led燈照明系統(tǒng)在高校辦公樓中的應(yīng)用

2009年12月7日至18日，氣候峰會(huì)召開后，“低碳”一詞成為2010年的主要演員。中國在溫室氣體的排放方面做出了實(shí)質(zhì)性承諾:到2020年,中國單位GDP的二氧化碳排放要比2005年降低40%～45%。近年來,全國多數(shù)高校也都積極相應(yīng)號(hào)召,開始籌建自己的低碳校園。教學(xué)教育作為高校里最為重要的活動(dòng)內(nèi)容,其碳排放量在校園碳排放總量中占有很大比重,而教學(xué)樓塊的主要碳源又集中在照明系統(tǒng)上。因此,研究LED照明系統(tǒng)在教學(xué)樓塊的應(yīng)用,對(duì)低碳校園建設(shè)有著重大意義。一、相關(guān)研究設(shè)計(jì)教學(xué)碳排放源主要包括教學(xué)用紙的巨大消耗、教材的購置和使用及廢舊教材的處理、教學(xué)樓用水用電的浪費(fèi)問題以及北方高校冬季取暖用煤消耗等方面。然而,低碳教學(xué)樓的設(shè)計(jì)方案主要集中于照明方面的節(jié)能減排。具體來說,有教室LED節(jié)能照明設(shè)計(jì)方案的相關(guān)研究[2～3],安排教學(xué)樓開放教室的設(shè)計(jì),對(duì)教室照明燈具的布置及照明現(xiàn)狀進(jìn)行分析和布置方案改進(jìn),以及教室最佳入座率設(shè)計(jì)等方面的研究。雖然,關(guān)于教學(xué)樓采用LED燈照明的研究前人已有研究,但是主要集中于方案設(shè)計(jì)。針對(duì)教學(xué)樓采用LED燈照明方案的經(jīng)濟(jì)性和低碳性并未過多介紹,前人對(duì)此的研究多止于電費(fèi)的節(jié)省和CO2的減排量上,并未深入分析該方案在經(jīng)濟(jì)和節(jié)能上的可行性分析上。二、數(shù)據(jù)搜索針對(duì)以上關(guān)于低碳教學(xué)樓照明設(shè)計(jì)方案研究現(xiàn)狀的不足,本文將分別分析在教學(xué)樓使用LED燈照明系統(tǒng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和低碳節(jié)能上的可行性。1.基本信息。這項(xiàng)研究是在東南龍湖學(xué)校進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，學(xué)校的教室分布見表1為了對(duì)比采用LED燈照明系統(tǒng)前后教學(xué)樓的碳排放量的變化,筆者還分別統(tǒng)計(jì)了東南大學(xué)九龍湖校區(qū)在中午和晚上的照明使用情況。2.教室燈原因根據(jù)東南大學(xué)的作息時(shí)間,中午11:30至下午14:00為午休時(shí)間,去教室自習(xí)的同學(xué)占少數(shù)。然而,由筆者的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),雖然中午期間,每間教室的人數(shù)很少,但是教室的燈卻開了很多,有些教室甚至沒人燈也全開著。因此,筆者把中午照明情況作為非正常照明使用情況,分析研究其浪費(fèi)情況。中午期間教學(xué)樓自習(xí)人數(shù)、開燈數(shù)量情況(見下頁表2)。3.夜間照明使用情況晚上是自習(xí)用電高峰期,教學(xué)樓區(qū)的用電主要集中在教室燈具照明上,故筆者把晚上照明視為正常照明使用情況。故通過統(tǒng)計(jì)調(diào)查得出晚間教學(xué)樓自習(xí)人數(shù)、開燈數(shù)量情況(如表3所示)。三、改進(jìn)前燈具靈敏度及粒度為了研究方便,本案以東南大學(xué)九龍湖校區(qū)本科生教學(xué)樓的小教室為例,教室面積為長8m×寬7.5m,工作面至燈具之間的高度為2.8m。以原有燈具數(shù)量20盞改為LED燈具,考慮照度及節(jié)能問題將新設(shè)燈具改為12盞。根據(jù)平均照度的估算公式,計(jì)算的改善前平均照度為595lx,改善后12盞平均照度為768lx,與原有燈具相比照度提高438lx,結(jié)果(如表4所示)。由上表可知,使用12盞LED燈代替20盞普通白熾燈是可以滿足教室的照度要求的,即在技術(shù)上是可行的。四、ledt-bar系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性根據(jù)表4,筆者將0.6盞LEDT-BAR燈等效為1根飛利浦T8燈管(由表4得)。