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.
นอกเหนือจากข้อได้เปรียบทางการเงินแล้วพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงยังเหนือกว่าพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับในแง่ของความปลอดภัยและอํานวยความสะดวกให้กับโครงสร้างพื้นฐานที่พร้อมสําหรับอนาคตโดยการนําเสนอกระแสไฟฟ้าที่กลมกลืนโดยตรงกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลไฟส่องสว่าง LED และระบบ HVAC ที่ติดตั้งมอเตอร์กระแสตรง.
เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทําให้ต้นทุนการส่งไฟฟ้ากระแสตรงลดลงในที่สุดกระแสตรงอาจถูกส่งไปยังอาคารโดยตรงซึ่งจะช่วยลดการแปลงพลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพ สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสําคัญสําหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจาก DC ซึ่งนําไปสู่ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่กว้างขึ้น.
