Khảo sát mạng điện tòa nhà 97 Võ Văn Tần và đề xuất giải pháp tiết kiệm điện năng / Bùi Thanh Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM



BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

KHẢO SÁT MẠNG ĐIỆN TÒA NHÀ 97

VÕ VĂN TẦN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG

Chủ nhiệm đề tài: Thạc sĩ BÙI THANH GIANG

TP.HCM, năm 2012

Báo cáo tổng quát Đề tài cấp trường

Ths Bùi Thanh Giang Page 1

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................................2

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................3

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..............................................................................4

1. Thông tin chung.........................................................................................................................4

2. Mục tiêu: Đánh giá tổn thất, những bất hợp lý ................................................................4

3. Tính mới và sáng tạo: ............................................................................................................4

4. Kết quả nghiên cứu: Các nghiên cứu ..................................................................6

5. Sản phẩm: Một bộ giải pháp cải tạo, điều chỉnh mạng điện ........................................6

6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu .............................................6

Mở đầu.................................................................................................................................7

Chương 1 Cơ sở lý luận cho bài toán tiết kiệm điện .........................................................10

1.1. Hàm điện năng tiêu thụ của một thiết bị điện .................................................................10

1.2. Mô hình mạng cung cấp điện cho tòa nhà 97 Võ Văn Tần.........................................10

1.3. Xác định các tham số cho bài toán tiết kiệm điện .........................................................11

Chương 2 Mạng điện tòa nhà ............................................................................................14

2.1. Thực trạng ..................................................................................................................................14

2.2. Các yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế của một mạng điện ......................................15

2.3. Phân tích kết quả khảo sát .................................................................................................... 15

2.4. Nhóm giải pháp đề xuất .........................................................................................................16

Chương 3 Nhóm phụ tải làm mát ......................................................................................19

3.1. Thực trạng ..................................................................................................................................19

3.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật về làm mát....................................................................................20

3.3. Nguyên lý làm việc và cơ chế tiêu thụ điện năng của các thiết bị làm mát ........... 21

3.4. Phân tích kết quả khảo sát và thực nghiệm ..................................................................... 23

3.5. Nhóm giải pháp đề xuất ........................................................................................................ 24

Chương 4 Nhóm phụ tải chiếu sáng ..................................................................................26

4.1. Thực trạng.............................................................................................................26

4.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế...................................................................... 27

4.3. Phân tích kết quả khảo sát .................................................................................................... 27

4.4.Thiết kế chiếu sáng mẫu......................................................................................................... 27

4.5. Công nghệ chiếu sáng nhân tạo mới.................................................................................. 30

4.6. Nhóm giải pháp đề xuất ........................................................................................................ 34

Chương 5 Thang máy ........................................................................................................36

5.1. Thông tin cơ bản về thang máy........................................................................................... 36

5.2. Kết quả khảo sát chế độ vận hành thang máy................................................................. 38

5.3. Phân tích và đánh giá hiệu quả sử dụng thang máy...................................................... 38

5.4. Giải pháp đề xuất..................................................................................................39

Chương 6 Kết luận và kiến nghị........................................................................................43

6.1. Kết luận.................................................................................................................43

6.2. Đánh giá điện năng tổn thất ................................................................................................. 44

6.3. Kiến nghị...............................................................................................................44

6.4. Hướng nghiên cứu tiếp theo trên cơ sở kết quả của đề tài .......................................... 47

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................48

PHỤ LỤC..........................................................................................................................49

Phụ lục 1- Phân bố diện tích sử dụng của tòa nhà............................................................49

Phụ lục 2- Bảng phân bố công suất làm mát .....................................................................52

Phụ lục 3- Bảng phân bố công suất chiếu sáng cho ..........................................................55

Phụ lục 4- Hóa đơn tiền điện trong 3 tháng năm 2011......................................................59

Báo cáo tổng quát Đề tài cấp trường

Ths Bùi Thanh Giang Page 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1- Bảng tham số mạng cung cấp điện chính cho tòa nhà.

Bảng 2.2- Bảng thống kê điện năng tiêu thụ trong 3 tháng của tòa nhà.

Bảng 2.3- Chi phí thiết kế, lắp thêm đường dây cáp cho việc phân nhóm tải.

Bảng 2.4- Bảng kinh phí thực hiện lắp thêm khí cụ điện bảo vệ các khu vực làm việc

của toàn bộ tòa nhà.

Bảng 3.1- Thống kê số lượng và công suất máy lạnh làm mát của tòa nhà.

Bảng 3.2- Thống kê mật độ công suất, chế độ vận hành và điện năng trung bình của tòa

nhà trong một ngày đêm (24h).

