|
|
|
|
|
隨着我國經濟的快速增長,能源需求大幅增加,能源供需矛盾突出。尤其是近兩年,全國用電量及電負荷增長較快,去年以來已有三分之二的省(區、市)出現了不同程度的缺電甚至拉閘限電現象,嚴重影響經濟社會發展和人民生活水平提高。
能源是人類社會賴以生存發展的重要資源。全球人口增長和經濟增長對能源的需求日益加大。長期過量開採煤碳、石油、天然氣這些常規能源,至使其儲量減少。據聯合國等官方資料估計,地殼中剩下的石油還可開採35年、天然氣40年、煤碳110年,人類面臨何等的能源的壓力!同時,由於長期使用煤碳和石油等污染的能源,所導致的環境和生態問題,已嚴重威脅人類自身的生存。
節約電能對保護環境具有重要意義。在火力發電的情況下,每生產1度電,對空氣產生的污染物二氧化硫;氮氧化物和二氧化碳的數量分別如下:
燃煤發電產生SO2:9克,NOX:4.4克,CO2:1100克;燃油發電:產生SO2:3.7克,NOX:1.5克,CO2:860克:燃氣發電:產生SO2:5克,NOX:2.4克,C02:640克;
C02在大氣中不斷積累,吸收地面釋放的紅外輻射,形成大氣的“溫室效應”,導致地球變暖,造成冰山融化和海水熱膨脹,引起海平面升高,改變生態系統,影響人類的生產和生活。大氣中的S02、NOX和酸雨使材料加速腐蝕,破坏土壤和水的質量,影響植物和水生物生長。人們長期生活在一定濃度的SO2和NOX的空氣中,會產生呼吸道和其它疾病。
另一方面我國用電效率低下,浪費嚴重,節約潛力很大。大量節約電能,可以有效的保護環境,減少污染,提高人們的健康水平。
我國照明用電量已占總用電量的10%-12%。按照我國提出的“中國綠色照明工程”,照明節電已成為節能的重要方面。目前的照明節能潛力很大,一般節能方案均能達到節約20%-35%,按保守的數量採取20%的計算,全國節約的電能價值可觀,可想而知節約用地在國民經濟中該有多大的作用。
提倡照明節能,不等於降低對視覺作業的要求和降低照明質量,因為這樣會降低勞動生產率,非但不能達到照明節能的目的,反而影響工作人員的視力。照明節能基本原則是保証不降低工作場所的視覺要求,而且還有所提高,在保証照度標準和照明質量的前提下,力求減少照明系統中的能量損失,最有效地利用電能。以單位照度及單位面積所需用電量(W/m2.lx)作為照明節能指標,力求提高照度而降低用電量。
2 照明節能的辦法和潛力
2.1 選擇優質的電光源
科學的選用電光源是照明節電的首要工作。節能的電光源發光效率要高。即使得每瓦電(W)發出更多光通量(Lm)。白熾燈泡發光效率一般為7-20Lm/W。其壽命一般為1000h,特殊的為2000h。單端的緊湊型熒光燈(俗稱節能燈)其光通量一般為50Lm/W。採用一只9W壽命3000~5000h的節能燈完全可以替代40W的白熾燈泡;雙端直管熒光燈T12型的為55Lm/W,壽命為3000~5000h,而現在的T5型則達到90-110Dn/W,壽命可達8000~10000h。所以T12,T10其至T8型的熒光燈都應該淘汰,不但可以節約大約50%的電能,還會改善燈光的顯色性。除以上光源外,還有高強氣體放電燈,如高壓納燈,金屬鹵化物燈,微波硫燈,無極燈、發光二極管和半導體照明燈等,科學技術的發展,電光源也層出不窮。現代的燈可以達到薄如紙,細如絲,總是叫人驚喜,現在還在應用那些落後的費電的燈的場所,應該儘快實行照明工程節能改造。當然,在選擇發光較高的光源時,要考慮應用場所,根據場所的特點和電光源的特性進行合理的科學的照明改造。
2.2 選擇效率高的燈具
