淺談變電站節能技術的應用

郭江輝

1 概述

1.1 工業建筑節能的意義

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,據統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域的節約力度。

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

1.2 目前變電站能耗現狀

變電站的能耗主要體現在變電站的建筑能耗及電氣設備運行、維護能耗。現有變電站建設是以傳統施工方式為主,施工現場有大量的濕作業工序,現場需要大量的水泥,砂石,鋼筋等建筑材料,會產生大量廢水、廢漿等污染物。按傳統施工方式,造成很多資源的消耗,不符合“兩型一化”的資源節約型的建設原則。在以往的設計中,生產建筑的墻體多為粘土燒結多孔磚,墻體能耗比較大;采用常規空調及排風機能耗也較大。基于建筑節能是工業建設發展的趨勢,在全壽命周期內設計理念的指導下,變電站電氣設備的運行、維護能耗成本也是變電站節能的重點。因此我們需要比較分析,優化設計,采用更符合“兩型一化”和低耗能的新型變電站建設模式。

1.3 變電站節能技術應用的必要性、依據

1.3.1 建筑節能面臨的形勢

堅持以人為本,全面、協調、可持續的科學發展觀,處理好經濟社會發展與資源、環境之間的關系,努力緩解能源資源短缺的矛盾,大力發展循環經濟,建設資源節約型、環境友好型社會是我國經濟社會發展的一項主要任務。在當前形勢下,建筑節能已經成為緩解我國能源供應緊張、促進國民經濟健康發展的一項重要技術經濟政策。

1.3.2 運用全壽命周期成本管理(LCC)方法構建變電站節能評價體系

本文建議采取全壽命周期成本(LCC)的方法來評估節能體系,將 LCC方法應用于變電站的全壽命周期中,即從規劃設計、建筑施工、運行使用、維護保養、拆除報廢和回收利用的整個過程,計算全壽命周期系統內相應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、能源消耗和環境污染之間的合理平衡,從而達到資源節約和環境友好的建設理念。

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為因為建設時間變化影響的成本(Time Costs);DC為報廢成本(Discard Costs)。

2 變電站節能技術措施

2.1 建筑墻體節能措施的應用

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,新型環保墻體材料的出現,不僅使粘土磚在建筑業老大的地位遭到質疑,還面臨被取代的命運。粘土磚最古老的狀態是實心粘土磚,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,它節能環保,不以消耗耕地、破壞生態和污染環境為代價。灰砂磚是用石灰和天然砂或工業廢渣(粉煤灰、選礦粉、爐渣、矸石)經混合攪拌、陳化、輪碾、加壓成型、蒸養而制得的。它的抗凍性、耐蝕性、抗壓強度等多項性能都優于實心粘土磚的人工石材。磚的規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 建筑外窗節能措施的應用

本文建議采用下面幾個措施來提高窗戶的節能效果:

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,窗墻面積比設計越小,熱量損耗就越小,節能效果越佳。

2)選擇密封性好的塑鋼窗戶。洞口密封材料的質量,不僅影響著房屋的保溫節能效果,也關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外兩片的間距。雙玻璃周邊用密封膠翻結密封,使玻璃層間形成干燥氣體,具有隔音、隔熱、防結露和降低能耗的作用。

2.3 暖通節能措施的應用

建筑空調、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、運轉平穩、耗電省、效率高、風量大、噪聲低等優點。

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

2.4 建筑電氣的節能應用

2.4.1 戶外配電裝置照明

對于無人值班站,根據運行經驗,正常時不需考慮場區照明,因此可不設置庭院燈,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;燈具附件采用減震、散熱結構和密封、防腐處理,增添了燈具的可靠性,降低了故障率;安裝支架設置調節機構,可垂直方向上 25°,水平方向上 360°調節照明角度。雖然防眩通路燈在初期建設費用上高于普通照明產品,但在同照度下所需數量少、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、全壽命周期內的經濟性好,因此在技術和經濟上均占優勢。

2.4.2 建筑物室內照明

1)日常照明通過優化,可改用節能型 LED日光燈照明。2)事故照明仍采用傳統白熾燈。雖然白熾燈效率低、壽命短,大面積使用不利于節能,但顯色性好,具備瞬時點燃、不產生電磁干擾、耐受頻繁開關等特性。若采用防眩應急通路燈,雖然其所需數量少、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濟性考慮,仍選用白熾燈。

3 結語

變電站的節能技術應用在變電站安全可靠性、可維護性、可擴展性的基礎上體現了工程的節能環保性、施工機械化,與全壽命周期成本協調統一,從而取得最大的經濟利益與社會效益。

將 LCC方法應用于變電站的全壽命周期中,即從規劃設計、建筑施工、運行使用、維護保養、拆除報廢和回收利用的整個過程,計算全壽命周期系統內相應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、能源消耗和環境污染之間的合理平衡,從而達到資源節約和環境友好的建設理念。

[1] 趙秀紅.節能節電的實際應用[J].山西建筑,2009,35(7):236-237.