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關(guān)鍵詞:教室照明;物聯(lián)網(wǎng);節(jié)能;智能照明
中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:2095-1302(2014)12-00-03
0 引 言
在我國照明耗電占年發(fā)電量的10%,而對照明場所多的高校而言,照明耗電超過了學(xué)校年耗電量的40%。高校教室照明用電的管理基本是一種粗放式的管理狀態(tài),高耗能、低光效的照明器材仍普遍采用。高校教室具有學(xué)生流動率高、教室學(xué)生人數(shù)不定的特點。教室作為公共資源隨時都有學(xué)生進(jìn)來和離去,這樣很容易造成能源浪費現(xiàn)象的出現(xiàn),例如人走燈未滅;教室只有幾個學(xué)生,但整個教室的燈都開著。
由于高校教室學(xué)生流動性大,教室照明具有明顯無序性的特點。針對此特點業(yè)界提出了聲控方案、紅外感應(yīng)方案、定時滅燈方案等,這些方案對單點控制效果明顯,但不能實現(xiàn)教室照明的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本文嘗試?yán)梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的高校教室照明監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)高校教室照明自動控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備等方式獲取物理世界的各種信息,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳送與交互,采用智能計算技術(shù)對信息進(jìn)行分析處理,從而提高對物質(zhì)世界的感知能力,實現(xiàn)智能化的決策和控制。其主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成,其中:感知層包括傳感器、二維碼、RFID(射頻識別)、多媒體設(shè)備等數(shù)據(jù)采集和自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)層包括各種網(wǎng)關(guān)和接入網(wǎng)絡(luò)以及異構(gòu)網(wǎng)融合、云計算等承載網(wǎng)支撐系統(tǒng);應(yīng)用層包括信息管理、業(yè)務(wù)分析管理、服務(wù)管理、目錄管理等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用子系統(tǒng)。
針對高校資源浪費現(xiàn)象,可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)智能控制,通過物聯(lián)網(wǎng)所提供的大量的傳感技術(shù)、無線通信技術(shù),以及微處理控制系統(tǒng),使智能照明系統(tǒng)能夠“感知”環(huán)境,根據(jù)外界情況的變化作出相應(yīng)的解決方案,避免能源浪費。相比人工控制教學(xué)樓照明燈,物聯(lián)網(wǎng)控制實時性強(qiáng),而且可以全天候工作。
2 智能照明系統(tǒng)設(shè)計
2.1 智能照明系統(tǒng)架構(gòu)
高校教學(xué)樓照明按區(qū)域劃分為教室內(nèi)照明、過道照明、廁所照明。針對照明要求不同,分三種回路控制,分為教室內(nèi)照明回路、過道照明回路、廁所照明回路。白天過道采光充足的情況下不需要開燈,晚上教學(xué)樓關(guān)門后在沒有人的情況也不需要開燈,可以采用定時器控制。對于廁所照明也可采用定時器控制,在早上教學(xué)樓開門時接通廁所照明總閘,在晚上關(guān)門時斷開總閘。而對于教室照明需要更智能化的控制,可通過傳感器識別有無人進(jìn)入房間或檢測環(huán)境的光照度,自動調(diào)整教師燈的開啟關(guān)閉。
高校教室智能照明系統(tǒng)分成三層架構(gòu):監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層,如圖1智能照明系統(tǒng)架構(gòu)所示。設(shè)備層主要是采集信息和控制照明燈的功能;網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)信息傳輸,實現(xiàn)監(jiān)控層與設(shè)備層之間的通信;監(jiān)控層主要功能是對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理工作。這三部分共同完成了服務(wù)器通過多種網(wǎng)絡(luò)與底層設(shè)備進(jìn)行信息交換,從而達(dá)到控制室內(nèi)照明燈的目的。
圖1 智能照明系統(tǒng)架構(gòu)
2.2 通信系統(tǒng)設(shè)計
在圖2可以看到智能照明通信系統(tǒng)采用了CAN總線、ZigBee無線網(wǎng)路和以太網(wǎng)三種網(wǎng)路。ZigBee具有低功耗、低成本和組網(wǎng)能力強(qiáng)的特點,但是它傳輸距離只有75 m,因此遠(yuǎn)距離傳輸部分采用了以太網(wǎng)。感知單元的所有元器件通過CAN總線連接到ZigBee模塊,每個元器件均分配唯一的單元地址。當(dāng)感知單元的元器件采集到信息后,將其傳輸?shù)絑igBee模塊,ZigBee模塊再將信號傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)收到信息后進(jìn)行判斷,繼而控制相應(yīng)回路輸出。ZigBee模塊將控制信息發(fā)送到控制模塊,控制模塊實現(xiàn)對照明燈的開關(guān)控制??刂颇K是一種靠繼電器輸出開關(guān)量的元件。
