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摘要:介紹了我國(guó)節(jié)能減排方面的情況,對(duì)涂料中的節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)化和信息化分別作了介紹,呼吁涂料界對(duì)此問題進(jìn)行研討。
關(guān)鍵詞:節(jié)能減排;標(biāo)準(zhǔn)化;信息化
Standardization and Informatization of Energy-saving and Emission-reduction of Coating Industry
Abstract:This paper introduces the situation of energy-saving and emission-reduction in China,narrates the problems existing in the standardization and informatization of energy-saving and emission-reduction of the coatings,and appeals to coatings industry for the investigation of the problems.
Keywords:energy-saving and emission-reduction,standardization,informatization
0 前沿
近年來(lái)我國(guó)政府開始全力關(guān)注自主創(chuàng)新,要把“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變成“中國(guó)創(chuàng)造”。但是能源問題一直是嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心問題。由于能源屬一種戰(zhàn)略性物質(zhì),與整個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)。除了開發(fā)新的能源,利用大自然留給我們的自然資源外,節(jié)能減排就是最好的間接開發(fā)能源的方法。自然資源是有限的,物質(zhì)不滅定律明確告訴我們,物質(zhì)可以由一種變成另一種,但其總量是一個(gè)常數(shù)。有許多物質(zhì)的轉(zhuǎn)化是不可逆的。為此我國(guó)政府把節(jié)能減排列為國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)來(lái)看待。我國(guó)在節(jié)能減排方面有許多工作要做。節(jié)能及能源利用效率的提升還有很大的空間。能源效率已成為全球關(guān)注的課題,能源的集約和最有效的優(yōu)化管理、利用已是當(dāng)今世界的戰(zhàn)略性問題。
節(jié)能減排可簡(jiǎn)單歸納成兩個(gè)方面:
。1)技術(shù)性節(jié)能:即通過新材料、新工藝、新設(shè)備等硬件技術(shù)加強(qiáng)對(duì)能源的開發(fā)利用,提高能源在利用過程中達(dá)到最節(jié)約化和最高利用率。
(2)管理性節(jié)能:即通過對(duì)企業(yè)的能源管理模式進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)行精細(xì)化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和清潔生產(chǎn)管理。其中清潔生產(chǎn)的核心是節(jié)能、增效、降耗和減少排污。清潔生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)要運(yùn)用大量的數(shù)學(xué)模型、信息化技術(shù)、優(yōu)化流程及操作過程,在提高生產(chǎn)產(chǎn)品率的同時(shí)付出最低的能耗指標(biāo)。
本文所介紹的標(biāo)準(zhǔn)化和信息化是屬于管理性節(jié)能范疇的內(nèi)容。
1 我國(guó)的節(jié)能減排狀況
我國(guó)是世界第二大能源消耗國(guó)和CO2排放國(guó)。對(duì)于能耗和污染問題我國(guó)政府一直是高度重視的。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷深入和現(xiàn)代化生活水平的提高,能源消耗越來(lái)越大,但是能源的利用率偏低。經(jīng)濟(jì)發(fā)展在以前相當(dāng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)是靠高能耗、高資源開發(fā)和低人工工資取得的,這種高能耗、低資源利用率狀況不改變,就無(wú)法保持高發(fā)展速度。能源的大量開采和低水平的耗費(fèi)、環(huán)境污染去換取產(chǎn)品的增產(chǎn)這是兩大不能容忍的現(xiàn)狀。世界各國(guó)和各種環(huán)保組織也不斷對(duì)我國(guó)提出要求,要求我國(guó)對(duì)這種現(xiàn)狀盡快處理和改變。如果任其泛濫,預(yù)計(jì)到2030年,我國(guó)的CO2排放量將達(dá)到全世界總排放量的40 %左右。我國(guó)政府針對(duì)上述情況已采取相應(yīng)措施,制訂一系列法律法規(guī):2004年6月我國(guó)政府發(fā)布了“中長(zhǎng)期能源節(jié)約的特殊計(jì)劃”,根據(jù)此計(jì)劃我國(guó)的GDP中能源強(qiáng)度將降低20 %,而污染物總排放量再降低20 %。
