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当前位置: 首页 > 新闻中心 > 亿博官网 - 亿博电竞在进行房屋建筑设计时,为了更好的满足建筑设计的节能理念,则需要有效提高房屋建筑物的空间利用率。尤其是一些占地面积较大的建筑物,则更需要在设计的过程中合理利用建筑物的空间,最大限度提高房屋建筑的利用效率。其中在一些人口较多、土地面积较少的城市,政府更应该加强对房屋建筑面积的标价实施控制,合理降低建筑能源的消耗,从而推动建筑领域能够稳定持续的发展。同时,在设计建筑房屋的户型时,应该坚持灵活性的原则,全面分析建设中可能出现的问题,切实增加房屋建筑的使用时间,从而减少建筑修建中产生的垃圾,有效降低房屋建筑的成本。
浅析新型建筑设计的节能理念与技术应用山西建筑职业技术学院建筑与艺术系李峰摘要关键词越来越多的建筑开发商注重对新型建筑节能材料和技术的应用。本文首先阐述新型建筑节能技术在建筑设计中应用的优势,然后再分析新型建筑节能理念应用的原则,最后再提出新型建筑设计节能技术的应用。节能理念;技术应用;建筑设计
通过合理设置房屋建筑的整体朝向,不但能够保证房屋建筑内始终保持充足的光照,而且还有利于充分利用自然风进行通风,从而有效降低房屋建筑的能耗。其中,通过分析我国的整体情况,当建筑面积相同时,南北朝向的建筑节能作用更为梦想,所以大部分将房屋建筑设计成南北朝向。为了确保整个房屋建筑内具备良好的通风和光照条件,则可以在房屋的东西方面设置相应的窗户。同时,在设计房屋建筑内部结构时,应该将房屋建筑内部结构设计成大小面积不同的形式,其主要是利用外表面积越小房间冷负荷越小的特点来实现房屋建筑的节能降耗目标。
(1)绿色节能技术在门窗幕墙设计中的应用。在现代人们生活水平不断提高的背景下,越来越重视房屋建筑门窗幕墙的自然采光和通风功能。其中呼吸式幕墙在建筑领域中的应用越来越多。同时,随着门窗幕墙的应用范围不断扩大,满足现代房屋建筑的采光和通风要求的门窗幕墙逐渐增多。然而,在门窗幕墙的应用过程中,还存在着一系列的问题。因此,为了让更多的门窗幕墙满足新型建筑设计节能的理念,则需要人们严格按照日出日落以及阴影和眼光的变化而变化进行。为了能够较好的解决房屋建设大面积玻璃造成较大的损失,便可以应用高科技技术,将一半的玻璃制作成中空玻璃,以及镀膜玻璃、防火玻璃等一些特别材质的玻璃。
(2)保温技术在门窗幕墙设计中的应用。随着房屋建筑设计技术的不断发展,门窗幕墙的保温功能也逐渐得到了完善。其中保温技术在门窗幕墙设计中的应用主要是通过合理设计窗框结构和玻璃。一般情况下,房屋建筑窗框使用的材质不同,玻璃组合设计不同,所达到的保温效果也就不相同。当前房屋建筑门窗框所使用的材料主要包括:钢材、松木、铝合金和PVC、以及玻璃钢等。一般使用的玻璃类型主要为单层玻璃、双层中空玻璃、三层中空玻璃和Low-E中空玻璃等。通过合理利用保温技术,能够更好的满足新型房屋建筑设计的节能理念要求。
为了促使房屋建筑墙体符合节能理念,首先则需要选择新的节能环保材料作为房屋建筑墙体结构的材料,以此来提高房屋建筑墙体的保温隔热性能;其次,还可以根据房屋建筑原有墙体结构的实际情况,再使用不同的保温隔热技术,促使整个房屋建筑墙体形成保温隔热层。根据保温材料所使用的位置,可以分为外保温技术、内保温技术和夹心保温技术。其中,外墙外保温技术在当前新型房屋建筑节能理念应用中非常广泛,其主要通过在外墙上设置导热系统较低的材料,能够有效降低房屋建筑的能耗。
屋顶的隔热、保温性能是围护结构节能的关键。在寒冷地带屋顶设置保温层,有效阻碍室内热量的泄露;在高温地区屋顶设隔热降温阻碍太阳的辐射热传到室内里;然而在冬冷夏凉的地区(黄河流域到长江流域),建筑节能必须充分考虑到冬天、夏天。保温普遍采用的技术对策是在屋顶使用导热系数较小的轻质材料来起到保温的作用,例如玻璃棉、膨胀珍珠岩等等,运用正铺法;也可以在屋顶防水层上面设定聚苯乙烯泡沫,运用倒铺)。在设计屋顶时,为了减少能源耗费量、提高屋顶保温隔热效果,便需要在屋顶铺设中设计符合要求的保温隔热层。按照建筑工程的现状,增加架空通风层,便能够在屋顶种植有关植物、设置阁楼等等,达到节能降耗的作用。
针对房屋墙体节能的问题,传统单一的采用建筑材料来增加房屋墙体的厚度已经无法满足现代环境节能的要求,推动了复合墙体的发展。一般情况下,复合墙体主要采用块体材料和钢筋混凝土作为房屋建筑的承重结构,采取与保温隔热材料复合的原则,或者在原有房屋框架结构建设中用薄壁材料加以保温而作为房屋的墙体。当前房屋建筑保温主要采用岩棉、矿渣棉、加气混凝土等。同时,这些材料在生产制作的过程中需要采用特殊的工艺技术,改变传统的制作技术。其中,墙体复合技术主要包括内保温层、外保温层和夹心保温层三中。当前,我国一些房屋建筑采用较多的是夹心保温制作法;欧洲一些国家主要采用外附发泡聚苯板的作法。其中德国使用外保温建筑占整个国家建筑总量的80%。
能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。在我国大力推广节能产品,禁止使用耗能过大的设备,提高能源的利用率,以缩短和世界先进国家的差距,为中国的现代建设提供能源的保证。在中心空调使用中,它的耗能量是很大的,约占整个供电部门供电量的4o%左右。例如一家建筑面积为8万多平方米综合性的大型,有门诊大楼1栋,住院大楼2栋,中心空调系统有800kW冷却主机3台,冷冻水泵机组有93kW电机4台,冷却水泵机组有93kW电机4台,通过对冷冻水泵机组和冷却水泵机组的变频节能的改造使用11个月,节约电费41.5万元,为中心空调的节能,创造了有益的经验。现将其系统组成、设计、实现方法作一介绍。
中心空调进行变频节能系统,需要硬件及软件技术的组合,利用矢量控制手段将动态过程相应补偿,恒转矩调压、瞬流干扰负向抑制技术综合使用。变频调速技术产生的新产品,通过同步跟踪,调压、调相、调节频率、瞬流抑制于一体,具有摘要:
(1)恒转矩的条件下调节控制电压,限制电流,使电机负载处于最适当、最小、最省电力的电压和电流运行状态;