圖1 照明系統(tǒng)拓?fù)渫ㄐ沤Y(jié)構(gòu)
2.3 監(jiān)控中心設(shè)計
監(jiān)控中心運(yùn)行在服務(wù)器上,通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與智能網(wǎng)關(guān)通訊。監(jiān)控中心主要對教學(xué)樓內(nèi)教室的照明情況進(jìn)行實時監(jiān)視,并能遠(yuǎn)程控制照明燈的開關(guān),如系統(tǒng)要控制分布的照明燈具,可由監(jiān)控中心來完成。監(jiān)控中心需要完成的功能包括:查詢教室照度、網(wǎng)絡(luò)連接情況、教室照明燈開啟情況;可選擇手動或自動運(yùn)行模式,手動模式下可在監(jiān)控界面上遠(yuǎn)程控制開關(guān)燈,自動模式則是系統(tǒng)更加照度自行調(diào)節(jié)照明;教室的用電情況、照明時長等記錄在數(shù)據(jù)庫,方便查詢。
3 結(jié) 語
本文對高校教室智能照明系統(tǒng)提出構(gòu)想,下一步工作將對系統(tǒng)的底層硬件設(shè)備、組網(wǎng)方式和服務(wù)器作研究開發(fā)。若有需要可以通過通用接口,將智能照明網(wǎng)絡(luò)與智能樓宇系統(tǒng)聯(lián)動起來工作,使高校校園管理更加方便。本文所提出的通過光照度變化和紅外人體感應(yīng)的智能照明系統(tǒng),能夠滿足教學(xué)節(jié)能需求,對建設(shè)節(jié)約型校園有較高的應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)
[1]黃穎,黃鳳琴. 高校教室照明節(jié)試驗與對策分析[J]. 四川環(huán)境,2009(6):51-53
吉林省金立方燃?xì)夤?jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司成立于2005年,是一家專注于國內(nèi)商用燃?xì)鉅t具研制、開發(fā)、生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)的科技型民營企業(yè)。金立方企業(yè)堅持“以人為本,服務(wù)社會”的企業(yè)理念;堅持“方正立業(yè),誠信為金”的企業(yè)精神;堅持“陽光、和諧、富?!钡钠髽I(yè)宗旨,使企業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道。
目前,該公司在上海、蘇州、南京、成都、沈陽、長春設(shè)有技術(shù)服務(wù)中心。國內(nèi)客戶總數(shù)已達(dá)1000多家(其中長春市130多家),安裝爐具總數(shù)3300多套(其中長春市450多套)。共為客戶節(jié)約燃?xì)饨?000噸,為客戶創(chuàng)造效益近1800萬元。
金立方產(chǎn)品適用于液化氣、天然氣和人工煤氣。在國內(nèi)餐飲業(yè);各院、校、企、事業(yè)單位、政府機(jī)關(guān)、部隊營房、醫(yī)院等單位食堂;各大食品(熟食)加工企業(yè);快餐配送企業(yè)等方面有巨大的市場需求。
關(guān)鍵字:新建建筑;建筑節(jié)能設(shè)計;節(jié)能措施
1 引言
節(jié)約能源是我國一項長期必須堅持的戰(zhàn)略方針,是落實科學(xué)發(fā)展觀、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措。河北省是一個資源能源消耗大省,能源供求矛盾十分突出。目前,全省城鎮(zhèn)既有民用建筑約8億平方米,其中達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑還不到15%,建筑能耗約占全省能耗總量的22%,而采暖能耗就占了建筑能耗的1/3。因此,必須貫徹建筑節(jié)能方針,采取全面科學(xué)的節(jié)能措施,把節(jié)能真正落到實處。
2 小區(qū)能源消耗概述
該項目是民用建筑,建筑節(jié)能是能源節(jié)約的重點領(lǐng)域,該項目的用地性質(zhì)為居住用地,住宅是建筑領(lǐng)域節(jié)約資源非常重要的環(huán)節(jié)。項目能源消耗主要能源為水、電、天然氣和采暖用煤,其中年消耗天然氣19.95萬m3;電179.73萬度;采暖用煤581.68噸。通過護(hù)結(jié)構(gòu)等節(jié)能措施,達(dá)到節(jié)能65%。
3節(jié)能設(shè)計措施
3.1遵循原則
堅持節(jié)能與結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步和加強(qiáng)管理相結(jié)合。通過應(yīng)用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和升級,提高產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)裝備水平。加強(qiáng)管理,減少損失浪費,提高能源利用效率。