2009年11月哥本哈根會(huì)議上,我國(guó)宣布:到2020年,我國(guó)的單位GDP(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值,Gross DomesticProduct)CO2排放量和2005年相比要下降40 %~45 %。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),我國(guó)的各行各業(yè)、也包括我們的涂料行業(yè)在內(nèi),將面臨十分繁重的低碳經(jīng)濟(jì)的革新工作。發(fā)達(dá)國(guó)家承擔(dān)20 %的減排目標(biāo),其基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)達(dá)。而我國(guó)屬最大的發(fā)展中國(guó)家,家底薄,要在改善民生、逐步脫貧的基礎(chǔ)上完成40 %以上的減排,其困難程度可想而知。
我國(guó)是涂料的生產(chǎn)大國(guó)和使用大國(guó),石油化工企業(yè)在國(guó)家發(fā)改委公布的千家重點(diǎn)耗能企業(yè)中占340家,在環(huán)保部公布的廢氣廢水污染源國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的企業(yè)中分別占482家和803家,這些石化企業(yè)中也不乏涂料企業(yè)及與涂料原料生產(chǎn)企業(yè)相關(guān)的企業(yè)。因此我們必須高度重視節(jié)能減排的問題,涂料行業(yè)的發(fā)展和能否可持續(xù)地發(fā)展,就要看我們對(duì)這個(gè)問題懂得多少,理解與否,持什么態(tài)度和采取什么切實(shí)有效的措施了。
2 節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)化問題
2.1 節(jié)能的科學(xué)原理和常用方法
2.1.1 熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)第一定律(first law efficiency by thermodynamics)認(rèn)為,能量既不能產(chǎn)生也不會(huì)消失,只會(huì)由同一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。據(jù)此,能量在數(shù)量上守恒,可以算能量的平衡賬,概念與方法均相當(dāng)簡(jiǎn)單,容易掌握,可以得出效率值。熱力學(xué)第一定律是節(jié)能減排管理的基礎(chǔ)。
熱力學(xué)第一定律(first law efficiency by thermodynamics)認(rèn)為,能量既不能產(chǎn)生也不會(huì)消失,只會(huì)由同一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。據(jù)此,能量在數(shù)量上守恒,可以算能量的平衡賬,概念與方法均相當(dāng)簡(jiǎn)單,容易掌握,可以得出效率值。熱力學(xué)第一定律是節(jié)能減排管理的基礎(chǔ)。
2.1.2 熱力學(xué)第二定律
熱力學(xué)第二定律(second law efficiency by thermodynamics)認(rèn)為,系統(tǒng)的熵總是增加的,也就是說(shuō),能量在轉(zhuǎn)換過程中損失了它的“品質(zhì)”,或者做某種作業(yè)的能力。
熱力學(xué)第二定律(second law efficiency by thermodynamics)認(rèn)為,系統(tǒng)的熵總是增加的,也就是說(shuō),能量在轉(zhuǎn)換過程中損失了它的“品質(zhì)”,或者做某種作業(yè)的能力。
按照第二定律定義的能量轉(zhuǎn)換效率,大多數(shù)耗能活動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換效率小于10 %,而第一定律的能量轉(zhuǎn)換效率則可以達(dá)到很高的水平。按照第二定律定義的能量轉(zhuǎn)換效率,大多數(shù)耗能活動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換效率小于10 %,而第一定律的能量轉(zhuǎn)換效率則可以達(dá)到很高的水平。
根據(jù)第二定律的能量轉(zhuǎn)換效率表明能源效率還有很大的提升潛力。同時(shí)依據(jù)能量在質(zhì)量上的貶值性,可以定出系統(tǒng)的理想狀態(tài)點(diǎn)和極限的路徑。概念和方法都相對(duì)復(fù)雜,難以掌握,但是可以得出引起能量轉(zhuǎn)換效率差異的本質(zhì)原因,從而可以明確采取有效節(jié)能措施的方向。這是找到并實(shí)施有效節(jié)能減排措施的依據(jù)。
2.1.3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)研究
