大多数革命的背后都是技术，而技术往往是变革的核心驱动力，提高效率和生产力、环境效益和成本节约，所有这些都是业务增长的关键。 在设施管理领域，技术正在引发重大变革，更具体地说，在智能建筑领域，物联网彻底改变了设施管理格局。
智能建筑有可能为设施经理创造大量机会。 从提高生产力和改善环境绩效，到优化能源使用和降低成本，再到改善员工的健康和福祉，智能建筑有很多值得一提的地方。
什么是智能建筑？
智能建筑是一种自动调节和控制操作系统和能源管理的建筑。 它是一个有效管理空间使用的地方，也是一个通过利用连接的物联网设备的技术来创造健康、高效和舒适的工作场所的地方。
智能办公应用IAQ功能
每个建筑物都有自己的资产和系统，这些资产和系统会生成大量数据。 楼宇管理系统、安全访问平台、应急系统、气象监测站、空气质量传感器、公用事业仪表和闭路电视网络都相互独立运行，并生成各自独立的数据。
智能建筑的美妙之处在于其技术将所有这些方面结合在一起，通过单一平台连接数据，实现深入和全面的分析。
智能建筑技术的核心是人工智能 (AI) 和机器学习，以及强大的分析软件。 所有这些协同工作，从整个数据中提取有见地的信息，从而能够详细了解各种活动和系统之间的关系、它们如何相互影响以及外部因素的作用。 这使设施经理能够准确地规划和实施有效的建筑控制和设置。
根据该报告，全球智能建筑行业预计到 2026 年将增长 15%，其中商业建筑增长最快，这是由于减少碳排放和降低间接成本的共同挑战，尤其是在能源成本不断上升的情况下。
智能建筑技术如何改善设施经理的生活？
能源消耗实时管理
对于设施管理者而言，智能建筑最重要的优势之一必须是访问数据，这些数据可以为减少开销的决策提供信息，同时减少建筑对环境的影响。
事实证明，实时管理能源消耗的能力对设施管理者非常有益。 来自建筑物各个角落的准确、实时和相当深入的数据取代了来自不同平台的杂乱信息。 信息通常不会显示真实的当前情况。
通过持续监控建筑物的能源和公用事业使用情况，智能技术使设施管理行业能够立即发现问题，全天候保持稳定的供应。 物业的能源使用也可以得到优化，这样就不会浪费能源楼宇自控控制系统软件，并且可以通过更好地管理能源消耗来降低电费。
提高服务和维护效率
通过监控建筑机械和电气设备的数据，设施经理可以确保有效地组织维修和维护计划。 例如，与其每月更换空调系统中的空气过滤器，无论是否需要，您都可以在数据显示时更换。
这些见解有助于最大限度地利用维护和工程资源，确保服务决策基于事实并以设备的实际状况而非使用年限为中心。
智能建筑提供了一种智能方式来跟踪重要资产。 例如，监测温度和振动的传感器可用于收集显示项目运行效率的数据。 如果测量显示偏离正常的模式，系统会发出警报，以便工程师可以进行调查。 此类维护干预有可能在故障发生之前进行预防，而不是对机械故障做出反应并让它们影响生产率。
改善工作环境
智能建筑技术以其改善建筑物工作环境的能力而闻名。 使用它来监测和管理空气质量对健康、福祉和生产力有直接影响。
工作场所的室内空气质量 (IAQ)
在二氧化碳含量高的闷热房间里工作并没有什么令人愉快的地方。 它会使人感到疲倦，降低注意力并阻碍生产力。 一般来说，室内空气质量差与疾病和病毒的传播有关； 呼吸问题，如哮喘； 增加过敏; 恶心、头痛和眼睛干涩。
然而，通过实时持续监测二氧化碳水平、温度和湿度等并将这些数据链接到空气交换系统控制，智能建筑可以确保其所有工作空间始终舒适。 更妙的是，通过将这些数据链接到房间预订或空间管理系统，可以根据入住人数和所完成工作的性质自动调整各个房间的条件。
先进的建筑管理
也可以将手机数据集成到智能建筑技术中。 对于设施管理者而言，这为提高楼宇管理效率提供了相当大的机会。 例如，员工可以使用手机作为安全通行证进入建筑物并进入建筑物的某些区域。 这减轻了接待和安全资源的压力。