在本項目在施工圖設(shè)計中必須參照國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行施工圖的設(shè)計。如:《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(DB13(J)63-2007)、《住宅設(shè)計規(guī)范》(GB50096-1999)(2003年版)、《住宅建筑規(guī)范》(GB50368-2005)、《建筑外窗空氣滲透性能分積極檢測方法》(GB/T7107-2002)等。
3.2技術(shù)措施
①在結(jié)構(gòu)中應(yīng)采用空心磚,現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)。
②窗應(yīng)采用中空玻璃塑鋼窗,降低傳熱系數(shù)。擬采用窗上加貼透明聚酯膜、加裝門窗密封條、使用低輻射玻璃(LOW-E玻璃)、封裝玻璃和絕熱性能好的塑料窗等措施,改善門窗絕熱性能,有效降低室內(nèi)空氣與室外空氣的熱傳導(dǎo)。在滿足采光、通風(fēng)和造型等功能的前題下盡量減少窗墻比。
③利用地形,合理設(shè)計住宅樓的朝向、間距、建筑密度、容積率等,最大限度的利用土地資源。
④充分利用自然光,采用高效節(jié)能光源和高效燈具;充分利用自然通風(fēng),減少空調(diào)使用時間。
⑤除特殊情況外,建筑設(shè)計時應(yīng)采用太陽能一體化設(shè)計,并應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)范要求。
⑥建筑形體盡可能簡潔,以減少建筑的形體系數(shù)。形體系數(shù)應(yīng)≤0.3。
⑦采用能耗較低的高效保溫建筑材料。墻體采用聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等新型高效保溫絕熱材料以及復(fù)合墻體,降低外墻傳熱系數(shù)。
⑧采用高效保溫材料保溫屋面、架空型保溫屋面、浮石沙保溫屋面和倒置型保溫屋面等節(jié)能屋面。
⑨頂層陽臺頂板、首層陽臺底板、陽臺欄板及外挑構(gòu)件等應(yīng)采取相應(yīng)的保溫措施。
⑩衛(wèi)生潔具選用節(jié)水型沖洗配件??照{(diào)、通風(fēng)等設(shè)備均選用符合國家耗能和性能指標(biāo)的優(yōu)良產(chǎn)品。
4 節(jié)省電能措施
電節(jié)能工作的重點是:建立健全節(jié)能管理機(jī)制,正確設(shè)計供配電系統(tǒng),選用高效節(jié)能產(chǎn)品,通過科學(xué)設(shè)計、科學(xué)管理,實現(xiàn)供配電及用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
4.1選用節(jié)能型低壓電器設(shè)備
照明用電占總用電量的70%以上,用高效節(jié)能熒光燈代替白熾燈,可節(jié)電70%-80%,用電子鎮(zhèn)流器替代傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器可節(jié)能20%-30%,照明采用高效節(jié)能燈具及高效節(jié)能光源,如高效熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈及電子鎮(zhèn)流器,淘汰高壓汞燈。
4.2選用節(jié)能降耗型分體式空調(diào)設(shè)備
項目建成后鼓勵居民除選用節(jié)能降耗的空調(diào)設(shè)備外,同時分體式空調(diào)器的能效除與空調(diào)器的性能有關(guān)外,因此,在確定安裝位置時,要保證具有足夠的條件,使其發(fā)揮最大的功效。
4.3變電所變壓器,均采用高效、低能耗產(chǎn)品。
4.4水泵及供水設(shè)備采用變頻設(shè)備,降低能耗、提高效率。
5合理節(jié)水措施
水資源是重要的物質(zhì)資源,在本地區(qū)嚴(yán)重缺水的大背景下,充分重視和合理利用水資源,是面臨的重要課題。本項目提倡有效的利用雨水資源
①采用適當(dāng)?shù)姆桨?,收集雨水,回灌地下水?/p>
②適當(dāng)將雨水集中,用于綠化、噴灑道路用水。雨水充分利用,投資少,效果明顯,應(yīng)適時選擇方案和充分利用。
③采用適當(dāng)管理措施,強(qiáng)化節(jié)水型衛(wèi)生潔具的使用,采用節(jié)水型生活用水器具。
④強(qiáng)化設(shè)計、施工、管理質(zhì)量,減少管網(wǎng)的漏失率。注重管材接口,控制管網(wǎng)漏失率小于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
⑤本項目應(yīng)配套建設(shè)中水回用設(shè)施采用一體式中水處理系統(tǒng)處理洗浴、盥洗廢水,可回用的廢水,用于沖廁、綠化、道路保潔及場地等用水,減少新水消耗。
⑥供水充分利用市政管網(wǎng)壓力。
6結(jié)束語
通過本項目的建筑節(jié)能設(shè)計,力爭為同類地區(qū)住宅建筑節(jié)能設(shè)計提供參考,現(xiàn)總結(jié)設(shè)計注意事項如下:
①注意室外環(huán)境設(shè)計,減少大面積混凝土地面反射熱量,盡量增加綠化面積,利用植被改善環(huán)境。
②采用新型節(jié)能環(huán)保建筑材料,包括墻體、保溫、防水、隔熱隔音材料和節(jié)能產(chǎn)品,如節(jié)能燈、節(jié)水衛(wèi)生潔具、節(jié)燃灶具等,最大限度降低經(jīng)營成本。
③盡量減少管線長度,減少水、電、熱氣的無功損耗,從建筑物理學(xué)的角度降低能耗。
