照明用电为整厂固定基本负载用电.docx
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照明用电为整厂固定基本负载用电
照明用電為整廠固定基本負載用電
產業照明使用時間長、燈具數量眾多,相對的耗電量也高,因此如能由產業燈具照明設備的使用上從事節能改善,相信長期下來定能節省相當的電力。
本文藉由節能改善實例,明確指出此實例的改善前情形、改善內容及改善後之節能效益,提供給大家做為節能的參考。
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對大部份產業或工廠而言,照明使用時間達6,000~8,760時/年,且燈具數量眾多,耗能佔總用電之5~10%,照明用電為整廠固定基本負載用電,用戶在考量更換燈具燈管頻率及維護費用下,日光燈具採用電子式安定器可節能20~30%,是不論既有或新設照明器具可考慮執行的方案。
以高技企業股份有限公司為例,該公司為雙面及多層印刷電路專業製造廠,產品主要提供各種消費性電子、電腦、通訊電子、工業控制板及設備等零件需求,該公司對節約能源非常重視,為尋求具體改善方案,而於民國89年7月份,將照明節約能源評估改善工作,委託財團法人中技社節能技術發展中心(以下簡稱本中心)協助辦理,經本中心現場實測深入了解並提出改善方案,加上該公司吳鴻錦先生積極的配合改善,至今達成階段性具體之省電服務成果,特以本文概述改善措施及對策如下,提供產業界參考並交換心得。
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一、燈具使用以OA型日光燈20W×4型式及吊管日光燈40W×2型式之燈具為主,照明使用時間約7,488小時/年(24時/日×312日/年)。
其規格如下︰
1.20W×4型之傳統式高功因安定器之日光燈具,安定器規格為旭光牌220V、104W,燈管使用晝光色FL18D型普通日光燈管(初光束1,180Lm、演色性Ra=52、色溫4,000K)。
燈具經實測平均每具耗能約105.6W(平均電壓231.8V),需改善數量計有527盞。
2.40W×2型之傳統式高功因安定器之日光燈具,安定器規格為旭光牌220V、96W,燈管皆使用晝光色FL38D型普通日光燈管(初光束3,100Lm、演色性Ra=52、色溫4,000K)。
燈具經實測平均每具耗能約95.7W(平均電壓234.1V),需改善數量計有164盞。
以上1+2項合計數量約有691盞。
二、改善前照明燈具耗能基準建立︰
整個改善專案進行前,就改善專案範圍內各選擇照明—迴路,以電錶進行耗能資訊收集,資料收集一小時。
三、經評估照明系統有下列之耗能缺失︰
1.燈具耗能方面:
日光燈具均使用傳統式高功因安定器,較電子式安定器耗能高出甚多,不僅浪費照明用電且增加空調負荷。
2.照明維護方面:
由於傳統式安定器燈具須使用起動器,以起動日光燈管,而電子式安定器不需起動器,可大幅減少維護成本。
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一、更換日光燈具之安定器及燈管
1.將上述共527盞之20W×4型傳統式高功因安定器日光燈具,改以經國家CNS13755標準驗證之電子式安定器,燈管使用晝光色FL18D型省電型日光燈管(初光束1,200Lm、演色性Ra=78、色溫4,200K),而20W×4型電子式安定器日光燈具整盞耗能約72W,可大幅節約用電33.6W(約31.88%)、降低空調負荷及減少燈光閃爍等優點。
2.將上述共164盞之40W×2型傳統式高功因安定器日光燈具,改以經國家CNS13755標準驗證之電子式安定器,燈管使用晝光色FL38D型省電型日光燈管(初光束3,200Lm、演色性Ra=78、色溫4,200K),而40W×2型電子式安定器日光燈具耗能約72W,可大幅節約用電23.7W(約24.98%)、降低空調負荷及減少燈光閃爍等優點。
3.因既有燈管已使用一段時間,各燈管壽命不一,此改善工程將燈管及電子式安定器一併更換,可增加照明效率及美觀(新品)。
二、專案改善後效能計算
在進行電子式安定器換裝後,比照整個改善專案進行前方法,採取照明各一迴路,以電錶進行耗能資訊收集,所採樣耗能值之電壓需與改善前採樣耗能值之電壓在相差±2V範圍內,否則另採樣之,以計算出每盞燈具耗能,作為改善後之耗能驗證。
三、改善前後耗能情形
1.改善前耗能記錄(以電力分析儀累積耗電(WH)每五分鐘記錄,資料收集一個小時)
測試日期
燈具型式(傳統式安定器)
平均電壓(Volt)
累積耗電(WH)(每五分鐘)
89.6.23
日光燈20WX4
231.8
105.6
89.6.23
日光燈40WX2
234.1
95.7
2.改善後耗能記錄(以電力分析儀累積耗電(WH)每五分鐘記錄,資料收集一個小時)
測試日期
燈具型式(電子式安定器)
平均電壓(Volt)
累積耗電(WH)(每五分鐘)
89.9.26
日光燈20WX4
231
71.94
89.9.26
日光燈40WX2
232.7
71.79
3.改善後節約效益
燈具型式
改善前每五分鐘
平均每盞耗電(W)
改善後每五分鐘平均
每盞耗電(W)
節約耗電(W)
節約率(%)
日光燈20WX4
105.60
71.94
33.66
31.88
日光燈40WX2
95.70
71.79
23.91
24.98
四、省能效益
日光燈經採用電子安定器取代傳統安定器後,照明省能效益計算如下:
1.20W×4型日光燈具
(1)減少照明流動電費支出:
公式:
減少照明耗能(kW1-kW2)×照明使用時間7,488H年×平均流動電費1.68元/kWH。