為了進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究,分析技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益,有必要按照能量轉(zhuǎn)化為功的能力的差別對(duì)能量進(jìn)行分類:高級(jí)、低級(jí)、僵態(tài)能量。
過程的可逆性:① 可逆過程,理想過程、極限;② 實(shí)際過程不可逆,為此應(yīng)在所具備的條件下追求向極限逼近;③ 是實(shí)際中節(jié)能工作的本質(zhì)。
用能原則方法:① 本質(zhì)節(jié)能;② 過程節(jié)能(按質(zhì)梯次用能)。
工藝過程能量的種類:① 與物流移送有關(guān)的能量,即位能/勢(shì)能、泵送、壓縮機(jī)、降壓;② 與物質(zhì)狀態(tài)有關(guān)的能量,即相態(tài)、純度;③ 與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的能量,即化學(xué)焓、終止劑或回?zé)捚湍芎、工藝排棄能耗?/div>
簡(jiǎn)單是效率的基礎(chǔ),多技術(shù)共用可以化解提高熱效率的難題。
2.1.4 推薦的節(jié)能管理方法
2.1.4.1 熱量利用型方法
裝置間熱聯(lián)合;低溫位余熱發(fā)電和低溫位余熱制冷;水熱介質(zhì)技術(shù)在煙氣余熱回收中的應(yīng)用。
2.1.4.2 能級(jí)利用性方法
夾點(diǎn)技術(shù)在裝置熱網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用;氣分利用低溫?zé)崽娲羝夹g(shù);蒸汽分級(jí)利用和背壓透平技術(shù)。
2.1.4.3 減少損失型方法
特種隔熱防腐涂料;機(jī)泵過?刂萍夹g(shù):變頻、葉輪切削;熱電裝置鍋爐及汽輪機(jī)、疏水器改造;閉式回收高溫凝結(jié)水技術(shù);熄滅火炬與硝煙蒸汽;共軸機(jī)組。
2.1.4.4 減少阻力型方法
大型板殼式換熱器的應(yīng)用;加熱爐強(qiáng)化熱技術(shù)及強(qiáng)化傳熱型燃燒熱水器;輸送節(jié)能技術(shù);加熱爐管扭曲片技術(shù)。
2.1.4.5 多技術(shù)共用型方法
催化蒸餾技術(shù);自動(dòng)超馳控制技術(shù);各種防結(jié)垢技術(shù)。
3 節(jié)能減排的評(píng)估和審查
涂料企業(yè)近年來(lái)不少老廠按政府要求搬遷出市中心和人口密集區(qū)域,作為一個(gè)新的大型企業(yè),在開始建筑時(shí)就會(huì)遇到關(guān)于固定資產(chǎn)的投資問題。
根據(jù)《國(guó)家發(fā)改委關(guān)于加強(qiáng)固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查工作的通知》(發(fā)改投資「2006」2787號(hào)文)要求如下:
。1)按照《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》要求,開展好固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查工作,國(guó)家發(fā)改委審批、核準(zhǔn)和報(bào)請(qǐng)國(guó)務(wù)院審批、核準(zhǔn)的固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目,可行性研究報(bào)告或項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告必須包括節(jié)能分析篇(章);咨詢?cè)u(píng)估單位的評(píng)估報(bào)告必須包括對(duì)節(jié)能分析篇(章)的評(píng)估意見;國(guó)家發(fā)改委的批復(fù)文件或報(bào)國(guó)務(wù)院的請(qǐng)示文件必須包括對(duì)節(jié)能分析篇(章)的批復(fù)或請(qǐng)示內(nèi)容,節(jié)能分析篇(章)的編寫、咨詢?cè)u(píng)估機(jī)構(gòu)的評(píng)估和國(guó)家發(fā)改委的審查都要本著合理利用能源、提高能源利用效率的原則,依據(jù)國(guó)家合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行,節(jié)能分析篇(章)包括項(xiàng)目應(yīng)遵循的合理用能標(biāo)準(zhǔn)及節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范;建設(shè)項(xiàng)目能源消耗種類和數(shù)量分析;項(xiàng)目所在地能源供應(yīng)狀況分析;能耗指標(biāo);節(jié)能措施和節(jié)能效果分析等內(nèi)容。
(2)地方政府審批、核準(zhǔn)的項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查要求,地方政府有關(guān)部門可參照國(guó)家發(fā)改委審批、核準(zhǔn)項(xiàng)目的要求,制定本地區(qū)的固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查辦法,結(jié)合現(xiàn)有固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目的審批、核準(zhǔn)程序,依據(jù)國(guó)家和地方的合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范,開展節(jié)能評(píng)估和審查工作。