手机数据对于有效的访客管理也很有用。 来宾通行证可以直接发到访客的手机上，当他们到达时，手机可以自动向主人发送警报。 可以将通行证设置为仅允许进入建筑物的某些区域，确保维护安全，同样不会使安全资源紧张。
相同的技术可用于为访客提供寻路功能，非常适合大型建筑物。 有关人员位置的数据可以输入电梯管理系统，使电梯能够自动移动并将其发送到适当的楼层，从而使在建筑物内移动的整个过程更加简化。 还可以监控洗手间的使用情况，以确定最佳的清洁制度，从而优化资源的使用。
更明智的投资决策
对于探索对更节能的设备或系统进行潜在投资的设施管理者而言，智能建筑技术可以提供投资建议所需的关键证据。
反过来，相同的数据可以用来证明这些变化的影响，实时分析可以帮助设施经理微调和调整系统以获得最佳效率。 此数据还可用于展示随时间变化的投资回报率。
智能空间 - 智能建筑技术革新设施管理
总而言之，智能建筑技术可以让设施管理专业人员创建以最高效率运行的工作空间。 通过智能管理环境和工作场所舒适度控制，设施经理可以自由地专注于他们议程上的所有其他任务。
设备管理
智能建筑还可以减少浪费和排放，改善居住者的健康，并提高生产力。
管壳式换热器也称为管壳式换热器。 它是一种以封闭在壳内的管束管壁为传热面的间壁式换热器。 这种换热器结构比较简单，运行可靠。 可用各种结构材料（主要是金属材料）制成，可在高温高压下使用。 是目前使用最广泛的类型。
壳管式换热器的结构和型式
管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（折流板）和管箱等部件组成。 外壳多为圆柱形，内有管束，管束两端固定在管板上。 进行热交换的冷热流体有两种，一种在管内流动，称为管程流体； 另一种流出管外，称为壳程流体。 为了提高管外流体的传热分系数，通常在壳内安装若干折流板。 挡板可以提高壳程流体的流速，迫使流体按规定的距离多次通过管束，增强流体的湍流程度。 换热管在管板上可以排列成等边三角形或正方形。 等边三角形排列更紧凑，管外流体的湍流程度高，传热系数大； 正方形的排列便于清洗管外，适用于易结垢的流体。
流体每通过一次管束称为一次管程； 流体每次通过壳称为壳程。 图为最简单的单壳程单管换热器，简称1-1型换热器。 为了提高管内流体的流速，可在两端的管箱内安装分隔器，将所有管子分成若干组。 这样，流体一次只通过部分管子，因此在管束中来回多次，称为多管程。 同样，为增加管外流速，也可在壳内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳空间，称为多壳程。 多管和多壳可以一起使用。
由于管壳式换热器管内外流体的温度不同，换热器的壳体和管束的温度也不同。 如果两者温度相差较大，就会在换热器中产生较大的热应力，导致管子弯曲、断裂或拉离管板。 因此，当管束与壳体温差超过50℃时，应采取适当的补偿措施，消除或降低热应力。 根据采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下主要类型：
①固定管板式换热器管束两端管板与壳体连为一体。 结构简单，但只适用于冷热流体温差不大，壳程不需要机械清洗的换热作业。 当温差稍大，壳程压力不太高时，可在壳上加装弹性补偿环，以减小热应力。
②浮头式换热器管束一端管板可自由浮动，完全消除热应力； 整个管束可从外壳中拉出，便于机械清洗和维修。 浮头换热器应用广泛，但结构较复杂，成本较高。
③U型管换热器中，每根换热管都弯成U形，两端分别固定在同一管板的上下区域。 这种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
