基于EMC模式及光源替代的学校照明系统节能改造探讨.docx

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李 刚
(齐齐哈尔哈铁装备制造有限公司, 黑龙江 齐齐哈尔 161000)
0 引 言
节约型校园建设是节约型社会的重要组成部分。建设节约型校园不仅是学校自身发展的需要,更是学校培养合格人才、提高学生综合素质、履行高校社会责任的需要。因此,对学校照明节能进行研究具有非常重要的意义,有利于提高能源利用效率,缓解电能短缺,改善学校现有人工照明光环境,有利于环境保护,是建设“绿色、生态、低碳、节约型校园”的重要组成部分[1]。
1 EMC概述
合同能源管理模式(Energy Management Contract,EMC)是一种新兴的市场化节能模式,以节省的能源费来支付节能项目全部成本的节能投资方式。这种准许使
用未来的节能成本为设备升级的节能投资方式,不仅降低当前高能耗设备的运行成本,而且为节约型校园的可持续发展提供保障。EMC是目前提高既有建筑能源利用率,达到节能的主要方式之一。将EMC模式引入节能型校园的建设,有利于促进校园能源管理向着节能专业化、技术先进化、管理科学化、成本节约化和风险降低化的方向发展。
EMC模式起源于美国,是通用的测量与验证标准、协议,为节能效果的测量与验证提供基础。美国能源部在2000年编制《联邦政府节能项目验证和测试指南》,美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)编制更为详尽的《节能效果测试方法指导》,这些标准具备扎实的技术基础,值得借鉴和参考。
2 基本概念和方法
节能量的验证计算须通过下式来确定:
E=E1-E2
(1)
式中:E——节能量;
E1——基准能耗,即改造后独立变量条件下,反映节能改造前改造范围内的能耗或经过调整后的改造前能耗;
E2——当前能耗,即改造后能耗。
根据EMC模式,不同节能改造项目中节能量的评价和计算可采用以下4种方法:方法1,部分变量测量,改造部分隔离;方法2,全部变量测量,改造部分隔离;方法3,全楼宇验证;方法4,校验模拟验证。其中方法1规定单项节能措施的节能量
必须单独计算和评估,并将单项节能改造的系统或设备与其他部分的能源使用隔离,主要用于评价和计算一个单项节能改造的节能量,并且将被节能改造的设备或系统(改造隔离)的能耗与系统或楼宇中其他未被改造的设备或系统(改造隔离外)的能耗进行分离。此方法适用于为提高能源利用效率而更换设备的节能改造措施。
3 基于EMC的节能量测量与验证方法
目前我国学校照明情况
目前,很多学校既有建筑大多为老式建筑,相关节能技术应用较少,学校照明系统用电量占很高的比例(30%～40%),照明光源绝大部分采用荧光灯,照明系统达不到GB 50034—2013《建筑照明设计标准》所要求的照度水平,不能实现绿色照明,并且日常使用电费和灯具更换费用都很高,有较大的节能空间。
测量和认证方案
制定的测量和认证方案采用方法1来确定节能量,因为采用部分测量的方法可提供足够的准确度。该方案概要如下:节能措施的范围包括全校的照明线路,选择开始实施项目的前12个月的情况,包括照明水平调查、镇流器和照明装置数量、位置的描述。改造后照明运行时间作为式(1)能耗项的通用条件。基准年照明时间通过有代表性面积的1个月的照明记录确定。基准年照明负荷分布和持续时间如表1所示。
表1 基准年照明负荷分布和持续时间
由于使用模式的变化,约定改造后的照明负荷分布和持续时间如表2所示。
采用最近校验的三相RMS功率表在照明线路中进行测量,功率表的精度额定值为全刻度的2%～4%,实际读数大概达到全刻度的50%,测得灯具总容量为812 kW。约定改造后的照明负荷分布和持续时间情况的可能误差在于:持续时间从2 150 h增长到2 650 h,预计照明负荷分布增长可能只有50%;9%的照明负荷可能达到700 h,可达30 000 kWh,是预计年节能量(1 000 000 kWh)的3%。照明假设值对基准年和改造后全年12个月最大需量有影响,可能对最大需量有约3%的影响,这些约定值的影响对具体项目来说不大。
