高校教室照明节能工作中应注意的几个问题

发文时间:2007-04-28        点击量:     作者:后勤管理处

随着能源的日益紧张,以及燃烧矿物燃料带来的社会和环境问题的日渐突出,党和国家对节能工作的重视程度不断提高,已经将其列入“十一.五”工作重点,提出了“建设节约型社会”的号召。教育部也积极响应,提出了“建设节约型高校”的号召,高校节能工作也在全国各地蓬勃开展起来。高校作为培养高素质人才的摇篮,提倡节约的意义也就显得更加重大而深远。

教室作为高校教学的重要场所,一般采用开放式管理模式为主,学生基本上无固定的班级教室,无固定的座位;而楼宇管理人员仅负责卫生或保卫工作。因此,造成了白天长明灯,晚上无人也开灯,人少灯全开的浪费现象在高校司空见惯。从早晨开放到晚上清场,教室照明灯具一直处于开启的现象在高校中是普遍存在的。虽然教室的照明负荷在整个学校用电负荷中所占的比重不算太大,但是由于它们的数量众多,使用时间最长,使得它们在整个学校用电量中所占的比重一直居高不下。以我校为例,从全年的统计来看,其所占的比重在1/3左右,因而造成的用电浪费也就十分惊人。

目前,教室照明节能工作,已经成为全国许多所高校2007年的工作重点。正是看到了高校教室照明节能存在的商机,许多相应的节能产品应运而生,出现了鱼龙混杂、良莠不齐的局面。作为教室节能工作开展的较早的学校,我们在这方面走过了不少的弯路,也积累了很多的经验教训。在这里将我们的心得体会总结出来,与各学校的同行们进行共享,希望给正在或酝酿作教室照明节能的高校,有所启迪和借鉴,可以少走弯路,以最少的投入达到最佳的节能效果。

通过我们多年来的节能实践,以及对不同厂家产品的试用情况的分析。我们认为有如下几点,在做教室照明节能时,应特别重视:

一、着力克服如下几种误区:

1、教室节能意义不大

有相当一部分学校的有关部门,对此的认识还是不到位,总认为教室就那么几盏40W的日光灯,不会造成多大浪费,节不节能无所谓。他们可能会为水龙头没有拧紧,滴答水而心疼,会主动地去关闭。但对照明浪费却熟视无睹,或者是视而不见。这主要是电能不像流水一样能看得见,是一种无形的、无法用肉眼感知的东西,浪费了也觉察不出来。我们可以估算一下,按照国标的规定,教室照明的功率密度约为10W/ m2,假设教室的平均面积为100m2,则照明负荷约为1kW。如果每天正常使用时间为15小时,那么,一天每间教室的用电量为1kW×15h=15 kWh,学生年在校为270天,则年用电量约为4050kWh。如果学校按照100m2折合教室数量为200间,则照明用电量为81万度左右。若节电率以平均30%计算,则一年可节电24.3万度,可节约电费15~20万元左右,以上估算还未包括线损和灯具长时间开启而损坏的部分。从以上计算可以看出,教室照明节能绝不是微不足道的,即使单从经济效益来看,完全也是大有可为的。而且节能是一项长期的收益,早做早受益。我校的实际就是很好的例证。

2、教室照明和控制没有特殊要求

教室照明和其它领域的照明不同,有着严格的照度要求。为此,国家专门颁布了《中小学校教室采光和照度卫生标准》,在《建筑照明设计标准》中,也专门为教室的采光、照明等制订了国家标准。其核心就是要保证足够的光照度,减少晕光等不利因素的影响,目的就是要保护学生的视力健康。有人宣称教室照明无特殊要求是完全错误的。所谓教室照明节能就是利用现代电子技术的手段检测室内光照度,在保证符合国标规定照度标准的基础上,充分利用自然光照明,通过合理地关闭或减少人工光源的使用,而达到节约电能,保护学生视力和健康的一种绿色照明。

那种以牺牲学生视力为代价的节能是不可取的,同样,以保护学生视力为借口,不进行节能工作也是不对的。教室节能必须是使用专门照度探测技术,充分结合教室的特点而专门开发的一种控制方式;不是随便将其它领域的灯控方式,简单地套用到教室灯具控制上就可以的。

