照明系統(tǒng)的節(jié)能改造

　一，引言

　　據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)企、事業(yè)單位的照明用電約占總電力需求的30％，故除了空調(diào)系統(tǒng)外，照明系統(tǒng)的能耗和費用最大。不過，照明系統(tǒng)通過有效控制改造，這項耗費可大大削減。大凡實施過照明控制改造的單位和機構普遍都能體驗到照明控制導致的節(jié)能可超過30%，大廈等建筑物的運營成本起碼可減少10%或更多的好處。為此，本文擬根據(jù)美國國家電氣制造商協(xié)會 (NEMA：National Electrical Manufacturers Association)的一份調(diào)查報告，就照明系統(tǒng)節(jié)能改造的相關問題作簡要介紹和討論。

　　二，NEMA的調(diào)查報告

　　據(jù)美國能源部稱，全美500萬幢商業(yè)、公共事業(yè)和工業(yè)建筑，大約超過75%均建于現(xiàn)有可用高效節(jié)能技術問世之前，設備用電量接近 900 億千瓦小時 (kWh)。典型辦公大樓中的照明 能耗已占到能耗總量的30% — 成為可控能耗最大的單項，每年用電開支高達1150億美元，對那些一直都在尋找有助于提高樓宇能效同時節(jié)省成本辦法的設備管理人員和行政主管來說,無疑是個驚人數(shù)字。針對這種現(xiàn)狀，代表美國電氣設備生產(chǎn)商先導的美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)與今日設備管理師(TFM：Today’s Facility Manager)雜志聯(lián)合發(fā)起一次TFM讀者之間有關照明設備及使用情況的調(diào)查。184位設備管理師參加了調(diào)查，他們管理的設備遍及各個行業(yè)，如圖1。參與調(diào)查行業(yè)排名的前四位商業(yè)(26.4%)，制造業(yè)(19.7%)，教育(15.7%)和醫(yī)療衛(wèi)生(11.2%)。政府,零售業(yè),法律,金融和宗教場所的設備管理師也做了回答。

?圖1? 不同行業(yè)照明設備耗能的變化比例

　　過去三年內(nèi)，調(diào)查對象超過半數(shù)(52.2%)已對照明設備或照明控制設備進行了升級；41%打算在未來的12個月中進行升級；21.9%考慮在今后三年內(nèi)升級。成本費用是那些不準備升級考慮的最主要原因，有些還列舉了建筑物未滿10年等理由, 而其余的都在升級過程中。

一項由對象自主分級的問卷向被調(diào)查者詢問照明升級工程最主要的原因，等級可分7個，第1級最重要，第7級最不重要。約超過2/3的被調(diào)查者(78.2%)將“節(jié)約能源和成本”作為最重要的第1級，13.3%將其列為第2級；47.1%被調(diào)查者將“維修成本更低”作為第1或第2級。26.5%被調(diào)查者將“亮度提升”作為第1或第2級；22.7% 將“環(huán)境可持續(xù)性”作為第1或第2級；而將“用戶滿意”作為第1或第2級的稍低，為18.5%。反之，僅4.2%將“公司形象”和5.7%將“產(chǎn)品標準化”作為第1或第2級，實際上就是照明升級最不重要的原因了。

　　正因為當前大多數(shù)商業(yè)辦公大樓照明能耗已占到總能耗的30％，所以必須進行照明設備和照明控制設備升級以使能在不到兩年時間內(nèi)提供最好和最快的投資回報（ROI ：return on investment）。不過，作為設備管理師應從何處著手進行照明升級呢? 首先,應該對現(xiàn)有的照明系統(tǒng)做出評估。一份由能源服務公司或照明管理公司審核的照明總能耗可以找出潛在的節(jié)能方法。但是，照明光源能效等級的改進遠遠不夠。

　　當問及被調(diào)查者他們設施中現(xiàn)在安裝的燈源類型時，結果是69.7%為日光燈，18%為小型熒光燈,5.6%選金屬鹵素燈, 3.4%為白熾燈或鹵素燈, 而高壓鈉燈為2.8% 。

　　70.8%被調(diào)查者普遍采用T8日光燈，是T12(18.5%)的四倍。其中53%只使用電子鎮(zhèn)流器，27.5%是主要使用電子鎮(zhèn)流器. 與此同時，5.1％的受訪者回答他們使用的是電感鎮(zhèn)流器，而大多數(shù)燈具都采用電感鎮(zhèn)流器的有11.8%.。現(xiàn)在，T8燈管和電子鎮(zhèn)流器的效率遠比過去高，故能比老T8系統(tǒng)節(jié)約額外電能。對采用電感鎮(zhèn)流器和T12燈管的設施言，通過將T12改為高效的T8和T5熒光燈管系統(tǒng)其節(jié)能和運行成本削減的機遇最大。

