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[關鍵詞]油田燃氣鍋爐;運行;節能
中圖分類號:TK229.8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)08-0081-01
近年來,很多工業城市出現嚴重的空氣污染問題,例如北京,經常出現霧霾,嚴重影響生存環境質量,不利于實現經濟的可持續發展。因此,在發展環保經濟的倡導下,油田燃氣鍋爐應在運行方式和節能保護等方面采取一定措施,為實現社會主義現代化建設提供幫助。
一、燃料
油田燃氣鍋爐的氣體燃料種類很多,其中天然氣涉及到氣田氣等,其主要的組成成分是甲烷(90%以上)。另外,該氣體的熱值也比較高,低位的發熱數值區間為35000-3900KJ/Nm3。正常情況下,其需要脫除硫化氫以及二氧化碳和水分,進而制作成為液化天然氣。油田氣主要指的是石油開采過程中產生的氣體,其中甲烷的含量為80%,且其低位發熱數值區間為39000-4400KJ/Nm3。煤田氣指的是從煤炭開采過程中產生的可燃性氣體,其中甲烷的含量一般為50%,且其低位發熱數值區間為13000-1900KJ/Nm3。還有一種燃料為人工氣體燃料,主要指的是將煤炭和石油等作為原料進行加工所得到的氣體燃料。焦爐煤氣主要指的是煉焦爐當中高溫進行干餾分解所產生的燃氣類型,其最為主要的可燃成分是甲烷、氫氣,其低位熱值區間為15000-25000KJ/M3。
其中,轉爐煤氣和高爐煤氣都是煉鐵與煉鋼過程當中產生的副產品,最為主要的可燃成分為一氧化碳和甲烷等,低位熱值區間在3500-7000KJ/M3。液化類型的石油氣一般在石油煉制的過程中產生,屬于一種氣態形式的碳氫化合物,由丙烷、丁烷等可燃成分組成。
氣體燃料具有很多優點,使用性能優,且容易和空氣進行混合,燃燒過程較為穩定,油田燃氣鍋爐經濟運行與節能措施
徐秋野
(大慶油田有限責任公司第七采油廠第四油礦)
[摘 要]油田企業在一定程度上是促進我國經濟發展的重要部分,其運營效率直接與其相關產業發展聯系密切。筆者主要分析油田燃氣鍋爐實現經濟運行和節能的重要策略,旨在為實現環境保護和經濟水平的和諧發展提供借鑒。
[關鍵詞]油田燃氣鍋爐;運行;節能
中圖分類號:TK229.8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)08-0081-01
熱效率相對較高。除此之外,其燃燒的速度加快,且灰份較少,余熱的回收效果相對其他類型燃料更好,還能夠靈活地對性能進行調節,且具有較高的自動化程度。最為重要的一點特點是其環境污染較低,且運輸較為方便。
二、鍋爐運行
(一) 調節溫度和壓力
油田燃氣鍋爐的汽壓如果出現過高的情況,那么其中各個部件所需要承受的壓力也會隨之增加,進而嚴重影響其使用的壽命。如果汽壓出現過低的情況,那么其中蒸汽焓值會急劇降低,進而提升汽耗量,且花費降低,實用性能高。一般汽壓會因為外界負荷改變進而不能有效調整燃燒而出現變化。風量和燃料數量的調節能夠有效調整汽壓。
除此之外,汽溫蒸汽本身的溫度可能影響鍋爐正常運行的經濟性。如果汽溫較高,那么會出現金屬過熱的情況,導致其使用壽命受到影響,嚴重情況下可能引起事故發生。如果汽溫的蒸汽焓值出現降低的形勢,那么其汽耗會增加,鍋爐運行的經濟性受到影響。一般情況下,汽溫蒸汽的溫度變化范圍應為10-20度,工作人員通常情況下會采用調整火焰中心高度和風量的方式調節汽溫。
(二) 調節水位
油田燃氣鍋爐在運行的過程中還需要對水位進行調整。鍋爐內水位如果出現過低的現象,可能出現缺水事故,反之困難出現蒸汽品質惡化的現象。正常情況下,鍋筒幾何中心的下50mm處可作為正常水位標準,其允許波動的范圍為±50-100mm。鍋爐當中的負荷如果突然發生改變,可能出現虛假水位的情況。假如水位突然增加,那么應增加燃料的數量,進而強化其燃燒程度,實現蒸發量和蒸汽流量相等的目的,進而恢復運行過程中的汽壓。
三、油田燃氣鍋爐的節能措施
油田燃氣鍋爐的節能措施主要分為兩個部分,分別為運行方面節能和鍋爐本身節能。
鍋爐節能主要涉及到燃燒和空氣預熱等部分。天然氣容易燃燒,且能夠和空氣進行充分混合,對過量空氣的需求量較低。如果過量空氣的系數較大,那么可能會引入大量低溫性空氣,并進入到爐膛當中,明顯降低溫度,進而導致燃燒條件出現惡化的現象,造成不完全燃燒的情況。另外,在空氣預熱中,如果對即將進入鍋爐燃燒的空氣進行預熱,那么能夠有效提升爐膛內的溫度,進而強化其燃燒強度。
正常情況下,其熱水鍋爐設計的實際給水溫度應為70攝氏度,實際運行過程中產生的給水溫度在35-50攝氏度范圍之內。在鍋爐運行的時候,應維持其較高的給水溫度,主要方式可為:混合回水和部分鍋爐出水,達到改善鍋爐內給水溫度的作用,直至其正常運行,最后切斷出水的回路。
(二) 運行方面節能
油田燃氣鍋爐在運行過程中的節能主要在于完善負荷預測,并跟蹤其實際負荷變化情況,最后及時調節鍋爐運行的過程。鍋爐當中的出力和系統負荷情況有直接關系,保持平穩運行。因此,該系統需要保持節能狀態,并避免出現一些不必要的高負荷情況。如果回水溫度較高,應及時降低其出水溫度,進而避免出現較大散熱的情況。
結語
我國近年來越來越重視生態環境建設,其中油田燃氣鍋爐的運行過程涉及到大氣污染等問題。為促進油田企業的健康發展和節能目標的實現,應開始開發新能源,緩解當前企業經濟運行和環境發展的緊張態勢。筆者分析油田燃氣鍋爐經濟運行和節能的相關措施,希望為保護環境和油田正常運營提供幫助。
