กระแสตรง (DC) หมายถึงรูปแบบของพลังงานไฟฟ้าที่งดเว้นจากความต้องการแปลงจากกระแสสลับ (AC).
พลังงานกระแสตรงแสดงให้เห็นถึงคุณลักษณะที่สําคัญสามประการ: พลังงานสูงสุดและความเที่ยงธรรมของต้นทุนการดําเนินงานที่ทําได้โดยการกําจัดการเปลี่ยนพลังงาน AC เป็น DC, ความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้นในระบบที่ใช้พลังงานกระแสตรงเช่นไฟ LED, ระบบ HVAC และหน่วยงานดิจิตอลรวมถึงคอมพิวเตอร์และเครื่องใช้ไฟฟ้าอัจฉริยะพร้อมกับการจัดเก็บแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพ.
ในโครงสร้างร่วมสมัยมีการเพิ่มขึ้นอย่างน่าทึ่งในปริมาณไฟฟ้าที่บริโภคโดยตรงเป็น DC (กระแสตรง) หรือเปลี่ยนไปใช้สถานะ DC ชั่วคราวในระหว่างการบริโภค.
เนื่องจากแนวโน้มนี้และประโยชน์ที่แท้จริงของกระแสตรงฉันทามติในหมู่ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นว่าการใช้ DC ภายในระบบไฟฟ้าเชิงพาณิชย์และที่อยู่อาศัยให้เกณฑ์มาตรฐานความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นระดับความสะดวกสบายที่เพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีที่สุดสําหรับอาคาร.
บทความนี้พยายามที่จะสํารวจการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนของพลังงานกระแสตรงในขณะที่เน้นข้อได้เปรียบที่อาจเกิดขึ้นมันขยายไปสู่การใช้งานอาคาร.
แหล่งจ่ายไฟ DC คืออะไร
กระแสตรง (ดีซี) แหล่งจ่ายไฟ เป็นส่วนประกอบที่สําคัญในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าโดยใช้ประโยชน์จากการส่งกําลังตั้งแต่มีการคิดค้นแบตเตอรี่เป็นครั้งแรก.
เพื่อให้เข้าใจถึงการทํางานของไฟฟ้ากระแสตรงเราจําเป็นต้องเข้าใจแนวคิดพื้นฐานของประจุไฟฟ้าซึ่งเป็นคุณสมบัติโดยธรรมชาติของสสารที่สร้างแรงเมื่ออยู่ใกล้กับหน่วยงานที่มีประจุอื่น ๆ.
การเคลื่อนไหวของค่าใช้จ่ายดังกล่าวก่อให้เกิดการก่อตัวของกระแสไฟฟ้า.
นอกจากนี้ที่หลักของมันกระแสตรงสามารถกําหนดเป็นความคืบหน้าอย่างต่อเนื่องของประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเอกพจน์นี้จะให้ผลผลิตจากแหล่งพลังงานที่เกี่ยวข้องซึ่งรวมถึง rectifiers แบตเตอรี่เซลล์แสงอาทิตย์และเซลล์เชื้อเพลิง.
ความแตกต่างระหว่าง AC และ DC คืออะไร?
ในสาระสำคัญกระแสตรง (DC) แสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นบนกราฟแรงดันไฟฟ้ากับเวลา นี่หมายความว่ามันไม่มีความถี่ใด ๆ และแรงดันไฟฟ้าของมันยังคงไม่แปรผัน.
ในทางกลับกันกระแสสลับ (AC) มีความผันผวนในขั้วระหว่าง 50 ถึง 60 ครั้งต่อวินาทีซึ่งขึ้นอยู่กับตําแหน่งทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่.
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวให้ AC ที่มีความถี่ที่ไม่ซ้ํากันพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าสั่นเมื่อเวลาผ่านไปจึงมีความหมายเพิ่มขึ้นเป็นระยะๆ และลดลงในค่าของมัน.
ประโยชน์และผลตอบแทนจากการลงทุนของระบบไฟฟ้ากระแสตรง
การกระจายไฟฟ้ากระแสตรงทั่วทั้งอาคารมีข้อดีหลายประการ:
การประหยัดพลังงานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์
ประมาณ 70% ของกระแสสลับที่สร้างขึ้นทั่วโลกจะถูกเปลี่ยนเป็นกระแสตรงซึ่งเป็นกระบวนการที่อํานวยความสะดวกโดยไดรเวอร์ของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้จะเชื่อมโยงกับโหลดไฟฟ้าที่แตกต่างกันเช่นหลอดไฟ LED การใช้ระบบที่ไฟ DC ฟีดโดยตรงโหลด DC กําจัดการสูญเสียการแปลงเหล่านี้ดังนั้นจึงช่วยประหยัดพลังงานโดยรวมภายในอาคารในช่วงประมาณ 5% ถึง 20%.
