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电气节能技术主要从电力系统节能、照明系统节能、电子设备节能这三大部分考虑。对于一个石油化工企业来说,电气设备占据着大部分生产线,所以电力系统节能是整个电气节能中的重点。照明系统节能、电子设备节能(大规模集成电路、电动机驱动)控制也不容小觑。电气节能需要满足如下三个原则:首先要满足生产设备的基本功能,保证生产设备的安全性和可靠性。在兼顾生产技术性能的前提下才会考虑降低能耗,提高生产的经济指标;其次要满足经济性要求,应考虑节能和投资回收期;最后的原则要从节能的观点着手,同时考虑能源节约和环境保护两大方面。
二、电气节能技术在石化企业工程设计中的应用
1电力系统节能
电力系统节能要从变压器选型、系统功率因素提高、线路功率损耗、减少高次谐波这四个方面论述:
1.1变压器选型。
变压器是在电力系统中是较为常用且较为普遍的电气设备,尤其在石化企业中,大量的变压器投入使用。7×24小时运行,其消耗电能量也是相当之大。通常我们在选择变压器时,需要根据变压器的负载率这一指标来进行选择。Pf是变压器的额定负载有功损耗;Qf是变压器的额定负载漏磁功率;β是变压器的负载率;Ud%是短路电压的百分比值。当变压器的负载率β处于40%~60%之间的时候,可以使得变压器的额定负载有功损耗PL取得极小值,那么我们在实际选择变压器时,应尽量使得其负载率处于40%~60%之间。另外,为了提高石化企业的经济效益,减少生产过程中的能源消耗,建议在工程设计的时候对变压器的选择采用国家新型的、高效节能的产品。
1.2系统功率因数的提高。
在电力系统中,功率因数占据着举足轻重的地位。如果能够提高功率因数,那么就意味着能源的利用率会得以提高,同时生产和电力成本、线路电压都会相应减少,而设备的利用率会大大改善。石化企业就会以最小的投资得到最大的经济收益。大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,其计算公式为:cos()//()1/222PSPPQ在实际运转的电网中,功率因数cosφ反映了电源输出的视在功率的利用率,cosφ是一个大于0小于1的数,那么,当电气系统的功率因素无限趋向于1时,电路中的无功功率就越小,意味着视在功率的利用率越高,从而电能输送的功率就越大,这样就可以通过提高功率因素来降低电路损耗。一般的,功率因数有两种方式来提高,分别是自然提高和人工补偿。自然提高功率因数比较简单,主要是电动机的选型上,选择合适的电动机和变压器,避免电机的空载运行。第二种人工补偿方式主要采用同步电动机补偿、动态无功功率补偿、并联电容器补偿的方式。
1.3减少线路的功率损耗。
根据公式P=I2R可知,只要电流经过有电阻的介质就会产生能量消耗。那么在一个大的工程中,有成百上千的设备以及设备线路,减少线路的功率损耗对于电气节能的贡献是相当可观的。根据R=ρL/S可以得出,在工程设计中应当合理地设计电气线路的走向,减少线路的长度L以及合理地选择线路的粗细S能够有效地降低线路损耗。
1.4降低高次谐波。
在我国使用的交流电的频率为50Hz,当正弦波受到外界干扰时就会发生畸变,畸变越严重,高次谐波分量越大,基波的分量越小。在具有高次谐波电压和电流的电网系统中,对电动机的正常运行起作用的仅是电网的电压和电流的基波部分,而系统中的高次谐波电流和电压部分,则只能产生有功损耗和额外的无功损耗。同时,高次谐波会产生过电压、过电流直接影响到工作的可靠性。解决电网高次谐波主要是采用无源滤波技术(电容、电感组成的滤波器吸收高次谐波)和有源滤波技术(由先进的电子控制和电力电子设备组成,通过探测系统瞬间的畸变波形,并产生与之相反的畸变波形与其抵消,从而输出标准的正弦波)。
2稳定电压节能
