合同能源管理模式下高校照明能效提升方案思考

高等院校照明能耗占校园总体能耗的20％左右，是除暖通空调能耗外第二大能耗，在创建绿色校园过程中属于“必改项”。很多学校受资金等条件所限，尚未对照明系统实施节能改造。合同能源管理模式为解决这一问题提供了新方案，通过效益分享、托管、节能量保证、融资租赁等商务模式引进社会资本解决相关问题，可实现校园节能、校方和投资方的多赢。但在实务中，部分项目因种种原因，学校和企业权益无法得到保障，导致项目失败，具体体现在：1）许多学校的计量体系并不完善，对建筑的照明系统并未进行单独计量，基准期照明能耗的核定缺乏可靠依据，导致节能量核算存在一定的问题；2）无完善的项目验收合格标准；3）市场上设备及技术种类繁多，部分学校没有足够的技术能力选择适合学校场景的照明解决方案；4）合同中对节能服务公司的运维服务标准规定不明确，后期在执行过程中互相推诿责任。为保障校园照明系统合同能源管理项目的成功实施，除了商务合同的严密审核外，须按照“一校一策”的原则，提出适宜项目学校的技术方案；仅粗略地考虑更换光源等措施很可能导致项目经济效益达不到预期，进而产生其他问题。与校方自行实施照明系统改造相比，合同能源管理模式的技术要求具有其自身特点。本文通过对基于合同能源管理模式的高校绿色校园照明系统技术集成进行综述，对高校照明系统合同能源管理项目需求、技术、措施等进行分析，并提出相应的观点。高校绿色校园照明系统需求特点分析▌改造新建并存合同能源管理项目在新建和改造项目中均可实施，在新建项目中引入社会投资，已成为项目策划阶段重要的考虑因素。近年来，高校新校区建设已逐步放缓，项目立项一般以改造项目为主，技术方案需要充分考虑改造工程现场条件、系统现状、装修恢复等实际情况。同时还应看到，高校校园建设通常不是一期完成的，随着学校发展的需要，会有后续建设工程，校园照明系统能效提升应充分考虑后续新建建筑、道路、设施的需求，统一纳入管控。▌需求场景较多高校校园为多种功能集成的具有一定规模的园区，建筑类型多样。除一般建筑照明、道路照明外，还涉及景观照明、安全照明等其他方面，照明需求场景多。因此，在制定高校照明系统能效提升技术方案时，要考虑适用不同场景，包括灯具及智控系统的技术要求，充分利用其需求和运行特点节约能耗，避免浪费▌可靠性要求较高高校校园的日常功能，特别是教学活动，程序性要求极高，对供电、照明保障要求高。单一区域内部分灯具或公共空间部分照明短期损坏，尚可接受；但单一空间整体照明的缺失或频繁的故障是绝对不可接受的，轻则导致教学事故，重则可能引发密集人群的拥挤踩踏等严重后果。因此，高校校园照明系统能效提升，必须以高度的可靠性和稳定性为前提，以成熟技术产品集成应用为主要原则，对新技术、产品的应用进行充分论证。▌成本控制目前实施合同能源管理项目，以效益分享型为主，即由能源服务企业承担全部初投资。对于校方来说，这是一种比较容易接受的模式；对于企业来说，能否合理地控制投资成本是决定项目能否成功实施的重要环节。成本控制还应考虑后期运维管理成本，宜精心核算，统筹考虑合同期内初投资和运维成本的平衡。经充分论证，采取适宜的智能管控手段，可显著降低运行期的人工管理成本。▌长期维护当前，高校后勤物业因各种现实困难，对照明系统日常管理维护往往不够及时到位，常见长明灯、部分灯具损坏后更换不及时的情况。在合同能源管理模式下，学校后勤部门对照明系统保障的要求会相应提高，出现问题的时候，能源服务企业必须按照合同要求第一时间予以维护解决，否则会承担合同规定的后果；如果关灯不及时，额外的电耗和灯具损耗同样需要企业承担；如果企业在校园照明运维方面投入过大的人力物力，又必然增大成本，影响项目收益，甚至亏损。