(2)矢量控制和模糊逻辑控制的优化调频技术,具有最先进通用变频器的全部功能;
正是由于这些优势,使中心空调变频节能有实施的理论依据和进行控制的可行性。其主要应考虑的因素有摘要:
1)在中心空调设计时为保证在天气温度最高的情况下能满足要求,所以按最大的负荷设计并有15%左右的富裕量,而平时使用时并不能达到满负荷,所以存在较大的裕度,其中主机经常可以根据负载变化自动加载,卸载,而水泵的流量却不能随主机匹配调节,存在很大浪费;
2)系统的流量压力必须靠截流阀和旁路阀调节来完成,因此不可避免存在较大截流损失和消耗大流量高压力主机,以及低流量小温差的现象。不仅大量浪费电能,而且还可能造成空调冷暖不适的情形,同时对系统设备带来不利的影响;
3)电机起动电流为额定值的5倍左右。电机在如此大的电流冲击下,进行频繁的起停,对电机、接触器触点、空气外形触点带来电弧冲击,同时也会给电网带来一定的有害冲击。同时起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会给机械传动、轴承、阀门等带来疲惫损伤。
4)变频技术在现代空调中的使用已成为必然趋向,因此这不仅能有效改良现代空调系统的工艺不足,还能大幅降低能耗节省运行成本。因此,在中心空调系统中安装变频控制系统并设置闭环自动调节,使节能效果更好。
在我国的南方非凡是深圳地区四周,每年空调开的时间大约1o个月左右。这样一年之中,中心空调系统中的冷却泵机组和冷冻水泵机组都在固定的大流量下工作。另外由于季节、昼夜和用户负荷的变化,实际上空调负载在绝大部分时间内比设计负载低很多,如图1和图2所示。
可由建筑物的实测得到热负载变化率的情况。这样,就可以决定水泵流量和压力的最大(100%)设计负载,这样相比,一年中负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上,一般冷冻水设计温差为5~7℃,冷却水的设计温差为4~6℃,在系统流量固定的情况下,全年绝大部分运行时间温差仅为1~3℃,即在温差低、流量大的情况下工作,增加了管路系统的能量损失,浪费了水泵运行的输送能量。一般空调水泵的耗电量占空调系统耗电的20~30%。因此,节约水泵在低负载时系统供水输出能量具有很重要的意义,所以随负荷而改变水流量的空调水泵系统就显示出巨大的优越性,而得到越来越广泛的重视及应用。采用变频器调节泵的转速可以很方便地调节水的流量其节能率通常可达35%~50%左右。例如水泵的运行特性如下摘要:
它的水温取决于蒸发器的设定值,回水温度取决于蒸发器接收的热量,中心空调冷冻水出的温度和冷冻水的回水温度设计最大温差为5C(出水为8C,回水为13C)。现采用在蒸发器的出水管和回水管上装有检测温度的变送器。再和PID温度调节器、PLC和变频器组成闭环控制系统,通过冷冻水的温差来控制,使冷冻水泵机组的转速相应于热负载的变化而变化,当第一台电机已达到工频时,还达不到要求时就可起动第二台电机,工频运行,然后调控第一台电机。这样不断调整控制,使其达到最佳的效果。
降低水的温度取决于冷却塔的工作状态,我们只需控制高温冷却水的温度(冷凝器出水口)即可控制温差。现采用温度变送器,PID调节器,PLC变频器组成的闭环控制系统,冷凝器出水温度控制在T2,(例如38C),使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化。同样,当第一台电机已达到工频时,还达不到要求时,就可起动第二台电机实行工频运行,然后调控第一台电机,使之达最佳的状态。
变频节能系统由于采用闭环控制,电机按需要设定温度,使设备容量随时间季节变化,热负荷通过转速调节能在满足要求的前提下最大限度的节能,并减少对电网的冲击。由于本系统加入了各种保护办法,使平安可靠性大大提高。本系统进行变频节能改造后,一直稳定连续运行,累计运行了l1个月,其数据如表2。
两项节约费用共计415.511元。由此可见,采用此系统为用户节约了成本,提高了效益,取得较好的社会收益。
本文分析了所设计的中心空调节能系统的原理,设计方法和经济效益。由于此系统节能效果显著,不少酒店大厦中心空调的物业管理部门都十分关注,并不断的加入节能的改造行列,所以前景十分好。因此会产生较大的影响,为节能做出贡献。
1颜全生,等.智能供水系统的设计和实现.电力系统及其自动化学报,2002,14(3)摘要:60~62
目前,我国正积极倡导节约能源,可持续发展。建设节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向,相关的指引、标准和法规也相继出台,建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。纵观当前的设计市场,结合自身以往设计的经验教训,笔者认为有一些问题与建筑节能有密切关系,但又容易在设计中被忽视。它们涉及到建筑规划、建筑通风、建筑外遮阳和建筑热桥四个方面,对这些问题进行深入探讨有着重要的现实意义,因此本文将就这四个方面逐一进行论述:
在以往的规划设计中,设计人考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题,而很少从节能的角度来指导设计,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能。规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系,以节能作为指导规划设计的主要原则,充分利用自然资源,实现从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。其中,规划节能对于居住建筑尤为重要。