于是,等效后的各類型教室的LEDT-BAR燈管數(shù)目(如表5所示)。替換前,東南大學(xué)九龍湖校區(qū)教學(xué)樓每小時(shí)的耗電量為446度,采用LEDT-BAR系統(tǒng)后,每小時(shí)的耗電量為237度。東南大學(xué)一年的教室使用時(shí)間為40周,假設(shè)每天的照明時(shí)間為8小時(shí),那么一年的照明時(shí)間為40×8×7=2240小時(shí)。東南大學(xué)電費(fèi)為0.52元/度,那么一年可以節(jié)省的電費(fèi)為2240×(446-237)×0.52=243443元。另外,飛利浦T8燈管的使用壽命為15000小時(shí)(17年),而LEDT-BAR燈管的使用壽命為50000小時(shí)(6年)。為了精確的比較采用LEDT-BAR系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,筆者采用最小費(fèi)用法中的年費(fèi)用法進(jìn)行方案比較:目前,一根飛利浦T8燈管的市場(chǎng)價(jià)為15元,而一根LEDT-BAR燈管為86.6元,根據(jù)目前人民幣美元的匯率可以折合人民幣545元。于是,飛利浦T8燈系統(tǒng)的購置費(fèi)用為:(54×46+30×87+20×54)×15=92610元。LEDT-BAR系統(tǒng)的購置費(fèi)用為:(32×46+24×87+16×54)×545=2411080元。由于采用LED照明系統(tǒng)后,教學(xué)樓每年的電費(fèi)可以節(jié)約243443元,即如果假定LED照明系統(tǒng)的年運(yùn)營成本為0元,則飛利浦T8燈系統(tǒng)的年運(yùn)營成本為243443元,假設(shè)年折舊率為5%。于是,飛利浦T8燈系統(tǒng)的年費(fèi)用為:AC飛利浦=243443+92610×(A/P,5%,6)=261687元LEDT-BAR系統(tǒng)的年費(fèi)用為:即ACLED<AC飛利浦綜上,采用LEDT-BAR系統(tǒng)后教學(xué)樓的年費(fèi)用可節(jié)約261687-213862=47825元,即在東南大學(xué)九龍湖校區(qū)教學(xué)樓實(shí)施LEDT-BAR照明系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。五、以用電為主的碳排放量東南大學(xué)九龍湖校區(qū)位于江蘇省南京市,是由華東電網(wǎng)供電的。考慮到南京市供電類型以火電為主,這里的1kW·h電的碳排放量按火電計(jì)算?；痣姷奶寂欧趴筛鶕?jù)發(fā)電和供電煤耗和原煤燃燒的碳排放量算出,1原煤燃燒的碳排放量為0.568125t,2009年1kW·h電的煤耗為30.8g。下面的碳排放量的計(jì)算均按照上述資料進(jìn)行。1.燈的浪費(fèi)情況從表6中可以發(fā)現(xiàn),活動(dòng)教室的人均碳排放量明顯高于大教室和普通教室,說明中午期間小教室使用燈的浪費(fèi)情況更為嚴(yán)重。根據(jù)表3中燈管對(duì)應(yīng)的功率計(jì)相應(yīng)通過計(jì)算得出晚上各類教室碳排放情況(如表7所示)。從表7中可以發(fā)現(xiàn),晚間各類教室人均碳排放情況比較平均,說明各教室同學(xué)們使用燈的情況較為相似。2.正常使用狀態(tài)和正常使用狀態(tài)下的節(jié)能減排效果在采用上頁表5中所示方案后,教學(xué)樓燈管的總功率由由原來的444528W降為197570W,由此可得方案采取后,可以得到教學(xué)樓在非正常使用狀態(tài)(中午)和正常使用狀態(tài)(晚上)下的節(jié)能減排效果(如表8所示)。由表可知,在使用LED燈替換普通白熾燈后,中午和晚上的人均每小時(shí)碳排放量分別下降了3.234g和1.210g。那么,一年的本科生教學(xué)樓在中午和晚上的碳排放量就會(huì)分別減少1.384t和0.688t,這樣的節(jié)能減排效果是很明顯的。六、led照明系統(tǒng)在其他高校的應(yīng)用綜上,教學(xué)樓采用LED燈照明系統(tǒng),在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能社會(huì)效益上都是可行的。因此,校方的后勤管理處可以在考究LED照明