(以民國87年12月至88年11月平均電價新台幣1.68元/kWH為改善前後電費計價標準。
)
效益:
抑低尖峰需量17.74kW,減少照明用電量132,837kWH/年,即減少流動電費支出223,166元/年。
(2)減少因照明而產生空調負荷之流動電費支出:
公式:
減少照明耗能(kW1-kW2)×空調使用時間7,488H年×860(kCAL/KWH)÷3,024(kCAL/RT.H)×空調系統耗電率(kW/RT)×平均流動電費1.68元/kWH。
效益:
減少因照明而產生之空調負荷40,422kWH/年,減少流動電費支出67,909元/年。
(3)總節約電費為1、2項之總和。
共可節約電費29.11萬元/年。
(17.74kw,173,259kWH/年)223,166元/年+67,909元/年=291,075元/年
(註:
空調系統耗電率(kW/RT)=一般螺旋式冰水主機耗電率約0.896kW/RT×1.2係數(含空調相關負載)=1.07(kW/RT)。
)
2.40W×2型日光燈具
(1)減少照明流動電費支出:
公式:
減少照明耗能(kW1-kW2)×照明使用時間7,488H年×平均流動電費1.68元/kWH。
效益:
抑低尖峰需量3.92kW,減少照明用電量29,353kWH/年,即減少流動電費支出49,313元/年。
(2)減少因照明而產生空調負荷之流動電費支出:
公式:
減少照明耗能(kW1-kW2)×空調使用時間7,488H年×860(kCAL/kWH)÷3,024(kCAL/RT.H)×空調系統耗電率(kW/RT)×平均流動電費1.68元/kWH。
效益:
減少因照明而產生之空調負荷8,932kWH/年,減少流動電費支出15,006元/年。
(3)總節約電費為1、2項之總和。
共可節約電費6.43萬元/年。
(3.92kw,38,285kWH/年)
49,313元/年+15,006元/年=64,319元/年
(註:
空調系統耗電率(kW/RT)=一般螺旋式冰水主機耗電率約0.896kW/RT×1.2係數(含空調相關負載)=1.07(kW/RT)。
)
3.20W×4型及40W×2型日光燈省電效益
合計=1+2=29.11萬元/年+6.43萬元/年=35.54萬元/年
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在高技公司積極的全力配合執行下,於89年9月完成照明節約改善專案,並獲得具體改善成果,減少照明用電21.66kW、用電量211,544kWH/年及電費35.54萬元/年。
由於該公司內部積極推動節約能源之觀念,降低公用設備用電支出成本,不僅獲得減少設備支出實質效益,對國內印刷電路板業節約能源也樹立良好的節能典範。
本文以實際使用實例介紹,僅為應用領域之一隅而已,實務上考量回收年限的因素,舉凡工業、學校、飯店、百貨、辦公大樓及醫院等行業均可採用,但一般而言照明使用時間達6,000~8,760時/年,不論既有或新設照明日光燈具設備,在考量節能及減少更換燈具燈管頻率及降低維護費用下,日光燈具採用電子式安定器是絕對可執行的方案。
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一、電子式安定器與傳統式安定器之差異性比較分析
項次
內容
電子式安定器
傳統式安定器
1
電路架構
由各種電子零件組成之濾波、整流、振盪、點燈、防災及異狀保護等迴路所共同構成。
由不同材質矽鋼片、線圈和進相電容器三者共同組合而成。
2
基本電氣特性
電源端電流諧波含量THD(%)
20%以下
25%以下
容許的電壓變動率(%)
±10%
±6%
不接燈管之二次側開路電壓V0
110V以下
依各種燈管啟動特性而定(110V~450V)
點燈時工作頻率(Hz)
20K~60K
60
雜訊干擾
符合FCC規範要求
無
壽命年限
10年以上(12時/日)
半永久性
3
使用性
安全性
1.具過電流保護(加裝保險絲)
2.具過溫度保護(加裝溫度開關)
3.具燈管異常檢知保護功能
較差
外形
因迴路採用了電子半導體零件組成,故整體外型可以隨著需要設計成不同之形狀,而達到薄型輕量化之目的,也進而使燈具達到薄型輕量化之設計,而大幅降低施工難度,提升施工效率及品質。
近年來新材料新製程的不斷導入,也能將安定器設計成相當薄型輕量化,但終究有其極限,不若電子式安定器之成效。
調光性
可以同時對多燈做微幅調光(約5%~10%),且光波輸出穩定不易閃爍。
較難做微幅調光,且燈光易閃爍,安定器結構體積龐大,增加燈具組立、使用及維護之困難度。
4
維護性
1.安定器引出線加裝接線連結器,換修安定器簡便快速,不會有剪、剝、包紮電線之麻煩。
2.不接燈二次開路電壓100V以下,減低更換燈管危險性。
多燈型態之燈具內部配線較易凌亂,換修安定器時費工費時,而必須活電作業之場所,危險性相對提高。
5
省電效益
1.電子式安定器比傳統式安定器省電20%以上。
2.以40W×3型燈為例,投資回收期依使用時間約二~三年左右。
圖一
更換為電子式安定器之20W×4OA型日光燈具(高技公司)
圖二
更換為電子式安定器之40W×2吊管型日光燈具(高技公司)
二、選擇最佳電子安定器方法
規格評估點檢表
項次
規格名稱
規範標準
達到效果
Yes
No
備註
1
輸入電壓
2
輸入頻率
3
點燈管數
4
瓦特數
5
功率因數
>99%
省電安全
6
管波高率
<=1.6
延長燈管壽命經濟
7
省電比率
>20%(與傳統比較)
節能
8
具內接線
0.8mm,105℃,60
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- 照明 用电 固定 基本 负载