④填料函式换热器 填料函式换热器的结构特点是管板只有一端与壳体固定连接，另一端用填料函密封。 管束可自由伸缩，不会因壳壁与管壁温差而产生温差应力。 填料函式换热器的优点是比浮头式换热器结构简单，制造容易，耗材少，成本低； 管束可从外壳中抽出，管内及管间均可清洗，维护方便。 其缺点是填料函的耐压能力不高，一般小于4.0MPa； 壳程介质可能通过填料函泄漏，不适用于易燃、易爆、有毒和贵重介质。 填料函换热器适用于管壳壁温差较大或介质易结垢，需经常清洗且压力不高的场合。
⑤釜式换热器 釜式换热器的结构特点是在壳体上部设置了适当的蒸发空间，兼作蒸汽室。 管束可以是固定管板、浮头或U型管。 釜式换热器易于清洁和维护，可处理不洁和易结垢的介质，并能承受高温和高压。 适用于气液热交换，可作为结构最简单的余热锅炉。
管壳式换热器的传热机理
一般来说，壳管式换热器制造容易，生产成本低，选材广泛，易于清洗，适应性强，处理量大，运行可靠，能适应高温高压。 虽然它在结构紧凑、换热轻、单位金属消耗等方面无法与板翅式换热器相比，但由于具有上述一些优点，在化工、石油、能源等行业得到广泛应用。 仍处于主导地位。暖通南社
壳管式换热器是将管子连接到管板上，再与壳体固定。 其类型大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式和套管式等，前面我们简单介绍过。 根据介质的种类、压力、温度、污垢等条件，管板与壳体连接处的各种结构特点，换热管的形状和传热条件，造价，维修的方便程度和检查等，每一个壳管式换热器的设计和制造。
管壳式换热器结构及制造标准
一般来说，壳管式换热器制造容易，生产成本低，选材广泛，易于清洗，适应性强，处理量大，运行可靠，能适应高温高压。 虽然它在结构紧凑、换热轻、单位金属消耗等方面无法与板翅式换热器相比，但由于具有上述一些优点，在化工、石油、能源等行业得到广泛应用。 仍处于主导地位。
壳管式换热器是将管子连接到管板上，再与壳体固定。 其类型大致分为固定管板式、釜式浮头式、U型管式、滑动管板式、填料函式和套管式等，前面我们简单介绍过。 根据介质的种类、压力、温度、污垢等条件，管板与壳体连接处的各种结构特点，换热管的形状和传热条件，造价，维修的方便程度和检查等，每一个壳管式换热器的设计和制造。
管壳式换热器结构及制造标准
壳管式换热器：以封闭在壳内的管束壁为传热面的壁式换热器。 这种换热器结构比较简单，运行可靠。 可以使用各种结构材料（主要是金属材料）。 )制造，可在高温高压下使用，是目前应用最广泛的类型。 （设计制造遵循标准：国外TEMA ASME国内GB151、GB150）暖通南社
换热器头的选择原则
1、壳程是否需要清洗；
2、是否需要移动管束；
3、是否需要考虑热膨胀；
前头类型：A、B、C、D、N
后头类型：L、M、N、P、S、T、W
后封头分为固定式、浮动封头式和U型管。 与固定式相比，浮头式造价更高，需要更大的壳径，传热效果更差（由于存在漏流C）。 优点是一端有一定的自由度，可以处理热膨胀的问题。
前头
A型封头：适用于管侧流体较脏蒸汽换热器楼宇自控原理，需要经常清洗的场合。
B型头：单法兰经济型最好，因为容易购买，是最常用的头
C型封头：带管板和可拆盖，管程清洗方便，可处理管程高压、高危介质（适用），适用于壳程较重的管束和管程的清洗壳面。
D型封头：特高压型，适用于特殊高压工况（管箱焊接在管板上）
N型封头：带管板和可拆盖，管束不可拆卸，这种封头最经济，管板拆装方便； 它可以在 shell 端处理高风险介质。
与B型头相比，A型头多了一个法兰，其耐压性不如B型头。 其优点是在换热器维修时，封头不能拆下。 比起B型头来说更方便。 C型封头和N型封头换热器管束可抽出，C型封头换热器管板和管箱焊接在一起。
后头
L型后车头：同A型前车头；
M型后盖：同B型前盖；