以上问题都给能源服务企业带来了不小的挑战，需要在制订技术集成方案时予以充分考虑。相关标准基于合同能源管理的高校绿色校园照明系统能效提升，在多部标准中都有所涉及，本文从以下几方面选择几部典型标准进行介绍。▌建筑节能设计类标准现行GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》作为与校园照明系统节能相关度最高的标准之一，从室内照明功率密度值控制、光源能效与选型、灯具、照明方式、天然采光利用与优化、照明控制等方面对照明系统提出了要求。该标准是当前标准体系中涉及照明系统节能最多、最全面的标准之一，为实施照明系统能效提升提出了工作方向。另外，该标准在电能检测与计量中，提出“应按明插座、空调、电力、特殊用电分项进行电能监测与计量。办公建筑宜将照明和插座分项进行电能监测与计量”，是顺利实施合同能源管理起到的重要基础性工作。▌绿色建筑类标准GB/Ｔ51365—2019《绿色校园评价标准》是指导绿色校园建设运行的直接标准依据，其中对照明系统的节能未做较多的直接要求，较多的是强调照明光环境质量和通过天然采光减少人工照明的使用。GB/T50378—2019《绿色建筑评价标准》在7.2.7条文中从照明功率密度控制、人工照明与采光随动、照明产品节能性能三方面对照明系统节能进行了规定。▌照明相关标准GB/T50034—2013《建筑照明设计标准》专设了“照明节能”一章，从照明节能措施、照明功率密度限值、天然光利用三大方面对光源能效、光源选型、各类建筑的照明功率密度限值、天然采光措施提出了要求，体系性较强。GB/Ｔ25959—2010《照明节电装置及应用技术条件》对照明节电装置的技术要求、应用条件和试验方法进行了规定。▌其他相关标准GB/T36710—2018《公共机构办公区节能运行管理规范》主要对办公建筑节能系统的交付、调适、运行和长效机制进行相应规定。在设备系统检测中，要求对照明系统节电率、照度值、功率密度、灯具效率和公共区域控制进行检测；在节能运行中，要求充分利用天然采光，定期检查维护灯具，对室外景观和公共区域实施分场景和智能化控制等；在制度约束中，要求对照明节点进行约束。总体来说，现有标准体系主要从天然采光利用、光源、灯具、照明方式、场景化、智能控制、计量监测、运行管理等方面提出了相应措施，搭建了照明系统节能的技术框架，为实施校园照明系统能效提升提供了方向性的指导。同时，现有标准体系对照明节能往往只进行原则性要求，具体措施要求不够明确，对于非电气照明专业人员的直接指导效果距理想状况尚有一定差距。因此，亟待编制适用于校园建设、运行涉及的各层次人员的实用技术导则。主要技术措施基于合同能源管理的高校绿色校园照明系统能效提升技术措施，应根据校园各种照明需求出发，充分考虑校园现状实际，从设计层面优化配置照明资源，精细化设计，配合以适宜技术产品，进行个性化实施。应同步考虑后期运维阶段巡检、维护的便利性及配合行为节能机制的技术措施。同时，应充分考虑合同能源管理项目的需要，做好计量监测等基础性工作▌天然采光利用●充分引入天然采光具有良好的天然采光条件是天然采光利用的先决条件，新建建筑应采用模拟等手段，综合暖通空调能耗，选取适宜的采光面积、采光口形式和位置；既有建筑如涉及土建改造，宜结合实际需求增设必要的采光口；既有建筑如采光口受不合理的遮阳装置、玻璃污垢等原因导致采光不畅，应进行必要的改造、更换和清洁，在节约部分照明能耗的同时，改善光环境品质。在采光口现状基础上，根据实际需求考虑设置导光管、反射镜等措施，将日光引入无采光口的“黑房间”和大空间大进深处。所有引入天然采光的措施，都不应产生影响建筑功能使用的眩光、照度不均等问题；大面积南、东、西向采光口，应论证供热空调负荷增加及对室内热环境的影响。