淺談變電站節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

郭江輝

1 概述

1.1 工業(yè)建筑節(jié)能的意義

當今世界的一個首要問題就是能源與資源。在對世界能源的巨大消耗中,建筑又是能源的消耗大戶,占總能源消耗量的45%。不僅如此,建筑對資源的消耗也是非常巨大的,據(jù)統(tǒng)計建筑消耗了全世界 17%的凈水資源,25%的木材和 40%的其他材料。所以世界各國都在努力提高建筑領(lǐng)域的節(jié)約力度。

建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空調(diào)能耗為主,占建筑總能耗的 50%～70%。因此,建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)國家節(jié)能規(guī)劃目標、減排溫室氣體的重要措施,符合全球發(fā)展趨勢。其解決途徑只有兩種:1)通過開發(fā)利用可再生能源及節(jié)能建材等途徑降低建筑能耗的需求;2)提高能耗系統(tǒng)的效率,從而降低終端能源使用量。

1.2 目前變電站能耗現(xiàn)狀

變電站的能耗主要體現(xiàn)在變電站的建筑能耗及電氣設(shè)備運行、維護能耗。現(xiàn)有變電站建設(shè)是以傳統(tǒng)施工方式為主,施工現(xiàn)場有大量的濕作業(yè)工序,現(xiàn)場需要大量的水泥,砂石,鋼筋等建筑材料,會產(chǎn)生大量廢水、廢漿等污染物。按傳統(tǒng)施工方式,造成很多資源的消耗,不符合“兩型一化”的資源節(jié)約型的建設(shè)原則。在以往的設(shè)計中,生產(chǎn)建筑的墻體多為粘土燒結(jié)多孔磚,墻體能耗比較大;采用常規(guī)空調(diào)及排風機能耗也較大?；诮ㄖ?jié)能是工業(yè)建設(shè)發(fā)展的趨勢,在全壽命周期內(nèi)設(shè)計理念的指導(dǎo)下,變電站電氣設(shè)備的運行、維護能耗成本也是變電站節(jié)能的重點。因此我們需要比較分析,優(yōu)化設(shè)計,采用更符合“兩型一化”和低耗能的新型變電站建設(shè)模式。

1.3 變電站節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的必要性、依據(jù)

1.3.1 建筑節(jié)能面臨的形勢

堅持以人為本,全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學發(fā)展觀,處理好經(jīng)濟社會發(fā)展與資源、環(huán)境之間的關(guān)系,努力緩解能源資源短缺的矛盾,大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的一項主要任務(wù)。在當前形勢下,建筑節(jié)能已經(jīng)成為緩解我國能源供應(yīng)緊張、促進國民經(jīng)濟健康發(fā)展的一項重要技術(shù)經(jīng)濟政策。

1.3.2 運用全壽命周期成本管理(LCC)方法構(gòu)建變電站節(jié)能評價體系

本文建議采取全壽命周期成本(LCC)的方法來評估節(jié)能體系,將 LCC方法應(yīng)用于變電站的全壽命周期中,即從規(guī)劃設(shè)計、建筑施工、運行使用、維護保養(yǎng)、拆除報廢和回收利用的整個過程,計算全壽命周期系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的影響指標并進行成本比較分析,以尋求建筑功能、資源利用、能源消耗和環(huán)境污染之間的合理平衡,從而達到資源節(jié)約和環(huán)境友好的建設(shè)理念。

變電站LCC計算模型:LCC=IC+OC+FC+TC+DC。

其中,IC為一次投資成本(Investment Costs);OC為運行成本(Operation Costs);FC為中斷供電損失(Failure Costs);TC為因為建設(shè)時間變化影響的成本(Time Costs);DC為報廢成本(Discard Costs)。

2 變電站節(jié)能技術(shù)措施

2.1 建筑墻體節(jié)能措施的應(yīng)用

2000年來,粘土磚承擔著為人們建房子的重任,然而,進入新世紀后,新型環(huán)保墻體材料的出現(xiàn),不僅使粘土磚在建筑業(yè)老大的地位遭到質(zhì)疑,還面臨被取代的命運。粘土磚最古老的狀態(tài)是實心粘土磚,這是世界上最古老的建筑材料之一。但是,燒制實心粘土磚的原材料來自可耕地,據(jù)資料顯示,我國燒制粘土磚每年損毀的良田達 70萬畝。除了破壞耕地外,實心粘土磚的另一危害是大量消耗能源。

本文推薦采用的是蒸壓灰砂磚,這是一種新型的建筑墻體材料,它節(jié)能環(huán)保,不以消耗耕地、破壞生態(tài)和污染環(huán)境為代價?；疑按u是用石灰和天然砂或工業(yè)廢渣(粉煤灰、選礦粉、爐渣、矸石)經(jīng)混合攪拌、陳化、輪碾、加壓成型、蒸養(yǎng)而制得的。它的抗凍性、耐蝕性、抗壓強度等多項性能都優(yōu)于實心粘土磚的人工石材。磚的規(guī)格尺寸與普通實心粘土磚也完全一致,為 240mm×115mm×53mm,所以用蒸壓灰砂磚可以直接代替實心粘土磚。

2.2 建筑外窗節(jié)能措施的應(yīng)用

本文建議采用下面幾個措施來提高窗戶的節(jié)能效果:

1)合理確定窗墻面積比,盡量減小窗戶尺寸。采暖耗能熱量隨著窗墻比例的增加而增加,窗墻面積比設(shè)計越小,熱量損耗就越小,節(jié)能效果越佳。

2)選擇密封性好的塑鋼窗戶。洞口密封材料的質(zhì)量,不僅影響著房屋的保溫節(jié)能效果,也關(guān)系到墻體的防水性能。

3)配置雙層中空玻璃。中空玻璃是以兩片或多片玻璃,采用間隔條來控制中空玻璃的內(nèi)外兩片的間距。雙玻璃周邊用密封膠翻結(jié)密封,使玻璃層間形成干燥氣體,具有隔音、隔熱、防結(jié)露和降低能耗的作用。

2.3 暖通節(jié)能措施的應(yīng)用

建筑空調(diào)、風機能耗均是變電站的主要能耗。本文建議采用T35-11系列軸流式風機。該系列與老式風機相比,具有流量大、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、耗電省、效率高、風量大、噪聲低等優(yōu)點。

對空調(diào)選型,結(jié)合變電站的具體情況,本文建議在二次設(shè)備室采用變頻空調(diào)。與普通空調(diào)相比,變頻空調(diào)在節(jié)能上有非常明顯的優(yōu)勢:變頻空調(diào)剛開機時,壓縮機高速運轉(zhuǎn),制冷量或制熱量很大,使室內(nèi)溫度快速達到所設(shè)定的溫度,此時空調(diào)的耗電量很大。當室內(nèi)溫度達到所設(shè)定的溫度后,壓縮機進入低速運轉(zhuǎn)階段,維持室內(nèi)溫度不變。當整個房間的溫度都均勻地到達所設(shè)定的溫度后,此時空調(diào)的壓縮機運轉(zhuǎn)速度最慢,耗電量也最小,長時間保持這種狀態(tài),就能充分達到節(jié)電的目的,比普通空調(diào)省電30%以上。二次設(shè)備室空調(diào)開啟時間長,正適合采用這種可以自動以低頻維持運轉(zhuǎn)的變頻空調(diào),但由于變頻空調(diào)只有在每次開機時間很長的情況下(超過 5h),才能充分發(fā)揮其節(jié)電的優(yōu)勢,如果開機時間短,就無法發(fā)揮其節(jié)電的優(yōu)勢了,甚至比普通定速空調(diào)還費電,因此對于保安室,仍選用普通的壁式空調(diào)即可。

2.4 建筑電氣的節(jié)能應(yīng)用

2.4.1 戶外配電裝置照明

對于無人值班站,根據(jù)運行經(jīng)驗,正常時不需考慮場區(qū)照明,因此可不設(shè)置庭院燈,僅采用額定功率為 400W的防眩通路燈用于檢修及事故處理。防眩通路燈以特制大功率氣體放電燈作光源,高效節(jié)能,光通量達到 36000 lm,平均使用壽命在 2萬 h以上;采用特制反光鏡和超低眩光技術(shù);燈具附件采用減震、散熱結(jié)構(gòu)和密封、防腐處理,增添了燈具的可靠性,降低了故障率;安裝支架設(shè)置調(diào)節(jié)機構(gòu),可垂直方向上 25°,水平方向上 360°調(diào)節(jié)照明角度。雖然防眩通路燈在初期建設(shè)費用上高于普通照明產(chǎn)品,但在同照度下所需數(shù)量少、光源顯色性及光通量好、使用壽命長、年耗電量少、能夠做到免維護、全壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟性好,因此在技術(shù)和經(jīng)濟上均占優(yōu)勢。

2.4.2 建筑物室內(nèi)照明

1)日常照明通過優(yōu)化,可改用節(jié)能型 LED日光燈照明。2)事故照明仍采用傳統(tǒng)白熾燈。雖然白熾燈效率低、壽命短,大面積使用不利于節(jié)能,但顯色性好,具備瞬時點燃、不產(chǎn)生電磁干擾、耐受頻繁開關(guān)等特性。若采用防眩應(yīng)急通路燈,雖然其所需數(shù)量少、光源顯色性及光通量好、使用壽命長、年耗電量少、能夠做到免維護,但初期建設(shè)費用過高。作為事故照明,使用率很少,所以從全壽命周期的經(jīng)濟性考慮,仍選用白熾燈。

3 結(jié)語

變電站的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在變電站安全可靠性、可維護性、可擴展性的基礎(chǔ)上體現(xiàn)了工程的節(jié)能環(huán)保性、施工機械化,與全壽命周期成本協(xié)調(diào)統(tǒng)一,從而取得最大的經(jīng)濟利益與社會效益。

將 LCC方法應(yīng)用于變電站的全壽命周期中,即從規(guī)劃設(shè)計、建筑施工、運行使用、維護保養(yǎng)、拆除報廢和回收利用的整個過程,計算全壽命周期系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的影響指標并進行成本比較分析,以尋求建筑功能、資源利用、能源消耗和環(huán)境污染之間的合理平衡,從而達到資源節(jié)約和環(huán)境友好的建設(shè)理念。

[1] 趙秀紅.節(jié)能節(jié)電的實際應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(7):236-237.