N型后盖：同N型前盖；
U型：U型管束，管束可移动，壳程清洗方便； 热膨胀处理优良，经济（无法兰）； 缺点是管侧不能清洗，管束更换困难，弯头易被冲蚀损坏。
P型头和W型头已被淘汰，不再使用。
S形头：其尺寸特点是后头直径大于壳径。 优点是可以解决换热器设计过程中的两个问题。 一是消除换热器的热应力； 加热器壳管两面均可清洗。HVAC南社
T型封头与S型封头相似，但后封头尺寸与壳径相同，内封头和管束可直接抽出，但与S型相比头，T型头受力不同。 不如S型头。 唯一的好处就是拉芯方便。 工程设计中一般不用T。
换热器外壳
E型壳：它是一种单向壳，在设计过程中一般是首选。 适用于所有情况，单相传热较好，但缺点是压降比较大。
F型外壳：适用于场地受限，需要双层外壳的场合。 更适用于单相换热、纯逆流换热、传热温差大； 缺点是F型壳有分程隔板，这里会发生渗漏，而壳程进、出口压差和温差最大，会出现温度渗漏，而分程隔断也容易变形。 因此，F型壳适用于压差和温差不大的场合。
G型壳：属于平行流换热器。 换热器热流体出口温度可低于冷流体出口温度。 适用于壳程需要加强的卧式热虹吸再沸器和冷凝器。
H型壳：双平行流换热器，主要用于冷凝和蒸发，壳内无折流板。 G/H型壳的优点是传热温差大，比E型高。
J型壳：分流壳，一种适用于壳内气相压降较大，振动无法解决的场合； 另一种用于再沸器，传热效果比E型更稳定； 三是用于局部冷凝，缺点是传热温差小，传热系数不大。
K型壳：主要用于管程热媒和壳程蒸发，在余热回收条件下使用。暖通南社
X型壳：冷热流体属于错流，其优点是压降很小。 当采用其他壳体振动时，通过调整换热器参数不能消除振动时，可采用这种壳体形式。 它的缺点 缺点是流体分布不均匀，X型壳不常用。
化工工艺手册中的I型壳型可能与EDR软件中的壳型不同。 其形式如 I1 所示。 它只能以一种方式使用，即BIU，U型管换热器。
换热器隔板
单弓形挡板：优点是可以实现最大横流，缺点是压降大，窗管束容易产生振动； 板间距为壳径的0.2-1.0倍。 这种挡板适用于大多数场合。
NITW：挡风窗没有管子，管子得到完美支撑，不会引起管束振动。 缺点是壳径相同，管数少，所需壳径大。 设计要点：挡板圆度15%。 适用于气体振动和压降有限的场合。
双弓形挡板：优点是压降小，可以更好的避免振动问题； 缺点是窗口流通面积大； 设计要点：圆度率5%-30%，默认两排管重叠； 适用于振动时和限压场合的换热器（相对于单段折流板）。
螺旋挡板：分为单螺旋挡板和双螺旋挡板。 优点是传热好，压力低，流动均匀； 缺点是制造困难； 下降有限且易于扩展的地方。
挡杆：优点是支撑性好，流动均匀，压降基本没有振动问题； 缺点是传热效果低； 布管只能是45°和90°； 适用场合为低压降气体冷凝换热。HVAC南社
巢型：支撑性好，流量均匀，压力小； 缺点是比传热效果不好，设计上基本没有要求。
蛋架式：支撑性好，制造经济； 缺点是在高温应力下变形； 基本上没有设计要求。
管壳式换热器设计应考虑的因素
换热设备的种类很多。 针对每一种特定的传热工况，通过优化选择得到最合适的设备型号。 如果在其他条件下使用此类设备，可能会提高传热效果。 大变化。 因此，选择适合特定工况的换热器型号是一项十分重要而复杂的工作。 对于壳管式换热器的设计，以下因素值得考虑。
1、流量的选择
流量是热交换器设计中的一个重要变量。 增加流量会增加传热系数，同时压降和耗电量也会增加。 如果采用泵送流体，应考虑压降应尽可能消耗在换热器上，而不是消耗在调节阀上，这样可以通过提高流量来提高传热效果。
使用较高的流量有两个好处：一是提高整体传热系数，从而减少传热面积； 二是减少管面结垢的可能性。 但也相应增加了阻力和功率的消耗，因此需要进行经济比较，最终确定合适的流量。