④采用節(jié)水裝置,減少不必要的水損失。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)
構(gòu)成冷卻水系統(tǒng)的各裝置上的能量損失因各自的工作原理、系統(tǒng)控制方法、設(shè)備制造工藝及安裝方式等的不同,其對能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換效率不同,從而產(chǎn)生了不同節(jié)能技術(shù)。除對電源裝置本身的優(yōu)化外,廣泛采用的節(jié)能技術(shù)主要有三種:變頻調(diào)速、高效水泵及水動能。其中變頻調(diào)速控制是從系統(tǒng)控制優(yōu)化角度進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化;水泵節(jié)能是通過設(shè)備設(shè)計與制造的改善來實現(xiàn)節(jié)能;水動能冷卻塔則是充分利用管網(wǎng)中水動能余量進(jìn)行能量二次利用。
1變頻調(diào)速控制技術(shù)
變頻調(diào)速在冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用主要針對驅(qū)動水泵的電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制,可以有效實現(xiàn):①流量調(diào)節(jié)。通常,由于循環(huán)水系統(tǒng)額定流量基于生產(chǎn)工況最大流量來選用相應(yīng)的循環(huán)水泵,通過調(diào)整水泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,進(jìn)行循環(huán)水量的調(diào)節(jié),以保證生產(chǎn)工況變化時的需要。②替代控制閥。利用控制閥的開度進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),如壓力和流量等參數(shù)的調(diào)整來滿足現(xiàn)場工況,是非常普遍的方案。由于變頻器技術(shù)的快速發(fā)展,其運(yùn)用也越來越廣泛。用變頻控制實現(xiàn)控制閥的控制功能已有了成熟的解決方案。采用變頻調(diào)速控制節(jié)能技術(shù)主要優(yōu)點有:通過調(diào)整轉(zhuǎn)速,滿足生產(chǎn)需求,無附加損耗,高效節(jié)能;電機(jī)完全在空載下啟動,大幅降低啟動電流,減少對電機(jī)、電纜、開關(guān)及電網(wǎng)等的沖擊,同時具備軟啟動功能;變頻調(diào)速避免對設(shè)備不利沖擊,延長電機(jī)等設(shè)備使用壽命,減輕軸承磨損,降低設(shè)備維護(hù)成本,有利于設(shè)備靠運(yùn)行;提高自動化水平,減輕操作人員勞動強(qiáng)度。其局限性是因為變頻器本身要消耗能量,也存在自身效率的差異,在進(jìn)行技術(shù)改造時對現(xiàn)場有一定的技術(shù)要求,且改造后需進(jìn)行專業(yè)維護(hù)。
2高效節(jié)能水泵技術(shù)
水泵的節(jié)能原理是通過提高水泵的運(yùn)行效率實現(xiàn)完成同等送水量時能量消耗降低。自七十年代電子計算機(jī)得到廣泛應(yīng)用后,以被世界公認(rèn)為葉輪機(jī)械三元流動理論[2]的奠基人吳仲華教授的“葉輪機(jī)械三元流動理論”得以運(yùn)用于葉輪機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計與制造上來。1976年美國數(shù)十位泵專家合著的權(quán)威工具書《泵手冊》,把葉輪機(jī)械三元流動理論列為泵設(shè)計的最先進(jìn)方法。這種泵內(nèi)含射流-尾跡模型的三元流動計算方法,把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割,通過對葉輪流道內(nèi)的各工作點的分析,建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流動的數(shù)學(xué)模型。通過這一方法,我們對葉輪流道分析可以做得最準(zhǔn)確,反映流體的流場、壓力分布也最接近實際。由于葉輪出口為射流和尾跡(漩渦)的流動特征,在設(shè)計計算中得以體現(xiàn)。因此,在此基礎(chǔ)上設(shè)計制造的葉輪也就能更好地滿足工況要求,效率顯著提高?;谕瑯拥睦碚?,從局部管網(wǎng)優(yōu)化的角度出發(fā),在水泵的進(jìn)水通道上,增加一組(多片)三元流體曲面引流葉片,以優(yōu)化泵體內(nèi)流場力學(xué)模型,減少流體在泵體內(nèi)部的運(yùn)動阻力,從而達(dá)到降低水泵的氣蝕現(xiàn)象對水泵效能的影響,提升水泵內(nèi)的流體效率,在流量、揚(yáng)程不變的情況下,降低損耗,提升系統(tǒng)的節(jié)能空間。
3水動能冷卻塔技術(shù)