參考文獻
明確燃氣節能技術的基本應用以及工作的核心方向,是真正意義上實現制度創新和建設事業改革的關鍵點。在燃氣節能技術理念之中基本的宗旨是全面的降低能耗,并且很好的遵循節能技術的基本標準,對周圍的環境實現有效的控制。在工業設計之中實現節能減排,一方面要符合當前環境發展的切實需求,另外一方面還可以更好的運用其中剩余的能源,實現資源的重復利用,現在天然氣作為一種高效、清潔的優質燃料已被世界各國廣泛采用,特別是其對環境保護所起的作用已越來越受到人們的重視。目前,我國城市燃氣的氣源主要包括人工煤氣、天然氣和液化石油氣,近年來,我國大力發展天然氣事業,全國城市燃氣的氣源結構發生了很大變化,天然氣將逐步取代人工煤氣和液化石油氣,成為城市的主氣源。所以在天然氣轉換工程中應全面分析現有輸配系統中存在的問題,采用更新改造和加強巡查相結合的方法,最大限度地利用現有管網、設備、燃具,既考慮轉換的安全性,又嚴格控制轉換工程的投資;盡量減少轉換工程對燃氣用戶的不利影響從而提高利用率。
2制定完善的燃氣節能管理制度
完善各項規章制度,應當結合當前燃氣節能技術的基本情況,提升工作措施的執行力度。此外還應當建立起高效以及完善的管理政策,對于企業的控制和各項方案的實施管理,應當起到關鍵性的作用。在政策和措施的制定過程當中應當很好的明確各個部門的工作職責以及工作的義務方向,在節能性技術措施的制定過程之中,應當通過量化分析的方式,進行方案的整理和改良,同時還應當建立起長效的工作機制,不斷的增強和提升工作的執行力度和控制的力度,為更好的實現企業的建設發展奠定堅實基礎,針對方案以及制度報告的編寫,應當結合當前的實際情況加以分析,同時增強對法律制度的分析和研究,在符合工作基本環節的基礎上,旨在以此為基礎更好的實現對燃氣節能技術的改革和創新,保證燃氣節能技術的穩步實施。
3加強輸送管道管理
關鍵詞:煤礦液化天然氣節能
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
對于煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線來說,在現階段的研究中,必須要將工藝路線進行一定的比較,這樣才能幫助改進煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線,同時讓工藝路線更加完善,對液化天然氣產生較大的積極影響。我國是一個天然氣大國,在現階段的發展中,對液化天然氣的需求不斷的增加,因此要想在節能的基礎之上有效的利用液化天然氣,就必須在煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線方面有所建樹,本文就此進行一定的研究。
一、工藝技術路線路徑分析
(一)直接深冷液化分離流程
在煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線當中,工作人員和科研人員在這方面花費了大量的時間與精力,在近幾年的發展中,取得了突破性的進展。本文首先要對工藝技術路線路徑進行一定的分析。在進行煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線的比較當中,直接深冷液化分離流程受到了工作人員的廣泛應用,并且在使液化天然氣得到了充分的利用,降低了浪費的情況產生。從直接深冷液化分離流程當中,我們可以非常明顯的看到該工藝流程要求含氧煤層氣的CH4 含量有較高濃度, 否則能源消耗高, 經濟效益低。另外, 在深冷液化系統的分餾塔上半段總有一段氣體的CH4 濃度正好處于CH4 的燃燒爆炸范圍以內, 存在著安全隱患。由此可見,對于直接分冷液化分離流程來說,需要進行一定的深化工作,將其中的問題有效的解決。
(二)催化脫氧流程+深冷液化流程
對煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線來說,在比較的過程中,我們的工作人員發現,如果采用單一的流程,并沒有辦法得到理想的效果。因此在近幾年的發展中,科研人員開始嘗試將兩種流程綜合使用,這樣就可以有效的避免流程中的缺點,將優點良好的發揮出來。就目前的情況來說,催化脫氧流程+深冷液化流程的方式,比較符合煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線的研究,同時在應用的過程中,較好的達到了節能和充分利用的目標,對廣大的居民產生了較大的積極影響。值得注意的是,在應用催化脫氧流程+深冷液化流程的時候,為避免溫度升得太高而使CH4 發生分解或轉化反應, 需將催化燃燒后的氣體冷卻到一定溫度后返回原料氣混合, 以調節進入反應器之前氣體的含氧量在3. 5% 以內, 從而達到控制反應溫度的目的, 同時也預熱原料氣。
二、節能與冷能利用
(一)節能措施
在節能措施方面,過去都是節省利用以達到節能的目的,但對于現今的情況而言,一般的節能措施并沒有辦法達到相關的要求,必須采用符合現今社會發展的節能措施,在這個環節當中,本文將從以下幾個方面進行闡述:
1.LNG儲罐。在節能措施方面,我們必須根據現有的發展情況來制定,這樣才能得到一個較好的結果。經過專家和科研人員的不懈努力,認為首先應該在LNG儲罐方面著手。由于FCMR允許的操作壓力較低,與LNG運輸船上容器的壓力相當,因此在卸船操作時,由于LNG溫度升高,在LNG進入儲罐時將閃蒸產生大量的蒸發氣,需要額外的蒸發氣壓縮機能力來處理閃蒸的蒸發氣,同時還必須設置返回氣風機,把蒸發氣送回到LNG運輸船。