此外，在选择流量时，还必须考虑结构要求。 为避免设备严重磨损，计算出的流量不应超过最大允许经验流量。
下面三个表格分别表示介质的流速范围和管道中水的流速与材质的关系。
2. 允许压降选择
选择较大的压降可以提高流量，从而增强传热效果，减少传热面积。 但较大的压降也增加了泵的运行成本。 合适的压降值需要根据换热器的年总成本，反复调整设备尺寸，优化计算得出。
在大多数器件中，可能会发现一侧的热阻明显高于另一侧，这一侧的热阻成为控制热阻。 当壳程热阻为控制侧时，可采用增加折流板数量或减小壳径的方法来增大壳程流体流量，减小传热阻力，但有减少挡板间距的限制。 不能小于外壳直径的 1/5 或 50mm。 当管侧的热阻为控制侧时，通过增加管成熟度来增加流体流速。
在处理粘性物料时，如果流体处于层流状态，则物料会流向壳程。 由于壳侧的流体流动往往是湍流，这导致更高的传热率和改进的压降控制。
下图为不同设备型号中不同介质的允许压降参考值：
3、壳程流体的测定
它主要根据流体的工作压力和温度、可用的压降、结构和腐蚀特性，以及所需设备和材料的选择来考虑流体适用于哪种方式。 选择时可考虑以下因素：
适用于管程的流体包括水和水蒸气或强腐蚀性流体； 有毒液体； 易于构造的流体； 在高温或高压下工作的流体等。
适用于壳程的流体包括塔顶馏出物的冷凝； 碳氢化合物的冷凝和再沸腾； 受管件压降控制的流体； 高粘度流体等
当上述情况排除后，介质走哪条路径的选择应着重于提高传热系数和最大限度地利用压降。 由于壳程介质的流动容易达到湍流（Re≥100），一般有利于将高粘度或低流速的流体，即低雷诺数的流体移至壳面。 反之，若流体在管内能达到湍流，则安排在管内通过更为合理。 从压降的角度来看，一般低雷诺数的壳程是合理的。
4、最终传热温度的确定
最终换热温度一般由工艺需要决定。 当最终换热温度可以选定时，其取值对换热器是否经济合理影响很大。 当热流体出口温度与冷流体出口温度相等时，热利用效率最高，但有效传热温差最小，换热面积最大。HVAC南社
另外，在确定流路的出口温度时，不希望出现温度交叉现象，即热流体的出口温度低于冷流体的出口温度。
5、设备结构的选择
对于某些工艺条件，应首先确定设备形式，如选择固定管板形式或浮动头形式等，见下表1-7。
在换热器设计过程中，强化传热的总体目标概括如下：在给定的传热条件下减小换热器的尺寸； 改善现有热交换器的性能； 减小流动工质的温差； 或降低泵功率。
传热过程是指两种流体通过硬质器件壁面进行热交换的过程。 根据流体的传热方式，基本上可分为无相变和相变两种。 无相变过程强化传热技术的研究一般在控制热阻侧的基础上采取相应的措施：如扩大管子的内表面或外表面； 将异物插入管内； 改变管束支撑形式； 添加不混溶的低沸点添加剂等方法增强传热效果。
螺纹管的性能特点
在管型中，螺纹管属于管外扩面型式，与普通换热管外壁滚压成螺纹低翅片，以增加外侧传热面积。 螺纹管的表面积与普通管相比可扩大1.6-2.7倍。 与光管相比，在管外流量相同的情况下，壳程的传热阻力可降低相应的倍数，管内流体的压力因流量的减少而降低。管径。 下降会略有增加。 螺纹管更适用于壳程传热系数相当于管程传热系数1/3-3/5的工况。
波纹管换热器性能特点
改变管内流体流动状态，增强传热效果的典型管形有波纹管和插入管。 波纹管采用无切削加工，从管子中挤出凸筋，改变管内壁滞流层的流动状态，降低流体的传热阻力，增强传热效果。
折流杆换热器性能特点
折流杆换热器、双弓板换热器、盘环换热器、旋流换热器等，都属于壳程管束支撑，大大降低阻力，增加流量或改变流动方式来实现。强化传热的目的。 折流杆换热器每根换热管的四个方向都固定有折流杆，具有良好的防震性能。
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