綠色能源在施工現(xiàn)場中的應(yīng)用

李長遠(yuǎn)

摘要：施工現(xiàn)場用電在能源選擇方面是靈活多樣的。市政用電簡潔便利、隨用隨取，但價(jià)格相對(duì)偏高;自備發(fā)電機(jī)發(fā)電用電初期成本較高，安裝復(fù)雜，介于柴油價(jià)格，自發(fā)電收益長遠(yuǎn)來看需要分析對(duì)比;而綠色能源在施工現(xiàn)場中尚未大面積推廣，技術(shù)、安裝、維護(hù)都需要嘗試。

關(guān)鍵詞：綠色能源;設(shè)計(jì)應(yīng)用;成本分析

1 前言

綠色能源，即清潔能源主要有水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能、海潮能等能源，不僅符合一定的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且還清潔綠色、高效經(jīng)濟(jì)。在沙特吉達(dá)項(xiàng)目，如果想使用當(dāng)?shù)厥姓姡溥^程復(fù)雜且漫長，然而當(dāng)?shù)氐牟裼蛢r(jià)格卻相對(duì)便宜，這一條件使大規(guī)模采用大型發(fā)電機(jī)自發(fā)電成為可能。簡單計(jì)算，施工現(xiàn)場（僅11區(qū)）主要負(fù)荷共有12臺(tái)塔吊，其中6臺(tái)STY315 （T7530-16），計(jì)∑P1=P×6，約546kw;另6臺(tái)STY250 （T7527-12），圖1所示，計(jì)∑P2=P×6，約465kw（不考慮塔吊同時(shí)系數(shù)，工期緊張，僅計(jì)算峰值）;加上辦公區(qū)及其他施工零星負(fù)荷，總計(jì)

P總=η（∑K1P1/cosφ+∑K2P2/cosφ+∑K3P3）

約1111kw。若考慮同時(shí)系數(shù)η=0.4，平均需要系數(shù)k=0.5，YZR系列起重三相異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)取cosφ=0.65，即1小時(shí)用電約400kwh，結(jié)合沙特當(dāng)?shù)仉娰M(fèi)1.7SR/kwh，1小時(shí)費(fèi)用約680SR;而柴油價(jià)格0.53SR/L，1升柴油理想狀態(tài)下發(fā)電量約3kwh，所以若使用柴油發(fā)電1小時(shí)費(fèi)用約70SR。費(fèi)用接近1：10，當(dāng)然柴油發(fā)電的其他費(fèi)用沒有考慮在內(nèi)，但是其收益還是相對(duì)客觀的。

不過從環(huán)保角度來講，現(xiàn)場發(fā)電機(jī)發(fā)電并不符合清潔能源的要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過排放標(biāo)準(zhǔn)。所以，如何擴(kuò)大施工現(xiàn)場自發(fā)電的環(huán)保社會(huì)效益， 同時(shí)響應(yīng)政府的環(huán)保政策號(hào)召，使綠色能源的設(shè)計(jì)應(yīng)用成為重點(diǎn)。

2 總體設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1總體結(jié)構(gòu)

綠色能源的選擇與施工地點(diǎn)、施工地區(qū)的環(huán)境天氣以及計(jì)劃承載的負(fù)荷等有關(guān)，例如多雨的地區(qū)不宜采用太陽能，少風(fēng)的地區(qū)風(fēng)力發(fā)電就不太合適，大功率負(fù)載就要考慮雙電源模式等，所以要因地制宜。

2.2設(shè)計(jì)應(yīng)用

以沙特項(xiàng)目為例，項(xiàng)目所在地是位于紅海東邊的沙特麥加省吉達(dá)市，該市屬于熱帶沙漠氣候，年日照時(shí)間在3400小時(shí)以上，全年平均降水量38mm，平均降水天數(shù)7天，且盛行北風(fēng)-西北風(fēng)。全年高溫少雨的天氣使得充分利用太陽能發(fā)電成為現(xiàn)實(shí)，且沙特?fù)碛腥蜃詈玫娜照諚l件，其平均日照量達(dá)到2200kwh/m2;又加上該區(qū)盛行北-西北風(fēng)，也可利用風(fēng)能發(fā)電;不過由于土層多粉砂且高溫，所以對(duì)設(shè)備的質(zhì)量也是一種考驗(yàn)。

項(xiàng)目現(xiàn)場計(jì)劃將照明系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)做成雙電源模式。監(jiān)控系統(tǒng)在白天既可以使用綠色能源也可以使用現(xiàn)場發(fā)電機(jī)，如果有一方出現(xiàn)故障或者檢修時(shí)，都不會(huì)影響系統(tǒng)正常工作，具體電路圖如圖1（a）所示。繼電器K1接220V交流電，通電時(shí)S4常開觸點(diǎn)閉合，斷電時(shí)常閉點(diǎn)閉合;交流電經(jīng)整流器輸出24V直流電向監(jiān)控系統(tǒng)供電;二極管D1起到提示和保護(hù)電路的作用;當(dāng)發(fā)電機(jī)斷電或者S1斷開時(shí)，S4常閉點(diǎn)閉合，蓄電池組向系統(tǒng)供電;而太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)過控制器后會(huì)一直給蓄電池組充電，保持電量充足。

對(duì)于照明系統(tǒng)，考慮到白天不工作，所以設(shè)計(jì)時(shí)加入了光控開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)通電照明。具體電路如圖1（b）所示，同樣采用雙電源模式，電源供電原理與監(jiān)控系統(tǒng)類似。圖中D1和D2二極管作用是保護(hù)電路;光控開關(guān)K2作為自動(dòng)開關(guān)，在S4處于斷開的狀態(tài)時(shí)，白天K2斷開，三極管Q1截止;隨著天變暗，到晚上K2閉合，三極管Q1導(dǎo)通，照明系統(tǒng)工作;而開關(guān)S4可以作為手動(dòng)開關(guān)，在K2故障或者計(jì)劃提前開燈時(shí)，可以閉合S4，此時(shí)K2被短路，三極管Q1經(jīng)S4導(dǎo)通，系統(tǒng)工作。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

照明、監(jiān)控系統(tǒng)在施工現(xiàn)場運(yùn)行正常，達(dá)到了初期的雙電源供電、以清潔能源為主的目標(biāo)。設(shè)備在當(dāng)?shù)夭少?，具體維護(hù)、保養(yǎng)等成本，以當(dāng)?shù)貫闇?zhǔn)。該系統(tǒng)解決了保安晚上沒有電的情況，并且高效的利用了當(dāng)?shù)氐奶柲?，一舉多得。監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常，可實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)切換，確保了重要負(fù)荷不斷電，實(shí)現(xiàn)了清潔能源隨時(shí)用的功能。

3 結(jié)語

綠色清潔能源在施工現(xiàn)場的應(yīng)用嘗試取得了功能性成果，同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，使用清潔能源也大大降低了用電成本。綠色能源的應(yīng)用設(shè)計(jì)，不僅僅包含上面幾種，由于用電設(shè)備的廣泛性，更多的系統(tǒng)需要我們在現(xiàn)場中不斷地嘗試開發(fā)，在不久的未來，相信清潔能源在施工現(xiàn)場的應(yīng)用的比重會(huì)越來越大。當(dāng)然，要想實(shí)現(xiàn)大比重的應(yīng)用，也離不開技術(shù)的支撐，硬件的升級(jí)，環(huán)境的因素，成本的考量等等，這需要因地制宜，取長補(bǔ)短，需要我們到市場去考察、計(jì)算。