稳定供电电压至额定电压,系统供电效率最高。电压的不稳定,高电压和低电压都不能形成高效供电。绝大多数的用电设备,它在额定电压工况下效率最高。如果供电电压高于额定电压,就会产生过高的空载电流,造成能源的浪费。如果供电电压低于额定电压,负载不变时就会产生过大的负载电流,造成线损的增加,也会造成能源的浪费。要选择合适的供电电压,如果压力变化过大,可使用带有有载调节开关的变压器。
3照明系统节能
在满足正常照明需求的前提下,优先选取发光效率高、能源消耗小的节能灯、电磁感应灯、LED灯等。这些灯的寿命长、能耗小,可以满足节能的要求。在我国,电网的标准电压是220V,但是存在一个电压的-10%~-7%的电压偏差。过高的电压经过照明系统会产生大量的热量,同时也会影响到照明设备的寿命。通过控制照明系统中回路电压,能够起到节约用电和延长照明设备使用寿命的功能。
4电子设备节能
在石化企业中,电子设备节能主要包含工作计算机、打印机、复印机的节能和工业使用的PID控制系统节能。在日常工作中,企业的每一位员工需要养成顺手关闭计算机显示器、下班后关闭计算机的习惯,在使用操作系统时尽量设置为省电模式。另外打印机、复印机在不使用的时候选择待机或直接关机减少耗电量。工业使用PID控制系统设计时选择低功耗的模块。
三、结语
住宅建筑的节能问题包括的方面很多,甚至一些智能化的建筑还需要考虑系统的优化问题,这里仅仅就当前我们面临的几个主要能耗漏洞说明我们的问题。
1.1保护结构保温方法不合理
当前,一些住宅建筑为了减低成本,在建筑护保温工作中使用了内保温、夹芯墙等方法,这种保温方法导致的结果是内外墙两层皮,分别被置于不同的温度环境中,时间一长就会导致二者发生不同的形变力,导致墙体发生多处的裂缝,既影响装修的美观,又无法达到良好的节能效果,并间接危机建筑物的安全性。
1.2建筑设计过程中对于节能的设计标准过低
目前,由于一些开发商认为能源消耗费用是业主直接支付的,国家对于建筑能耗问题也没有明确操作的强行标准,导致一些大部分建筑开发商不愿意在节能上投入成本。在建的住宅绝大部分无法满足节能建筑的基本要求,多数为高能耗的建筑。同时,加上建筑施工过程能耗也比较严重,最终我们的住宅是发达国家能耗的2-3倍,至于建筑垃圾、环境污染等成本更高。
1.3建筑材料不环保,消耗资源多
当前我国的建筑节能材料主要是聚苯板和聚氨酯,它们都属于消耗石油资源的大户。据统计,生产一吨聚苯板需要消耗石油两吨,聚氨酯的石油消耗与其相当。当前我国房地产行业的发展急速扩展,石油资源捉襟见肘,建筑材料生产行业经消耗了将近一半的石油资源,让人触目惊心。
1.4供热系统不合理造成能耗浪费严重
当前,我国北方地区大部分都是采取集中供暖措施,按照住宅面积收费,对于用户的实际使用情况缺少监控,住宅里面没人而仍然在消耗热能的情况普遍存在,同时,也存在部分住宅的热能由于关闭不严而泄露,导致能量浪费严重。
1.5在设计施工中对于再生能源的利用不够
只有极少的建筑能够大规模地使用太阳能资源进行能源采集。对于水、电以及各种能源的消耗缺乏循环利用的设计,建筑材料缺乏废旧资源的回收利用。对于利用建筑设计来进行空间布局节能更是缺乏研究。对于屋面以及地面等的节能问题几乎没有企业在施工设计时进行考虑。
2建设节能住宅的基本技术措施
2.1注意住宅的整体性
当前,我国很多的住宅的主体建设与装修是分开进行的,业主在装修阶段对住宅的原有布局与基本设施(如基础水电、墙体窗洞等)会进行改建,这会造成资源的浪费。如果在建筑设计与施工中,把建筑施工与室内的设计进行融合,将减少资源的浪费。同时,可以吸取发达国家工厂化住宅建筑的经验,推进标准化、模块化的建筑建设,通过国家给标准化建筑制定具体的统一数据标准,能够大大减少施工与装修工作中的浪费,而且能够发挥整体节能优势,提供能源的使用效率。
2.2重视建筑结构本身的节能效果
