李 剛

(齊齊哈爾哈鐵裝備制造有限公司, 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

0 引 言

節(jié)約型校園建設(shè)是節(jié)約型社會(huì)的重要組成部分。建設(shè)節(jié)約型校園不僅是學(xué)校自身發(fā)展的需要,更是學(xué)校培養(yǎng)合格人才、提高學(xué)生綜合素質(zhì)、履行高校社會(huì)責(zé)任的需要。因此,對(duì)學(xué)校照明節(jié)能進(jìn)行研究具有非常重要的意義,有利于提高能源利用效率,緩解電能短缺,改善學(xué)?，F(xiàn)有人工照明光環(huán)境,有利于環(huán)境保護(hù),是建設(shè)“綠色、生態(tài)、低碳、節(jié)約型校園”的重要組成部分[1]。

1 EMC概述

合同能源管理模式(Energy Management Contract,EMC)是一種新興的市場(chǎng)化節(jié)能模式,以節(jié)省的能源費(fèi)來(lái)支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能投資方式。這種準(zhǔn)許使用未來(lái)的節(jié)能成本為設(shè)備升級(jí)的節(jié)能投資方式,不僅降低當(dāng)前高能耗設(shè)備的運(yùn)行成本,而且為節(jié)約型校園的可持續(xù)發(fā)展提供保障。EMC是目前提高既有建筑能源利用率,達(dá)到節(jié)能的主要方式之一。將EMC模式引入節(jié)能型校園的建設(shè),有利于促進(jìn)校園能源管理向著節(jié)能專(zhuān)業(yè)化、技術(shù)先進(jìn)化、管理科學(xué)化、成本節(jié)約化和風(fēng)險(xiǎn)降低化的方向發(fā)展。

EMC模式起源于美國(guó),是通用的測(cè)量與驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議,為節(jié)能效果的測(cè)量與驗(yàn)證提供基礎(chǔ)。美國(guó)能源部在2000年編制《聯(lián)邦政府節(jié)能項(xiàng)目驗(yàn)證和測(cè)試指南》,美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)編制更為詳盡的《節(jié)能效果測(cè)試方法指導(dǎo)》,這些標(biāo)準(zhǔn)具備扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ),值得借鑒和參考。

2 基本概念和方法

節(jié)能量的驗(yàn)證計(jì)算須通過(guò)下式來(lái)確定:

E=E1-E2

(1)

式中:E——節(jié)能量;

E1——基準(zhǔn)能耗,即改造后獨(dú)立變量條件下,反映節(jié)能改造前改造范圍內(nèi)的能耗或經(jīng)過(guò)調(diào)整后的改造前能耗;

E2——當(dāng)前能耗,即改造后能耗。

根據(jù)EMC模式,不同節(jié)能改造項(xiàng)目中節(jié)能量的評(píng)價(jià)和計(jì)算可采用以下4種方法:方法1,部分變量測(cè)量,改造部分隔離;方法2,全部變量測(cè)量,改造部分隔離;方法3,全樓宇驗(yàn)證;方法4,校驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證。其中方法1規(guī)定單項(xiàng)節(jié)能措施的節(jié)能量必須單獨(dú)計(jì)算和評(píng)估,并將單項(xiàng)節(jié)能改造的系統(tǒng)或設(shè)備與其他部分的能源使用隔離,主要用于評(píng)價(jià)和計(jì)算一個(gè)單項(xiàng)節(jié)能改造的節(jié)能量,并且將被節(jié)能改造的設(shè)備或系統(tǒng)(改造隔離)的能耗與系統(tǒng)或樓宇中其他未被改造的設(shè)備或系統(tǒng)(改造隔離外)的能耗進(jìn)行分離。此方法適用于為提高能源利用效率而更換設(shè)備的節(jié)能改造措施。

3 基于EMC的節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證方法

3.1 目前我國(guó)學(xué)校照明情況

目前,很多學(xué)校既有建筑大多為老式建筑,相關(guān)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用較少,學(xué)校照明系統(tǒng)用電量占很高的比例(30%～40%),照明光源絕大部分采用熒光燈,照明系統(tǒng)達(dá)不到GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》所要求的照度水平,不能實(shí)現(xiàn)綠色照明,并且日常使用電費(fèi)和燈具更換費(fèi)用都很高,有較大的節(jié)能空間。

