通过游戏探究闭合电路中电压和电阻之间的关系,并将所学的知识应用到生活中。其次,可以加强学习者学习效果。众所周知,人们对自己感兴趣的事物学习的主动性更强,学习效果会更明显。而把这些繁杂和抽象的物理电学方程式融入在游戏中,能使学生在体验游戏的过程中充分理解并掌握知识点,有效提高学习者的学习效果。
四、结语
在物理学习中繁多的定律公式学习起来是非常枯燥乏味的,但是如果在游戏中加入了教学内容,根据学生的心理特征设计制作出贴合科学教育目标的教育游戏,不仅能激发学习者的学习兴趣,还能提高学习者的学习效果。另外教育游戏是结合学习者的特点设计的,有一定的奖惩措施,能激发学习者的学习动力及学习的积极性和自主探索能力。
作者:曾思遥 单位:云南师范大学
参考文献:
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游戏设计论文范文3
该工程是集客房、餐饮、宴会、会议办公为一体的多层公共建筑,地下一层、地上五层,建筑体总高度22.46米,总建筑面积13735平方米。本建筑各层平面主要功能为:地下1层为厨房、库房及设备用房等,首层为餐饮、会议功能,二层~四层为客房层,五层为设备层。该工程的酒店级别定为五星级标准。
2空调系统设计
2.1冷热源设计
该工程空调计算冷负荷为1058kW,计算热负荷为423kW。由于该项目的功能特性决定了其空调设备同时开启的情况极少,故在冷热源装机容量的选择上取同时使用系数为较小值,制冷时的同时使用系数约为0.8,制热时约为0.6。由此,该工程选用了2台60冷吨(211kW)的螺杆式水冷冷水机组(其中有1台为热回收型机组)、1台120冷吨(422kW)热回收型螺杆式水冷冷水机组作为冷源,集中放置于地下一层空调主机房。热源选用2台额定制热量为130kW模块式风冷热泵机组作为热源,同时该风冷热泵机组可兼作过渡季节或夜间的极低负荷以及高峰负荷时的冷源。冷源系统的冷却塔及风冷模块式热泵机组放置于二层露天平台处,水泵则统一置于地下一层主机房内,方便集中统一管理。如图1所示为空调冷热源系统流程图。
2.2空调水系统设计
结合本工程业主方的要求及整体管理水平,该空调水系统以方便有效的管理为原则,以合理的节能运行为目的进行设计。空调水系统采用分区两管制,按照建筑功能,分为客房区域、餐饮区域及办公会议区域。各区供冷/供热转换在主机房内分集水缸的各环路总管上设手动蝶阀实现手动切换。空调冷却水、冷冻水、供暖热水系统均为水泵与主机一对一的一次泵定流量系统。冷冻水/冷却水/供暖水系统均采用二管制异程式系统。冷冻水供回水温度为7℃/12℃;冷却水供回水温度为32℃/37℃;供热系统供回水温度为45℃/40℃。
2.3热回收系统设计
为了降低能耗,酒店建筑一般需要设计空调热回收系统,利用回收其冷水机组的冷凝热来获得免费的生活热水,而广东地区明确规定采用集中空调系统的大面积酒店建筑应当配套设计和建设空调废热回收利用装置[1]。本工程空调热回收系统分别由1台制冷量为60RT(211kW)的热回收型螺杆式冷水机组和1台制冷量为120RT(422kW)的热回收型螺杆式冷水机组、2台热回收循环水泵以及2个梯级蓄热水罐组成。空调热回收热水系统主要为该工程的客房区及厨房区提供生活热水,同时综合考虑了热水管网的回水加热循环。空调热回收系统的设计热水供/回水温度为60℃/35℃。如图2、图3所示分别为冷凝热回收系统流程图(空调主机侧)及冷凝热回收系统流程图(水专业侧)。
3系统节能性分析
3.1冷源系统节能分析该空调系统的冷源具有大小主机搭配、并且与风冷热泵机组互为备用,基本可以满足该项目的各种不同运行工况,同时有效避免了冷源容量配置过大,可降低初投资成本,其运行也比较节能。
3.2空调水系统节能分析空调水系统根据项目特点设计为分区两管制系统,实现客房区及餐厅区不同时段冷热负荷需求,在满足实际需求的同时运行更加节能。冷冻水泵、冷却水泵及热水泵与主机采用一对一的连接方式,以达到合理的流量分配及稳定的运行效果,同时采用定流量系统运行,减少了系统控制的复杂性,运行更加可靠,但是系统节能性相对变流量系统会差一些。
3.3热回收系统节能分析