2.設置再冷凝器。對于節能措施而言,絕對不能采用單一的措施,多元化的發展才是社會的主題,我們必須將多種節能措施有效的發揮,這樣才能在總體方面做到一個較為理想的效果。設置再冷凝器就是一項非常可取的舉措。在現階段的工作中,幾乎每一個工廠都在應用這種措施。對于這種措施而言,可以利用部分LNG的冷能來冷凝蒸發氣,再經高壓輸送泵外輸,與直接壓縮外輸比較,可以節約大量的壓縮功。從這種方式當中,我們可以非常明顯的看到,節能并不是單純的針對液化天然氣節能,而是要將所參與的每一個環節都進行節能,這樣才能真正的達到節能的目的。
三、節能措施
(一)生產工藝及設備節能措施
工藝流程充分考慮原料氣的壓力、氣質特點,液化工藝經過多方案的對比,優選出能耗較低的工藝方案。本工程的制冷工藝采用的是MRC(混合冷劑)循環制冷工藝,此工藝流程簡單、效率較高,是目前常用的制冷工藝中能耗最低的。另一方面,回收低溫段分離出來的重烴和BOG冷量,利用這部分冷量預冷原料煤層氣,一方面使其進入冷箱溫度較低,另一方面在進入分子篩干燥器前降低原料氣中含水量,減少所需要的再生氣體的量,減少循環壓縮機的功耗。
(二)儲運工藝及設備節能措施
本工程儲罐為3臺5000m3儲罐,其正常受熱產生LNG蒸發氣量為1200~2100m3/d天然氣。當氣量增多時罐壓便要上升,超過允許值時,必須放空。為避免浪費采用由壓縮機抽出,供站內蒸汽、采暖鍋爐以及廚房用氣,可避免蒸發氣放空造成浪費,每年可節省約500噸LNG,約相當于1200噸標準煤。
(三)建筑節能措施
建筑節能措施除滿足了生活、工作舒適度的要求外,更多的是為了節省了能源消耗、減輕了對環境的負擔,主要節能措施包括:除工藝特殊要求外,建筑物的維護墻體盡量采用隔熱性能較好、經濟適用的空心砌塊墻體;建筑物屋面采用保溫、隔熱措施或采用帶有保溫層的夾芯彩鋼板;在人員活動頻繁的建筑物,如辦公樓、綜合樓等外墻采用外掛聚苯乙烯板(EPS板)等外墻保溫材料。
對工藝路線的思考
對于煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線而言,在日后的工作當中,需要有效的結合具體服務的對象,因為每個地區的發展情況都不一樣,而且居民對液化天然氣的要求也不同。所以在應用工藝路線的時候,需要結合具體服務對象的實際情況,這樣才能得到一個較為理想的效果。值得注意的是,這只是其中一個重要的方面,還要將其它的因素考慮進去。
總結:本文對煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線進行了一定的比較,從全國大部分地區的情況來看,液化天然氣在應用的過程中,不僅做到了良好的節能,同時在工藝方面,也做到了一個非常先進的水平。另一方面,在煤礦瓦斯造成液化天然氣的節能工藝路線的研究中,必須要結合地方的實際情況,降低漏洞和隱患的發生,這樣才能得到最好的效果。
參考文獻:
[1]胡祖祥,李堯斌.煤礦瓦斯的利害分析及其綜合利用[J].科技信息(科學教研),2008(12).
【關鍵字】建筑工程;電氣;節能措施
能源危機已經成為世界性的難題,我國是一個能源消耗非常大的國軍,每年都需要從國外進口大量的石油和天然氣,雖然我國能源儲備量比較大,但是人均占有量卻很少,都不到世界沒人平均水平的一半,加上在我國能源利用方面利用率非常低這一現狀,就造成了我國單位建筑面積能耗非常厲害,已經近乎達到發達國家的三倍以上,所以節約能源對我們來說任重道遠,但是可喜的是通過近些能的節能減排國家政策的調控,我們在建筑電氣節能方面取得了一定的成績,而且節能的潛力和空間都很大,本文主要談一下建筑電氣節能措施,并進行簡要分析。
一、電氣節能應遵循的原則
建筑電氣節能方面要遵循以下幾個原則,尤其是不能為了節能而忽視建筑功能的體現,更不能為了損害建筑的安全性而進行盲目的節能措施,建筑節能在本著保障建筑安全性和功能性的前提,采取相應的措施進行處理。其具體原則如下:
(1)適用性原則的把握,適用性是在滿足人們日常生活功能的需求下對建筑采取節能措施,在不影響建筑設備的良好運行的基礎上,根據用電設備對電能所需質量和可靠性等幾個方面的要求,來對配電系統進行優化,保障電能能夠被合理利用,起到建筑電氣節能的效果。
(2)實際性原則的把握,實際性原則要求在建筑節能方面充分考慮實際經濟效益,在設備以及材料的選取上,盡可能能本著從實際除非,物盡其用,不超標使用,避免造成資源浪費,從而達到建筑電氣節能的效果。
(3)節能性原則的把握,在充分分析建筑功能的基礎上,減少無關緊要的電氣設備,或者對電氣系統進行優化,尤其是電能傳輸線路上的電能消耗,積少成多,防微杜漸,真正實現建筑的整體節能效果。
二、電氣節能的方法
1、充分利用天然光源
建筑照明是建筑電氣中的比重相對很大的一個部分,所以在節能方面要充分考慮如何利用天然光源來滿足建筑的照明需要,尤其是近些能人們在關注節能的同時,對照明的光源要求也越來越高,人工光源太多容易造成光源污染,對人們生活與人體健康沒有好處,而采取自然光源來滿足建筑的照明需要,不僅有利于電氣節能更有利于人們的身心健康。白天要盡可能多的利用天然光,讓建筑物能夠在自然光的條件下就能滿足照明需要,這對于建筑節能來說是最直接有效的措施,非常具有現實意義。
2、提高系統的功率因數,減少無功在線路上傳輸。如熒光燈采用高次諧波系數低于 15%的電子鎮流器等措施,都可使自然功率因數提高到0. 85~0. 95,這就可減少系統高低壓線路傳輸的超前無功功率。還有采用電容器補償、無功補償裝置就地安裝就地補償等。只要處理好減少自然無功、無功補償及補償裝置的安裝地點這三部分,就可以實現合理的選擇無功補償方式而達到節能的目的。