　　在成本優(yōu)先的前提之下，設備管理員甚至可以考慮各種不同選擇以減少照明能源的使用和成本。負荷釋放（Load shedding），需求相響應程序組成之一，即一種選擇。但46.1%的被調(diào)查者并未將其當成一種選擇加以考慮，而且接近1/4根本不知道何為負荷釋放 (如圖2)。

圖2? 負荷釋放策略的現(xiàn)狀

　　用電高峰時實施負荷釋放，設備從電廠取得電力的需求可暫時減少；用電高峰過后，需求恢復正常，電廠則會向每天和每年高峰時段用電量大的客戶收取額外費用。顯然，通過負荷釋放有利于照明系統(tǒng)的節(jié)能和運行成本的減少。
安裝負荷釋放設備相當簡單，照明控制面板只要裝上指令注入器，并在面板輸入線的邊上安裝分芯的指令耦合器，將現(xiàn)有的螢光燈鎮(zhèn)流器換成T8燈管內(nèi)置的高效鎮(zhèn)流器，燈管全改用T8燈管，然后給指令注入器安上可用控制面板手動，也由樓宇自動化系統(tǒng)或基于局域實用程序的安全互聯(lián)網(wǎng)驅動連接驅動的交流繼電器激活的開關就行。

空間無人使用時，通過樓宇自動化系統(tǒng)或照明自動控制關閉照明是設備管理師管理照明的另一種方法。調(diào)查中，75.3%的調(diào)查對象表示他們控制照明成本的主要方法為定時表單（48.9%）和占用傳感（26.4%）。

　　需要使用照明設備時，由使用者自己手動打開，不再使用時自動關閉，也許是將來會被采用的一種提高能效的控制策略。為此，有些制造商正在研發(fā)一種與手動控制完全集成一體，需要時也可網(wǎng)絡化運用的占用和日光傳感器，這對促進相關節(jié)能法規(guī)和設計的實施以及便于安裝、操作非常有利。有些調(diào)查對象預計未來的趨勢是照明控制系統(tǒng)會將照明、空調(diào)和其他電器產(chǎn)品整合成單一的，集成了諸如附屬計量、負荷釋放和指令控制等全部功能的系統(tǒng)，從而使得整棟建筑的效率最大化，運行最節(jié)省，投資回報最快。盡管如此，照明設備的簡單升級（包括高效節(jié)能燈，鎮(zhèn)流器和控制裝置）和保留易于管理的項目一樣能產(chǎn)生十分吸引人的回報。圖3所示為主要控制策略在實際應用中被采用比例。

圖3? 主要控制策略的采用比例

　　關于照明升級投資回報的時間，38.8%被調(diào)查者認為應少于三年，33.1 % 建議兩年最好。在決定提供應否進行照明升級預算時，這確是一個重要因素。當然，有許多渠道可以向設備管理師提供需要的預算，如第三方融資。但60.1％的被調(diào)查對象表示他們不會考慮，也許經(jīng)濟上的優(yōu)惠政策對設備管理師更具吸引力。為此，政府公共事業(yè)機構都設有節(jié)能回饋獎勵，美國至少80％的州有照明設備效率激勵機制。遺憾的是約超過一半的被調(diào)查者不了解有關政策，或者認為公共事業(yè)單位不會給照明系統(tǒng)升級以經(jīng)濟上的資助。不過，調(diào)查也顯示了解上述政策的人中有74％表示會考慮利用這些有利的國家補助。

　　除了照明升級相關的項目評估、設計、審計、實施、管理和投資回報外，為達到新的節(jié)能水平，調(diào)查還涉及設備管理師對先進照明光源、設備和控制等專業(yè)知識的了解。如使用壽命比白熾燈長35倍，能耗少75%的 LED改善照明系統(tǒng)將是照明節(jié)能發(fā)展的新方向。

　　NEMA的調(diào)查最后借EYE Lighting首席運營官兼總裁Keith T.S. Ward之口說：無論選擇哪種照明系統(tǒng)的節(jié)能改造方法，現(xiàn)在都是行動的時候！

　　三，一點感想

　　隨著人們生活質(zhì)量的提高，照明與人類活動的關系日益密切，照明節(jié)能的重要性也越趨凸現(xiàn)。NEMA的調(diào)查報告為選擇照明節(jié)能改造方案提供的信息很有借鑒意義。面對全球能源緊張和經(jīng)濟風暴，現(xiàn)在確是行動的時候，因為我們做的一切必將對社會歷史產(chǎn)生影響！