3.3.1热回收的基本原理本工程的空调热回收系统采用了回收冷水机组的冷凝热。冷水机组冷凝热回收系统就是把制冷循环中制冷工质冷凝放热过程释放的热量利用来制备生活热水。所示为冷水机组排气热回收系统原理图。由文献[2]及相关厂家的实际测试数据可知,标准测试条件下(热水供回水温度一般为55℃/30℃)冷水机组的显热回收量约为制冷量的12.5%~15%范围内,很多时候可按照15%计算。当热水的供回水工况与测试工况不一致时则需根据实际情况分析,具体方法可按照文献的分析方法计算得出总热回收量。
3.3.2热回收系统设计分析由于传统热回收系统存在一系列的问题,故本文在文献的热回收系统基础上进行了以下几点的优化设计。
(1)为了减少热水罐的蓄水时间以及为了避免进水温度对主机性能系数产生较大的影响,设计工况下的进出水温度为35℃/60℃,温差25℃。
(2)蓄热水罐采用立式水罐,更好的实现了水温分层作用及热水的梯级利用。
(3)本工程的热回收系统考虑了热水管网的回水加热循环,更加充分地利用了冷水机组的冷凝热,更加节能。
(4)控制方面,在热回收系统的回水管上设置温度传感器,当回水温度超过58℃时,输出信号关闭热回收水泵,同时在用水点最远段的回水管上设置温度传感器,当回水温度低于55℃时,输出信号开启水专业的回水循环水泵。按照一台120RT(422kW)的热回收机组来分析,由文献]的计算方法可得,该热回收机组的显热回收量为63.3kW,热回收水流量为2.47m3/h,从而根据此水流量及25℃的设计供回水温差即可求出总热回收量为71.8kW,热回收系统设计的总热回收量为制冷量的17%左右。由此可知,供回水温差越大,同等制冷量的情况下的热回收量就越大,但相应的对冷水机组的性能系数影响也就越大。由以上分析可知,热回收系统的实际供回水工况是一直在不断变化的,其热回收量也是一个变数,严格来说分析一个工况范围内的热回收量才更有参考价值,这部分还有待于下一步做更详细的分析计算。
4总结
游戏设计论文范文4
1.1给水系统优化设计
对变电站给水系统进行优化设计时,必须要严格遵照给水设计规范中相关技术指标。事实上,给水系统中的主要流量类型包括居民生活运水、工业企业生产用水、消防用水、绿化用水、公共设施用水和未预见水量等,用水来源是市政给水管网或地下水加压所提供的清洁水资源。为实现绿色智能变电站供水方案,我们可以根据节水性优化设计原则,对生活污水、生产污水进行物理和化学净化处理,将其用作绿化用水,从根本上降低变电站区情节水资源的综合使用量。比如本人曾参与某220kV户外GIS变电站给水系统优化设计工作,其设计用水量主要包括生活用水、绿化用水、未预见用水量等,工业用水、公共设施用水相对较小,此处不作考虑,而消防用水为一次性用水,可不计入设计用水量中,变电站内绿化用水量最大,占总用水量64.39%。为有效减少该变电站区清洁水使用量,经讨论决定尽可能降低绿化用水量,除了变电站区内绿化尽可能选择养护少、耐气候性的植物,还应釆取合理工艺对生活污水进行处理,经处理后的水用作绿化用水,有效减少清洁水源的使用量。经长时间分析统计可知,站区清洁水使用量已减少到常规用水量的84.3%,在户内GIS布置变电站,由于站区面积较小、站内绿化面积较小,清洁水使用量还望减少到常规用水量的72%以下。由此可知,对变电站给水系统的优化和实现中水回用对变电站的经济效益、环境保护来说具有十分重要的意义。
1.2排水系嬈优化设计
变电站排放的废水主要是含油废水和生活污水,含油废水常产生于重大事故中,如主变电站发生火灾等,但由于变电站重大事故较少发生,且我国目前许多变电站都会设有事故油地实现油水分离,尽可能减少对环境的污染,因此含油废水对变电站区环境污染影响较小。目前,变电站排放出的废水主要是生活废水,生活污水的排水方向主要有2处,即城市污水管网和变电站外附近自然水体,一般变电站会选择近期排至站外自然水体、远期排至城市污水管网的排水方式。变电站在选址时,为尽量少占经济效益较高的地段,常常会选择设置城市周边或偏远地区,这些地方一般欠缺完善的市政污水管网,因此,变电站内污水一般是与雨水合流排至附近自然水体,在一定程度上污染了周边环境。立足于节能减排理念,绿色变电站排水工程设计可以摒弃传统的污水外排形式,对站内生活污水进行合理净化,使之在变电站内实现有效循环。由于生活污水中含有大量有机物,具有较好可生活性,我们可以对其进行生物降解,以净化水质。除此以外,为实现绿色智能变电站的排水系统优化设计,设计变电站排水系统时应尽量占用较少空间、提高水处理质量、注重养护管理方便,若选用传统的传统钢筋混凝土构筑物进行污水处理,必然无法满足处理要求。因此,在设计该变电站排水系统时采用技术成熟的地埋式一体化生活污水处理工艺处理生活污水。该一体化生活污水处理设备能将氧化池、沉淀池、污泥消化池、消毒池集于一身,只需在实际工程中配套设计相应的污水调节池、集水井和控制系统则可实现生活污水在变电站内的有效循环。经地埋式一体化生活污水处理设备处理后的水质能达到生活杂用水水质标准,可用作绿化用水’这样一来,不仅可以有效减少清洁水使用量,还可以尽量避免生活污水排至变电站外对环境造成污染,真正实现绿色智能变电站的节能减排目的。