傳統(tǒng)冷卻塔一般由電動機(jī)通過聯(lián)軸器、傳動軸和減速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動冷卻塔的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)抽風(fēng)使進(jìn)塔水流快速散熱冷卻,并經(jīng)水泵加壓將冷卻后的水重新輸送到需要用水冷卻的設(shè)備。通過不斷循環(huán),達(dá)到冷卻水反復(fù)使用。新型水動能冷卻塔是是以水輪機(jī)取代電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動力源。水輪機(jī)的工作動力來自系統(tǒng)的富余流量和富余揚(yáng)程。主要有:(1)設(shè)計余量。設(shè)計人員選水泵型號時,由于水量及系統(tǒng)各環(huán)節(jié)阻力很難被精確的計算出來,為了安全生產(chǎn)及各方面的因素考慮,依據(jù)核定冷卻水量及阻力數(shù)值的基礎(chǔ)上至少加10%~20%的余量。(2)勢能。水輪機(jī)將布水器釋放掉的冷卻塔與換熱設(shè)備的絕對高度之差勢能充分地利用起來,轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)做功的能量。(3)水泵的自身調(diào)節(jié)能力。水泵的流量和揚(yáng)程是互為關(guān)聯(lián)的。在不增大水泵功率的前提下,流量和揚(yáng)程可以相互轉(zhuǎn)化以滿足水輪機(jī)所需的實際壓頭。(4)動能。一般水輪機(jī)的入口流速為10~20m/s,能夠產(chǎn)生很可觀的動能和推動水輪機(jī)葉輪做功的揚(yáng)程。在最初沖擊水輪機(jī)葉輪時,風(fēng)葉的轉(zhuǎn)速和電機(jī)啟動時基本一樣,轉(zhuǎn)速越來越快,當(dāng)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速時,風(fēng)葉和葉輪本身也產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)動慣量,此時所需要的驅(qū)動水頭大大降低。(5)閥門開啟度的余量。在整個循環(huán)管道系統(tǒng)中,由于沿途設(shè)計余量的存在,系統(tǒng)中調(diào)節(jié)控制閥門在大絕大部份運(yùn)行時間內(nèi)處在非全開的狀態(tài),導(dǎo)致整個循環(huán)水閉路系統(tǒng)并不是暢通,致使流量和揚(yáng)程損失巨大。水動能冷卻塔節(jié)能技術(shù)主要優(yōu)勢在于:能實現(xiàn)100%節(jié)電;大大降低冷卻塔的震動和噪聲,減少對環(huán)境的污染;水動風(fēng)機(jī)冷卻塔省去了電機(jī)、連軸節(jié)、減速箱、電控、電纜等,減少日常的維修保養(yǎng)費用;隨著季節(jié)的變化,水動風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著水的壓力的增減而增減,風(fēng)量也隨之增減,使冷卻塔的氣水比穩(wěn)定在最佳的狀態(tài),以達(dá)到冷卻的最佳效果。其局限性在于“富余能量”不一定永遠(yuǎn)存在,如勢能和閥門開啟度這兩種能量根據(jù)現(xiàn)場實際情況可能不存在。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能實踐
湖北新冶鋼有限公司由動力事業(yè)部對各循環(huán)水系統(tǒng)實施集中管控。威仕爐公司作為首批央企節(jié)能服務(wù)公司,組織專業(yè)人員對其2#連鑄水處理系統(tǒng)、3#連鑄水處理系統(tǒng)、7#電爐水處理系統(tǒng)、8#電爐水處理系統(tǒng)、一軋廠水處理系統(tǒng)、制氧廠水處理系統(tǒng)、凈水處理系統(tǒng)及水源站八個水系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場測試與運(yùn)行數(shù)據(jù)采集。調(diào)查測試了共80臺水泵,分析了34臺開機(jī)運(yùn)行的現(xiàn)場水泵數(shù)據(jù)。根據(jù)最保守的計算模型,平均節(jié)電率在20%以上,每年節(jié)約電費約400萬元。以下針對制氧廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實施高效節(jié)能水泵技術(shù)進(jìn)行節(jié)能技改重點分析。
1現(xiàn)場運(yùn)行狀況
鋼鐵生產(chǎn)工藝中制氧是以空氣為原料,通過空氣過濾、壓縮、冷卻、精餾等工序,分離空氣中的氧氣與氮氣來作為重要的冶金原料。冶鋼20000m3/h制氧冷卻機(jī)組是以循環(huán)冷卻水實現(xiàn)制氧過程中的冷卻功能?,F(xiàn)場共配置3臺循環(huán)冷卻水水泵,兩用一備。制氧循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水泵現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1所示。
2技術(shù)方案要點
調(diào)查結(jié)果表明,制氧循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗較高,在“高效流體輸送技術(shù)”進(jìn)行技改方案中,以水泵節(jié)能技術(shù)為首選。主要包括高效節(jié)能水泵及管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)備,調(diào)整更換原輸送設(shè)備;通過安裝預(yù)旋流整流控制裝置,優(yōu)化輸送管網(wǎng)效率;解決原系統(tǒng)運(yùn)行流量偏差所導(dǎo)致的無效功耗;優(yōu)化糾正原系統(tǒng)不合理的運(yùn)行模式,降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。(1)對現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)科學(xué)計算。利用工程流體力學(xué)相關(guān)理論,依據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進(jìn)行流動阻力及能量損失推導(dǎo)計算。應(yīng)用計算機(jī)模擬仿真、實驗研究,較準(zhǔn)確推導(dǎo)出管阻特性,計算出能量損失最小值。(2)節(jié)能水泵設(shè)計與制造。采用國外最先進(jìn)的“CFD”整體數(shù)據(jù)模擬技術(shù)及三元流理論進(jìn)行最優(yōu)水泵設(shè)計,通過“CFD”泵與管路系統(tǒng)裝置整體數(shù)值模擬技術(shù),計算不同工況下泵裝置內(nèi)部流場,提高泵裝置設(shè)計與運(yùn)行效率,如圖2所示。