3、把傳統的供配電系統、空調通風系統、電力照明系統等納入智能控制網絡進行計算機管理。提倡戶式中央空調,通過節能控制器對冷暖用設備在統一平臺進行管理,減少能源不必要的浪費。特別是在我國南方地區,常年需要開放空調來制冷或加熱空氣,既是耗能大戶,也是具有節能潛力的大戶。
4、減少變壓器的有功功率損耗。變壓器應選用節能型的,以減少鐵芯的渦流損耗和 漏磁損耗,同時要將變壓器的負載率提高到75%~85%,減少變壓器的線損,還應選用 大容量的變壓器,盡可能減少變壓器的臺數,使變壓器經濟運行。
5、高效節能電熱設備的應用。推廣使用蓄熱型電熱水器、電鍋爐,削峰平谷,使電 網及發電機運行更穩定、經濟、壽命長。
6、降低供配電線路上的能量損耗。應選用電導率較小的銅芯材質做導線、減少導線 長度、增大導線截面積。
7、電動機在運行過程中的節能。主要是減少電機輕載和空載運行。可采用變頻調速器,使其在負載下降時自動調節轉速,以與負載的變化相適應,提高電機在輕載時的效 率,達到節能目的。另一種節能方式是采用軟啟動器,按啟動時間逐步調節可控硅的導通 角,以控制電壓的變化。如生活水泵、電梯等設備。
8、提高系統的功率因數
(1)正確設計和選用變流裝置,對直流設備的供電和勵磁,應采用硅整流或晶閘管整流裝置,取代變流機組汞弧整流器等直流電源設備
(2)限制電動機和電焊機的空載運轉設計中對空載率大于50%的電動機和電焊機, 可安裝空載斷電裝置;對大中型連續運行的膠帶運輸系統,可采用空載自停控制裝置;對大型非連續運轉的異步籠型風機泵類電動機,宜采用電動調節風量流量的自動控制方式, 以節省電能
(3)條件允許時,采用功率因數較高的等容量同步電動機代替異步電動機,在經濟合算的前提下,也可采用異步電機同步化運行
(4)變壓器無功功率損耗很多,應考慮在一次側裝設靜電電容器進行無功補償或采用二次集中補償。
(5)減少照明系統光能損失。要合理選擇照明器具(采用T5、T8直管熒光燈或小功率陶瓷金屬鹵化物燈等),以及合理選擇照明的配光曲線以提高照明利用系數。
三、合理的計量方式
在建筑電氣節能過程中,合理的計量方式非常重要,我們在設計過程中應該引起高度重視。雖然計量的目的是為統計建筑物的能耗,但是如果沒有合理的計量方案就不知道不同的用電設備各自的能耗情況,也就不能直觀的體現建筑電氣節能的效果,因此在設計時應分區或分功能的對不同的用電設備進行計量。
四、能耗結構形式
如果我們對照明、空調、插座、電梯、電開水器等分別計量,就能知道不同設備的用電能耗,通過用電能耗我們就可以通過人為的行政措施或者各種監測控制軟件對各種用電設備進行有效的控制,以減少設備在非工作時間內運行或待機時產生不必要的能耗浪費,有效地降低建筑電氣的能耗
【關鍵詞】建筑電氣;節能;控制系統
作為能源消費大國,我國的能源相對短缺,石油和天然氣每年都要依靠進口,其次由于其能源利用率低,所以在每平方米建筑中的能源消耗約為發達國家的2至3倍。因此我國建筑電氣節能技術的發展空間巨大。近年來,電氣能源供需矛盾激化,建筑用電是能源消耗的主要部分,所以我國建筑電氣節能技術的發展迫在眉睫。如大量使用節能產品,不僅每年可節約用電數十億度,同時可以延緩溫室效應,這樣同時造福了經濟與社會環境。
1、傳統建筑電氣技術在應用中的問題
傳統的建筑電氣技術在當前的建筑體系中應用較為廣泛,而且產品的種類也很豐富,從某一個產品而言,技術發展成熟,總體上講傳統的建筑電氣技術在應用中相對獨立,特別是末端電器產品,缺乏相互聯結,隨著產品本身功能發展的復雜化,人們對于辦公和生活環境的要求也逐漸提高,所以傳統的電氣技術存在諸多不足,主要方面包括:使用的繁瑣性,建筑電氣技術非節能性,管理效率地下,安全性低。
2、主要的建筑電氣節能技術
2.1風力發電技術。風力發電機的運行方式包括獨立運行方式,風力發電與其他發電形式結合,或是在一處風力較強的地點,安裝數十個風力發電機,其發電并入常規電網使用。在傳統建筑電氣節能技術的應用過程中,我國主要開發研制小型的風力發電機,并將其作為農村獨門獨戶使用。由于電網不能實現為偏遠地區供電,所以近六十萬居民正在使用風力發電機進行發電。但目前的發展趨勢表明,我國的風力發電機制造由小功率向大功率發展,為滿足彩電冰箱等家用電器的用電需求。其次不再實行獨門獨戶的風力發電形式,而是采取聯網供電,由村莊集體供電等形式。從長遠角度看,風力發電技術的應用范圍進一步擴大,不僅單純用用與家庭,更擴大到眾多公共設施及政府部門。
2.2太陽光伏發電技術。在北歐的部分國家正推廣一種“零能”住宅的理念,這種住宅是由“太陽能屋頂”提供該建筑的全部能量的。而這就應用到了太陽光伏發電技術,在屋頂安裝太陽光伏電池,當陽光充足時太陽光伏電池可以適應某一家庭的全部用電需求,并將剩余電量反存于電網,供用電不足時使用。目前由于太陽光伏電池的價格過高,我國仍沒有大范圍的推廣計劃。據專家預測,這種光伏發電技術通過技術革新與大規模生產,可于2030年后在市場上大規模出現,并對傳統的建筑電氣節能技術產生沖擊力和競爭力。
3、建筑電氣節能技術發展中應該遵循的原則
建筑電氣節能技術在建筑工程中不能盲目使用,不能以節能為目標損害了建筑的原本功能,更不能為了節能而忽略其成本的規劃。所以在建筑電氣的節能技術發展過程中必須要遵循以下原則。
首先,適用性。滿足建筑物照明的亮度、色溫,滿足空間的舒適性或滿足某些建筑的特殊要求。這是對于滿足建筑物內的人工環境完整而提出的條件。建筑電氣的技術應用必須要滿足建筑物創造的環境要求,為建筑設計中的設備提供能源供應。