影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动(即风流)。因此,通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。由此,建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先,建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向(我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜),利于自然通风,提高居住的舒适度。同时,南北朝向的建筑物在夏季所受到的太阳辐射也相对东西朝向建筑要少很多,可以节省夏季空调的用量;而在冬季时,建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反,从而节约了建筑保温所需的能耗。第二,居住建筑的间距应在满足当地规划部门的日照间距要求上适当加大。增加建筑物的间距有利于居住区内的空气流动——风量增大、风速提高,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,从而降低建筑能耗。这需要规划师在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点,优化节能设计。第三,居住建筑群的组合应充分考虑整体的节能效果,以有利于居住区内的自然通风。具体应注意以下几点:①居住区规划应确保“风道”的畅通,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,使空气流通。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向,排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则(见图1),确保居住区内建筑对自然风的共享性,同时也使北面高大的建筑成为人工的风障,这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应气候的变化[1]。③减少采用封闭式建筑组合,平面组合成“U”型的居住建筑组团,开口应尽可能朝向夏季主导风向,保证“U”型内部建筑的空气流通。④在规划阶段充分利用计算机进行三维模型的日照模拟运算,在满足采光、日照、防火等要求下,利用建筑物的自遮挡和建筑群间的相互遮挡,减少太阳辐射对居住建筑的影响。
建筑市场中,住宅开发商为了达到土地最大利用率的目的,往往要求建筑师按容积率的最高值进行设计,甚至超值设计,这样导致许多新建住宅多为一梯六户、一梯八户,甚至一梯十户以上都有。这种住宅单体平面在实际使用中通风将十分不利,特别是在夏季,室内积聚的热量难以散失,必须采用人工通风或空调降温,大大增加了建筑使用的能耗。而且目前的许多住宅设计,建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大,可开启窗户面积小,这样的设计不但对隔热不好,对通风就更加不利。这都是因为忽视建筑单体的通风设计所造成的。所以,一定要做好建筑单体的通风设计,而且要从平面和剖面两方面考虑。
平面的通风设计应注重以下几个问题:第一,平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。建筑的进深应有效控制,避免建筑体型过于臃肿。房间的门窗位置应合理安排,窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。第二,从通风的角度来讲,窗户可通风面积的大小是决定室内风速的关键,但前提是必须要保证进风口和出风口的同时存在,才能由于正负风压的作用而形成空气的流动。研究表明,空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。因此,单方面增大进风口或出风口面积,并不能对室内气流平均速度有太大影响,而为了增强室内穿堂风的效果,必须同时增大进风口和出风口。这样也有利于室内保持较为稳定的风速和均匀的流场,提高人体舒适度。第三,窗户的开启形式对通风面积和气流的流场均产生较大的影响。如推拉窗与平开窗比较(相同窗户面积),平开窗的最大通风面积是推拉窗的两倍,通风效果明显优胜。上悬窗与平开窗对比,两者的最大通风面积相同,但由于两窗的窗叶开启形式不同,所引导空气产生不同的流场,造成的通风效果也明显不同。因此,从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能采用提高通风面积的形式,窗户开启的角度和位置要慎重考虑,科学设计,将室内空气主流场控制在房间剖面的主要使用高度。第四,当建筑内部不具备形成穿堂风的情况下,有必要通过导风板的设计尽可能增加形成空气流通的条件。如一个房间只能单侧墙开窗时,可考虑在此墙上相距一定距离开设两个窗户,两窗之间设置垂直挡风板(见图2)。当主导风在水平方向上与该挡风板夹角较大时(60o~90o),在挡板的两侧就会形成明显正负风压区,气流就会从第一个迎风窗进入而从另一窗户流出,实现单侧开窗的通风[2]。因此,此做法较为适合在房间朝向与当地主导风向夹角较大时采用。除了平面设计时应对通风重点考虑之外,建筑剖面的通风设计其实也十分重要,一般应注意以下两点:其一,进出风口的高低决定了室内空气流动的方向,对人体的舒适度影响较大。因此,一般应结合房间的实际使用功能设计剖面的通风高度。如办公室,通风高度应设在人坐姿的头部位置;住宅内的通风高度控制可按不同功能要求确定,起居室、书房、餐厅应以坐姿为参考,厨房应以站姿为参考,卧室可以卧姿为参考。窗台的高度应按实际通风要求进行相应调整,才能获得较为理想的通风效果。其二,运用文丘里管原理,在建筑物剖面的上部设置出风口,使平面面积较大的建筑物也有良好的通风效果。具体做法可在大进深的建筑物中部设置若干贯通的垂直空间,此空间应高于建筑物屋面,并设置相应数量的出风口,由于太阳辐射的加热作用使该空间形成烟囱效应,促进气流上升,实现热压通风散热,这就是所谓的“太阳能烟囱”。建筑内部设置了“太阳能烟囱”,可实现无风状态的自然通风,室内温度得到了有效的降低,换气次数得到了明显的增加[3],在节能方面有很好的成效(见图3)。该技术已被日本的文教建筑广泛采用,在我国积极倡导节能的大形势下,很值得我们借鉴。