1.3管材合理性优化选择
绿色变电站给排水系统管道管材必须遵循合理性、适宜性原则,我国当前对变电站给排水系统管材的选择欠缺统一的标准,给排水设计人员在选择管道管材时随意性较大,像铸铁管、混凝土管等耐腐蚀性差、自重大的管道仍被广泛应用于设计中。对此,绿色智能变电站给排水系统对管道管材提出更髙要求,不仅要求给排水系统管材要符合安全卫生标准,还必须考虑管道管材是否安装使用方便、是否环保经济。近年来,人们的环保意识不断增强,已研制出环保经济、安装方便的环保型管材,如硬聚氯乙烯管材、交联聚乙烯管材、铝塑复合管材、无规共聚聚丙烯管材等新型环保型管材,因此,我们在设计绿色智能变电站给排水系统时应根据工程实际状况合理选择管道管材,实现变电站的节能降耗、绿色环保,为我国社会经济提供可靠保障》另一方面,我们要不断探索绿色智能变电站给排水系统优化设计方案,在给排水系统设计中积极引入先进的科学技术、机械设备和设计理念,探索更多节能降耗、绿色环保、经济可靠的给排水系统设计方案,促进绿色智能变电站给排水系统设计朝着可持续方向蓬勃发展,保证工程建设项目能顺利保质保量地完成,确保我国今后能安全稳定地发展。
1.4合理选择卫生器具
绿色变电站以节能环保、高效和谐为管理目标,所以给排水系统要体现节水节能,不仅要做到给排水系统的合理规划,还应合理选择节水节能器具,如节水型冲洗水箱、太阳能热水器等,真正实现绿色变电站的节能降耗。
2结束语
游戏设计论文范文5
关键词:石油化工;集成监控;系统设计
在国家经济发展中,石油资源是非常重要的生产资源,为国家经济发展与国防安全提供了保障。在整个油品供销系统中,石油化工仓储库是非常重要的,所以,石化油库安全水平与运营效率的不断提高,成为化工行业油品稳定供应的关键。随着国民经济的快速发展,现代科技水平日益提高,在石化油库实际管理中,广泛应用自动化管理技术,监理系统自动化水平不断提高,夯实了石化油品仓储管理与正常运行的基础。
1集成监控系统的设计与现状
1.1石油化工库集成监控系统整体设计方案概述。石化企业管理中,应用自动监控系统,作为系统数据处理、远程监控及数据分享等的核心软件,组态软件在运行时,可与PLC、智能仪表等实现共同控制操作。在监控系统设计中,石化企业应建立统一化的生产调度中心,并将客户机组态软件作为控制系统,搜集生产中形成的各类数据,同时统一监控整个生产车间。监控系统界面必须要清晰显示车间真实情况,及时反映生产中出现的包含工艺流程、设备运作等在内的问题。除此之外,监控系统还可以利用相关数据库,生成动态的数据报表与相关分析曲线,为管理者随时进行查阅提供便利,同时综合对比分析实时与历史等相关数据,及时发现生成工艺中出现的各类问题,在最短时间内做好调整。对于石油化工企业而言,及时报警与响应跟踪是监控系统的一项重要作用,报警要求能够实现多元化、多等级、及时与有效的,而响应跟踪主要包含三个层面,即管理层面、数据收集层面及设备层面,其中管理层面位于生产调度中心,数据收集层面与生产控制采集系统紧密相连,设备层则是由系统各子设备共同集成的。从安全性能来看,监控系统必须要有完善的自动化保护体系,能够及时、准确的反映系统故障;从管理角度来看,用户登录要有权限设置,不同用户对应不同的管理操作范围,在此基础上实现分级管理目标。1.2发展现状分析。目前,在国内,有很多油库建成时间比较长,思想与装备等比较落后,同时自动化水平相对不高,无论是设备工艺还是集成监控系统,无法满足石化油品的实际存储需求。在经济发达的沿海地区,一些新建成油库工程,其施工设计与技术水平相对比较高,但由于还存在一些其它影响因素,使得石化油品集成监控系统的无法充分发挥其功能。
2集成监控系统的构成