其次,實際性。節能問題本身應從國情和經濟條件角度考慮,不能盲目為追求節能效果忽視其經濟效益的考慮,要對合適的節能設備與節能材料進行性價比比較,使節能所增加的時間效益和經濟效益在未來的建筑物使用過程中得到回報。
最后,節能性。作為建筑電氣節能技術的必要條件就是其節能性的考量。必須要采用必要的措施,來減少甚至消除建筑物中不必須的消耗,在未來的發展過程中,應著眼于建筑電氣設備自身電能消耗,傳輸線路上的電能消耗等問題。
4、建筑電氣節能技術發展方向
4.1利用天然光源。作為節能工作中最為主要的一項內容就是對照明工程的節能應用。而照明節能工程最為主要的內容就是對天然光源的利用。隨著人們對能源的重視,建筑物中充分利用天然光源來節約照明用電已經廣泛應用在各建筑電氣技術中。天然光源作為一種無限再生資源,在照明節能的實施過程中必須要擴大應用。制定一系列建筑物的采光標準和采光方式,并推廣于日常生活中。
4.2太陽能照明技術。太陽能和天然光源一樣,屬于取之不盡用之不竭的無限能源。太陽能照明技術可以減少溫室氣體的排放,同時節省資源,保護地球環境。科學合理地利用太陽能照明節能技術,可以將建筑電氣節能技術的發展推向更高的臺階,這可以將其最為本質的原則和內涵得以展現。
4.3能源綜合利用。控制能源問題的主要方式并不單純依靠電力使用上的細節,此外還包括對風能等自然的,可再生的能源的綜合運用。這就需要技術的革新發展,也是我國建筑電氣節能技術發展的主要方向。
5、建筑電氣節能技術的發展前景
我國的節能體系目前仍處于初級階段,相比一些發達國家已經建立起的各具特色的建筑節能體系稍有不足。如英國、美國、加拿大、日本等國家先后建立起了節能評估體系,在各國的建筑節能技術實施過程中都依靠該體系的規范和準則,采用定性定量的方法,對電氣節能的效果和電氣節能技術進行評估。
相比之下,我國的建筑電氣節能技術評估體系并沒有建立,顯示出了相對的不足性。因此需要我國盡快學習先進國家的經驗并分析自身的不足之處,揚長避短,這將有利于我國在短時期內取得建筑電氣節能技術發展的巨大進步。我國現在實行的建筑節能標準和規定對電氣節能內容沒有做出具體的規定,加大了操作的難度。所以,國家建筑行業的相關部門有必要對電氣節能和建筑節能測評體系的建立采取硬性措施和實施內容的規定。
近幾年我國開展的基礎數據統計的工作,對各地區不同氣候特點評估,已著手對當前用電情況和建筑電氣運行的數據統計,在進行比較分析后,就將進行定量分析,針對不同的問題和不同地域的實際情況采取不同的節能技術改造,針對各項新產品和新技術的出現,國家出臺對應的鼓勵措施,這都有助于科研效果和科研動力的加大,使科研成果快速傳換為大范圍應用的產品,從而形成科研進步和生活節能的良性循環。在此基礎上,國家可指定出操作性強、實施審核簡便的科學測評體系,明確劃分一些建筑電氣節能技術強制性措施,在實施過程中加強管理,使建筑電氣節能技術發揮實效,以取得長足的發展。我國建筑電氣節能技術的發展前景直接關系到建立節約型社會的發展大計,將創造我國經濟效益和社會效益雙豐收。
6、結語
隨著能源問題的日益突出,我國在建筑電氣節能設計正面臨著新的嚴峻挑戰。從發電廠開始到線路末端的用戶都應高效使用電能,減少能耗。對于設計者而言,要合理選用設備,合理確定供電電壓等級以及采用新技術及新材料等。建筑電氣節能設計潛力很大,應選擇高效節能設備,精心考慮設計方案,應用先進的設計技術,按照節能標準合理設計。在提供舒適、健康、安全的居住、工作和生活空間的同時,又能有效地節約能源。在建筑的電氣節能設計中既可以進行節能效益評估,又可以確保節能效果和經濟效益。
參考文獻
關鍵詞:建筑電氣 節能 控制系統
作為能源消費大國,我國的能源相對短缺,石油和天然氣每年都要依靠進口,其次由于其能源利用率低,所以在每平方米建筑中的能源消耗約為發達國家的2至3倍。因此我國建筑電氣節能技術的發展空間巨大。近年來,電氣能源供需矛盾激化,建筑用電是能源消耗的主要部分,所以我國建筑電氣節能技術的發展迫在眉睫。如大量使用節能產品,不僅每年可節約用電數十億度,同時可以延緩溫室效應,這樣同時造福了經濟與社會環境。
1 傳統建筑電氣技術在應用中的問題
傳統的建筑電氣技術在當前的建筑體系中應用較為廣泛,而且產品的種類也很豐富,從某一個產品而言,技術發展成熟,總體上講傳統的建筑電氣技術在應用中相對獨立,特別是末端電器產品,缺乏相互聯結,隨著產品本身功能發展的復雜化,人們對于辦公和生活環境的要求也逐漸提高,所以傳統的電氣技術存在諸多不足,主要方面包括:使用的繁瑣性,建筑電氣技術非節能性,管理效率地下,安全性低。
2 主要的建筑電氣節能技術
2.1 風力發電技術
風力發電機的運行方式包括獨立運行方式,風力發電與其他發電形式結合,或是在一處風力較強的地點,安裝數十個風力發電機,其發電并入常規電網使用。在傳統建筑電氣節能技術的應用過程中,我國主要開發研制小型的風力發電機,并將其作為農村獨門獨戶使用。由于電網不能實現為偏遠地區供電,所以近六十萬居民正在使用風力發電機進行發電。但目前的發展趨勢表明,我國的風力發電機制造由小功率向大功率發展,為滿足彩電冰箱等家用電器的用電需求。其次不再實行獨門獨戶的風力發電形式,而是采取聯網供電,由村莊集體供電等形式。從長遠角度看,風力發電技術的應用范圍進一步擴大,不僅單純用用與家庭,更擴大到眾多公共設施及政府部門。
2.2 太陽光伏發電技術