电力测量的估计准确度为±4%。节能量的计算过程概括在节能量测量和认证方案中。节能措施完成后,来年重新测量照明负荷,从而进行年度节能量计算,项目期内每年一次。基准年和将来年份的电力抄表工作可由一位独立的工作人员承担。调查的所有数据和情况分析随时可以检查。当检查电表读数时,EMC和学院
大楼的维护人员也可以同时测量电力负荷,如果EMC和客户方的读数差别超过4%,EMC将进行二次抄表,在两次EMC的读数中选出合适的读数[2]。
基准年的用电量和最大负荷
式(1)中的基准年用电量可以通过基准年负荷812 kW乘以基准年负荷持续时间进行计算,基准年用电量如表3所示。
（4）肉品及肉制品中只检出1株单核细胞增生李氏特菌，但不能排除单核细胞增生李氏特菌、阪奇肠杆菌、致泻性大肠埃希氏菌的毒力作用引起食物中毒的潜在危险性。
基准年10个月中的月最大负荷为812 kW,7月、8月的最大负荷为406 kW,总的最大负荷为8 932 kW。
表3 基准年用电量
改造后用电量和最大负荷
将原有的白炽灯和日光灯替换为新型节能灯, kW,对系统进行调试。节能措施实施后,照明线路功率根据基准年要求进行重新测量, kW,7月、 kW,总的最大负荷为5 088 kW。式(1) kW乘以约定的改造后负荷数据进行计算。改造后年用电量如表4所示。
表4 改造后年用电量
节能量的计算及效益分析
根据式(1),节能措施实施后的节能量=基准年电能-改造后电能+调整量,因此节能量为(2 590 911-1 616 972+247 650) kWh=1 221 589 kWh,计算的最大需量为(8 932-5 088+0) kW/月=3 844 kW/月。
表5 年耗能情况对比
4 LED灯替换方案
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)被称为“第四代光源”,是未来“绿色照明”的主角,其核心部分是由P型半导体和N型半导体所组成的晶片。LED灯具有低碳环保、结构牢固、体积小、启动快速、显色性能较好、使用时间较长、能源消耗较低、成本低等优点,具有广阔的应用前景。
传统日光灯与LED灯参数比较如表6所示。
LED灯管与传统40 W普通节能灯经济效益分析如表7所示。
综上,LED灯管总成本费为200 000元,如果每月节省17 800元,。
5 效益分析
用18 W LED节能灯替代总功率48 W的荧光灯,%,由于LED灯发光指向性好、显色性好、频闪小,实际照明效果超过传统荧光灯,课桌桌面照度
可达300 lx以上。用TES-1339照度计检测:白天,未开灯时桌面照度为106 lx,开灯时桌面照度为437 lx;晚上, lx,开灯时桌面照度为324 lx。
(1) 综合节电率。选择某教学楼1F两间,3F楼、4F楼各一间教室进行为期1个月的试验运行。自动控制关灯率如表8所示。由于学校地处杭州城区,年平均阴天约为190天,如果加上多云天气达300天,教室上课尤其是远离窗户的座位即使在白天也需要灯光照明才能达到300 lx的照度标准,故检测时以全天8 h开灯为参照,%,则节电改造的综合节电率=[1-20×(1-)/48]×100%=%。
表6 传统日光灯与LED灯参数比较
表7 LED灯管与传统40 W普通节能灯经济效益分析 元
表8 自动控制关灯率
备:以6∶00～24∶00全天开灯为参照。
(2) 综合效益。试验用的LED灯管、APFC电源板及控制装置模块均由厂家加工制作。每间教室改造投入:18 W LED灯管采用定制的PCB铝基板和半铝半塑灯管组装,每支成本约为90元,使用54支,合计4 860元;每块APFC电源板约为40元,使用3块,计120元;每块控制电路板约为15元,使用2块,计30元;每块光照和红外传感模块约为6元,使用6块,计36元;布线、开关盒等约为100元。因此,每间教室投入资金为5 186元。综合效益分析如表9所示。
以LED灯组最低使用寿命3 a计算, 2×400万元=,可见节能效果明显。
表9 综合效益分析
6 结 语