燈具是燈泡(管)的“時裝”。既要漂亮,又要有科學分配光的功能。燈具的關鍵指標是燈具效率。燈具效率是燈泡的光通量作為100時,安裝在燈具里后輸出光通量的百分比。它可以根據場所的需要,將光線送到不同的地方,即科學用光又能使人們的視覺舒適。例如學校教室最早採用的雙端直管型熒光燈梯形控罩式燈具,是鐵皮塗白色油漆製成,其配光不合理,燈下桌面照度高,二燈中間桌面上照度低,燈具效率約為70%左右。當改進后,選用拋光氧化鋁製作的雙曲面燈具,其曲面形狀科學,使光分配成為蝙蝠翼形狀的配光,該材料反射係數提高了,燈具效率提高后可達到82%。由該例可知,同樣數量的相同燈管,前者達不到要求,而後者桌面均能達到要求。所以採用良好的燈具也是一種節能的辦法。
2.3 選擇節電的照明電器配件
在各種氣體放電光源中均需要有電器配件。例如鎮流器,舊的T12熒光燈其電感鎮流器要消耗其20%的電能,40W燈,其鎮流器耗電約8W。而節能的電感鎮流器則耗電小於10%,更節能的電子鎮流器,則只耗電其2%-3%。也是一筆不小的節電措施。
2.4 安裝照明系統節電器
目前國內外都大力推廣照明節電器,在現在照明系統上加裝節電控制設備。國內市場上的照明節能設備很多,其中照明控制節電裝置所占比例 。從工作原理上大致可分為以下三類:
2.4.1 可控硅斬波型照明節能裝置
應用可控硅斬波原理,通過控制晶閘管(可控硅)的導通角,將電網輸人的正弦波電壓斬掉一部分,以降低輸出電壓的平均值,達到控壓節電的目的。
這類節能調控設備對照明系統的電壓調節速度快,精度高,可分時段實是調整,有穩壓作用。而且其主要是電子元件,相對來說體積小、設備輕、成本低。但可控硅斬波有致命缺陷,由於是斬波,電壓無法實現正弦波輸出,由此出現大量諧波,形成對電網系統諧波污染,危害極大,尤其不能用於有電容補償電路中。然而氣體放電燈功率因數一般在0.5以下,必須設計用電容補償,才能滿足現代照明功率因數0.9以上的技術規定。
2.4.2 自耦降壓式節電裝置
通過一個自耦變壓器機芯,根據輸入電壓高低情況,連接不同的固定變壓器抽頭,將電網電壓降低10、15、20V,從而達到降壓節電的目的。
這類產品 優點是實現電壓的正弦波輸出,結構和功能都很簡單,當然可靠性也比較高,但也存在無法實時穩壓輸出的技術缺陷,因為其核心部件是一個多抽頭的變壓器,變壓比固定,一般副邊有三個降壓抽頭,分別降1OV、15V、20V,一旦電源接線固定,降低的電壓就是固定值,當電網電壓波動時,節電產品輸出電壓也會上下波動,這樣照明的工作電壓依然處在不穩定波動狀態,無法起到對電光源的保護作用。
2.4.3 智能照明調控器
採用微電腦控制系統,實時採集輸出、輸入電壓信號與 照明電壓比較,通過計算進行自動調節,從而保証輸出 照明系統工作電壓。
智能照明調控裝置不僅具有上述兩類節能產品的優點,克服它們的缺陷,而且增加了許多實用功能和設備以及整體的安全可靠性:
(1)可實現實時調壓穩壓功能,以保証 照明工作電壓和燈具的保護功能;
(2)可實現多段的自動調整,可滿足不同用戶在不同時間段的節電要求;
(3)可實現燈具的軟啟動和軟關閉,降低衝擊電流,提高燈具壽命;
(4)三相獨立可調,一相故障不會影響其它兩相正常工作。
然而這類照明節電產品的成本高于前兩種,但由於可實現智能照明調控、有效保護電光源、降低電能消耗的功能,使用的經濟性和可靠性遠遠好于前兩種產品,因此是目前國際上比較成熟的照明控制方案,在國內也有廠家研製出此類產品,並開始推向市場。