在北歐的部分國家正推廣一種“零能”住宅的理念,這種住宅是由“太陽能屋頂”提供該建筑的全部能量的。而這就應用到了太陽光伏發電技術,在屋頂安裝太陽光伏電池,當陽光充足時太陽光伏電池可以適應某一家庭的全部用電需求,并將剩余電量反存于電網,供用電不足時使用。目前由于太陽光伏電池的價格過高,我國仍沒有大范圍的推廣計劃。據專家預測,這種光伏發電技術通過技術革新與大規模生產,可于2030年后在市場上大規模出現,并對傳統的建筑電氣節能技術產生沖擊力和競爭力。
3 建筑電氣節能技術發展中應該遵循的原則
建筑電氣節能技術在建筑工程中不能盲目使用,不能以節能為目標損害了建筑的原本功能,更不能為了節能而忽略其成本的規劃。所以在建筑電氣的節能技術發展過程中必須要遵循以下原則。
首先,適用性。滿足建筑物照明的亮度、色溫,滿足空間的舒適性或滿足某些建筑的特殊要求。這是對于滿足建筑物內的人工環境完整而提出的條件。建筑電氣的技術應用必須要滿足建筑物創造的環境要求,為建筑設計中的設備提供能源供應。
其次,實際性。節能問題本身應從國情和經濟條件角度考慮,不能盲目為追求節能效果忽視其經濟效益的考慮,要對合適的節能設備與節能材料進行性價比比較,使節能所增加的時間效益和經濟效益在未來的建筑物使用過程中得到回報。
最后,節能性。作為建筑電氣節能技術的必要條件就是其節能性的考量。必須要采用必要的措施,來減少甚至消除建筑物中不必須的消耗,在未來的發展過程中,應著眼于建筑電氣設備自身電能消耗,傳輸線路上的電能消耗等問題。
4 建筑電氣節能技術發展方向
4.1 利用天然光源
作為節能工作中最為主要的一項內容就是對照明工程的節能應用。而照明節能工程最為主要的內容就是對天然光源的利用。隨著人們對能源的重視,建筑物中充分利用天然光源來節約照明用電已經廣泛應用在各建筑電氣技術中。天然光源作為一種無限再生資源,在照明節能的實施過程中必須要擴大應用。制定一系列建筑物的采光標準和采光方式,并推廣于日常生活中。
4.2 太陽能照明技術
太陽能和天然光源一樣,屬于取之不盡用之不竭的無限能源。太陽能照明技術可以減少溫室氣體的排放,同時節省資源,保護地球環境。科學合理地利用太陽能照明節能技術,可以將建筑電氣節能技術的發展推向更高的臺階,這可以將其最為本質的原則和內涵得以展現。
4.3 能源綜合利用
控制能源問題的主要方式并不單純依靠電力使用上的細節,此外還包括對風能等自然的,可再生的能源的綜合運用。這就需要技術的革新發展,也是我國建筑電氣節能技術發展的主要方向。
5 建筑電氣節能技術的發展前景
我國的節能體系目前仍處于初級階段,相比一些發達國家已經建立起的各具特色的建筑節能體系稍有不足。如英國、美國、加拿大、日本等國家先后建立起了節能評估體系,在各國的建筑節能技術實施過程中都依靠該體系的規范和準則,采用定性定量的方法,對電氣節能的效果和電氣節能技術進行評估。
相比之下,我國的建筑電氣節能技術評估體系并沒有建立,顯示出了相對的不足性。因此需要我國盡快學習先進國家的經驗并分析自身的不足之處,揚長避短,這將有利于我國在短時期內取得建筑電氣節能技術發展的巨大進步。我國現在實行的建筑節能標準和規定對電氣節能內容沒有做出具體的規定,加大了操作的難度。所以,國家建筑行業的相關部門有必要對電氣節能和建筑節能測評體系的建立采取硬性措施和實施內容的規定。
近幾年我國開展的基礎數據統計的工作,對各地區不同氣候特點評估,已著手對當前用電情況和建筑電氣運行的數據統計,在進行比較分析后,就將進行定量分析,針對不同的問題和不同地域的實際情況采取不同的節能技術改造,針對各項新產品和新技術的出現,國家出臺對應的鼓勵措施,這都有助于科研效果和科研動力的加大,使科研成果快速傳換為大范圍應用的產品,從而形成科研進步和生活節能的良性循環。在此基礎上,國家可指定出操作性強、實施審核簡便的科學測評體系,明確劃分一些建筑電氣節能技術強制性措施,在實施過程中加強管理,使建筑電氣節能技術發揮實效,以取得長足的發展。我國建筑電氣節能技術的發展前景直接關系到建立節約型社會的發展大計,將創造我國經濟效益和社會效益雙豐收。
關鍵詞:建筑電氣;節能;控制系統;重要性
一、引言
能源問題已成為全球共同關注的問題,能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。建筑中的節能設計已得到充分重視,做到合理使用能源、提高能源利用效率,為能源的節約提供了保障。民用建筑是建筑的耗電大戶,近幾年民用建筑電氣節能的重要意義已逐步受到人們的重視。建筑電氣節能應堅持的三個原則是:①滿足建筑物的功能。②考慮實際經濟效益。③節省能源。因此,節能措施也應貫徹實用、經濟合理、技術先進的原則。
照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下,力求減少照明系統中光能的損失,從而最大限度地利用光能。
二、建筑節能的重要性
目前世界范圍內石油、煤炭、天然氣三種傳統能源日趨枯竭,人類將不得不轉向成本較高的生物能、水利、風力、地熱、太陽能、核能,而我國的能源問題更加嚴重。我國能源發展主要存在四大問題:①人均能源擁有量低、儲備量低;②能源結構依然以煤為主,約占75%,全國年耗煤量已超過13億t;③能源資源分布不均,主要表現在經濟發達地區能源短缺和農村商業能源供應不足,造成北煤南運、西氣東送、西電東送;④能源利用效率低,能源終端利用效率僅為33%,比發達國家低10%。