在本文论述过程中,设计对象为某石化油库,其存储品主要有柴油机其它化工品等。其中库区主要以铁路、公路及管道等运输方式为主。监控集成过程中,罐存计量成为现实、公路铁路实现定量发油、油气税收、传输泵及安防等设备。根据油库配置设计及其运输形式,其集成监控系统结构图如下。图1:石化油库集成监控系统构成图对于油库集成监控系统结构而言,罐存自动计量,主要依赖于罐区成品油、化工油品、仓罐雷达液位配置计、温变其及储罐计量容表等,通过监控计算机系统,实时显示产品容积与质量。公路与铁路定量发油依据发油工艺、流量计、微发油控器、电液阀及静电密报器等相关设备,对发油设备进行有效监控,在中控室中,不但可以看清设备运行状态,定量发油时,还可增强设备控制的有效性。作为安全预防系统,主要与监控视频、可燃气体检测、火灾报警甚至周边防范等相关。为中控室配置安防操作系统,对安全预防过程进行全程监控,一定程度上使得库区更加安全。消防监控系统,则主要对库区消防设施设备进行有效监控,例如消防水罐、泵及电动阀门等。根据消防操作站对消防设备进行监控,如果出现紧急情况,就要将泵阀开启,为消防系统的正常运行奠定借此狐。油气回收检测主要的岁现场壳装油气回收装置进行检测,在其回收设备运作中,将出现的电流、电压、电力、温度及回收量等搜集起来,在此基础上有效判断设备运行状态,同时还能够及时处理回收产品。
3石化库集成监控系统的实现途径
对于石油化工企业而言,油库集成监控系统的实现依赖于硬件设备与软件,借助DCS系统平台,采用工业网与光纤传输数据,促进中控室实现集成监控目标。3.1配备的硬件系统。在集成监控系统中,其硬件系统主要为现场设备、中控室与柜间等硬件配置。利用工业与光纤网,将各硬件间进行通讯连接。同时,根据监控功能,合理配置储罐顶雷达液位计、音叉液位开关等现场设备。为汽化品等可燃气体设备配置符合要求的报警器;铁路公路发油设备配备流量计、静电与溢油报警器等设备;为储罐区传输、消防等泵站设置电流与压力传输模块;在油气回收管线等设施设备上,配置远距离传输压力表、液位与温度计等;此外,安全设备如现场数字化视频摄像头、周界网等也很关键。中控室硬件系统主要是对计算机、工业视频等屏幕进行监控,将每部计算机视为一个操作站,主要包含计量操作、工艺设备、安防以及消防等监控系统。中控机柜与每个操作站进行通讯连接,对现场设施进行实时监控。另外,机柜及其内部硬元件,主要为机柜硬件配置表现形式。在本硬件系统中,以西门子PLC技术为主,借用方案冗余CPU硬件配置,2台工艺设备监控机柜、安防与消防监控机柜各1台,分别连接起现场对应操作站,根据子系统对应监控点数,为每一机柜合理配置I/O开关模块。3.2配备的软件系统。系统软件主要包含人机界面、调试编程以及数据库等。通过Wincc技术,搭建了人机界面平台,使得西门子PLC技术可以高效的实现连接与通讯。编程软件则是根据STEP7技术,确保机柜硬件配置通讯的有效性。作为数据库软件,其主要是根据SQLServer2008系统,对相关报警数据进行有效存储。
4石油化工库集成监控系统应用
作为石油化工企业,利用数据采集与监控系统,其作用主要体现为:(1)、为企业共用生产车间提供了统一的数据系统,同时通过对现场信息数据进行搜,集成到实时与相关数据系统中,实现了数据信息的有效集成与共享,数据传送方式发生了改变,更加快速及时,在一定程度上,缩短了数据处理时间。通过数据有效集成与快速分析,石化企业内部各部门间的数据传输、分析等工作效率明显提高,为企业生产效率与管理质量的提高奠定了基础。(2)、石化企业监理统一的监控系统,对生产流程进行随时监管,利用表格、曲线图等形式,在监控中获得直观的数据信息,从而帮助生产调度与管理层能够及时发现存在的问题,并制定有效的应对措施,有效提升企业生产与经济效益。
5结语
综上所述,在本论文论述中,在分析石化库发展现状技术上,结合相应监控技术与硬件配置,为石化库去合理设计了集成监控系统,全程监控化工油品的动态传输与静态保存,增强了其运行的安全、高效及稳定性等,为新油库建设与改造提供了数据参考。随着社会经济的发展,应该积极深入探索油化库设备与设计工艺,对其进行不断优化,从而为现代化油化仓储库的建立奠定了基础。
作者:赵衍 单位:中国石化销售有限公司华北分公司
参考文献:
[1]薛崇盛.石油化工库集成监控系统设计[J].化工管理,2017,03:136.