Bảng 3.3- Bảng so sánh công suất tiết giảm của nhóm thiết bị làm mát theo giải pháp tối

ưu công suất lắp đặt.

Bảng 3.4 - Bảng thiết kế chế độ vận hành cắt giảm thời gian.

Bảng 3.5- Bảng ước tính điện năng tiết giảm thông qua giải pháp cắt giảm giờ vận

hành.

Bảng 4.1- Bảng phân bố công suất chiếu sáng theo loại đèn và các tham số trung bình

chiếu sáng, khảo sát được tại tòa nhà.

Bảng 4.2- Chỉ tiêu về độ rọi tiêu chuẩn (tối thiểu) của các khu vực phục vụ của tòa nhà.

Bảng 4.3- Bảng thống kê các tham số của bộ đèn huỳnh quang.

Bảng 4.4- Các thông số kỹ thuật của một số loại LED tiêu biểu.

Bảng 4.5- Đặc tính một số loại đèn chiếu sáng.

Bảng 4.6- So sánh bóng đèn sợi đốt, compắc và LED có cùng độ sáng.

Bảng 4.7- Ước tính điện năng chiếu sáng tiết kiệm được theo giải pháp.

Bảng 4.8- Chi phí thực hiện giải pháp tiết kiệm điện chiếu sáng.

Bảng 5.1- Thông tin tham số của thang máy.

Bảng 5.2- Thống kê các nhóm dịch vụ của thang máy khảo sát trong một ca làm việc.

Bảng 5.3- Tổng kinh phí thực hiện cho nhóm giải pháp tiết kiệm điện đối với thang

máy.

Bảng 5.4- Bảng so sánh điện năng tổng hợp các giải pháp thang máy.

Bảng 6-1- Bảng tổng kết điện năng tiết giảm và chi phí thực hiện các nhóm giải pháp.

Báo cáo tổng quát Đề tài cấp trường

Ths Bùi Thanh Giang Page 3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EVN : Tập đoàn điện lực Việt Nam

USD : Đơn vị tiền tệ Hoa Kỳ

GDP : Tổng tăng trưởng kinh tế quốc nội

Kwh : Đơn vị điện năng

TP.HCM : Thành Phố Hồ Chí Minh

TN-C : Tên một kiểu nối đất an toàn mạng điện

TT : Trung tính

P : Công suất tác dụng

Q : Công suất phản kháng

Ah : Ký hiệu tham số điện năng

A,B,C : Ký hiệu pha của dòng điện ba pha

IEC : Hội đồng kỹ thuật điện quốc tế

VND : Đơn vị tiền tệ Việt Nam

CB : Thiết bị cắt mạch điện

PLC : Bộ điiều khiển khả trình

ELCB : Thiết bị cắt dòng rò

HP : Sức ngựa (Đơn vị công suất)

t-vh : Thời gian vận hành thiết bị

Ah-tb : Điện năng trung bình

KĐB : Không đồng bộ

k-đt : Hệ số đồng thời vận hành thiết bị điện

P-đc : Công suất động cơ điện

Tb : Trung bình

Báo cáo tổng quát Đề tài cấp trường

Ths Bùi Thanh Giang Page 4

Mẫu NCKH-09. Thông tin kết quả nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

- Tên đề tài: KHẢO SÁT MẠNG ĐIỆN TÒA NHÀ 97 VÕ VĂN TẦN VÀ

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG

- Mã số: ..............................................

- Chủ nhiệm đề tài: Thạc sĩ Bùi Thanh Giang

- Đơn vị của chủ nhiệm đề tài: Khoa Xây dựng và Điện

- Thời gian thực hiện: (09 tháng)

2. Mục tiêu: Đánh giá tổn thất, những bất hợp lý và đề xuất giải pháp an toàn

tiết kiệm điện cho tòa nhà 97 Võ Văn Tần

Tính mới và sáng tạo: Các nghiên cứu về tiết kiệm điện luôn là vấn đề kinh

điển, đề tài này cũng thuộc dạng như vậy. Tuy nhiên nghiên cứu cụ thể chế độ vận

hành của từng loại thiết bị để đưa ra giải pháp điều khiển tiết giảm thời gian, làm cơ

sở cho việc tự động hóa hệ thống điện cho các đối tượng tải nặng của tòa nhà là

điểm mới và sáng tạo của đề tài này.