随着节能技术的推广,业界对建筑外遮阳也越来越重视。建筑外遮阳能有效地阻隔部分太阳光直接照射到建筑物的结构,特别是防止太阳辐射穿过窗户直接进入室内,从而有效降低室内温度,达到节能的最终目标。在实际设计中,设计师经常会为了达到造型效果而刻意增加立面上的装饰构板,这些构件由于并非从遮阳方面考虑,所以形式作用大于实际功能。这并不符合设计的经济原则和节能原则。所以笔者认为,建筑立面设计应与建筑外遮阳设计相结合,并注意三方面的问题:一是要明确各种外遮阳的适用性。建筑外遮阳的设置与太阳的位置、建筑物的朝向都有着密切的关系。在窗户遮阳方面,实践证明:水平遮阳能遮挡高度角较大、从上方入射的太阳光,适用于南向的窗户;垂直遮阳能遮挡高度角较小、从侧面斜入射的太阳光,适用于东北向、西北向和正北向的窗户;综合遮阳(或称栅格遮阳)则综合了水平与垂直遮阳的优点,适用于东南向、西南向和正南向的窗户。此外,挡板式遮阳、帘式遮阳、百叶遮阳等方式对于窗户遮阳都有非常好的效果,但对建筑采光则有一定的影响。而对于建筑墙体和屋面的遮阳,目前较为有效的方法是通过栅格遮阳和绿化遮阳。随着社会经济水平的不断提高,建筑遮阳技术已越来越趋向智能化、自动化、高效化。二是要从构件的设计上合理处理好遮阳与隔热的问题。传统的实体构件——水平、垂直和综合遮阳与墙体相连,其吸收的热量会直接传递给外墙,而且容易构成半开放式空间,遮阳构件受太阳辐射后温度上升,其一部分热量通过表面传热由空气带走并向上传递,但由于其它遮阳构件的阻挡,反而容易产生积聚现象,在风的作用下通过窗户导入建筑室内,从而不利于隔热(见图4)。解决的方法是——在水平遮阳构件的选择上采用通透性的构件,如金属百叶、混凝土栅格板等,使上升的热空气能有效地散失,减少对室内的影响。目前较为先进的双层玻璃幕墙系统中,为了利于热空气的上升,其两层玻璃幕墙间的空气夹层往往是一个可连续的整体,即垂直方向上的间隔均为通透的金属构件,确保热空气能上升并带走热量。因此,在遮阳构件的选择上要细致研究,不断更新设计。三是要合理设置遮阳板,避免影响室内空气的流动速度。因为遮阳板的存在会对建筑物周围的风压产生影响,当其角度与风向不一致时,风速将会大大降低。实践证明,由于设置了遮阳板,室内风速会减弱22%~47%。而且,遮阳的设置方式也会对气流产生不同的影响。如实体水平遮阳板直接连接在窗顶,气流进入室内后会上升,不利于房间中下部的通风。若在实体板与墙体间增加空隙,或在遮阳板上部的墙体流出通风口,又或将遮阳板设在高于窗顶一段距离的位置,都能使得气流的方向得到有效的调节,使房间中部和下部均得到良好的通风,提高室内环境的舒适性。而对于垂直遮阳来说,由于风向是经常变化的,所以固定的垂直遮阳板应顺应所在地夏季的主导风来设置相应的角度,而更好的方法是采用可调节的垂直遮阳板,使建筑最大限度地适应气候的变化。目前较为先进的智能建筑,其外遮阳构件都是根据太阳辐射、风向等气候因素变化由电脑控制自动调节,具有相当高的气候适应能力。
建筑围护结构对建筑保温起到决定性的作用,但其中的热桥问题往往是人们所最容易忽略的。当代建筑由于追求造型的变化,立面上的凹凸进退增多,突出墙体、屋面的构件也越来越多,外飘窗得到了广泛的使用,这些设计手法丰富了建筑造型,却无形中增加了热桥的产生,对建筑节能带来不利的影响。产生热桥的原因主要有两个:一是因为该部位的传热系数比相邻部位的传热系数大得多,热阻小,保温性能较差;二是因为该部位的受热面积远小于其散热面积,从而失热过多,内表面温度较低。围护结构中钢筋混凝土梁、柱、板的相互交接处,外墙与外墙、内墙、以及窗户的连接处,保温门窗中的金属门框,以及突出屋面的女儿墙、排气孔与屋面交接部位等,都是围护结构中热桥形成的主要部位[4]。在寒冷的季节,室内的热能就会通过热桥大量地流失。不妥善处理好这个问题,对于建筑节能会造成很大的影响。因此,在需要考虑冬季保温的地区,必须要做好外墙、屋面以及门窗的保温,构件自身的物理性能应满足节能标准的要求。在防止热桥产生的构造处理方法上,墙体的外保温比内保温更为有效,可避免室内外温差加大,保持较为稳定的室温和舒适度,防止保温层受潮,避免热桥的产生。实践证明,在采暖期采用相同厚度保温材料的外保温要比内保温减少约1/5的热损失,而在夏季,墙体的外保温做法还能减少太阳辐射热和室外热空气与外墙的表面换热,隔热效果也优于内保温做法[5]。对于建筑中使用较多的铝合金门窗,解决热桥的方法是改采用新型的断热桥型铝合金门窗或铝塑复合门窗,且应同时配置三玻中空玻璃或Low-E中空玻璃,这样就能保证门窗达到节能65%的要求[6]。其它的如屋面、外墙角、挑出构件与主墙体的连接位等热桥部位,应严格按照国家规范要求加强建筑局部的保温措施,防止热散失。从总体上讲,防止热桥的产生就要平衡建筑围护结构的传热,控制各组成部分的传热系数相接近,保证各部位的传热均匀。这就需要建筑师熟悉各种建筑材料的物理性能,亿博电竞 亿博官网在设计时对用材要仔细研究,合理配置,从根本上减少热桥的产生,最终达到节能的目的。
当然,建筑节能是一个复杂的系统工程,涉及方方面面的问题。上文所提及的四方面问题只是其中的一部分,它们往往不被重视甚至被忽视,这会造成许多的设计漏洞,使建筑物能耗增加。所以,笔者专门把它们选出来进行探讨,正是为了抛砖引玉,希望同行们能多加指正,集思广益,共同探讨建筑节能设计的新方法,在今后的设计中多研究、多尝试、多积累、多总结,在有限的条件下将建筑功能与艺术和技术更好地结合,使建筑设计的各个方面都能体现节能的原则,努力创造低成本、高效率的节能建筑。
[1]吕爱民.应变建筑——大陆性气候的生态策略[M].上海:同济大学出版社,2003.121-126.
[2]刘念雄,秦佑国.建筑热环境[M].北京:清华大学出版社,2005.172-176.
[3]株式会社建筑画报社编,韩兰灵等译.日本绿色校园建筑[M].大连:大连理工大学出版社,2005.72-77.
[4]沈致和.住宅节能原理与设计[M].合肥:安徽科学技术出版社,2006.65-70.
