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第6章 企业生产的节能减排(2)

20世纪70年代能源危机以前的30年间,发达国家的照明标准平均提高了3~5倍,但因当时电力生产的迅速发展尚能平衡提高照明标准所增加的电力消费,所以,照明用电占电力总量的百分比并没有增加。20世纪70年代以后,电费随石油价格的猛涨而增加,照明设计人员不得不考虑,如何适当修订照明标准和改进布光方法,以求获得合理的照明方式而不影响工作效率。例如:所推荐的照度标准各国大致接近;把以前单一的照度标准改变为上、中、下三个照度值,使设计人员有选择的余地;规定工作房间的照度标准是指工作面需要达到的照度等。这样,一个房间可被划分成工作区和非工作区,工作区可以达到规定标准,非工作区可以适度地降低来节约能源。不同工作区的每个人的视力和年龄也不尽相同,也可以因人因地选择照明标准,以避免不必要的浪费。

但专家通过对人的视觉功能的进一步研究表明,照明标准只按工作照度来作为评定指标是非常不完善的,它忽略了入射光的方向、人眼视野内的亮度分布、炫光及光幕反射等许多影响作业可见度的因素。例如在作业面上存在光幕反射,就会严重损害可见度,照度再高也无济于事。专家经过多年研究,提出了反映实际可见度水平的新评价指标:等效球照度。据此理论进行照明设计,不仅可获得较好的可见度,而且可节电30%。所以单纯无限制地增加工作面照度,既浪费了电能,也不是改进照明质量的有效方法。

国际照明委员会以办公室照明为例对照明标准用了上、中、下三个照度值作为推荐。以保持工作人员的视力、亮度对比的辨别能力,颜色辨别能力,进而提高工作效率和减轻工作人员的疲劳。

人眼的视觉适应是:室内和走廊相邻房间之间的水平照度,应为高照度水平的1/5以上,同一房间及相邻房间使用的全部光源,光源光谱质量最好相近,而且光源对物体的显色指数应在80以上。在部分利用天然采光的办公室,室内人工照明光源的颜色应与入射的日光相近。

10.充分利用天然光照明

天然光是非常普通的能源,它取之不尽、用之不竭。如何利用天然光作建筑物的照明,以节约照明用电,已引起国内外建筑和照明设计人员的高度重视。过去,在一些工业发达国家,由于空调普及,光源发光效率增高,寿命延长,加之电费便宜,因而在照明设计中对天然光的利用很少。但在20世纪70年代能源危机以后,国际照明委员会先后召开多次大会,并组织进行了全球天然光资源的调查和观测,在全球大约分布了50个天然光观测站(我国有北京、重庆两个),经过长期观测,积累了大量数据资料,目前正在分析整理,有关天然采光的国际照明委员会三个指导性出版物,不久将会陆续问世,国际照明委员会希望通过这些推动各国对天然光的充分利用,从而进一步节约电能。

天然采光有照射深度有限、不够稳定和随自然光的变化而变化的缺点。因此,在距侧窗较远,自然光不足的地方,还要有辅助的人工照明,现在,许多场所已应用自动调光设备,它能随自然光强弱的变化自动调节人工光源的照明,以保证工作面有恒定的照度。这样,不仅能改善照明效果,而且比开关控制方法节省更多的电能。室内需要的照度水平和调光控制的优越性是成正比的。

增加天然采光并不是盲目地加大窗户面积或增加窗户数量,开窗过大会增加炫光,同时为使室内保持恒定温度,空调负荷又增加,用电量反而更多。这是节约电能的一大障碍,现代许多建筑已大量应用涂以特定薄膜的幕墙玻璃,这层薄膜可以透过80%以上的可见光,而将太阳光内的红外热辐射反射回去,这不仅能避免房间过热,减少空调负荷,而且眩光也大为减弱,除此之外,建筑采光工作者还提出不少对天然光的采光方法和设想。例如,利用反射镜的反射、棱镜组的全反射、导光管或光导纤维导光,将天然光直接引到室内需要照明的地方;也可以间接利用太阳光的红外辐射,产生热发电供照明使用;也可以直接将太阳光利用光电效应变为电能用来照明。

由于设计,采光方法的不同,通常情况下,利用自然光能节约用电10%~70%。

11.照明节能的管理办法

加强照明管理是保证节能取得成效的重要环节。

节约电能应从时间和空间两个方面来实施。在空间上,应使工作区相对集中;对室内灯具的布置,应使工作区、交通区和次要区域有明确划分,以便运用不同的照度标准。例如美国建议:对办公室照明,若工作区照度为1,交通区为1/3,其他次要区域的照度只需要1/9。在时间上节能,指在不需要照明的时间将亮灯关灭,或是不需要灯光太强时,将灯光调暗。按使用人需要调节灯光的明暗,这样的照明环境既舒适又节约了电能。

