用数据对话:设计的节能环保与经济性

2018-05-17

[导读]从实际情况来看,目前我国的节能难尽如人意,节能的环保作用也没有引起足够重视。

  节能是我国的一项基本国策,而节能具有投资少、见效快的优点,历来被作为重点节能技术加以推广。

  本文则另辟蹊径,不谈时下大热的LED,而是比较了多种荧光灯的数据及应用,用实际数据说了荧光灯的正确应用。毕竟,不仅仅只有LED才能做到节能。

  从实际情况来看,目前我国的节能难尽如人意,节能的环保作用也没有引起足够重视。

  在《建筑设计标准》中,限安装功率的量化指标——功率密度(LPD)值,其定义为建筑的房间或场所的单位面积安装功率 (含光源、镇流器或变压器的功耗),单位为 W/m2,即在符合度水平的条件下,设计的功率应限定在标准规定值以下,从而保证系统的能效。

  其在中国建筑工业出版社1996年出版的西门子《电气安装技术手册》中文第一版中就有过介绍:在德国,度为500lx的办公室,采用电感镇流器和电子镇流器的荧光灯灯具LPD值分别是15.09W/m2和12.57W/m2;度为300lx的教室,采用电感镇流器和电子镇流器的荧光灯灯具LPD值分别是7.765W/m2和6.47W/m2;这两个场所所采用的荧光灯光源功率都是58W。

  就实际工程来看,只要设计者运用科学、合理的设计方法,正确选用优质、高效的器材(光源、灯具及镇流器等附件),以及合理的配电系统、控方式,优化设计方案,在相关标准规定的基准值上,不仅可以做到更加节能,而且也能够做到更加环保,甚至初建投资及运行费用都可以降低。

  下面以办公室采用不同光源灯具的案例来进行对比分析。

  一、经济性分析

  某办公室面积62.64m2 (长8.7m、宽7.2m),有吊顶,采用嵌入式高效直管荧光灯具,假设环境系数和灯具效率相同,则度计算需要系数也相同,按 T8-18W、T8-36W 和松下e-Hf-T8-36W三种三基色直管荧光灯分别计算LPD值,采用 T8-18W型光源的灯具每套有3根灯管,其他均为2根灯管。 结果如表1所示。

  前两种光源采用标准型电子镇流器,后一种光源采用 e-Hf电子镇流器使36W 光源实现45W高光输出,电子镇流器的功率因数都不低于0.95,灯具功率为光源和镇流器的功率之和。

  采用T8-18W、T8-36W 和 e-Hf-T8-36W作为光源的灯具单价分别约为300元/套、260元/套和360元/套。以一幢70层办公楼(每层有32个上述面积的办公室)为例,每天开灯4h、一年工作250d计,按电费0.6元/kWh分别计算办公室的总功率、初建投资及运行费用,并进行对比。计算结果如表2所示。

  表 2 各类灯具初建投资及运行费用对比

  由表2可见,采用不同光源的灯具,在初建投资和运行费用上差别很大。除此之外,功率降低还有间的节电和降低工程造价的作用。

  功率降低,意味着空调冷用电量也可以降低,变压器容量也随之减小(供电报批容量减小可节省不少费用);另外,由于和空调用电量的降低,相应的供配电设备及电线电缆等造价也会随之降低。

  还有一点也需要指出,GB17625.1—2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值》对25W 以下灯具的谐波限值很宽 (规定3次谐波不超86%),这必将对中性线产生很大危害。如果建筑物内大量使用 T8-18W小功率荧光灯,将导致电能质量降低,增加电能损耗。如此,采用T8-18W 光源的灯具实际耗电量比表2所列数据还要大得多,对环境的影响也会随之增加。

  二、节能环保分析

  节电带来的环保效益

  根据相关数据,我国每节约1kWh电能,可以节约0.4kg标准煤和 4L水,可减少排放含碳粉尘0.272kg、CO21kg、SO2 0.03kg、NOx 0.015kg。据此,以表2灯具年运行电费作为基准值,对产品节电带来的环保效益进行计算。结果如表3所示。

  产品自身的环保效益

  灯具、光源等产品还应该符合欧盟RoHS环保指令。1根直管荧光灯管,无论36W或18W,汞含量相差不大,常见灯管汞含量约为 5mg/根。上文表2中,采用e-Hf-T8-36W 型光源的灯具所用灯管最少,相比采用 T8-18W 型光源的灯具,少用42560根灯管,即少用212.8g汞。因此,办公室采用节能产品还可以减少汞的使用,从而保护了环境。