1.引言:建筑行业是一个资源和能源消耗高,环境污染重的行业,随着人类环保节能意识地不断提高,绿色建筑逐渐成为热门。
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材) ,保护环境和减少污染,为人们提供健康,适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。亿博电竞 亿博官网所谓“绿色建筑”的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶 ,花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等
绿色建筑主要有以下几点特征:建筑本身较传统建筑,其耗能大大降低。绿色建筑尊重当地自然,人文,气候,因地制宜,就地取材,因此没有明确的建筑模式和规则。绿色建筑充分利用自然,如绿地,阳光,空气,注重内外部的有效联通,其开放的布局较封闭的传统建筑的布局有很多区别。绿色建筑过程中,对整个过程都注重环保因素。
节约环保就是要求人们在构建和使用建筑物的全过程中,最大限度地节约资源、保护环境、呵护生态和减少污染,将因人类对建筑物的构建和使用活动所造成的对地球资源与环境的负荷和影响降到最低限度和生态的再造能力范围之内。
创造健康和舒适的生活与工作环境是人们构建和使用建筑物的基本要求之一。就是要为人们提供一个健康、适用和高效的活动空间。对于经受过非典SARS肆虐和甲型H1N1流感全球蔓延困扰的人们来说,对拥有一个健康舒适的生存环境的渴望是不言而喻的。
自然和谐就是要求人们在构建和使用建筑物的全过程中,亲近、关爱与呵护人与建筑物所处的自然生态环境,将认识世界、适应世界、关爱世界和改造世界自然和谐与相安无事地统一起来,做到人、建筑与自然和谐共生。只有这样,才能兼顾与协调经济效益、社会效益和环境效益;才能实现国民经济、人类社会和生态环境又好又快地可持续发展。
节约能源和资源,减少CO2污染 建筑本身就是能源消耗大户,同时对环境也有重大影响。据统计,全球有50%的能源用于建筑,同时人类从自然界所获得的50%以上的物质原料也是用来建造各类建筑及其附属设施。尽管诸如道路,桥梁,隧道等不能以绿色建筑去衡量,但是居住区,办公大厦,公寓等对资源的利用是周而复始的。另外,建筑引起的空气污染,光污染,电磁污染占据了环境总污染的1/3还多,人类活动产生的垃圾,其中40%为建筑垃圾。对于发展中国家而言,由于大量人口涌入城市,对住宅,道路,地下工程,公共设施的需求越来越高,所耗费的能源也越来越多,这与日益匮乏的石油资源,煤资源产生了不可调和的矛盾。
建筑作为人类经济生活的重要活动,更被时代赋予了强烈的使命。把绿色生命的概念赋予建筑是为了让建筑有健康和再生的机理,使建筑与生态系统联系起来,从而为人们提供舒适并可持续的生活工作环境。
整体设计的优劣将直接影响绿色建筑的性能及成本。建筑设计必须结合气候、文化、经济等诸多因素进行综合分析、整体设计,切勿盲目照搬所谓的先进绿色技术,也不能仅仅着眼于一个局部而不顾整体。如热带地区使用保温材料和蓄热墙体就毫无意义,而对于寒冷地区,如果窗户的热工性能很差,使用再昂贵的墙体保温材料也不会达到节能的效果,因为热量会通过窗户迅速散失。在经济拮据的情况下,将有限的保温材料安置在关键部位,而不是均匀分布,会起到事半功倍的效果。而对于有些类型的建筑如内部发热量大的商场或实验室,没有保温材料利于降低空调能耗,也会更利于节能。
绿色建筑非常强调的一点是因地制宜,绝不能照搬盲从。气候的差异也使得不同地区的绿色设计策略大相径庭。建筑设计应充分结合当地的气候特点及其它地域条件,最大限度地利用自然采光、自然通风、被动式集热和制冷,从而减少因采光、通风、供暖、空调所导致的能耗和污染。在日照充足的西北地区,太阳能的利用就显得高效、重要。而对于终日阴云密布或阴雨绵绵的地区则效果不明显,甚至可有可无。北方寒冷地区的建筑应该在建筑保温材料上多花钱、多投入,而南方炎热地区则更多的是要考虑遮阳板的方位和角度,即防止太阳辐射和避免产生眩光。
在保证建筑安全性、便利性、舒适性、经济性基础上,在建筑规划、设计的各个环节引入环境概念,是一个涉及多学科的复杂的系统工程。规划、设计时须结合当地生态、地理、人文环境特性,收集有关气候、水资源、土地使用、交通、基础设施、能源系统、人文环境等资料,力求做到建筑与周围的生态、人文环境的有机结合,增加人类的舒适和健康,最大限度提高能源和材料的使用效率。
健康、舒适的生活环境,包括:使用对人体健康无害的材料,抑制危害人体健康的有害辐射、电波、气体等,符合人体工程学的设计;室内具有优良的空气质量,优良的温、湿度环境,优良的光、视线环境,优良的声环境。
能源使用的高效节约化,包括:根据日照强度自动调节室内照明系统、局域空调、局域换气系统、节水系统;注意能源的循环使用,包括对二次能源的利用、蓄热系统、排回收等;使用耐久性强的建筑材料。采用便于对建筑保养、修缮、更新的设计;设备竖井、机房、面积、层高、荷载等设计留有发展余地。
这一点包括以下几个方面:①对古建筑的妥善保存,对传统街区景观的继承和发展;②继承地方传统的施工技术和生产技术;③ 继承保护城市与地域的景观特色,并创造积极的城市新景观;④保持居民原有的生活方式并使居民参与建筑设计与街区更新。要大力推广绿色建筑,建筑师就必须进行绿色建筑设计。
绿色建筑设计是按照业主需求,综合考虑建筑对内外环境的影响,采用各种节能措施的对建筑的全面优化设计方法。绿色建筑设计不仅要考虑到建筑的初,更要考虑建筑在全寿命周期内的运行状况
绿色建筑作为一个新兴产物,对环保、节能的要求,值得探索、研究和尝试,这一道路是漫长而又艰辛的。随着工业时代向信息时代的迈进,随着工业文明向绿色文明的转变,可持续发展将成为当今社会的主旋律。绿色建筑理论的发展将导致建筑学技术内容的极大丰富与建筑艺术创造的相应发展,绿色建筑必将以自身的独特风格、千姿百态的建筑形态与生态环境融为一体。