照明设备无论在什么情况下都会随时间的增加而逐步下降。因此对照明设施的维护、保养,对于节能也是非常重要的。基于这一情况,在照明设计时,必须使初始照度高于标准值,这样可以保证照明设备在使用一段时间后提供的实际照度不低于标准值。

12.供电系统的主要组成

供电系统是从电网送到企业的电能,经过降压后分配到各车间或用电单位的设备。它由高压及低压配电线路、变(配)电所和用电设备组成。

一般大、中型企业都有总降压变电所,将35~110千伏电压降为6~10千伏,向车间变电所或高压电动机和其他用电设备供电。

变(配)电所中的主要电气设备是降压主变压器和受电、配电设备及装置,包括开关设备、母线、保护电器、测量仪表及其他电气设备等。

在企业内部的电能输送和分配过程中,电流经过线路和变压器等设备时,会产生功率损耗和电能损耗,这些损耗称为供电损耗。其损耗电能占输入电能的百分比(或功率损耗占输入功率的百分比),称为线路损失率,简称线损率。而且功率损耗和电能损耗是随着线路长度和导线型号不同、变压器容量大小不一和负荷变化等因素的变化而变化。

线损率是一项技术经济指标,它的高低直接反映了企业电力网络输送分配电能的效率。因此,降低线路损耗可以为企业节约电能。

线损一般可分为可变损耗和固定损耗两部分。可变损耗是指当电流通过导体所产生的损耗,导体截面、长度和材料确定后,其损耗随电流的大小而变化。而固定损耗就不一样了,它是只要设备接通电源就会有损耗。可变损耗包括降压变压器、配电变压器的铜损及线路和接户线的铜损。固定损耗是指降压变压器、配电变压器的铁损,电力电容器的介质损失,电度表电压线圈的损耗等。企业的各种供电损耗很难精确掌握。但是,可以对供电损耗进行计算,从而掌握分析供电设备经济运行的状况,以更好地加强用电管理工作节约电能。

13.供电损耗系统的主要组成

对于任何一个企业的供电系统,各元件供电损耗涉及以下方面。

(1)变电所的主变压器。

(2)车间配电所的配电变压器。

(3)整流变压器。

(4)电抗器。

(5)电炉变压器。

(6)各电压等级的供电线路。

(7)低压配电线路。

(8)电缆线路。

(9)电力电容器。

(10)各种专用供电设备。

14.降低线路损耗的技术措施

降低线损的主要技术措施可分为建设措施和运行措施两个方面。所谓建设措施是指需要一定的投资,对供电系统的某些部分进行技术改造。采取这方面措施的目的是提高供电系统的输送容量或改善电压质量、降低线损。而运行措施是指不需要投资,对供电系统确定最经济合理的运行方式以达降低线损的目的。

15.适当提高运行电压

输送同样的功率时,提高运行电压就可降低电流,减少损耗。电网中的功率损耗是与运行电压的平方成反比的,在允许范围内,适当提高运行电压,既可提高电能质量,又能降低线损。

16.合理安排设备检修

电网正常运行时的接线方式,一般应是比较安全和经济合理的接线方式。如遇设备检修,则正常的运行接线不得不改变。

合理安排设备检修,加强检修的计划性,也是一项主要的降损措施。

17.降低变压器损耗的办法

降低电能损耗可能提高供电效率。降低变压器损耗节约电能的主要技术措施是改善功率因数,合理控制变压器运行台数,停用轻载变压器,采用变容量变压器等。

改善功率因数,减少电能损耗,提高供电能力的第一个方法是:采取措施降低供用电设备消耗的无功功率的改善功率因数。无功功率消耗量大,会导致电流增大,使供电系统及变压器的容量增大,增大供电线路和变压器的功率损耗。在负荷电流不变的条件下,减少无功电流,则总电流亦随之减少。

18.合理控制变压器的运行台数

使变压器总的功率损耗最小,这种功率损耗最小的运行方式,称为变压器的经济运行方式。

企业变电所应根据负荷、有功功率和无功功率损耗特性及无功率经济当量,计算出最经济的运行台数。

应当指出,对于季节性变化负荷,可以采取上述方法,以减少电能损耗。但对于昼夜变化的负荷,采取上述方法降低变压器电能损耗是不合理的,因为这将使变压器的开关操作次数过多,随之开关的检修量也增多。

19.停用轻载变压器

企业变电所有多台变压器运行时,如果各台变压器的负荷率均低,停用负荷率最低的变压器以及合并负荷这样会节约电能。但是,依据条件不同,有时当停用变压器后,增大负荷的变压器所增加的损耗比停用的变压器损耗要大,此时需要进行节电效果的经济比较。