游戏设计论文范文6
关键词:变风量优化设计
1、引言
变风量空调系统于60年代在美国诞生,其基本原理是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。在当今特别提倡节能和舒适性的条件下,变风量空调系统正在逐渐被人们接收并得到应用。
变风量空调系统主要有以下几个优点:
*由于变风量空调系统是通过改变送入房间的风量来适应负荷的变化,而空调系统大部分时间的部分负荷下运行,所以风量的减少带来了风机能耗的降低。
*区别于常规的定风量或风机盘管系统,在每一个系统中的不同朝向房间,它的空调负荷的峰值出现在一天的不同时间,因此变风量空调器的容量不必按全部冷负荷峰值叠加来确定,而只要按某一时间各朝向冷负荷之各的最大值来确定。这样,变风量空调器的冷却能力及风量比定风量可风机盘管系统减少10-20%*变风量空调系统属于全空气系统,与风机盘管系统相比有明显的好处是冷冻水管与冷凝水管不进入建筑吊顶空间,因而免除了盘管凝水和霉变问题。
*系统的灵活性较好,易于改、扩建,尤其适用于格局多变的建筑。尽管变风量空调系统有其特有的优点,但在实际设计中还是应注意一些问题,以免其带来的一些负面影响,同时,应深入研究和探讨变风量空调系统,进一步优化其设计理念。
2、空调系统
2.1、变风量空调系统是通过改变进入房间的风量来满足室内变化的负荷,当房间低于设计额定负荷时,系统随之减少送风量,亦即降低了风机的能耗。故变风量系统比较适合多房间且负荷有一定变化的场合,如办公、会议、展厅等;对于象大堂公共空间、影剧院等负荷变化较小的场合,采用变风量系统的意义不大。所以,一般在以变风量空调为主的大厦中。其大堂等公共空间还是以定风量空调系统为好。由于其场合一般都是高大空间。如果采用变风量空调系统,当其变风量变小时,会改变气流组织,影响空调系统的舒适性效果。
2.2、当今国内设计的变风量空调系统,其末端装置以电动节流式压力无关型为主。该末端装置可分为有带风机和不带机两种。带风机的末端装置又可分为带并联风机的末端装置和带串联风机的末端装置,一般选用以后者为主。
图1是典型的单风道变风量空调系统。在通常设计的大楼中,将空调平面分成内外两个区,以围护结构退深3-4米的周边区域定为外区。其内中心区域则为内区。对内区而言,其空间需常年冷负荷,而外区在夏、冬季需不同的冷、热空调。由于内区常年供冷,建议采用不带风机的末端装置,其气流组织亦比较容易保证空调舒适性要求。对于外区,则建议采用带风机的末端装置,其出风口设置再加热器。在北方地区,其再加热器以热水盘管为主;而在南方地区,由于其加热量较小,可以考虑利用富裕的夏季电动制冷机组的用电装机容量来设置电加热器。在冬季空调运行中,周边区域的末端装置将一次冷风风量调至最小值(其设定的最小值用来满足将房间的最小新风量),再由末端装置出口处的加热器加热其空调送风。如设计采用无风机的末端装置出口处的加热器热其空调送风。如设计采用无风机的末端装置,则冬季最小送风量将大大低于夏季运行时的额定设计风量,则势必大大降低送风口的出风风速,严重影响周边区域的气流组织。对于一定的外区冬季空调时的再加热量,当风量减少时,则会提高其空调送风温度,同样影响空调的舒适性效果。故外区一般采用带风机的末端装置,则可完全避免以上两大问题。通过风机的作用,尽管一次风量减少,由于二次回风的补入,保证了送风量,定于设计的额定风量;同时由于送风量的增加,降低了其它调送风温差。另外,由于末端装置内的风机克服了其出风处再加热盘管的压力,从而降低空调器出风所需提供的静馀压。