在设计过程中尽管没有可以执行的国家标准,但在设计的全过程中应重视建筑的节能设计,从工艺设计开始注重建筑物的节能。例如,在满足工艺要求的前提下,设计人员应在建筑平面布局、交通用地、安全疏散、使用功能的组合、室内环境的确定等方面进行方案的优化,尽量减少占地,缩短管线减少交通面积,使平面布局更加紧凑合理,减少建筑物护结构的面积,从而减少土建工程量,降低施工能耗,减少采暖及空调设备的用量,以达到节约能源,降低能耗的目的。
如我区大部分地区为严寒地区,工业建筑均需冬季采暖,尤其在东部地区冬季室外温度在-20℃~-30℃的天数较长,采暖能耗占比例较大。过去好多地区的墙体厚度较大,结构构件的尺寸较大,建筑物重量大,结构笨重,在节约能源方面非常不利。因此,在设计中进行节能设计的潜力很大。
在本人设计的供水工程中,有好多厂房为泵房、水处理间、加药间、水沉淀间等。在能保证电气设备使用要求的前提下,尽量采用主副厂房合并建设,以减少土建工程量。有些厂房室内湿度大,采用自然和机械进排风,来保证室内正常环境。并参照公共建筑的节能标准,对屋面墙体采取有效的保温措施,采用密封性能较好的门窗等措施以提高建筑物的保温性能,从而改善室内环境、达到降低能耗的目的。
以单层排架结构取水泵站为例,屋面采用挤塑聚苯乙烯夹芯板,外墙为300厚陶粒砌块,外贴挤塑聚苯乙烯保温板,门用彩板门,窗户为断桥铝合金窗,建筑面积461.16m2,采暖面积427.68m2。
为了保证室内基本的热环境要求,在满足建筑物使用功能的前提下,做墙体外保温,可消除“热桥”的不良影响,有效地保护主体墙,使墙体潮湿、结露的情况得到改善。
本工程门窗设计采用断桥铝合金门窗。优点是:保温隔热性能好,比普通门窗热量散失减少,大量节省采暖和制冷费用,节能效果显著;防结露、结霜,提高了门窗的水密性和气密性;防风沙、抗风压,抗振动效果好,是一种绿色建材。
新型农村社区绿色建筑设计不是简单的绿化建筑、不是城市建筑的翻版、不是单调的“千村一面”,而是从合理的建筑平面设计、适宜的建筑体型设计、热工性能良好的围护结构设计上把握,并走有地方特色的绿色建筑设计之路,达到节能的目的。
在建筑围护结构总能耗当中,建筑门窗的能耗占其50%。门窗为建筑物保温性能最薄弱的部位,因此提高门窗的保温性能是保证建筑物节能的重要途径。1)增加窗户的气密性。为减少对流热量传递,门窗的密封性能良好,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能是通过气密性能来表示的。另外,建筑物的换气功能不应靠门窗的缝隙来满足,而应依靠可控制的建筑构造和门窗的换气结构来实现。2)减少传热量。为减少热量通过热传导传递,门窗材料应选用低导热系数的材料,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能是通过传热系数来表示的。K值用来衡量窗户的传热系数,K值越小则传热越小。从改善K值和抗冷凝能力看,主要采用低辐射玻璃、惰性气体和中空玻璃的暖边技术,以及低传热系数的窗框材料3)设置建筑遮阳构件。为减少热辐射传递,需门窗具有较好的遮阳功能,在建筑节能设计标准中,门窗的这种性能通过遮阳系数来表示。设置建筑遮阳构件时,水平遮阳板两端出挑和垂直遮阳板上端出挑对遮阳系数的影响明显,出挑长度越大,遮阳效果越好。也需根据建筑立面效果,确定合理的外挑长度。4)控制各立面的窗墙面积比,避免不利形式。窗墙面积比反映房间开窗面积的大小,从降低建筑能耗的角度出发,必须限制窗墙面积比。飘窗、落地窗美观精致,但是飘窗是隔热保暖的大忌,其采暖和空调能耗大,北向卧室、起居室都不应当设置飘窗,否则冬季易出现结露、淌水、长霉等问题,影响房间的正常使用。另外冬季房间中窗户的温度最低,下降气流大多集中在这周围,如果在窗下安装大小合适的散热器,可以阻止冷辐射及冷空气环流,因此落地窗宜少开。5)在建筑的主要出入口设置门斗。寒冷地区建筑物不宜设置开敞的楼梯间和外廊,其出入口宜设起分隔、挡风、御寒等作用的门斗。
外墙外保温相对于内保温的优点有:1)适用范围广;2)保护主体结构,延长建筑物的寿命;3)基本消除了“热(冷)桥”的影响;4)有利于室温保持稳定;5)使墙体潮湿情况得到改善;6)有利于提高墙体的防水和气密性;7)便于旧建筑物进行节能改造;8)可减少保温材料用量;9)增加房屋的使用面积。
普通屋顶处的温差传热耗热量较大,夏季室外热量传入室内较多,冬季室内热量向外流失较多。为使屋顶有明显的隔热作用,降低热岛效应,需注意以下方面:1)建筑设计达到通风采光要求;2)屋面采用遮阳构件;3)考虑倒置式屋面构造形式;4)屋面保温层不宜选择松散密度较大、吸水率大、导热系数较高的保温材料;5)对屋顶进行绿化。
1)太阳能热水器。多层住宅建筑能满足屋顶太阳能集热板空间要求,适合大面积推广应用。高层住宅建筑由于屋顶太阳能集热板可容纳空间小,难以支持高层所有住户,而集热板壁挂式技术不成熟,存在安全隐患。2)公共区域太阳能照明。采用太阳能光伏照明技术,以太阳能光电转换提供电能,供庭院灯、草坪灯、楼道灯等进行照明。
根据联合国关于一个国家如果每人每年供水不足1000立方即为缺水国家的标准来看,中国人口占世界总人口的22%,而淡水占有量仅占世界的8%,人均淡水占有量只有世界人均值的1/3,是众所周知的贫水国家。
水资源短缺造成的最为严重的后果便是一些国家的人民身体健康状况恶化。世界卫生组织调查发现,现在发展中国家有10亿人喝不上淡水,全世界每年有1000万人死于因饮用脏水或污染水引起的疾病。而更令人不安的是,在世界许多地区,隐伏着国与国之间为争夺水资源而发生冲突的危机。
2010年云南遭遇百年一遇的全省性特大旱灾,干旱范围之广、时间之长、程度之深、损失之大,均为云南省历史少有。严重干旱已经造成全省742万人、459万头大牲畜饮水困难。云南各灾区采取凭票供水、筑坝蓄水、组织运水等措施保障灾区民众用水。目前山东省正在遭受500年一遇的大旱环境保护论文,不能水浇的麦苗
没有水,一切生命都将枯萎。为了生存,有人往返远方艰难背水,为了生存,有人向地下执着地掘进,就让你我从眼前的节水开始吧论文网。千万别让人类的眼泪,成为地球上的最后一颗水滴!