3. Kết quả nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã tìm ra được nhóm các đối tượng, cùng với các yếu tố

chưa đảm bảo tiêu chuẩn an toàn và chưa đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế. Chính từ đó

có thể nghiên cứu giải pháp khắc phục và tối ưu để an toàn, tiết kiệm điện năng cho

tòa nhà. Nhóm nghiên cứu đã xác định được các tham số cho bài toán tiết kiệm điện

để làm cơ sở hoạch định cho việc nghiên cứu. Hai nhóm đối tượng được phát hiện

có nhứng sai sót, đưa đến việc sử dụng điện chưa thật sự an toàn tiết kiệm, đó là:

Mạng điện của tòa nhà và nhóm thiết bị điện lắp đặt trong tòa nhà

3.1. Mạng điện của tòa nhà

Mạng điện của tòa nhà được thiết kế lắp đặt là mạng chung dù phụ tải của tòa

nhà có trọng số khác biệt rất lớn theo nhóm tải, cụ thể có hai nhóm tải 1 pha đó là

tải chiếu sáng và tải động lực (các máy lạnh làm mát và động cơ quạt làm mát). Về

kỹ thuật phân nhóm một mạng điện như vậy là chưa đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật

Báo cáo tổng quát Đề tài cấp trường

Ths Bùi Thanh Giang Page 5

phân nhóm phụ tải, không thuận lợi cho công tác vận hành, bảo dưỡng và sữa chữa

mạng điện. Chính vì vậy để khắc phục tình trạng này, nhóm nghiên cứu đề xuất tách

riêng mạng động lực (cung cấp điện cho các động cơ điện (máy lạnh, máy quạt làm

mát) và mạng chiếu sáng (tải chiếu sáng và sinh hoạt khác) bằng cách giữ mạng cũ

cấp điện cho hệ thống làm mát, lắp thêm mạng mới phục vụ chiếu sáng và các sinh

hoạt khác. Ngoài ra, việc thiết kế, lắp đặt mạng điện tòa nhà không đảm bảo các tiêu

chuẩn an toàn điện theo tiêu chuẩn quốc gia hay quốc tế IEC 364-898. Các lộ ra cấp

điện cho các khu làm việc riêng không được bảo vệ chống quá dòng, chống điện

giật, cháy nổ, không có khả năng cách ly để bảo dưỡng cục bộ (dao cách ly). Nhóm

nghiên cứu đề nghị đưa thêm các thiết bị đóng cắt hợp chuẩn vào để bảo vệ cục bộ

từng khu vực, theo tiêu chuẩn. Mặt khác, các thiết bị đóng cắt này cũng góp phần để

vận hành các thiết bị điện được tốt hơn, mang lại nhiều lợi ích kinh tế hơn.

3.2.Nhóm thiết bị điện lắp đặt trong tòa nhà

Các thiết bị điện lắp đặt trong tòa nhà tiêu hao nhiều điện năng, hiệu suất sử

dụng điện năng chưa ca, chủ yếu bao gồm các thiết bị sau:

3.2.1. Máy lạnh và quạt làm mát

Hai yếu tố ảnh hưởng đến điện năng tiêu thụ của nhóm thiết bị này điều vi

phạm các chỉ tiêu kinh tế. Công suất lắp đặt không sát nhu cầu, lắp theo cảm tính,

không có quy chuẩn lắp đặt (vượt yêu cầu, có lãng phí về kinh phí đầu tư, có nơi

vượt rất xa nhu cầu sử dụng). Chế độ vận hành thiết bị là chế độ vận hành toàn thời

gian và song hành, không có chế độ tiết giảm và ngắt các thiết bị không có nhu cầu,

chưa thấy tận dụng các yếu tố tự nhiên khác để cắt giảm thời gian vận hành nhóm

thiết bị này. Đối với nhóm tải này, nhóm nghiên cứu đề xuất cắt bớt thiết bị lắp đặt

ra khỏi mạng điện, theo nguyên tắc cực tiểu địa phương, lấy chỉ tiêu nhỏ nhất đang

có để xem là điểm tối ưu về công suất, cắt bớt số lượng máy quạt và thay máy quạt

trần kiểu mới có hiệu suất cao hơn, đang rất phổ biến trên thị trường. Nhóm nghiên

cứu cũng đề nghị một chế độ vận hành xen kẻ và cắt giảm thời gian làm việc đầu ca

và cuối ca của máy lạnh vì tận dụng thời gian lưu nhiệt trong phòng kín và thời tiết

môi trường.

3.2.2. Đèn chiếu sáng

Đa phần đèn chiếu sáng là loại huỳnh quang sử dụng máng đèn công nghiệp

lạc hậu. Các đèn kiểu này làm giảm khoảng 50% năng lượng phát sáng do kết cấu

hình học của máng đèn. Độ rọi tại các điểm làm việc của tòa nhà còn khá thấp so

với tiêu chuẩn nên cải tạo máng đèn sẽ tăng cường công suất phát sáng cải thiện tiêu

chuẩn về độ sáng. Các đèn chiếu sáng đều được điều khiển nhân công theo nhóm