2.3、还有一种设计思路,即内外区全部无风机的末端装置,出口处也不用设置再加热器,而在周边围护结构内侧下方另设立式风机盘管。夏季空调运行时,完全由变风量末端装置提供的送风量来满足内外区的冷负荷要求;冬季空调运行时,内区冷负荷空调仍由该区的变风量末端装置来提供,而外区的热负荷空调则由周边风机盘管来提供,外区的变风量末端装置只提供其所需的新风量。这种设计方法,由于避免了吊顶内设置带风机制末端装置,从而降低了该风机带来的噪声问题,介同时由于周边需另设立式风机盘管,这势必减少了空间的利用率,对室内装修也带来了一定的影响。当然,这种设计方法已不是真正意义上变内量空调系统。
3、空气处理
图2是典型的变风量空调系统冬季运行时的空气状态变化图,系统设计中,各楼层的一次风空调器只设冷却盘管,而集中式新风空调器设置冬季预热盘管和加湿器。作为冬季运行,新风经新风空调的预热盘管加热至O1或O2点,经加湿处理后至E点,而后与楼层空调回风混合后达到R点,再经一次风空调器的冷却盘管处理至出风状态点S.新风加器可以采用等温加湿和绝热加湿两种方法。由于新风加湿量较大,故等温加湿一般采用乾饱和蒸汽加湿法,而绝热加湿法,对于高压叶喷雾加湿法,由于无法做到比例调节,实际运行时控制精度很差,故新风加湿一般以采用乾饱和蒸汽等温加湿为主。该空调系统夏季运行时,新风空调器不作任何处理过程由楼层空调器各自承担,其空气处理过程如图3所示。这种设计方法的优点是,所有楼层空调器只设冷却盘管,而由新风空调器集中处理冬季室外新风的加热和加湿过程。这样,简化了整个大楼的空调系统,也大大节约了系统的初投资费用。但其缺点是,为了室内新风的集中加湿,必需先对其等湿加热,而楼层空调器对其混风空气进行冷却处理才能达到空调所需的一次风出风状态点。如此空气处理过程,势必产生空气先加热扣冷却的抵消作用,造成大楼空调系统运行时能耗的大量浪费。
针对上述空调系统的缺点,笔者建议集中式新风空调器只设预热盘管,不设加湿器。大楼标准层的空调器只设冷却盘管和高压喷雾加湿器,而对于其它楼层有额定热负荷的情况下再加设加热盘管。该空调系统夏季运行时,其空气处理过程也如图3所示。而作为冬季运行,新风空调器只对室外新风进行预加热,新回风混合后进入楼层空调器,空调器则根据控制要求对其加热或冷却(对于不同楼层,回热或冷却可能同时存在)当然,新风加热处理后温度设定值的前提是大于+5°C,且保证标准层空调器的入风空气状态R2的焓值不低于S点,避免其加热过程。经盘管后的空气状态点,其空气处理过程如图4所示。该变风量空调系统,由于充分利用了冬季室外新风集中加湿而产生的大量冷热抵消作用,是一种比较节能的空调形式。
4、冷热源
对于变风量空调系统,冬季和过渡季节运行时需同时满足内外区的冷、热负荷要求,故空调水系统采用四管制。由于系统要求同时提供冷、热源,除采用常规的电动制冷机组加蒸汽或热水锅炉外,可以考虑采用直燃式溴化锂冷热不机组,其具有运转时无振动,无磨损,运行经济可靠等优点。不过,如采用直燃机组需注意以下几个问题:
*机组供水温度因为溴化锂机组的冷冻水供水温一般只能达到+7°C左右,当变风量空调系统设计低温系统时,系统需提供足够低温的冷冻水,而这对于溴化锂组而言就难以胜任了。
*直燃机组需采用分隔式供热机组如果采用主体供热式直燃机组,由于无法同时制冷和制热,不能满足变风量空调系统需同时提供冷、热源的要求。
*配置低负荷运行时只有内区少量冷负荷,其总冷负荷大大低于夏季空调时的总负荷,如在此低负荷情况下运行,直燃机组将大大降低其运行的经济性和可靠性。故此时,低负荷制冷由独立的电动冷水机组承担为好,直燃机组只作制热用。
在空调水系统设计中,冷却塔可以设计采用独立小塔不分彼此、统一组合的形式,所有冷却塔风机采用双速风机。实现运行时,不管入塔水量及水温如何变化,冷却塔通过调节风机风量以保证出塔却水的温度,这样可以有效降低冷却塔的运行能耗。由于变风量空调系统冬季亦需提供冷源,可考虑在室外空气条件允许的情况下,利用冷却塔的冷却能力,通过板式热交换器,提供一定低温的冷冻水,以达到不开冷水机能的节能空调运行。
5、风量平衡