(3)認(rèn)真抓好固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查工作的監(jiān)督管理。對(duì)未進(jìn)行節(jié)能審查或未通過節(jié)能審查的項(xiàng)目一律不得審批、核準(zhǔn),更不得開工建設(shè)。對(duì)擅自批準(zhǔn)項(xiàng)目建設(shè)或不按照節(jié)能審查批復(fù)意見建設(shè)的,要追究直接責(zé)任人的責(zé)任。觸犯法律的,要依法給予處罰。要加強(qiáng)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行過程中的監(jiān)督檢查,確保節(jié)能措施與能效指標(biāo)的落實(shí);對(duì)違反已批復(fù)節(jié)能措施的建設(shè)內(nèi)容和生產(chǎn)行為,要責(zé)令停止施工并限期整改,同時(shí)依法追究相關(guān)單位的法律責(zé)任。從報(bào)送國(guó)家發(fā)改委審批、核準(zhǔn)的項(xiàng)目可行性研究報(bào)告和項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告必須按要求編制節(jié)能分析篇(章),否則,國(guó)家發(fā)改委將不予受理。
對(duì)企業(yè)能源審查的主要內(nèi)容如下:
(1)企業(yè)的能源管理概況,包括企業(yè)落實(shí)國(guó)家節(jié)能法律法規(guī)概況、企業(yè)能源管理的組織機(jī)構(gòu)概況、能源管理制度建設(shè)及落實(shí)概況、配備計(jì)量器具概況及有效性概況,以及企業(yè)的能源系統(tǒng)與生產(chǎn)匹配概況。
。2)企業(yè)的用能概況及能源流程,即企業(yè)能源的輸入、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換、消耗、損失、外銷等情況及用能源圖表述企業(yè)用能情況。
(3)企業(yè)的能源計(jì)量及統(tǒng)計(jì)狀況,企業(yè)的能源計(jì)量配備情況、檢定情況、系統(tǒng)的計(jì)量檢測(cè)率情況及計(jì)量器具的管理情況,企業(yè)能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表范圍、頻度和細(xì)分程度、分析的深度等。
(4)企業(yè)能源消費(fèi)指標(biāo)計(jì)算分析,企業(yè)能源成本費(fèi)用的子項(xiàng)。
。5)用能設(shè)備運(yùn)行效率計(jì)算分析,用能設(shè)備就是消耗各種能源的設(shè)備,其輸入能源中有效能源部分所占比例是衡量設(shè)備及企業(yè)能源利用水平的非常重要的指標(biāo)。
。6)產(chǎn)品綜合能源消耗和產(chǎn)值能耗指標(biāo)計(jì)算分析,綜合能耗、企業(yè)單位產(chǎn)值(凈產(chǎn)值)綜合能耗、產(chǎn)品單位產(chǎn)量綜合能耗、產(chǎn)品單位產(chǎn)量直接綜合能耗、產(chǎn)品單位間接綜合能耗和產(chǎn)品可比單位產(chǎn)量綜合能耗,通過綜合指標(biāo)計(jì)算比較來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)間能源消耗的可比性。
。7)能源成本指標(biāo)計(jì)算分析,能源成本是單位產(chǎn)品消耗的能源量與能源價(jià)格的乘積,此指標(biāo)反映了企業(yè)的能源的利用水平、區(qū)域能源結(jié)構(gòu)和能源政策的情況,是企業(yè)密切關(guān)注的一個(gè)指標(biāo)。
。8)節(jié)能量計(jì)算,企業(yè)節(jié)能量是企業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)消耗的能源實(shí)際量與按比較基準(zhǔn)值計(jì)算的總量之差,反映一個(gè)階段企業(yè)節(jié)能工作總體成績(jī)的指標(biāo),但節(jié)能量要注意與基期在各因素方面的可比性。
。9)評(píng)審節(jié)能技措項(xiàng)目的財(cái)務(wù)和經(jīng)濟(jì)分析,在生產(chǎn)條件可比情況下,節(jié)能措施實(shí)施前后相比,生產(chǎn)相同數(shù)量的產(chǎn)品(或完成相同數(shù)量的工作量)能源減少,而引起的能源消耗費(fèi)用及成本的變化。
。10)對(duì)企業(yè)而言,能源審計(jì)應(yīng)該是一個(gè)逐步深化、細(xì)化的過程,能源審計(jì)初步的目的,是計(jì)算分析企業(yè)綜合能耗產(chǎn)值、綜合能耗工業(yè)增加值、主要產(chǎn)品單位產(chǎn)量能耗指標(biāo),以便同行業(yè)對(duì)比;初步確定企業(yè)在能耗方面的技術(shù)水平及差距。
4 節(jié)能減排的信息化問題
這實(shí)際上是要利用信息技術(shù)管理節(jié)能減排工作。具體講就是通過信息資源將資產(chǎn)資源和工藝流程,業(yè)務(wù)流程組合在一起,提高資金和原材料的運(yùn)用效率,降低能源與原材料的消耗,實(shí)現(xiàn)成本降低的目的。