ไดรฟ์ที่ไม่มีประสิทธิภาพอาจส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ซึ่งเกิดจากการสูญเสียพลังงานที่เกิดขึ้นในการผลิตความร้อนซึ่งอาจทําให้เกิดการเสื่อมสภาพก่อนวัยอันควรและลดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ เพื่อให้จุดนี้สว่างขึ้นอย่างชัดเจนให้พิจารณาการติดตั้ง LED ที่ทํางานโดยการแปลงกระแสไฟฟ้าทางเลือก (AC) เป็นกระแสตรง (DC).
โดยปกติภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ระยะเวลาการทํางานของพวกเขาอยู่ในช่วง 10,000 ถึง 25,000 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามการเพิ่มอายุการใช้งานที่สําคัญทําได้โดยการปรับเปลี่ยนหลักสองประการ: การเปลี่ยนไดรฟ์ AC ด้วยไดรเวอร์ DC และอํานวยความสะดวกในการกระจายกําลังไฟ DC ไปทางนั้น น่าอัศจรรย์ที่การปรับเปลี่ยนเหล่านี้สามารถขยายอายุการใช้งานได้สี่เท่า.
พลังงาน Dc ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
ผู้เชี่ยวชาญหลายคนในอุตสาหกรรมไฟฟ้ายังคงมีความเห็นว่าการใช้กระแสตรงมีศักยภาพมากในการอนุรักษ์พลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนําไปใช้กับศูนย์ข้อมูลและอาคารพาณิชย์.
ในศูนย์ข้อมูลที่สถาปัตยกรรมของพลังงาน AC จําเป็นต้องมีหม้อแปลงแยกการรวมตัวกันของระบบไฟฟ้ากระแสตรงจะทําให้ลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยประมาณประมาณ 6.1%.
นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงนี้ยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการดําเนินงานเพิ่มเติม ซึ่งคาดว่าจะสร้างผลตอบแทนจากการลงทุนภายในระยะเวลาตั้งแต่สองถึงห้าปีหลังการดําเนินการ.
ขจัดความจําเป็นในการใช้เครื่องแปลงพลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพ
การใช้กระแสตรง (DC) ในอุปกรณ์ร่วมสมัยมีการเติบโตอย่างมีนัยสําคัญไม่ว่าจะเป็นโคมไฟ LED, เครื่องทําความร้อน, การระบายอากาศและระบบปรับอากาศ (HVAC), คอมพิวเตอร์แล็ปท็อปหรือเตาอบไมโครเวฟ.
สถิติปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าประมาณ 32% ของภาระพลังงานทั้งหมดในปัจจุบันเป็นผลมาจากการบริโภค DC.
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้, อุปกรณ์ที่มีการติดตั้งไดรเวอร์และตัวแปลงที่รักษาประสิทธิภาพ 96% น่ายกย่องโดยไม่คํานึงถึงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม.
อย่างไรก็ตามในระหว่างขั้นตอนการลดต้นทุนการผลิตเป็นที่น่าสังเกตว่าประสิทธิภาพการดําเนินงานมักจะเป็นความเสียหายครั้งแรก ดังนั้นผู้ผลิตมักจะนําไดรฟ์ที่ถูกกว่ามาใช้เป็นกลยุทธ์ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีศักยภาพทางเศรษฐกิจมากขึ้น.
ความไร้ประสิทธิภาพโดยธรรมชาติของไดรฟ์ส่งผลให้สูญเสียพลังงานจำนวนมาก ซึ่งเห็นได้ชัดจากการกระจายความร้อนในระหว่างการแปลงจาก AC เป็น DC.
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีการใช้พลังงานประมาณ 20% ในระหว่างกระบวนการนี้ การนําเสนอโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะช่วยลดความจําเป็นในการใช้ไดรฟ์ที่ไม่มีประสิทธิภาพเหล่านี้โดยการจ่ายกระแสไฟตรงไปยังระบบและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องโดยตรง.
กุญแจสําคัญในการดําเนินงานที่มีประสิทธิภาพของอาคารสมาร์ท
ความเด่นของไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ยังคงมีอยู่ในอุปกรณ์และระบบร่วมสมัยส่วนใหญ่ซึ่งเป็นมาตรฐานที่อาคารและบ้านอัจฉริยะก็ไม่มีข้อยกเว้น องค์ประกอบสำคัญที่มีความหมายเหมือนกันกับโครงสร้างขั้นสูงเช่นเซ็นเซอร์กล้อง, ไฟ LED พร้อมกับอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมายทํางานเป็นหลักในการจัดหาไฟฟ้ากระแสตรง.