3.2 測(cè)量和認(rèn)證方案

制定的測(cè)量和認(rèn)證方案采用方法1來(lái)確定節(jié)能量,因?yàn)椴捎貌糠譁y(cè)量的方法可提供足夠的準(zhǔn)確度。該方案概要如下:節(jié)能措施的范圍包括全校的照明線(xiàn)路,選擇開(kāi)始實(shí)施項(xiàng)目的前12個(gè)月的情況,包括照明水平調(diào)查、鎮(zhèn)流器和照明裝置數(shù)量、位置的描述。改造后照明運(yùn)行時(shí)間作為式(1)能耗項(xiàng)的通用條件?；鶞?zhǔn)年照明時(shí)間通過(guò)有代表性面積的1個(gè)月的照明記錄確定?；鶞?zhǔn)年照明負(fù)荷分布和持續(xù)時(shí)間如表1所示。

表1 基準(zhǔn)年照明負(fù)荷分布和持續(xù)時(shí)間

由于使用模式的變化,約定改造后的照明負(fù)荷分布和持續(xù)時(shí)間如表2所示。

采用最近校驗(yàn)的三相RMS功率表在照明線(xiàn)路中進(jìn)行測(cè)量,功率表的精度額定值為全刻度的2%～4%,實(shí)際讀數(shù)大概達(dá)到全刻度的50%,測(cè)得燈具總?cè)萘繛?12 kW。約定改造后的照明負(fù)荷分布和持續(xù)時(shí)間情況的可能誤差在于:持續(xù)時(shí)間從2 150 h增長(zhǎng)到2 650 h,預(yù)計(jì)照明負(fù)荷分布增長(zhǎng)可能只有50%;9%的照明負(fù)荷可能達(dá)到700 h,可達(dá)30 000 kWh,是預(yù)計(jì)年節(jié)能量(1 000 000 kWh)的3%。照明假設(shè)值對(duì)基準(zhǔn)年和改造后全年12個(gè)月最大需量有影響,可能對(duì)最大需量有約3%的影響,這些約定值的影響對(duì)具體項(xiàng)目來(lái)說(shuō)不大。

電力測(cè)量的估計(jì)準(zhǔn)確度為±4%。節(jié)能量的計(jì)算過(guò)程概括在節(jié)能量測(cè)量和認(rèn)證方案中。節(jié)能措施完成后,來(lái)年重新測(cè)量照明負(fù)荷,從而進(jìn)行年度節(jié)能量計(jì)算,項(xiàng)目期內(nèi)每年一次。基準(zhǔn)年和將來(lái)年份的電力抄表工作可由一位獨(dú)立的工作人員承擔(dān)。調(diào)查的所有數(shù)據(jù)和情況分析隨時(shí)可以檢查。當(dāng)檢查電表讀數(shù)時(shí),EMC和學(xué)院大樓的維護(hù)人員也可以同時(shí)測(cè)量電力負(fù)荷,如果EMC和客戶(hù)方的讀數(shù)差別超過(guò)4%,EMC將進(jìn)行二次抄表,在兩次EMC的讀數(shù)中選出合適的讀數(shù)[2]。

3.2.1 基準(zhǔn)年的用電量和最大負(fù)荷

式(1)中的基準(zhǔn)年用電量可以通過(guò)基準(zhǔn)年負(fù)荷812 kW乘以基準(zhǔn)年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算,基準(zhǔn)年用電量如表3所示。

（4）肉品及肉制品中只檢出1株單核細(xì)胞增生李氏特菌，但不能排除單核細(xì)胞增生李氏特菌、阪奇腸桿菌、致瀉性大腸埃希氏菌的毒力作用引起食物中毒的潛在危險(xiǎn)性。

基準(zhǔn)年10個(gè)月中的月最大負(fù)荷為812 kW,7月、8月的最大負(fù)荷為406 kW,總的最大負(fù)荷為8 932 kW。

表3 基準(zhǔn)年用電量

3.2.2 改造后用電量和最大負(fù)荷

將原有的白熾燈和日光燈替換為新型節(jié)能燈,節(jié)能燈總?cè)萘繛?62.6 kW,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。節(jié)能措施實(shí)施后,照明線(xiàn)路功率根據(jù)基準(zhǔn)年要求進(jìn)行重新測(cè)量,改造后最大負(fù)荷為462.6 kW,7月、8月的最大負(fù)荷為231.3 kW,總的最大負(fù)荷為5 088 kW。式(1)中的改造后用電量可以用462.6 kW乘以約定的改造后負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。改造后年用電量如表4所示。