隨著城市建設的高速發展,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達全社會能源消耗量的32%,加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%,建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400多億平方米,絕大部分為高能耗建筑,且每年新建建筑近20億平方米,其中95%以上仍是高能耗建筑。如果繼續執行節能水平較低的設計標準,將留下很重的能耗負擔和治理困難。龐大的建筑能耗,已經成為國民經濟的巨大負擔。因此建筑行業全面節能勢在必行。
三、電氣節能的方法
(一)充分利用天然光源
照明節能工程中的一個較為主要的內容是如何充分利用天然光源。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節能的實施工程中,應當充分加以利用,制定建筑物的采光標準,確定采光方式,將采光和照明有機地結合起來。白天盡可能地利用天然光源,使建筑物內獲得穩定的光照條件。同時,室內引入陽光,既能大大節約照明能耗,亦有助于提高室內溫度,對于降低建筑能耗也具有重要的現實意義。
(二)目前應用的方法主要有:(1)導光管法(2)采光擱板(3)反射高窗(4)棱鏡窗
照明控制是照明設計中一個重要的內容,是照明設計基礎理論的一部分,與燈具和光源一樣是照明節能實施中不可缺少的。主要體現在以下兩個方面:(1)能營造良好的光環境。通過控制光環境來劃分空間,同一空間中可創造出不同的環境氛圍,體現了照明環境的舒適性。(3)可節能。使用者需要時才開啟照明,盡可能減少不必要的開燈時間、數量和過高的照度,以有利于照明的節能。雖然我國現有的照明設計標準幾乎沒有照明控制的具體內容,對照明控制也沒有給予應有的重視,但工程設計人員應當充分認識到它的重要性。
(三)科學合理地利用太陽能照明技術與產品
其一、太陽能照明技術的開發利用,可節省資源,減少廢氣排放,減少對地球資源的使用和破壞,保護地球環境。其二、太陽能照明技術通常利用太陽能光伏發電系統,將入射的太陽輻射能直接轉換為電能,提供給照明負荷。
(四)建筑電氣設備的節能
(1)空調系統。其主要內容包括:①變風量系統等控制技術。②冰蓄冷系統的優化控制,現行的冰蓄冷控制技術還很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究。③冷凍水與冷卻水系統的優化控制。④熱交換系統溫差與流量的優化控制。(2)給排水系統的優化控制。(3)電動機。包括電動機的正確選型、調速方法、基于負載檢測的臺數控制。(4)電梯。包括電梯的合理選型、停層計劃及群控策略。
(五)能源的綜合利用
(1)太陽能光伏電源系統。規定了太陽能光伏電源系統的適用環境、電池技術要求、系統設計方法、逆變器的技術指標、控制系統技術要求等技術原則。(2)冰蓄冷系統。提出了冰蓄冷系統的常用控制策略及系統配置。
此外,其他節能方法還可以利用:(1)減少變壓器的功率損耗,合理選擇變壓器的負載率。(2)減少線路能量損耗。在一個工程中,線路縱橫交錯,使用的導線及電纜不計其數,所以在線路上消耗的有功功率相當大,必須減少線路能耗。(3)提高系統的功率因數。一是變壓器無功功率損耗很多,應考慮在一次側裝設靜電電容器進行無功補償;二是目前的建筑設計絕大部分采用二次集中補償。(4)減少照明系統光能損失。其一,要電氣設計要與建筑設計配合。其二,要合理選擇照明器具。最后是合理選擇照明的配光曲線以提高照明利用系數。
[關鍵詞] 建筑電氣 節能 控制系統
電氣節能是一個系統工程,建筑電氣節能設計充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設備使用時間以及提高設備使用效率。這個問題是節能設計的出發點,從這個出發點我們才能夠因地制宜地設計合適的節能方案。建筑電氣節能設計方法有很多,不啻文中所列如提高電網功率,采用節能機電產品,智能化控制等,但萬變不離其宗,總的原則仍然是既節約能源又滿足建筑物功能的需要。
1.充分利用天然光源
照明節能工程中的一個較為主要的內容是如何充分利用天然光源。隨著人們對能源和環境保護的日益關注,建筑物中如何充分利用天然光源來節約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節能的實施工程中,應當充分加以利用,制定建筑物的采光標準,確定采光方式,將采光和照明有機地結合起來。白天盡可能地利用天然光源,使建筑物內獲得穩定的光照條件。同時,室內引入陽光,既能大大節約照明能耗,亦有助于提高室內溫度,對于降低建筑能耗也具有重要的現實意義。照明控制是照明設計中一個重要的內容,是照明設計基礎理論的一部分,與燈具、光源一樣是照明節能實施中不可缺少的。主要體現在以下兩個方面:(1)能營造良好的光環境。通過控制光環境來劃分空間,同一空間中可創造出不同的環境氛圍,體現了照明環境的舒適性。(2)可節能。使用者需要時才開啟照明,盡可能減少不必要的開燈時間、數量和過高的照度,以有利于照明的節能。雖然我國現有的照明設計標準幾乎沒有照明控制的具體內容,對照明控制也沒有給予應有的重視,但工程設計人員應當充分認識到它的重要性。
2.科學合理地利用太陽能照明技術與產品
其一、太陽能是無處不有、取之不盡、用之不竭的清潔能源。太陽能照明技術的開發利用,可節省資源,減少廢氣排放,減少對地球資源的使用和破壞,保護地球環境。科學合理地利用太陽能照明在節能、環保方面具有重大的意義。其二、太陽能照明技術通常利用太陽能光伏發電系統,將入射的太陽輻射能直接轉換為電能,提供給照明負荷.