3節(jié)能方案分析
節(jié)能量測算。實施技改的制氧冷卻水系統(tǒng)水泵組,泵開機(jī)時間為24h/d、365d/a,電費按0.65元/kW•h。技改后流量及揚(yáng)程數(shù)據(jù)為現(xiàn)場用戶確認(rèn)生產(chǎn)要求數(shù)據(jù)。年節(jié)約用電145.5萬kW•h,(見表2)年直接節(jié)約約100萬元。方案實施模式。合同能源管理模式(EPC)是節(jié)能服務(wù)公司實施節(jié)能服務(wù)項目的重要模式。即節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標(biāo),節(jié)能服務(wù)公司為實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供技術(shù)服務(wù),用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù),公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務(wù)機(jī)制。綜合考慮節(jié)能改造現(xiàn)場施工、節(jié)能效益等因素,對制氧廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水泵裝置以EPC模式實施技術(shù)改造。合同能源管理模式實施要點有:(1)某公司負(fù)責(zé)從節(jié)能方案到方案實施的全流程的技術(shù)、資金及項目管理內(nèi)容,冶鋼方面負(fù)責(zé)項目實施時的工程協(xié)作;(2)某公司保證節(jié)能技改實施后噸水節(jié)電率不低于20%;(3)冶鋼在某公司節(jié)能技術(shù)達(dá)到節(jié)電目標(biāo)前提下,以節(jié)電收益按期支付項目費用。
關(guān)鍵詞:高層建筑、供配電系統(tǒng)、節(jié)能設(shè)計
中圖分類號:TU208文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、前言
高層建筑的供配電系統(tǒng)的設(shè)計是一項比較專業(yè)和復(fù)雜的工程,其中最重要的環(huán)節(jié)就是供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計,這樣就既要做好技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理,又要做到節(jié)能。但是由于供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計涉及到很多專業(yè)的知識,這樣就必須運(yùn)用多種專業(yè)知識與電力系統(tǒng)實際情況相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計,從而達(dá)到節(jié)能的目的。
二、高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容
在高層建筑供配電系統(tǒng)中,由于電力資源的消耗非常大,所以在節(jié)能這方面有很大的提升空間和發(fā)展?jié)摿?,在高層建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計的過程一定要進(jìn)行節(jié)能減耗的設(shè)計,高層建筑的綜合性和功能性比較強(qiáng),大部分區(qū)域都會涉及到電能的應(yīng)用,可想而知,其中的電能損耗也是很明顯的,高層建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計內(nèi)容有:
1、照明系統(tǒng)
高層建筑的照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計主要包括供電照明系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化、控制照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、照明燈具選型的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計、聯(lián)動照明操控系統(tǒng)的節(jié)能控制設(shè)計優(yōu)化。在保證高層建筑的照明系統(tǒng)達(dá)到正常的標(biāo)準(zhǔn)的情況下,根據(jù)各個系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。
2、供電系統(tǒng)