图5是典型的变风量系统的经济运行。对于采用混风的空调系统,新风量在各个房间是按风量分配的。也就是说,即使总新风量达到要求,在的房音也会有新风不足的问题,对于变风量系统,由于送入房间的要求,总新风量将会增加,基至在有的时候可能超过空调需要的送风量。为此可这样考虑,在一定的新风量下,总回风中二氧化碳的含量不一定超标,可以利用回风以减少总新风量。图示空调系统运行时,送风机根据空调负荷确定送风量,新风机则根据回风的空气品质确定提供的新风量,而排风机则根据房间的所需正压值匹配新风机的运转。在过渡季节,调节新风机和排风机的运转风量来维持一定的新回风混风温度,这样做法是充利用室外新风的低湿冷却作用以减少冷机的开启时间。但在实际采用时,如大楼标准层独立设置一套变风量空调时间。但在实际采用时,如大楼标准层独立设置一套变风量空调系统,这种做法需在每个楼层设两台变频调速风机(新风机和排风机)。这势必增加了每个空调机房所占的空间,也大大增加了初投资费用。为保证室内空气品质,系统实际运行时,是通过探测回风空气中的CO2浓度来控制新风量的,但CO2浓度达到要求并不能代表室内建筑空气品质合格,室内还会存大其它挥发性污染物。
鉴于以上两点原因,在实际设计时,往往确定一个满足额定空调状态时室内空气品质所需的固定新、排风量。特别是在大楼存在大量分层空调的标准层系统时,通常各设置一套新风系统和一套空调排风系统,其总管统一设置的新、排风机采用变频调速风机,且系统在每个楼层的新、排风支管接口处各设一个定风量控制器,新风机的转速控制匹配于新风机的运转,保证整个大楼的风量平衡。当然,大楼内还需设置一套厕所不间断定风量排风系统,保证厕所内异味的排除。
在一些设计实例中,往往忽略了楼层内排风支管接口年设置定风量控制器,并把空调排风与厕所排风合为一个排风系统,对于这种设计,虽然排风机仍为变频调速控制,能达到整个大楼的新、排风总量平衡。但对于每个楼层而言,排风系统理论上各楼层排风量是平均分配的,而其馀空调运行的楼层所分配到的排风量减少,造成房间过高的正压。对于大楼的大堂等公共空间的空调设计,一般采用常规的定送风量、定新风量的空调系统。考虑到冬季空调运行时,对于楼体较高的大楼,会产生较大的热升效应,从而造成大堂冬季空调运行时产生较大的负压。为此,大堂等公共空间的空调可以考虑采用定送风量、变新风量的系统,空调新风由变频调速的新风风机提供,通过调整新风送入量来保证不同季节空调运行时室内,定正压(公共空间室内压力设定值应满足最小新风量所需的风量)。
6、自动控制
空调系统的正常运行主要依靠自动控制系统,这套自动控制系统与整个大楼的自动化管理系统的电脑相连接,实现中央监控和调节。在一般变风量空调系统的大厦中,包括以下几广面的要求。
*水阀的调节
在个别定风量系统中,由回风温度控制安装在冷热水回水管上的电动二通比例式调节阀。在新风系统在变风量系统中根据送风温度控制安装在冷热回水管上的电动二通比例式调节阀。如在高大公共空间设置空周边热水采暖设备,则由其周边采暖区域的温度控制设在热水采暖设备回水管上的电动二通比例式调节阀。
*风阀的调节
在变风量每个末端装置的控制区域,放置一个感温器。根据感温器所测的温度与室内温度设定值的差值,控制该区域的末端装置内一次风电电动机风阀的开启度,对于周边再加热变风箱,当室温下降,风阀关至最小风量值时,启动再加热器,提供外区空调所需的热负荷。
*变静压法的变风量系统控制
在一些小规模的变内量空调系统可采用变静压控制法采用变静压控制法的系统总风管中所需设置静压传感器,而是在变风量末端装置中设置阀门开度传感器,而是在变风量末端装置的开启度,由此判断和计算来调节一次风空调器内风机的变频器,使具有最小静压值的末端装置的阀门处于全开状器,使具有最小静压值的末端装置的阀门处于全开状态,这样可以尽量降低风机运行的静馀压,节约风机的能耗。
*定静压法的变风量系统控制