3、以单纯的人员管理来达到节能目的

部分学校也意识到了教室照明中存在的巨大浪费,采取了各种各样的管理方式,企图来杜绝这种浪费。如:费用包干制、任课教师负责制、组织勤工俭学学生或聘用专职人员进行专门管理,拉闸限电等等。许多学校都采取过这些方法,但始终没能长久坚持下去,也就没有取得理想效果。我们分析有如下原因:一、是从生理上来看,当外界光照强度超过灯具光照度时,人眼就很难察觉有灯存在;二、是从心理上来看,教师和学生精力集中于教学和学习上,不可能分心来观察教室光照度的变化,也就不可能主动去关灯。三、专门管理人员很难了解各个楼层,各个朝向教室的实际情况,加上个人认知差异的影响,很难做出准确的判断,由他们来负责开启和关闭灯具,不是关灯太早或开灯太晚造成学生看不清楚,就是关灯太晚或开灯太早而造成浪费。同时管理人员的素质千差万别,个体差异还可能导致矛盾激化。我们在有人员管理的教学楼做过实验,使用和不使用智能照明控制器前后2月的电量相比,节电率仍然可以达到23%,学生反映不再出现开关灯不及时的现象了,这就说明了人工管理是取代不了科学技术手段管理的。虽然智能控制器一次性的投资可能比聘用管理人员可能要高一些,但从科学管理,大学的学习氛围和长期效益来看,智能化的科学管理是要远远超过人工管理的。

4、过于精细的控制要求

有的学校在考虑做教室照明节能时,又容易走向另一个极端,即要求对每盏灯都进行精确控制。表现为每个灯位都采用人体感应控制开关来控制,或者用红外对射来计算教室的人员数量再对灯具分别进行控制。这种精细控制考虑的初衷是好的,认为可以最大限度地节约电能。但是却忽略这种方式带来的诸多问题,一是光照度难以保证。整个教室的照度是根据房间面积设计的,只开一盏或2盏灯,是很难保证照度满足国标要求。尤其是大合堂阶梯教室,前几排的层高可以到5-6米,夜晚人少开的灯少,实际的光照度很难保证。因为国标中不但规定了绝对照度值要求,而且规定了邻近照度与主照度的比值不能低于0.7。这就像在漆黑的房间,如果只开桌上的台灯,桌面照度可能满足国标的要求,但周围却还是黑暗的。在这种环境下学习,眼睛很容易疲劳,不但影响学习效果,长此以往,必将对学生视力造成无可挽回的损害。二是灯具容易老化,通过频繁地关闭灯具来节能,势必要使这些灯具要根据人员情况的变化,及时地开启或关闭。教室照明一般使用的是日光灯,启动时,依靠的是加热灯丝上涂覆的氧化物产生的电子来启辉的,每启动一次,氧化物就消耗一些,如果消耗尽,日光灯就不能点亮而报废了。过于精细的控制,就会使灯的起动过于频繁。很容易造成灯管的提前老化,严重缩短其寿命,出现“节电不节钱”的现象。三是容易造成错误控制,在采用计算人数的控制器中,极易出现由于人员进出的不规则和不确定性而出现错判的情况,要么在有人的情况下关灯而影响学习,要么在无人的情况下长时间不关灯而影响节电效果。在有固定座次位置的教室中,这种控制方式就更是无法使用了。因此,从整个节能效益和保证学生视力健康等方面的综合考虑,教室照明最好采用大范围的多灯位控制方式。多年的实践数据和经验表明,节约的电能大部分还是在白天的长明灯浪费,夜晚开部分灯的节约比重相对较低。

二、 产品选型应该注意的事项

1、照度的控制精度要准确

教室照明节能不同于其它领域和场合的节电,最重要的就是要保证照度的控制精度。因为学生要长期在教室学习,不正常的光照度不仅影响学习效果,而且还关系到他们的身体健康。那种不顾学生视力健康的节电措施是不可取的,也是和大学的学习氛围不相称的。因此,要把照度控制精度作为头等指标来考虑。首先,从器件方面来说,光敏电阻由于价格便宜,在许多光控场合得到广泛应用。但是由于存在其阻值随照度变化的非线性,阻值间的离散性和温度特性的不确定性等缺点,决定它只能用于楼道、走廊和卫生间等对照度要求不高的场合使用。在教室的光控中使用是不合适的,根本难以达到国标规定的±10%的照度控制要求。为了降低成本采用了光敏电阻作为光控元件,这是以牺牲学生视力为代价的节能,是不可取的。

为提高照度检测精确度,首先要选择光照度线性度好、性能稳定、一致性好、温度特性小的优质器件。同时采用视觉校正、温度补偿、抗干扰等技术处理。确保照度值线性,能够在使用现场测量和设置参数。优先选用可编程的数字型照度控制器。

2、人体感应控制器必须选用照度优先、准静态检测型

红外人体感应(PIR)是一种人体运动传感器,它的输出与人体运动幅度成正比。由于学习时人员动作幅度较小,尤其在自习时、人少时更是如此,如果不采取特殊的处理方法,是很难检测出来的。若人体检测精度不高,极易造成漏检或错检而关灯,影响学生学习和灯管寿命。

