机械设计在幕墙工程中的节能原理及其运用研究

刘博

沈阳远大铝业工程有限公司 辽宁沈阳 110027

1 机械设计节能技术的原理

机械设计节能对机械化生产有着举足轻重的作用，并且广泛应用与建筑行业中的生产加工，装配制造，运输安装及使用维护阶段，如何科学有序的做好管理工作，发展高新技术，支持技术改进，使得能源利用与企业效益达到最佳的结合，这是机械设计的工作目标与方向。机械设计节能理念是能源节能技术发展的代表，通过可预见性的优化设计，使得机械加工过程更加节能，产品的材料得到最大的利用，尽快的生产绿色低碳产品，实现节能技术创新，建立建筑低碳排放系统，注重生产加工过程的每一个环节，形成可循环持续性发展模式。

对于工厂加工设备的节能要求运用如下：

第一，机械设备在运行中各个零部件以及物体之间会产生一定的热量，导致设备无用功的问题；第二，材料受到质量以及机械设备做功因素的影响，出现材料变形而诱发的大量功率性损耗问题。因此，在进行机械设备的节能设计过程重要综合材料性能、设备运行热量因素、功率自身的损耗等因素，探究合理的解决对策，进而达到节能的效果[1]。

在实际的设计过程中，可以从以下几个方面入手，减少设备对能源的需求，首先，对设备的各种配件进行检查，保证配件之间运行的默契程度，保证配件的精确度与设计精度充分吻合，减少运行问题的发生；其次，要在配件的材料上下功夫，选择性能优良的材料来制作各种构件；最后，要对机械设备的启停程序进行优化，通过上述方式，可以实现机械设备对能源的消耗，达到预期的设计目标[2]。

在满足工作性能的前提下，零件造型尽量简单，尽量减少零件的加工面的数量和加工面积，尽量采用标准件和通用件。零件设计时应考虑加工的可能性、方便性、精确性和经济性，在满足功能要求时应符合经济性要求，尽量降低零件的技术要求，提高零件的设计工艺性能

2 机械设计节能原理的运用

节能设计对于社会和行业发展都有非常重要的意义，是机械制造行业进步的必然趋势。通过先进设计理念的导入，可以有效减少能源的消耗，缓解我国当前的能源压力，要充分地把节能理念带入其中，实现各种能量运作之间的高效转化。

2.1 机械原理在幕墙节能设计中的应用

单元幕墙腔体内构成岩棉保温材料与外装饰层留有50mm-20mm 间距，此间距构成气腔相对稳定，气体对流作用小减少热交换，提高保温效果。

门窗节能技术，设计中采用高性能Low-E 镀膜玻璃，智能调节的遮光系统在较低的成本投入情况下，后期采暖和空调制冷方面得到能耗得到极大的节省。

近些年，双层幕墙在国际建筑外装饰上大量采用，无论是高档住宅或是办公大楼，都已经发挥出应用的节能减噪的作用，其原理是由外层单层玻璃与内层可开启中空玻璃之间，通过铝材的机械连接构成一个较大空腔。在冬季，由于阳光的照射空间层的空气由于温室效应产生热量，为室内提供保温作用；在夏季，内层窗关闭，在阳关照射下间层内的空气温度升高，与室外空气形成温差，产生烟囱效应，室外空气下部进风口进入，上部出风口排出，形成对流带走热量，可减少室内空调负荷，以达到节能减排的效果[2]。

2.2 幕墙成品运输设计环节中的优化应用

在幕墙运输环节，考虑合理尺寸增加运输效率。对于国内产品运输需考虑在满足幕墙强度规范要求的前提下，降低单元幕墙的总重量，在道路限制载重情况下提高汽运的单次运输产品数量，减少因为空载运输过程中的产生的能源浪费。

国际贸易运输方面，基本通过集装箱海运方式进行，通常采用40 尺普通集装箱封闭装箱，批次运输的产品数量由集装箱箱体空间限制，在设计中合理考虑单元幕墙尺寸和厚度，提高箱体空间的利用率。我们可以通过CAD放样计算，确定每个平架装放单元个数，采用减小单元厚度和去除不必要的伸出元件或将方便现场安装的伸出元件分离运输来提高集装箱宽度方向的运输数量，集装箱长度方向受箱体长度限制，通常保持单元高度为3.5-3m 之内运输利用率最佳，还有侧立式装或横排装箱已达到满足要求的设计措施。

2.3 节能环保材料的选择

传统机械设计制造中，对材料的要求基本是三个方面：安全性、经济性和适配性。对材料的重金属含量、对使用人员的伤害和设备回收等方面并无特别要求。选用节能环保材料，除了对材料进行审核，确保材料能够达到设计要求外，还要尽量降低对人体的伤害。节能材料的特点主要体现在两方面：第一，在材料获取、生产、加工、使用、废弃、再生这一生命周期的全程中，具有很低的环境负荷值。再生利用率高、对环境污染小的材料环境负荷值相对较低，是对绿色材料评价的综合指标。第二，循环再生率高。循环再生率高的材料本身就可以节约资源和能源，是环境负荷值低的表现之一。美国卡耐基梅隆大学 Rosy 教授提出将环境因素融入材料选择，在满足功能、几何形状、材料等特性和环境等需求的前提下降低成本[3]。

3 结语

节能理念并不意味着经济效益的降低，相反，节能理念在机械设计制造行业中的应用，可有效降低材料成本，不但提高资源利用率，同时提升了产品质量，最重要的是降低了工业生产对环境带来的负面影响，实现了经济效益与可持续发展的统一。