近年来,伴随着经济的飞速发展,中国开始面临能源短缺的严峻考验。在北京、上海、广州等大城市,加油站经常人满为患,车主苦等几个小时仍加不上油的例子经常见诸报端;最近几年,全国各地夏季用电高峰时段的拉闸限电措施每每使人们不得不沉浸在滚滚热浪之中;煤、电、油的短缺已成为制约国家和地方经济发展的瓶颈――建设节约型社会已刻不容缓。
从我做起,从现在做起是我们每一个公民应该做的,为此,我们设计了地下水节能汲取系统及废水循环利用系统,以节约能源,节省水源。
本方案包括地下水节能汲取和废水循环利用两个部分、系统结构简图如图1所示。
地下水节能汲取装置主要有潜水泵、变频器、控制器、管网中的压力传感器、止回阀等组成。系统根据管网中压力传感器的反馈信号由控制器控制变频器改变潜水泵电机的转速,从而改变水泵流量,保持管网中水压的恒定。
改变传统的废水直接进入下水道模式,增设废水接收装置,废水接收装置设计成两个出水口,将洗澡、洗手、洗菜、洗衣服等的污染较轻用水储存,利用这些废水冲刷厕所等。而污染较重或者不适宜再利用的水经过污水处理装置后直接进入下水道。
水泵是按工频运行设计的环境保护论文,同步转速为,其中磁极对数P在厂家制造出来时已经是固定的,只有通过改变频率f来改变转速n。通过变频技术来改变补水泵的流量。水泵的特点是其负载转矩与转速的平方成正比,其轴功率与转速的立方成正比:
式中n0为基准(额定)转速;n为运行转速;Q0为n0时的流量;H0为n0时的扬程;H为n时的扬程;P0为n0时的功率;P为n时的功率。
但是对于实际的泵负载,通常存在一个与高低差有关的实际扬程,在进行变频调速运行时必须注意。
(1)使用变频器以后,水泵电机工作电流从30A下降到15―25A,电机温升明显下降,同时减少了机械磨损,维修量工作量也大大减少。
(2)保护功能可靠,可实现循环变频电机软启动,具有短路保护、过流保护功能,工作稳定可靠,大大延长了水泵电机设备的使用寿命,确保安全生产。
(3)节能效果明显,节能效益可观。以一台10KW 的电机为例,一年可节电2.5万Kwh,节省电费(以0.6元/Kwh计)可达1.5万元。
(4)按照每人每月生活用水3立方米,其中50%的生活用水可以循环利用计算,每人每年可以节约用水18立方米,数以亿计的城市人口可以节约的水资源将是多么巨大的一个数字。
地下水节能汲取系统管网上装设压力传感器随时检测压力的变化,并将检测到的模拟信号送入汲水系统与给定压力比较、处理。当管网中用水量大环境保护论文,管网压力降低时,水压信号传给控制器,变频器立即将频率提高,潜水泵电机转速加快,水泵流量增大,管网中压力随即升高;用水量较小时电机低速运转,水泵流量较小;当管网中没有用水时或者用水量很小,管网中水的压力没有变换或者变化较小时,变频电机停止运转论文网。也就是说本系统能根据管网中用水量的大小,变频电机自动调节转速高低,控制水泵流量大小,以节约电能。
废水循环利用系统主要增加了一个废水接收装置,废水接受装置剖视图如图4所示。
1)统筹兼顾。在钢铁企业电气节能设计上应该充分考虑该企业各方面的需求,例如设备、照明、工艺、冷却、通风等,既要注重钢铁企业整体的电气节能,又要兼顾各个部门的能源需求是否得到满足。
2)科学合理。节能设计中并不能盲目地追求能源需求的减少,而增加企业的。在考虑科学合理地引进节能设备的同时也要考虑企业的效益,以保证企业经济能够稳定地发展。
3)技术优先。在企业选择电气节能设计时,应该重点考察设计的技术含量,充分利用先进的技术,发挥技术的带动作用,实现企业全面的资源节能。
配备合适的节能变压器能够有效地为钢铁企业降低电气能源的耗损,选择配电变压器应该以空载耗损和负载耗损的耗损参数为主要依据。以我国目前主要配备的配电变压器型号为例,S9型号的配电变压器相比以往的S7系列,不论在空载或负载耗损上都要降低约10%,而S11系列比S9又要降低近30%,这也就是说钢铁企业如果选用优质的配电变压器,其带来的节能效果是较为显著的。例如,企业将原本的S9型更换为S11型,在降低企业电气能耗的同时,增加的设备成本为约15%,那么企业的设备成本在3年内便可以通过节约的能源收回,以一个普通的变压器使用年限计算,一台S11型号的配电变压器在使用期内可以为企业节约能源近130000kWh,也就是说企业将减少约80000人民币的支出。对于普遍需要配备大量变压器的钢铁企业来说,其为企业带来的经济效益相当可观。除了更换适合的配电变压器,企业也需要为配电变压器创造良好的工作环境,使其发挥出应有的效益。企业对变压器的合理使用、使用温度等影响了变压器的使用寿命,例如,普通变压器的使用寿命会随使用温度的升高而减少,因此S11型号的变压器使用温度不应该超过85°C,这就要求企业充分考虑变压器的运行环境,拥有良好的通风条件,避免光照直射,及时采用移动风机进行散热或者安装空调设备进行降温。选用先进的变压器对企业节能是有效的,但这并不意味着需要一味追求先进的变压器,而是需要根据企业实际情况进行合理选用,才能为企业带来最大的经济效益。