加裝照明節電器使所有的照明光源(氣體放電燈或鹵鎢灑)都是要標準的電壓條件下才能保持其額定壽命,當夜間電壓偏高或白天電壓不穩時,均會影響光源的壽命。加裝照明節電器,除保持電壓的穩定或略有所降,即節約用電又能延長光源的壽命,同時由於照明初設計時考慮維護係數的計算往往有20%左右的照度余量,所以不會影響照度標準值的維持,更不會對視覺效果有明顯的影響。
加裝照明節電器對於氣體放電光源還可以利用微機進行智能控制;通過內置的專用優化控制軟件,可以隨時採集、分析和計算,控制內部的綜合濾波電路,控制電流波形,補償功率因數,吸收內部失真電流並循環轉化為有用的能量,提高整體電源效率,隨負荷變化動態調整運行狀態下所需的電流和電壓,對功率進行自動調整,達到智能節電的目的,照明節電器大多數節電率在25%以上。
照明節電器的優點是接人方便,自動調節無需專人維護,減少有功功率消耗,降低無功功率,多重保護安全可靠,降低啟動電流延長光源壽命1倍以上。有些節電器還可以採用 的防雷技術,經過集成優化設計防止照明電路受到雷電損害而引起事故。
2.5 科學的節能照明設計
2.5.1 合理的選用照明線路
照明線路的損耗約占輸人電能的4%左右,影響照明線路損耗的主要因素是供電方式和導線截面積。大多數照明電壓為220V,照明系統可由單相二線、兩相三線、三相四線三種方式供電。三相四線式供電比其他供電方式線路損耗小得多。因此,照明系統應盡可能採用三相四線制供電。
2.5.2 合理的選擇控制開關和充分利用天然光
天然光是免費的光源,要充分的利用,因此就要合理的設計照明開關。例如學校的教室或寫字樓的辦公室等場所,在靠近窗處就要充分的利用天然光,在遠離窗戶的地方不要一開燈就全部的開關都動作,隨需要而開燈,就可以節約電能。
另外,充分利用自然光,正確選擇自然採光,也能改善工作環境,使人感到舒適,有利於健康。充分利用室內受光面的反射性,也能有效地提高光的利用率,如白色牆面的反射係數可達70%-80%,同樣能起到節電的作用。
2.5.3 合理的選擇照明方式
在滿足標準照度的條件下,為節約電力,應恰當地選用一般照明、局部照明和混合照明三種方式,例如工廠高大的機械加工車間,只用一般照明的方式,用很多燈也很難達到精細視覺作業所要求的照度值,如果每個車床上按置一個局部照明光源,用電很少就可以達到很高的照度。
2.5.4 合理的選擇照度值
選擇照度是照明設計的重要問題。照度太低,會損害工作人員的視力,影響產品質量和生產效率。不合理的高照度則會浪費電力。選擇照度必須與所進行的視覺工作相適應。設計照明可按國家頒布的照明設計標準來選擇照度,必要的照度值和優良的照明質量形成的光環境可以提高工作效果和改進人們的心情,要綜合考慮照明系統的總效率。
2.6 良好的維護管理可以節約用電和保護視力
加強照明用電管理是照明節電的重要方面。照明節電管理主要以節電宣傳教育和建立實施照明節電制度為主。使人們養成隨手關燈的習慣;按戶安裝電表,實行計度收費;對集體宿舍安裝電力定量器,限制用電,這些都能有效地降低照明用電量。
當燈泡積污時,其光通量可能降到正常光通量的50%以下。燈泡、燈具、玻璃、牆壁不清潔時,其反射率和透光率也會大大降低。為了保証燈的發光效果,工廠應根據照明環境定期清潔燈泡、燈具和牆壁。
當燈要閃動或已出現閃動時,要及時更換,可有效地做到節能。因為氣體放電光源在啟動時耗電 ,比平時用電大得多。
3 照明節能與健康
3.1 照度過低對視力的影響
眾所週知,照度過低,看書或報必須視距很近,常此下去就會形成近視眼。我們廣大儿童從小學中學到大學,近視眼率逐年升高,照度低是其中的一個重要原因。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|