信息化技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程中能源消耗的管理和降低是通過對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)行理想的控制,對(duì)節(jié)能投資項(xiàng)目提供評(píng)估,對(duì)相關(guān)技術(shù)作科學(xué)的評(píng)價(jià)。對(duì)于不同的系統(tǒng),例如企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng),生產(chǎn)執(zhí)行管理(MES)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理(SCM)系統(tǒng)和客戶關(guān)系管理(CRM)系統(tǒng)等在信息化節(jié)能減排實(shí)行時(shí),是相互關(guān)連的。信息技術(shù)可通過先進(jìn)的調(diào)度算法降低企業(yè)的能源費(fèi)用和排放,而在降低能源成本的同時(shí)也減少了CO2的排放。
信息技術(shù)對(duì)節(jié)能減排的潛在能力是相當(dāng)大的,主要表現(xiàn)在以下7個(gè)方面:
(1)提供基于相應(yīng)的指標(biāo)與管理原理的指導(dǎo),可以將MES用作為節(jié)能減排的重要工具,因?yàn)镸ES的解決方案包括基于生產(chǎn)系統(tǒng)績(jī)效(成本)持續(xù)改進(jìn)的有效管理。
(2)將對(duì)碳足跡的測(cè)量以及能耗需求集成到MES的解決方案中。
。3)使主要業(yè)務(wù)流程對(duì)于全公司而言更透明,并將從生產(chǎn)層到管理層的全部信息動(dòng)態(tài)地集成一起(例如,為了更好更快地做出決策,應(yīng)將所有必要的動(dòng)態(tài)管理信息與實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息均集成到MES系統(tǒng)中)。
。4)提供評(píng)價(jià)工藝流程能效績(jī)效數(shù)據(jù)的軟件。
。5)開發(fā)出使生產(chǎn)過程可視化的通用信息平臺(tái)。
(6)對(duì)能效可視化及能效改變相關(guān)的復(fù)雜仿真模型,采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)的更詳細(xì)的模型。
(7)將能效績(jī)效準(zhǔn)則集成到信息系統(tǒng)中。對(duì)于涂料生產(chǎn)來(lái),講從原料(樹脂、粉料、助劑、溶劑)生產(chǎn)的控制到制漆(分散、研磨)調(diào)色,調(diào)試各種指標(biāo)直到包裝各一個(gè)步驟中都有數(shù)據(jù)處理的問題,數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量(快速、準(zhǔn)確)直接影響到整個(gè)節(jié)能減排的信息化效果。這里涉及到的數(shù)據(jù)處理方法有:
、 缺失值處理(主要運(yùn)用:“線性插值填充空缺值”方法及拉格朗日[Lagrange]插值填充空缺數(shù)據(jù)法);
、 異常數(shù)據(jù)檢測(cè);
、 數(shù)據(jù)濾波;
、 穩(wěn)態(tài)檢測(cè);
、 矛盾數(shù)據(jù);
、 數(shù)據(jù)規(guī)范化方法(包括最大——最小規(guī)范化,正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化,單位標(biāo)準(zhǔn)化)。由于這些方法涉及的數(shù)學(xué)內(nèi)容比較專業(yè),限于篇幅不在此介紹了。
5 結(jié)語(yǔ)
回顧世界上一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)的各種戰(zhàn)爭(zhēng)、災(zāi)難和沖突,常常發(fā)現(xiàn)與資源,其中最主要的資源——能源資源有關(guān),超級(jí)大國(guó)不惜動(dòng)用各種手段搶奪別國(guó)的資源,挑起資源國(guó)之間的矛盾。能源已成為世界政治、軍事和經(jīng)濟(jì)的核心。但是地球上的資源是一個(gè)常數(shù),它不會(huì)增加的,因此各國(guó)科學(xué)家都在關(guān)心和研究節(jié)能減排的問題。我國(guó)的全國(guó)能源基礎(chǔ)和管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)也在編制能源管理體系相關(guān)的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)涂料界來(lái)說(shuō),國(guó)際上的一些有遠(yuǎn)見的公司多年前已開始著手這方面的研發(fā)工作。對(duì)于我國(guó)涂料界來(lái)說(shuō),人們也關(guān)心這方面的動(dòng)向,也想了解這方面的新成果,甚至也希望能自己動(dòng)手來(lái)探索一些這方面的前沿課題。本文的意愿就是拋磚引玉,希望大家共同來(lái)探索一下這方面的工作。不要等別人已是碩果累累的時(shí)候,我們?cè)倬o隨他人之后。希望能就此問題盡快開展一些研討,不知能否實(shí)現(xiàn)?!