在通常的变风量空调系统中,一般设计采用定静压控制法。由于采用定静压,当所有末端风量都低于额定风量时,在系统的实际资用压力将低于设计资用压力,此时,再维持系统中的设定静压值则不利于风机的节能。但由于定静压控制的变风量系统,其空调器的风机调节与末端装置的控制无直接联系,故该系统控制方法比较简单,运行可靠,适合于较大的变风量空调系统的场合。
在公共空间和主楼标准新风竖井中各放置压力传感器。根据压力传感器所测的压力与设定值的差值,控制公共空间和办公新风竖井的压力定。主楼排风风量则根据新风机的运行情况而作自动相应调节。
*对于空调器内的加湿器,根据室内的相对温度,控制一次风的加湿量。
*在新风入口设置电动风阀,与新风送风机连锁开关,以防冬季非运行时盘管冻裂。
*空调自控系统还包括冷冻机组运行台数控制,优化启停控制,供回水压差恒定控制,启停联锁控制,各运行状态的遥感遥测和非正常状态的故障报警等。
7、设计中值得注意的问题
7.1、噪声
在变风量系统中,比较大的噪声源除了送、回(排)风机外,还在变风量末端装置,流过末端装置入口的风速都比较高。因为压力无关型的变风量末端装置都带有风速测量传感器,这些传感器一般要求风速高于一定数值才能保证测量准确。一般的节流型末端装置是靠调节阀片开度来改变风量的,所以当阀片的风速也增加了,所以,入口调节阀片关小时,流经阀片的风速也增加了,所以,入口调节阀片处是末端装置产生较高噪声的一个主要来源。另处,如果采用带风机的末端装置,该风机也是一个产生噪声的根源。
对于以上噪声问题,笔者提出以下几点建议供读者参考:
*校核选用的末端装置在最小风量、最大风量时产生的噪声。因为末端的型号越大噪声也越大,故在便于合理布置空调系统的前提下,尽量选用小型号的末端装置。
*在变风量系统中采用变静压法自动控制系统,尽量提高系统末端装置的节流调节阀的平均开度,从而降低末端入口调节阀的节流噪声。
*对于带风机的末端装置,视噪声控制要求而定,合理选择该末端置的风机运行风量,有可能的话,设计考虑全部采用无风机的末端装置。
*在末端装置的出风管上,合理设置所需的消声设备。
7.2、新风
图1是典型是单风道变风量空调系统。一定的新风量直接送入空调器与回风混合,再由末端装置分配送入各个房间。由于新回风比例在一定时期是固定的,当某一房间冬季的负荷降低而引起送风量的减少时,其送入房间的新风量也势必减少,特别是外区范围内的周边小房间,由于该房间冬季空调时,含新风的一次风量只为定最小值,在实际运行控制时,为了尽量减少外区的末端装置对空调送风再加热而与一次冷风造成的冷热抵消,往往将冬季一次风量最小值设定得过小,从而造成房间缺少新风,室内人员感到憋闷。故在这些特定房间内,应适应提高末端最小风量与最大风量之比(变风量比),以提高足够的新风所需。如在一些内外区连通的空间场合,由于内外区的空气可以自由流通,则可适当降低变风量比,减少一次风的冷热抵消量,以达到节能效果。
7.3、气流组织
在一些南方地区,冬季空调运行时外区的热负荷较小,故外区的末端装置设计采用电加热。由于采用了电加热器,它设有热水盘管所产生的额外空气流通阻力,因此采用无风机的末端装置也较多,此时,因设有风机的恒定送风量的作用,须仔细分析气流组织,合理布置周边空调送风口,一般应采用条缝型风口靠外窗布置为好。避免如同内区所采用的方形平面散流器的布置形式。同时,可适当提高末端装置设定的变风量比。
7.4、房间温度控制
空调系统设计中应尽量避免同一个末端装置的送风口跨分隔布置。因为末端装置的送风量是根据感温器所测温度与房间温度设定值之间的差值来控制的。当同一个末端装置的送风品跨度分隔布置时,感温器只能感知一个房间的温度,如不同房间的负荷变化不相同时,则势必会造成不同房间的实际控制温度的偏差。在冬季空调运行时,如在一些内外区连通的大空间场合,可考虑外区的设定温底低于内区2-3oC.这样,有利于内区产生的部分富裕热量传至外区,承担外区的部分热负荷,从而达到空调运行时的节能作用。