อาคารที่ได้รับการออกแบบอย่างชาญฉลาดได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตามแม้จะอยู่ในสถาปัตยกรรมสมัยใหม่นี้การสูญเสียพลังงานอาจยังคงมีอยู่หากอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานสูงเช่นไฟ LED และระบบ HVAC ยังคงต้องการการแปลงจากกระแส AC เป็น DC.
กระแสตรงปลอดภัยกว่า
กายวิภาคศาสตร์ของมนุษย์มีความต้านทานต่อกระแสตรง (DC) มากขึ้นเมื่อเทียบกับกระแสสลับ (AC) ทําให้สามารถทนต่อระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่สูงขึ้น ในสาระสําคัญความแตกต่างที่สําคัญอยู่ในปฏิสัมพันธ์ของพวกเขากับผิวของเราซึ่งทําหน้าที่เป็นฉนวนตามธรรมชาติแม้ว่าจะน้อยที่สุด.
เมื่อกระแสไฟฟ้า AC มีส่วนเกี่ยวข้องมันจะกระตุ้นสนามแม่เหล็กสั่นที่สามารถทําลายชั้นฉนวนนี้ได้ ความสามารถนี้สะท้อนในระดับชีวภาพโดยเฉพาะเมื่อสัมผัสกับระบบประสาทของเรา - การเผชิญหน้าส่วนใหญ่รับผิดชอบต่อความรู้สึกไม่สบายที่เกิดขึ้นในระหว่างไฟฟ้าช็อต.
ในทางกลับกันไฟฟ้ากระแสตรงขาดความถี่ลักษณะที่พบในกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่คล้ายกันและแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเจาะผิวหนังของมนุษย์หรือมีส่วนร่วมกับระบบประสาทของเราได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงเข้าใจได้แม้โดยผู้ที่ไม่มีความรู้พื้นฐานในด้านฟิสิกส์หรือชีววิทยา.
ไม่ว่าคุณจะใช้ไฟ AC หรือ DC ก็ไม่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวัง.
อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจาก Dc นั้นมีประสิทธิภาพโดยธรรมชาติ
หลอดไฟ LED เป็นตัวอย่างของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน DC ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่า 75% เมื่อเทียบกับหลอดไส้ที่ใช้พลังงาน AC หากโครงสร้างใช้พลังงาน DC จะส่งเสริมสภาพแวดล้อมที่กระตุ้นให้ผู้จัดการอาคารรวมอุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน DC ที่ประหยัดพลังงานเข้ากับระบบสถาปัตยกรรมของพวกเขา ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมีอิทธิพลอย่างมีนัยสําคัญต่อทั้งผลกระทบทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมของการดําเนินงาน.
การรับรองโปรแกรม LEED
LEED ได้รับการยอมรับจากทั่วโลกว่าเป็นระบบการจัดอันดับอาคารสีเขียวที่โดดเด่น.
การได้รับการรับรองมาตรฐาน LEED เป็นสัญลักษณ์ของความมุ่งมั่นในการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอสังหาริมทรัพย์และเน้นย้ําถึงความสําเร็จในการเป็นผู้นําในอุตสาหกรรม.
ระดับของการรับรองการประชุมสอดคล้องโดยตรงกับจำนวนคะแนนสะสมโดยสถานที่ให้บริการในระหว่างกระบวนการประเมินผล LEED, คะแนนที่สูงขึ้นสุดยอดในการบรรลุสถานะการจัดหมวดหมู่ที่เหนือกว่า.
บทสรุป
การใช้ประโยชน์จากการกระจายไฟฟ้ากระแสตรงสามารถกำจัดการเปลี่ยนแปลง AC-to-DC ที่ไม่มีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจาก DC ซึ่งนำไปสู่การอนุรักษ์พลังงานและลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสำหรับเจ้าของอาคารและผู้ดูแลอาคาร.
Apart from the monetary advantages, DC power surpasses AC power in terms of safety and facilitates a future-ready infrastructure by offering electricity that is directly harmonious with digital electronics, LED illumination, and HVAC systems equipped with DC motors.
As technology advances lower the cost of DC transmission, direct current may eventually be supplied directly to buildings, eliminating inefficient power conversions. This presents significant energy savings for DC-powered devices, leading to wider economic and environmental benefits.