高層建筑的供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計主要包括建筑整體用電系統(tǒng)電負(fù)荷的詳細(xì)統(tǒng)計與計算、供電系統(tǒng)綜合治理諧波的設(shè)計方案、供電系統(tǒng)補(bǔ)償無功動態(tài)的策略、供電系統(tǒng)中優(yōu)化節(jié)能具有用電設(shè)備的供電方案設(shè)計。高層建筑的供電系統(tǒng)是非常復(fù)雜的,各種功能的線路、不同作用的電氣設(shè)備,所對應(yīng)的電力資源消耗也是極多的,針對供電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時,必須考慮多方面的影響因素。
3、新能源
高層建筑新能源整體利用的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容主要包括利用太陽能、風(fēng)能發(fā)電、制冷制熱系統(tǒng)等新能源及再生能源系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計。對自然界可再生能源的利用可以大大節(jié)約高層建筑供配電系統(tǒng)的能源,通過對供配電系統(tǒng)的實質(zhì)和新能源技術(shù)進(jìn)行分析,將新能源的使用運(yùn)用到供配電系統(tǒng)中,大大降低了能源的消耗。
4、電氣設(shè)備
高層建筑電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計內(nèi)容主要包括電機(jī)拖動系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能設(shè)計、給水與排水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計、空調(diào)變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計、深井電梯的智能回饋節(jié)能優(yōu)化設(shè)計。
三、高層建筑供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃節(jié)能設(shè)計方案
在進(jìn)行高層樓宇建筑供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計過程中,首先應(yīng)充分統(tǒng)計建筑內(nèi)容用電負(fù)荷類型、容量等數(shù)據(jù)信息,在進(jìn)行有效用電等級劃分和整理后,充分考慮整個供配電系統(tǒng)的整體供電方案、供電距離等因素。其次,在確定高層樓宇建筑供配電方案時,要從供電方案清晰明了、簡單可靠、操作維護(hù)方便等方案進(jìn)行方案設(shè)計。總降壓變配所的布設(shè)位置選擇應(yīng)盡量靠近整個高層樓宇用電負(fù)荷中心部位,以縮短供電系統(tǒng)的供電半徑,降低供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的線路損耗,提高供配電系統(tǒng)供電可靠性、供電質(zhì)量、以及節(jié)能降耗水平。最后,要對結(jié)合用電負(fù)荷總量、供配電方案等對變壓器容量、臺數(shù)、型號,以及供電線路型號、截面、敷設(shè)方式等進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化選型設(shè)計,設(shè)計出能夠隨季節(jié)性負(fù)荷變化而動態(tài)調(diào)節(jié)的供配電方案,有效提高配電變壓器的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,降低變壓器運(yùn)行能耗,提高供電線路供電功率因素,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
四、高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計技術(shù)要點分析
1、配電變壓器的節(jié)能選型設(shè)計
變壓器的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要綜合考慮綜合投資和年耗電量等多個因素,從大量實踐工作經(jīng)驗可知,較為經(jīng)濟(jì)合理的配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型設(shè)計,是根據(jù)配電變壓器的投資回收年限來確定配電變壓器的型號,其可以用配電變壓器的投資費用價差與年耗電的電費價差來獲得,具體表達(dá)式為:
在進(jìn)行配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能選型設(shè)計時,其節(jié)能經(jīng)濟(jì)回收年限應(yīng)嚴(yán)格,按照2006年各省的《節(jié)約能源條例》中相關(guān)技術(shù)規(guī)定要求。通常配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計過程中,其計算投資回收年限應(yīng)不超過5年,而其最大投資回收服役年限不得超過7年。在配電變壓器節(jié)能優(yōu)化選型設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)高層樓宇建筑實際用電負(fù)荷需求,按照略高于配電變壓器最佳負(fù)荷率來進(jìn)行配電變壓器容量選擇,通常應(yīng)設(shè)置配電變壓器負(fù)荷率在70%左右較為節(jié)能經(jīng)濟(jì)合理。