  三、办公室节能设计存在的问题

  虽然办公室节能具有诸多优点,但在实际中却不能得到积极贯彻,笔者认为有以下几个原因:

  1、建设方缺乏懂技术的人员。

  不少建设方往往只关心单套灯具价格的高低,而没有从选用节能灯具可使灯具总数减少,最终灯具总价低这个角度来考虑,更不对运行中的电费、光源寿命等进行比较。

  2、是否节能无人审查。

  办公楼的内部装修(包括建筑内部)通常由装修设计公司负责设计。这些公司是装修设计的行家,但对设计标准不熟悉,对节能更是知之甚少,往往更多地从装饰性和美观性角度来处理,而忽视视觉功能,更不重视节能。由于建设主管部门度的不完善,所以装修设计公司的设计没有审图程序。这就使得能效的强性条文在这些场所得不到实施,办公室节能也就只能是纸上谈兵了。

  3、办公室美观性高于功能性。

  由前面的案例可知,办公室采用2根灯管的T8-36W、e-Hf-T8-36W 的灯具无论在造价、节能和环保方面都比 T8-18W 的灯具要好,为何很多设计还采用3根灯管的 T8-18W 嵌入式灯具呢?

  除了上述两点之外,主要是因为吊顶龙骨组成多为0.6m×0.6m的方格,3×18W的灯具安装尺寸也为0.6m×0.6m,而2×36W的灯具尺寸为1.2m×0.3m,为了美观而采用 3×18W的灯具,T5系列灯具也存在同样的问题。其实,0.6m×0.6m的方格也可采用长度1.2m的高效灯管,这在国外是很常见的。

  4、不少节能设计流于形式。

  由于我国不少灯具生产企业无法提供包括利用系数表、配光曲线等在内的灯具资料,加之很多设计人员也不主动找生产企业索要上述资料,而是通过所谓“倒推法”来满足标准对LPD值的规定。

  如普通办公室标准度要求300lx,江苏省节能标准规定300lx的LPD值不大于 9W/m2,就取小于此值,如8.5W/m2乘上房间面积倒推出房间的总功率,再倒推出灯具数量。这种做法是颠倒了设计程序,表面上看是符合LPD值规定,但却不知道计算度为多少?偏离度标准多远?

  正如GB50034标准编人所指出的,这样的设计可能出现以下两种后果 :

  选用的光源、镇流器、灯具的效率不高,方案未经优化,LPD值用到了极限,而度却达不到规定要求。

  选用的光源、镇流器、灯具的效率高,设计合理,LPD值用到了极限,而度超过标准值太多,这样是不利于节能的。由于标准规定的LPD值留有一定余地,考虑诸多不利因素的需要,所以在条件有利时,不应把LPD值用到极限,而应使度符合标准值 (允许偏离 ±10%),从而使实际的LPD值更小。

  办公室控系统

  上述部分主要是从光源方面阐述了使用高效节能产品的重要性,实际上,使用合理的控方法,可在节能和环保效果上起到锦上添花的作用。

  使用度传感器的控系统

  这是一种反馈式控系统,在天花板上安装度传感器,根据采集到的室内实时度值对光源进行调光,从而保持室内度在设定范围内。使用该系统不仅可以通过初始度修正节能,还可以利用自然光节能。带度传感器的灯具工作原理示意图如图1所示。

  使用这种调光控系统与不控调光相比,可节省约10%的电力消耗。当然,受到建筑物结构、所处地理位置、气候等因素的影响,节能效果会有所不同。

  使用人体传感器+程序控的控系统

  该系统是集中控所有回路,通过场景控和时间编程控,提高节能和操作性的控综合系统。天花板上除了安装度传感器外,还安装有人体传感器,可按人在与不在自动调整的开关及调光水平。只有当人在室内时才完全开灯,人不在时减少灯发出的光通量或关灯,值班室或走廊适用减光型,洗手间和更衣室则适用关灯型。

  那么,按上述控方式,节能率会在多少呢?日本松下电工本社大楼使用该系统后统计结果如下:使用日光控,按窗户开口条件的不同,年节电10%~30%;使用人体探测控,按人在室内概率的不同,办公室年节电10% ~20%,走廊年节电30% ~50%,更衣室年节电60% ~80%。

  (来源:施家帮 设计邦)

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