3.空調系統
(1)其主要內容包括:①冷凍水與冷卻水系統的優化控制;②冰蓄冷系統的優化控制,現行的冰蓄冷控制技術還很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究,尤其是在蓄冰裝置優先方式下的融冰策略的研究,對于提高冰蓄冷系統的能源利用效率,促進冰蓄冷技術的商業化應用具有決定性的意義;③熱交換系統溫差與流量的優化控制;④變風量系統等控制技術。(2)給排水系統的優化控制。(3)電動機。包括電動機的正確選型、調速方法、基于負載檢測的臺數控制。(4)電梯。包括電梯的合理選型(如速度、載重量、調速方式等)、停層計劃及群控策略。(5)電動門窗。包括門窗的節能控制、遮陽系統的自動控制等。要求等技術原則。(6)冰蓄冷系統。提出了冰蓄冷系統的常用控制策略及系統配置。
4.減少線路的功能損耗
當電網輸送電能時,在電網中就產生有功損耗,單一線路有功損耗計算公式為,P=I*I*R,式中P為損失功率,I為負荷電流,R為導線電阻。線路上電流是不能改變的,因此要想減少線路的功能損耗,只有想辦法減少導線電阻,電阻計算公式為,R=ρ×L/S,式中ρ為電導率,L為導線長度,S為導線截面積。我們不難得出,要在建筑電氣設計中減少線路功能損耗有如下措施:
首先,選擇電導率小的導線,銅線是比較好的選擇。
其次,在設計中盡量減少導線的長度,盡可能使用直線,盡量少用或者不用回頭線,要盡可能把配電箱放置負荷中心。
第三,增大導線截面。可按照正常需求的截面,加大一級導線截面,既能減少功能損耗,又能延長使用壽命,并且還能提高用電的安全性。另外,一些其他節能方法還可以利用:(1)、減少變壓器的功率損耗,合理選擇變壓器的負載率。(2)、減少線路能量損耗。在一個工程中,線路縱橫交錯,使用的導線及電纜不計其數,所以在線路上消耗的有功功率相當大,必須減少線路能耗。(3)、提高系統的功率因數。一是變壓器無功功率損耗很多,應考慮在一次側裝設靜電電容器進行無功補償;二是目前的建筑設計絕大部分采用二次集中補償。(4)、減少照明系統光能損失。其一,要電氣設計要與建筑設計配合。其二,要合理選擇照明器具。最后是合理選擇照明的配光曲線以提高照明利用系數。
5.合理選擇變壓器
變壓器作為配電系統的基本設備,其損耗大約占總耗量的6%,主要分為鐵耗和銅耗,鐵耗又稱為空載損耗,與負荷大小無關,僅與鐵芯的制作材料和制造工藝有關,故一般來說,最好選擇節能型變壓器。銅耗與負荷的大小有關,故在選擇變壓器的容量和臺數時,應根據負荷運行的時間性變化,相應的選擇變壓器的運行參數與臺數,盡量減少不必要的損耗。
6.控制照明器的數量
在設計時要考慮建筑類型及功能的實際需要,按照我國照度標準確定最合適的照度,并且要結合房間面積確定照明器數量及布置。在這方面我們可以利用先進的照明設計軟件,如Dialux,Lumen Designer,AGI32等做出精確計算,以確定燈具最為合理的布置,在滿足舒適的前提下,最大限度減少燈具數量。
7.計量及運行管理的節能
建議變電所低壓配電出線回路均設電能相關參數的顯示裝置,對所有干線的主要出線回路包括冷熱源、生活水泵等均設置計量裝置。各樓層建議按物管要求或按樓層、按系統設置計量裝置,方便內部考核計費或管理。建議變電所采用智能化電能管理系統,對全部的電力運行情況進行全方位、全過程的實時電能質量的監視、分析、達到節能管理目的。建議選擇合適的建筑設備監控管理系統,對建筑設備、電氣照明及其他用電設備進行自動控制、實時檢測,以實現最優化運行,達到集中管理、程序控制和節約能源的目的。
總結
建筑電氣的節能設計潛力很大,面對日益嚴重的能源問題,需要我們廣大的電氣設計人員在設計中精心考慮,反復比較設計方案,拿出一套符合各種技術指標,滿足功能需求的前提下,行之有效而又切實可行的節能措施,從而達到真正節約電能的目的。
參 考 文 獻
[1]GB50189-2005,公共建筑節能設計標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2005.