在配電變壓器型號選擇過程中,應(yīng)優(yōu)選空載損耗、負(fù)載損耗等均較小的節(jié)能性變壓器。如:對于容量均為315kVA的10kV配電變壓器而言,S13節(jié)能型配電變壓器與常規(guī)S7配電變壓器相比,其負(fù)責(zé)損耗由S7的4812W有效降低到3638W;空載損耗則由771W降低到339W。在配電變壓器選型設(shè)計中,優(yōu)選三角形立體卷鐵芯高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)型配電變壓器來代替常規(guī)插片式高能耗配電變壓器,不僅可以有效提高建筑供配電系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率、降低配電變壓器的運(yùn)行能耗,同時還可以降低配電變壓器空載電流延長配電變壓器的綜合使用壽命。
2、建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
對于熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈等燈具型號優(yōu)化選型設(shè)計時,其燈具效率應(yīng)滿足GB 50034-2004《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中第3.3.2條中的相關(guān)技術(shù)要求,同時應(yīng)嚴(yán)格控制照明系統(tǒng)方案的節(jié)能降耗技術(shù)指標(biāo)。智能化自動化建筑照明控制系統(tǒng)的合理采用,是高層樓宇建筑照明系統(tǒng)工程節(jié)能降耗的主要技術(shù)措施,將智能自動化優(yōu)化調(diào)控技術(shù)與建筑照明性能有機(jī)結(jié)合起來,一方面可以大幅度提高建筑照明系統(tǒng)的照明質(zhì)量水平,提高建筑照明的人性化智能自動化服務(wù)水平;另一方面,智能照明控制系統(tǒng)可以根據(jù)照明場所的溫度、濕度、光照等條件,進(jìn)行系統(tǒng)智能分析,從而制定高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)的照明調(diào)控方案策略,使建筑照明系統(tǒng)調(diào)控更為精細(xì)合理,有效提高建筑照明系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換效率,充分利用自然光源,達(dá)到節(jié)能設(shè)計的目的。
3、電機(jī)拖動系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
電機(jī)拖動系統(tǒng)能耗約占整個建筑電氣能耗的91%,同時大多數(shù)電機(jī)拖動系統(tǒng)中其電能轉(zhuǎn)換利用效率普遍較低,存在非常大的節(jié)能降耗優(yōu)化設(shè)計潛力。因此,在電機(jī)拖動系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計過程中,對于200kW以下從投資經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)應(yīng)優(yōu)選低壓電機(jī);對于355KW及以上功率的電機(jī)只有高壓電機(jī)序列,只能選擇高壓電機(jī);而對于200~355kW范圍內(nèi)的電機(jī)而言,應(yīng)從技術(shù)可行性、投資經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)性等多個角度進(jìn)行綜合分析,以優(yōu)選出節(jié)能經(jīng)濟(jì)的電機(jī)功率。應(yīng)結(jié)合建筑電機(jī)拖動系統(tǒng)的實際情況,合理選用變頻調(diào)速、軟啟動等先進(jìn)控制方案對電機(jī)拖動系統(tǒng)控制模式進(jìn)行設(shè)計,以達(dá)到電機(jī)拖動系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)的目的。
五、結(jié)束語
綜上所述,本文主要對高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計進(jìn)行分析,由于高層復(fù)雜建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計是一項涉及到很多專業(yè)和方面的工程,其中配電變壓器節(jié)能經(jīng)濟(jì)選型設(shè)計、照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計以及電機(jī)拖動系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計是工程最主要的三個方面。在設(shè)計中,要想真正實現(xiàn)供配電系統(tǒng)高效節(jié)能,就必須要對電氣、通風(fēng)以及給排水等專業(yè)的配合,這樣才能設(shè)計科學(xué)合理以及經(jīng)濟(jì)的方案,從而推動建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作的順利開展
參考文獻(xiàn):
[1]王忠勇.高層建筑供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計分析[J].低壓電器,2009(22).