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使用直流电源,以节省能源 - 和结束对电流的战争

在大多数建筑物中,包括我们的家园,我们是通过装置和设备内部的直流(DC)工作所包围。我们这些设备插入一个典型的交流电(AC)电源插座,然后交流转换为直流操作装置和设备。转换的这个过程不是100%的效率,而浪费能量。

许多新建的建筑物正在部署的可再生能源如太阳能,其产生直流电力。随着大量建筑物直流供电设备,并与DC一代,现在使用的许多新的结构,我们需要看一看在建筑物中使用分布式直流电源和办法,以消除浪费的转换 - 从而最大化使用可再生能源通过产生的DC功率。

然而,尽管我们生活在一个“交流的世界”,我们发现几乎所有的设备在设备中使用直流电,并且,如前所述,转换AC到DC或DC到AC会导致转换损耗。虽然功率转换的效率依赖于电流和电压,但转换设备通常“额定”在90%到95%之间,实际上可能要低得多。

如果在器件内部进行多次转换,如交流转换为直流,再将直流转换为交流电,最后将交流电转换为直流,则转换效率会成倍增加。所以我们在转换过程中最多浪费5- 10%的能源,而在多次转换和低效的转换设备中浪费的能源更多。

AC和DC从一开始就在竞争。托马斯·爱迪生(曾拥有1093项发明专利的世界纪录)开发了第一个使用直流电(DC)的商业电力传输系统。在他部署了大约190座发电站之后,一场“电流战争”开始了。

反对使用DC的是变压器和交流(AC),尼古拉·特斯拉,和乔治·威斯汀豪斯,交流电的支持者的发明者。他们的基本观点是,直流电源不能很远传输,仅围绕英里半,而AC电流可能超过数百英里的情况下进行,并更好地适用于中央发电站。

在“电流战争”有时有讨厌的,但最终AC电源胜出用于发电,输电和配电。

但现在,华盛顿正在卷土重来。

公司提供的电流电源图片cheyennezj/在上面

我们往往忽略或低估的建筑物使用的DC,但我们正处在一个地步DC用途十分广泛和不断增长。对于建筑物采取或部署DC系统将是一个巨大的变化,但一个DC基础设施的好处是非常有说服力,在DC的发展似乎是不可避免的。

以下是有关直流电在建筑物现有或潜在用途的观察及例子:

这网络大多数大型IT网络多年来一直为使用以太网(PoE)供电的设备提供直流电源。PoE是IEEE标准,通过四对以太网电缆向设备提供数据通信和直流电源。在大多数建筑物中,可能已经有了用于直流配电的IT网络或基础设施。PoE设备通常包括IP电话、Wi-Fi接入点、视频监控摄像机、访问控制卡读卡器以及远程以太网集线器和交换机。PoE的使用已经超越了典型的IT设备,被用于时钟(不仅获得直流电源,还从网络时钟获得精确时间)、气体检测、AV室控制器等设备。

数据中心-数据中心的大部分设备,如服务器、马达和电池都使用直流电源。由于数据中心的功率强度,使用直流电源可以带来显著的好处。请考虑在数据中心中发生的电力转换的数量。我们取进线交流电源,在UPS处转换为直流电源,再转换为交流电,最后在每台服务器的电源内转换为直流电源;总共有三种转换。如果我们再考虑一个有太阳能的建筑,在逆变器上从直流到交流的初始转换,总共是四个。

一些数据中心采用了直流电结构,在这种结构中,来自数据中心入口的公用事业的主要交流电被转换为直流电,并分配直流电。这种方法的好处是3倍:(1)更少的功率损耗在多个交流直流和直流到交流的转换,导致减少了能源消耗,(2)减少直流基础设施所需的空间,因为设备,因为设备可以直接连接到备份电池,和(3)减少冷却需求。Facebook和SAP等公司已经在他们的数据中心试用了DC power。

甲劳伦斯伯克利实验室(LBL)研究表明能量消耗的减少7%和28%的效率增益,DC数据中心比较AC基于数据中心。该LBL研究接着说:“我们还可以确凿地证明到数据中心的行业,直流输送系统是可行的,可以是20%或比目前的AC输送系统更高效,更可靠,并有可能花费的少长跑。”

DC的个人使用- 我们都沉迷于我们的智能手机,平板电脑和笔记本电脑,所有这些都需要由直流电源进行充电,通过USB技术,车载充电器或电源。每个人都用手机需要的直流电源。

可再生能源,电动汽车,存储-安装在建筑物中的太阳能电池板产生直流电源,通常使用逆变器提供交流电源。从太阳能板上取直流并将其转换为交流电来为设备或器具供电,然后再将交流电转换为直流电是低效的。

我们最好是关闭使用由可再生能源产生的直接动力尽可能多的DC设备尽可能的直流电源。

照明- 用电子镇流器和发光二极管(LED)的小型荧光照明是25%,比传统的白炽灯照明更有效。LED的优点包括更长的使用寿命,更少的维护,降低能源消耗,13%用于照明的量级上的东西。直流电源的使用将不再需要,成本将AC电源转换为DC作为目前做进一步提升LED的吸引力。一些照明设备制造商已特区的LED照明系统。

电器- 大多数日常电器及电子产品的直流电源的内部操作。这包括计算机,电话,电视机,咖啡壶等电机用于诸如制冷,通风或泵送应用被DC基于是显著比基于AC的系统更有效。

直流电力基础设施- 阿姆斯特朗,地板和天花板的制造商有一个叫做DC产品的Flexzone。它是一种天花板悬挂系统,该系统提供了一种用于基于传统悬吊式天花板安装实践和24VDC标准的低电压的直流(DC)电力的输送的基础设施。

标准- 在emerge联盟,与产业界和研究机构会员的行业协会是专注于DC技术和标准的发展,他们已经制定了商业建筑(24 VDC),以及数据中心标准(380VDC)的标准,并可能会实施住宅市场标准也是如此。

直流电源不会侵占交流电网。建筑业主最终将解决直流和交流电源的问题。一种初步的方法可以是将适度的直流基础设施从以直流为基础的可再生能源资源分配到由可再生能源发电独家支持的直流供电设备。另一种方法,比上一个更广阔的,是老板去“所有”,这是交流的主要饲料的效用和转换服务的入口处有一次然后从效用和可再生能源分布式直流电源犀利了、能覆盖整座直流基础设施。这两种方案都提供了冗余能源(电网和可再生能源),并提高了能源效率。

一个关于通过DC的问题是,虽然设备可以由DC被内部供电它们一般制造,并与AC插头/电源出售。在新的建设,这个问题可以通过简单的采购,可容纳直接直流电源的新设备来解决。与现有的建筑改变输出电流设备的齿轮,可以处理直接DC的时机更可能整修期间,依赖于机遇,以及采购和节能减排战略。

直流驱动器仅仅是搭载DC不同类型的建筑设备的数量巨大,事实上,可再生能源也是基于DC。特区的电力基础设施不太关注将它在建筑物中部署和更多的时候。

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