供电线路是直接造成电气能源耗损的主要因素,线路耗损主要分为路径耗损、用材耗损和导线截面耗损,钢铁企业主要通过这三大方面降低供电线路的电力耗损,达到节约电气能源的目的。在改善路径方面,选择合理的输送电路,改善企业电网的布置,将电源靠近负荷中心,以减少线路迂回,缩短输电路径是主要的方法。提高电路的绝缘性,减少电力的流失同样是关键,不仅能够有效地改善节能状况,并且保证了企业用电的安全。在用材上,尽量在温差较大的线路连接点使用节能的金具,数据显示,一个连接点金具能够造成约15W的能源损耗,因此节约电气能源在连接点金具使用材质上还拥有巨大的潜力。在改善导线截面上,企业需要选用合理的型号,充分考虑导线截面对能源损耗以及成本的影响,使用经济适用的导线电力系统设计
电力系统对电气能源的损耗主要表现为系统的总体与个体部分负荷不平衡,配电系统的电流过小或者找出额定都会造成电力损耗的大量增加,尤其是变压器的三相负荷不平衡。这就要求企业在设计配电的系统时,能够有效运用无功补偿技术和滤波节能技术,例如SVC(无功动态补偿装置)和SVG(高压无功发生器)等,合理运用这类技术进行配电系统设计,不仅节省了企业电气资源,也保障了供电的质量。
选用节能较好的电机设备也是节约电力的一大方法,取缔已经被淘汰的老型号电机,使用YX、HJN等新型电机,在降低原有的能源损耗的同时,也能使效率得到提升。价格虽然相比老型号略高,但是所节约的能耗很快就能与成本持平,并在以后的发展中有所收益。因此,不但不会给企业经济造成负担,相反节约下来的能源费用能够给企业带来明显的经济效益。
对于钢铁企业来说,在生产过程中温度较好,并且产生大量污染环境的气体,企业必须对这些废弃物进行处理,这就需要运用引风机将其从工厂排放以便回收利用,但是引风机也是钢铁企业电气能源消耗的主要源头之一。由于引风机本身并不时常需要满负荷运转,只要保证其在不需要运作时保持低速运行,就能够为企业节约很大一笔能源开支。所以为引风机设计合理的高压变频电力系统,既能够保证钢铁企业生产的顺利进行,又能够降低生产用电消耗。只要对高压变频器进行合理的安装,对企业的电机也能够起到很好的保护作用。
在钢铁企业的照明设备中,节能也是比较可行的。一般来说,在生产上,建议企业以金属卤化物灯代替高压汞灯,不仅能够保证照明效果,还能节约相当大部分的电力能源。在生活工作用电上,建议企业使用自镇流式紧凑型荧光灯,它不仅适合不同的配电环境,还为企业节约了相当大一部分的电费。太阳能光伏照明工具在钢铁企业生产道路上的使用也是为企业节能的较好设备,但由于成本较高,企业可以根据自身经济情况考虑使用。因此,将企业的照明设备按照不同的生产用途进行相应的划分也是节能设计的必要方法。
(2)尽量利用自然再生能源,建筑设计注重低耗。利用自然再生能源,能够最大限度地实现对自然环境的保护。南北朝向的房子之所以为最佳,就是因为夏天能够使建筑内部实现自然通风,减少通风设施,节约能源,冬天方便采光,缩短电灯的使用时间。另一方面,也可以在房屋的顶部装备太阳能电池,白天收集太阳能,夜晚将其转化为电能,用以照明;朝阳面设双层墙,外墙是全玻璃幕墙,外墙与内墙之间相隔2m左右,利用中间层的热室效用,白天收集热能(达到30°时方能被利用)利用设备转化成其他能量供大楼使用。这些都是利用再生能源,实现建筑低耗的方法。
(3)建筑设计要有全面绿化意识,树立立体化绿化观念。们在对建筑物进行设计的时候,很少考虑对其本身进行绿化,认为绿化主要是周边环境上的事,没有全面绿化的意识,而对建筑物本身加入绿化设计恰恰是环保设计重要手段和内容之一,这对美化环境,提高人居生活质量具有重要作用。与发达国家相比,我国城市居住环境人均绿化面积很低,城市的高速发展以牺牲环境为代价,再加之每天都有大量有害气体产生,危害着人们的身体健康,污染者周边环境,建筑设计的全面绿化对人们的生产生活就显得更加重要了。例如,由于城市用地的紧张,利用建筑作垂直绿化是增加绿化面积较经济实惠方便的办法;我国的建筑环境都是用砖墙做一点造型进行围合,显得生硬,缺乏自然亲切感,如果改用绿化墙,美化了环境,又经济实惠,具有前面所谈的诸多效果。在建筑设计中树立绿化观念,是“以人为本”的理念的重要体现,它可以促使人、自然、社会形成良性循环,实现优势互补,这对净化空气、保持水土、防尘减噪、保护墙体、陶冶个人情操等具有重要意义。当然,这也会适当地增加建筑成本。
(4)屋顶是一个建筑物与光照最为密切的部分,由于它长期处于阳光直射中,其表面温度要高于建筑物的其他部分,基于此,在针对屋顶的环保节能设计中可以构建二次隔热模式,在屋顶设置新型保温隔热屋面,采用蓄水屋面、架空隔热屋、面种植屋面等形式。日本的部分商用建筑和厂矿企业就在屋顶安装有环保节能风机,利用自然能源平衡室内温度和湿度,既不需要耗电,又不会产生噪音,极大地节约了能源,值得我们学习。
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