在传统的规划设计中,设计师考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与环境等问题,很少重视设计中的节能问题。其实,建筑本身结构的采光与通风问题是非常重要的,房间的纵深、门窗的位置、外墙的凹凸、楼道的设计等对于采光与通风有着很大的影响。减少太阳辐射、增加自然通风可以节约能源。例如:根据不同的地区设计不同的结构;建筑的朝向面向当地夏季的主导风向;窗户的设计要有利于形成过堂风等,都应该成为设计的基本原则。
2.3要充分重视再生能源的利用
要充分利用太阳能的优势,根据住宅的形态、构造、设备的特点,让多项太阳能技术搭配使用,如穿孔金属板太阳能集热墙、太阳能组合屋面板、太阳能热水系统的综合应用等。利用地源热泵技术,利用地下水等深水层温度相对保持稳定的特点,与地能进行冷热交换提供所需的冷热源。在建筑材料上,要重视各种环保新材料的使用,但是要防止将废旧的钢筋等不合格材料用于建筑。
2.4设计过程遵循节能原则
随着建筑能耗问题的日益突出,要求建筑师在优化设计方案时把节能作为设计的一个标准,树立循环经济理念,做到最低限度地资源和能源消耗,最大限度地减少对自然生态环境的破坏。
3未来住宅建筑节能的相关技术趋势
住宅建筑的节能主要还是要通过做好建筑的规划设计工作,采用新的技术手段,转变服务理念与消费理念来实现。具体在建筑技术上要做到:
3.1建筑构造设计上
首先,要坚持做到增加住宅的进深空间,减小外部形体系数,这样外部形体系数越小,外墙面积就越小,使用的围护材料越少,同时保温效果更好,也就更容易节能;其次,住宅的朝向与布局要合理,结合我国不同地域的特点,最大化利用区域气候的潜在优势,使得建筑在夏季能够减少太阳的辐射量,做到自然通风,减少空调的使用量,冬季能加大太阳辐射面积,最大限度利用太阳能资源;再次,注重住宅屋顶的保温隔热设计,顶层尽量采用坡屋顶,这样既丰富了建筑造型,又有利于保温隔热;同时,要重视窗户与墙体的比例,减小能量消耗。
3.2在建筑材料的选用上
要注意墙体材料和隔热保温材料的选用。首先,墙体材料在建材中约占70%,要充分利用本地资源取代粘土生产粉煤灰烧结砖。目前加气混凝土是集承重和绝热为一体的材料,属于在节能上达标的材料,蒸压轻质加气混凝土板具有质轻、保温、隔热、防火等优良性能,应用于新结构体系如钢结构中是比较理想的。其次,要重视保温材料的使用选择,墙体传热在建筑物总体传热中占比例最大,在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用,例如保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点,有一定强度及弹性的保温层,是一种理想的保温材料。再次,重视节能门窗和节能玻璃的使用,目前国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。能大大地提高节能的效果。同时,在施工中要重视生态水泥的使用,包括:环保型高性能贝利特水泥,低钙型新型水硬性胶凝材料,碱矿渣水泥等。重视建筑垃圾的综合利用,对固体废弃物加以筛分、破碎后制成建筑垃圾砖或用作路基垫层及地基垫层,走循环经济之路。
3.3在住宅的冷暖设备上
住宅建筑在设计时应考虑到建筑供热系统和制冷系统的平衡。充分采用变频空调和蓄冷空调技术,尽力实行集中冷暖供应系统,并对使用过程进行严格管理与维护。增加一次性投入,做好建筑的太阳能集热与地热采集使用设备的建设。装备好自力式调节阀,加大智能化控制设备的建设,装备好按户调节热量及温控装置,按户热量表计量装置,空调系统热量回收系统等的建设。这些新技术的使用必须与智能化控制结合,形成整体的技术控制平台,使得住宅不仅在建设阶段减少能耗,更靠使用过程中的管理保证能耗的减低。
1、1墙体节能应用
工民建工程节能设计中,外表面由于是能耗主体,因而成为了重要的管控对象。通常可采用有效的保温方式实现环保节能目标。例如外墙内保温技术或是外墙夹层保温以及外保温手段。针对墙体内表面,可应用保温材料,确保雨水不会造成较大影响,该方式应用起来相对简便且销量较高。对于建筑墙体外保温,需要外墙体之外应用保温材料并加盖防水涂层,进而有效的预防太阳辐射,抑制对墙体形成的危害影响,令墙角或是梁等方位更加便于处理,抑制热桥问题,实现冬季保暖以及夏季隔热的目标,预防墙体应力造成的损坏影响。