20.采用变容量变压器

对于有明显季节性的用电负荷(如农业用电),变压器的容量负荷是按全年高峰季节来选择的,高峰季节过后,变压器经常处于轻载状态下运动。在这种情况下,采用变容量变压器来改变接线方式变换容量,从而适应负荷的变化是减少电能损耗的有效措施。

如何最大限度地提高发电和输配电设施的利用率,是电力部门和用电单位都十分关心的问题。其中蕴涵着巨大的经济效益。

无功功率不仅会降低电力设施的利用率,而且还会增加电力系统的线损。所以,提高功率因数,对发生的无功功率进行合理的补偿,减少系统的总无功功率,均有一定的节电效果。

21.实施无功补偿技术措施

对于用户来讲,实施无功补偿,既可减少因功率因数低而产生的电力罚款,还会因补偿后造成的功率因数高而获取电力奖金,并通过提高自己电源变压器的利用率,在用电设备增容时减少相应的动力投资,特别是对于轧机、电弧炉等许多重要设备,能降低启动无功冲击,解决其无法正常运行的问题。

22.服务行业的节能减排

服务行业是指包括除了农业、工业、建筑业之外的所有行业,是生产和销售服务商品的生产部门和企业的集合。主要包括交通运输、仓储等15个行业。服务业由于范围广,人员多,其节能减排工作显得十分必要,特别是交通仓储等行业更是耗能、排污大户,为此,做好这一行业的节能减排工作,对于节约能源,保护环境有着十分重要的意义。

23.空调客车节能措施

空调客车车身前后围、左右侧围和顶盖直接承受太阳照射和外界气流的影响,是车身围护结构的最大传热面积,若想节约能源,可在外蒙皮内侧表面喷涂一层由双组分的聚氨酯或聚乙烯化合剂构成的厚度为5~10毫米的隔热吸振发泡层,也可在客车的外蒙皮内侧面粘贴铝箔或锡箔,以减少太阳辐射;还可在车顶涂上亮色的高反射率涂料,提高车顶日射反射率。

24.优化车门窗结构

在客车车窗结构方面,既要考虑到空调客车开空调运行时的保温隔热性能,以节约运行能耗,也要考虑不开启空调时段的自然通风节能问题。我国大部分城市的空调客车并非全年开启空调,而是部分时段,并且不开启空凋时段还较长。

全密封车窗空调车,尽管开空调时隔热性能及密封性能较好,可减少漏风热,降低运行能耗,节约部分能源,但在不开启空调时段不能利用自然风,必须耗能进行强制通风,由于不开空调时段较长,非空调期间强制通风所耗能量较大,因此,在进行空调客车设计时(特别是只供冷不供暖的空调客车),尽量不要采用全密封窗结构,尽量在汽车的前部、中部、后部等位置留有足够面积的可开启车窗,在车顶留有可开启天窗,以保证不使用空调时的自然通风,满足乘客的通风需要,做到既通风又节能。对可开启窗可采用性能良好的密封条,提高可开启窗关闭时的密封性,降低使用空调时的能耗。可开启窗对空调车外观的豪华、美观有一定的影响,可通过企业在客车上的广告画进行弥补,尽量不影响汽车外表的美观。

25.改进发动机舱的隔热效果

发动机是空调客车的重要热源,应在发动机舱顶壁内侧贴夹层材料,外层可贴用两层毛毡夹一层泡沫塑料的吸声隔热层;对于地板,必须采用双层黏合地板,空调客车的送风管道也必须严格进行隔热保温处理。

26.高速铁路的节能优势

与其他运输方式相比,高速铁路在节能方面具有明显优势。从燃油的能源转换效率看,普通电气化铁路约30%,而汽车仅为14%。高速铁路是唯一可以使用电力的运输方式,并且它可以利用可再生的能源,如核电、太阳能,而其他运输方式对石油资源的依赖和消耗将进一步加剧能源供给的结构性矛盾。日本新干线表明,每千米的能源消耗量汽车与飞机分别是高速铁路的4.6倍和5.3倍。

一个人消耗1千瓦时乘坐高速列车可旅行的距离是5千米,乘小汽车可旅行1.7千米,而乘飞机仅可旅行1.1千米。在法国高速线上,每旅客公里的单位能耗为16克石油当量。许多地方用于飞机的平均单位能耗为每旅客公里57克石油当量。此外,应该指出,航空汽油属于稀有型能源,而现有高速铁路是采用电力牵引,工作稳定。由上述分析比较,高速铁路在节能方面的优势可以使外部运输成本降低,从而具有显著的社会经济效益。大力发展高速铁路是满足循环经济要求的需要,是可持续发展的需要。

27.高速铁路节能措施

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