在人体感应控制器中,有人体感应优先和照度优先两种控制方式。现有的人体感应检测集成电路采用的都是人体感应优先型,即先进行人体检测,检测到人体存在时,再去检测照度值是否满足要求,如不满足则开启灯具,在这之后的整个开启段内就不再检测照度了,即使照度满足要求了,灯具也不会关闭。直至人员离开,检测不到人体存在的信号了,再关闭灯具。这种控制方式是为走廊等灯具的控制而设计的,用以克服开灯后可能存在的光反馈造成的不稳定。直接将这种集成电路移植用于教室的灯控,显然是不合适的。主要问题是白天时一旦灯具开启,而一直有人存在时,灯具将不会关闭,造成不必要的浪费。另一种是照度优先型,即照度检测和人体检测同时进行,而照度控制优先于人体检测,一旦照度满足要求,不管是否存在人员,都会关闭灯具,这样就可以克服上述的问题。是完全与教室节能相适应的一种控制方式。这两种控制方式的鉴别方法很简单,就是白天在照度满足要求的情况下,用手挡住控制器镜头,使灯具开启。手离开后人体在控制范围内动作,如果灯一直点亮,就是人体感应优先型,否则就是照度优先型。

由于人体感应集成电路是为运动的人体检测所设计的,对运动量很小的静止人员的检测精度较低,简单地移植到教室灯控上,只是将检测延时加长,以弥补检测精度不高的问题。但缺点依然没有得到有效克服,很容易造成灯具的频繁启停,不但影响学习,而且加速灯具的老化,严重影响节能的经济效益。这个问题只有采用针对教室灯控的专门设计的“准静态”检测技术,才能得到较好地解决。

因此,在采用人体感应控制器时,应该采用照度优先控制,同时采用准静态人体检测型的控制器,才能真正满足教室照明节能的要求。同时尽量采用大范围控制区域方式,以保证夜晚人少时的光照度值,也降低总投资额。

三、 根据学校照明线路和负载的实际情况,结合夜晚教室的就座率,制订出最合理的节电方案

最合理的节电方案和措施就是以最小的设备投入获得最佳节能效果。第一要对教室照明线路进行认真仔细的核对,找出线路的控制关系,这一点在老教室的改造中尤为重要;第二统计清楚教室的实际照明负荷;第三要摸清各教室的夜晚自习实际利用率。依据上述的实际情况,选择出合适的节能方案。如果在同一楼层或朝向一致的教室,照明用电与动力用电是分开布线的,同时夜晚人员的就座率在50%左右的,就可以选择集中控制方式,选用一个智能照明控制器就可以控制所有教室的照明。如果是一根电缆墙内进入房间后再分路到照明、插座和风扇的,就可以选用房间控制方式或者灯位控制方式;接下来再看就座率,若教室的就座率在50%以上的,可选择房间控制方式,可根据教室面积大小采用一个或二个智能照明控制器;若教室的就座率低,或者教室灯具的数量少于10盏,就可以选择多灯位灯上控制方式。总之,针对不同的教室实际情况,制订切实可行的节能方案,选择合适的控制方式和相应的智能控制器,可以达到事半功倍的节能效果,更重要的是节能也节钱。

四、 仔细筛选节能控制器产品

在教室照明节能工作中,还有一个至关重要的环节就是选择相应的节能控制器。近年来,针对教室节能产品的生产厂家不断涌现,但产品的质量差别很大。除了把握我们上面介绍的对各种控制器的要求以外,还应该注意选择专业的高校教室节能控制器生产厂家的产品。他们的产品不但种类齐全,品种可以涵盖实际的各种需要,控制模式与各学校的需求相吻合,而且质量可靠,服务周到,价格合理。对于那些品种单一,产品技术落后,或者模仿别人产品的厂家产品,选择时要慎之又慎,切不可图一时的价格便宜,否则遗留下来的后遗症是十分严重的,甚至可能影响到我们做节能工作的信心。总之,要多方面比较,各种产品自己试用,在此过程中,寻找到最为合适的优质产品。

五、 以点带面,分步实施,逐步推进

不少学校也意识到了教室节能的重要性,但苦于没有资金,难以开展此项工作。我们应该看到,即使不做节能,电费也是一分不能少交的。与其临渊慕鱼,不如退而节网。我们学校在做教室节能工作的初期,也遇到了类似的问题。但是我们没有等靠,采取的方法是先集中部分资金,先做用电负荷大的一些教室的节能,如大的合堂教室,阶梯教室等。经过一个学期的运行,不但考验了生产厂家的设备的运行情况,而且也取得丰厚的节约回报。再利用滚雪球的方法,用节约下来的资金,将全校的教室全部进行了节能改造,在不到一学年的运行中,就收回了全部的设备投入。从第二年开始,所有的节能回报就实实在在地体现在了出来。

节能工作是一件功在当代,利在千秋的事业。高校担负着教书育人的重要使命,它的节能工作,不但可以为学校节省下一笔不菲的资金,而且更重要的是培养了学生的节约意识和认知。才能担负起应有的历史使命,成为建设“节约型社会”的生力军。高校节能工作大有可为。

           

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