表4 改造后年用電量

3.3 節(jié)能量的計(jì)算及效益分析

根據(jù)式(1),節(jié)能措施實(shí)施后的節(jié)能量=基準(zhǔn)年電能-改造后電能+調(diào)整量,因此節(jié)能量為(2 590 911-1 616 972+247 650) kWh=1 221 589 kWh,計(jì)算的最大需量為(8 932-5 088+0) kW/月=3 844 kW/月。

表5 年耗能情況對(duì)比

4 LED燈替換方案

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)被稱(chēng)為“第四代光源”,是未來(lái)“綠色照明”的主角,其核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體所組成的晶片。LED燈具有低碳環(huán)保、結(jié)構(gòu)牢固、體積小、啟動(dòng)快速、顯色性能較好、使用時(shí)間較長(zhǎng)、能源消耗較低、成本低等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)日光燈與LED燈參數(shù)比較如表6所示。

LED燈管與傳統(tǒng)40 W普通節(jié)能燈經(jīng)濟(jì)效益分析如表7所示。

綜上,LED燈管總成本費(fèi)為200 000元,如果每月節(jié)省17 800元,只要11.3個(gè)月可以抵消替換LED燈管的總成本費(fèi)用。

5 效益分析

用18 W LED節(jié)能燈替代總功率48 W的熒光燈,節(jié)電率為58.3%,由于LED燈發(fā)光指向性好、顯色性好、頻閃小,實(shí)際照明效果超過(guò)傳統(tǒng)熒光燈,課桌桌面照度可達(dá)300 lx以上。用TES-1339照度計(jì)檢測(cè):白天,未開(kāi)燈時(shí)桌面照度為106 lx,開(kāi)燈時(shí)桌面照度為437 lx;晚上,未開(kāi)燈時(shí)桌面照度為0.6 lx,開(kāi)燈時(shí)桌面照度為324 lx。

(1) 綜合節(jié)電率。選擇某教學(xué)樓1F兩間,3F樓、4F樓各一間教室進(jìn)行為期1個(gè)月的試驗(yàn)運(yùn)行。自動(dòng)控制關(guān)燈率如表8所示。由于學(xué)校地處杭州城區(qū),年平均陰天約為190天,如果加上多云天氣達(dá)300天,教室上課尤其是遠(yuǎn)離窗戶(hù)的座位即使在白天也需要燈光照明才能達(dá)到300 lx的照度標(biāo)準(zhǔn),故檢測(cè)時(shí)以全天8 h開(kāi)燈為參照,實(shí)測(cè)平均自動(dòng)關(guān)燈率約為16.4%,則節(jié)電改造的綜合節(jié)電率=[1-20×(1-0.164)/48]×100%=65.2%。

表6 傳統(tǒng)日光燈與LED燈參數(shù)比較

表7 LED燈管與傳統(tǒng)40 W普通節(jié)能燈經(jīng)濟(jì)效益分析 元

表8 自動(dòng)控制關(guān)燈率

備:以6∶00～24∶00全天開(kāi)燈為參照。

(2) 綜合效益。試驗(yàn)用的LED燈管、APFC電源板及控制裝置模塊均由廠家加工制作。每間教室改造投入:18 W LED燈管采用定制的PCB鋁基板和半鋁半塑燈管組裝,每支成本約為90元,使用54支,合計(jì)4 860元;每塊APFC電源板約為40元,使用3塊,計(jì)120元;每塊控制電路板約為15元,使用2塊,計(jì)30元;每塊光照和紅外傳感模塊約為6元,使用6塊,計(jì)36元;布線(xiàn)、開(kāi)關(guān)盒等約為100元。因此,每間教室投入資金為5 186元。綜合效益分析如表9所示。

以L(fǎng)ED燈組最低使用壽命3 a計(jì)算,一次性投入改造后全校400間教室可節(jié)約1.117 2×400萬(wàn)元=446.88萬(wàn)元,可見(jiàn)節(jié)能效果明顯。

表9 綜合效益分析

6 結(jié) 語(yǔ)

探討了基于EMC模式及光源替代的學(xué)校照明系統(tǒng)節(jié)能改造,詳細(xì)地介紹了基于EMC的節(jié)能量測(cè)量與驗(yàn)證方法,并進(jìn)行綜合效益分析,結(jié)果表明改造方案可有效降低學(xué)校教室照明運(yùn)行費(fèi)用。

收稿日期：2018-04-30