1、2屋顶节能技术应用
工民建节能施工中,屋顶维护结构较为重要,对建筑项目环保节能以及屋顶保温隔热效果显著。当前,较多建筑工程为更好的实现保温隔热目标,位于房顶设置了保温层。通常选择在防水层以下填充导热系数较低的轻质材料,以达到预期目标。例如,位于隔热层加设膨胀珍珠岩,或是应用玻璃棉、苯乙烯泡沫材料等。当前,绿化工程受到更多人的重视,工民建工程屋顶设计中,应用草坪或是花园,不但同大自然亲密无间,同时可起到美化环境以及保温隔热的效果,可谓一举多得。
1、3门窗节能技术应用
工民建施工中,门窗为主要的耗能部位,其能耗比例可达到建筑工程消耗能源总量的一半。因此,门窗施工环节更应采用有效的节能技术手段。例如可应用新型玻璃材料,有效的调节宅窗以及墙比,合理的提升住宅外窗整体气密性,进而在一定层面控制热能损失导致的能源耗费现象。由于低辐射玻璃体现出较低水平的反射率,因此可提升保温性能,实践应用中可合理的选择应用。另外在把控宅窗以及墙比的过程中应确保北、东、西、南的比例分别低于20%、30%以及35%。还应确保住宅外窗呈现良好的气密性,为实现该目标,可采用密封性能优秀的新型材料,也可通过加装泡沫塑料封条达到预期目标。
1、4可再生能源技术应用
可再生绿色能源包括水电能、太阳能以及风能或是地热能等。当前,该类能源更多的应用在大众日常工作、生产生活与工民建工程施工设计之中。太阳能应用方式具体为加装太阳能热水器,使得光照以及热能可源源不断的传输到工民建工程中。另外还有一类不断推广的资源为地热。其呈现出低污染、应用成本较低的特性。可在寒冷的冬季满足工民建项目采暖需求,同时可达到夏季制冷的目标。该过程仅需要应用地源热泵使得地壳更深层次的热水被抽取出来。新时期,工民建工程施工建设中,显现出了日益严峻的能源短缺问题,因此,需要科学的应用可再生能源技术,方能缓和矛盾,达到事半功倍的效果。
2、工民建施工节能技术意义
工民建项目施工建设阶段中,节能技术实现了良好的应用与推广,同时受到较多单位甚至是国家的鼓励与支持,体现出了较为重要的地位。因此,可以说发展前景一片大好。应用节能技术手段不但可提升工民建工程施工技术水平,节约成本投入。还可全面优化工民建项目构造,推进温床、墙体保温技术与采暖、空调节能技术手段的快速发展,引领相关产业的全面更新域优化。另外,工民建工程应用节能技术手段可节约有限的资源,更广泛的引入太阳能以及天然绿色的低污染资源,对生态环境起到了良好的保护作用,使成本费用得到有效节约,并可提升社会效益以及经济效益,实现双赢发展。
3、工民建施工节能技术发展
就当前我国工民建工程节能状况以及现实国情,应进一步在建材应用创新上狠下力气,确保环保、节能建材的合理应用。实际上,节能技术离不开节能材料的合理应用,因此建材创新为技术发展创新的核心基础。科技发达的今天,新型材料的研究开发正在广泛开展。然而,我国较多新型材料的应用仍旧依靠国外进口,使得投入成本费用居高不下,会进一步加大我国财政压力。为有效的解决这一矛盾问题,应积极向着自给自足的方向发展,真正的节约能源。针对新型工民建工程项目的材料研发以及独立生产,政府单位应扩充投资力度,积极的突破技术难关,推动工民建工程节能技术的丰富应用以及高速发展。另外,应注重的研发人员的教育培养,如果单纯的依靠新型材料不能使节能环保技术得到有效发展,因此需要优秀的技术人才方能推动节能材料的丰富、蓬勃发展。相关单位应制定系列化的奖惩激励措施令掌握先进技术方法的高新科技人才积极的参与到实践工作之中,为工民建施工节能技术多元化发展贡献应有力量。使他们在原有基础之上积极的开发研究,依法规划设计,编制合理科学的节能标准,确保先进技术的全面落实到位。
4、结语