特别是设空调的房间，在空调系统同样实施合同能源管理的情况下，应对夏季天然采光运行时段进行精细化测算，有条件时宜与自动控制实现耦合。●优先利用天然采光采用适当技术或管理措施促使天然采光满足要求的情况下优先利用天然采光，根据当地气候特点制订适宜的人工照明运行策略；星级绿色建筑宜采用采光区域人工照明随天然光照度变化自动调节；当使用电动遮阳装置时，宜设置随照度联动的控制措施。▌低功耗照明措施●分区域根据校园、建筑实际功能使用需求划分照明区域并校核实际照度，对建筑空间特别是单一大空间内存在较大面积不同照度需求或因空间功能改变而无需统一整体照明标准的情况进行合理的再分区；对原照明功率密度值过高的区域，改造更换光源时应考虑在等效更换原光源时适当进一步降低光源功率。道路照明应根据实际需要选用不同的照明等级；优化道路照明方式，提高照明器具利用系数和维护系数，选用高效光源；宜根据实际需求设置室外电源点，避免室外临时用电频繁从路灯线路取电。●分场景宜根据建筑空间使用场景的需求，设置分档照明模式，节约能耗，提升光环境品质。如教室可设置“上课”、“下课”等照明模式，“上课”模式，整体照度调暗，既保证投影观看效果，又不至于看书和笔记光线太暗；道路和景观照明可设为傍晚、夜间、值班警戒和节日等模式。●照明方式在满足照明功能需求的前提下，应选用高效率照明方式，尽量避免使用顶棚漫射等低效率方式；如有可能，宜进行适当改造。对照明需求和场景多的场所，实行整体和局部结合等方式，降低整体能耗。●合理选择光源应根据照明场景需求合理选择光源，在满足显色性、色温、频闪等性能基础上，选择ＬＥＤ等低能耗、长寿命光源。应充分考虑所选光源在实际使用条件下使用寿命和衰减情况，作为确定合同期限和维护条款的重要依据。●合理选择灯具灯具形式是影响光效的重要因素之一，应选择高效能灯具。既有建筑中，如存在特别不合理的灯具，可考虑予以更换，灯具选择及设置应考虑维护便利性，避免维护不便造成服务水平不足或高额费用。●合理分组应结合房间使用情况及天然采光状况对照明控制进行分区、分组控制，宜根据实际使用情况，采用分组集中开关或就地感应控制。▌计量监测计量是影响合同能源管理项目成败的关键环节，对于校园整体实施合同能源管理的项目，在计量不完善的情况下，尚可使用账单法进行核算。对于单独实施照明系统合同能源管理的项目，如果无法实施照明系统独立计量，将给合同双方的节能量核算带来很大的麻烦，甚至进而导致扯皮纠纷。应根据线路现状，对插座和照明实施分项计量；如全面实施分项计量有困难，选择插座用电比例较高的办公、实验等建筑实施分项计量。计量表具应以合同双方同意的方式进行检定和校准，并采取必要的防护措施。计量系统宜纳入校园能耗监测平台，实现照明能耗的归纳、分析、诊断和预测，并及时发现问题。应定期对计量监测系统进行巡检，及时发现表具故障并维修更换。合同双方约定好考核参数、点位、核定方式、计量检定、运行条件等问题，或由双方认可的第三方机构负责考核。应充分重视基准能耗、照明质量和运行条件的核定，避免后期纠纷。▌智能控制采用光感传感器，优先利用天然采光。具备条件的场所，可设置与天然采光联动的人工照明智能调控系统。走廊、楼梯间、门厅、电梯厅、卫生间、停车库等公共公共区域采用感应开关，宜采用红外、微波，不宜使用声控开关，避免误动作及噪声。照明系统的智能控制宜纳入楼宇自控及智慧校园系统。▌可再生能源照明应用根据实际需求，经技术经济分析，合理选用光伏、风光互补等可再生能源为照明系统供电。基于合同能源管理的绿色校园照明系统能效提升，相对于校园整体实施合同能源管理，有其自身特点，应在以下方面予以充分重视，从而保障项目取得良好的节能和经济效益。１）技术成熟可靠，成本可控。作为商业投资项目，在满足光环境要求的前