led灯照明系统在高校办公楼中的应用

led灯照明系统在高校办公楼中的应用

2009年12月7日至18日，气候峰会召开后，“低碳”一词成为2010年的主要演员。中国在温室气体的排放方面做出了实质性承诺:到2020年,中国单位GDP的二氧化碳排放要比2005年降低40%～45%。近年来,全国多数高校也都积极相应号召,开始筹建自己的低碳校园。教学教育作为高校里最为重要的活动内容,其碳排放量在校园碳排放总量中占有很大比重,而教学楼块的主要碳源又集中在照明系统上。因此,研究LED照明系统在教学楼块的应用,对低碳校园建设有着重大意义。一、相关研究设计教学碳排放源主要包括教学用纸的巨大消耗、教材的购置和使用及废旧教材的处理、教学楼用水用电的浪费问题以及北方高校冬季取暖用煤消耗等方面。然而,低碳教学楼的设计方案主要集中于照明方面的节能减排。具体来说,有教室LED节能照明设计方案的相关研究[2～3],安排教学楼开放教室的设计,对教室照明灯具的布置及照明现状进行分析和布置方案改进,以及教室最佳入座率设计等方面的研究。虽然,关于教学楼采用LED灯照明的研究前人已有研究,但是主要集中于方案设计。针对教学楼采用LED灯照明方案的经济性和低碳性并未过多介绍,前人对此的研究多止于电费的节省和CO2的减排量上,并未深入分析该方案在经济和节能上的可行性分析上。二、数据搜索针对以上关于低碳教学楼照明设计方案研究现状的不足,本文将分别分析在教学楼使用LED灯照明系统在技术、经济和低碳节能上的可行性。1.基本信息。这项研究是在东南龙湖学校进行研究的基础上进行的，学校的教室分布见表1为了对比采用LED灯照明系统前后教学楼的碳排放量的变化,笔者还分别统计了东南大学九龙湖校区在中午和晚上的照明使用情况。2.教室灯原因根据东南大学的作息时间,中午11:30至下午14:00为午休时间,去教室自习的同学占少数。然而,由笔者的调查统计发现,虽然中午期间,每间教室的人数很少,但是教室的灯却开了很多,有些教室甚至没人灯也全开着。因此,笔者把中午照明情况作为非正常照明使用情况,分析研究其浪费情况。中午期间教学楼自习人数、开灯数量情况(见下页表2)。3.夜间照明使用情况晚上是自习用电高峰期,教学楼区的用电主要集中在教室灯具照明上,故笔者把晚上照明视为正常照明使用情况。故通过统计调查得出晚间教学楼自习人数、开灯数量情况(如表3所示)。三、改进前灯具灵敏度及粒度为了研究方便,本案以东南大学九龙湖校区本科生教学楼的小教室为例,教室面积为长8m×宽7.5m,工作面至灯具之间的高度为2.8m。以原有灯具数量20盏改为LED灯具,考虑照度及节能问题将新设灯具改为12盏。根据平均照度的估算公式,计算的改善前平均照度为595lx,改善后12盏平均照度为768lx,与原有灯具相比照度提高438lx,结果(如表4所示)。由上表可知,使用12盏LED灯代替20盏普通白炽灯是可以满足教室的照度要求的,即在技术上是可行的。四、ledt-bar系统的经济性根据表4,笔者将0.6盏LEDT-BAR灯等效为1根飞利浦T8灯管(由表4得)。于是,等效后的各类型教室的LEDT-BAR灯管数目(如表5所示)。替换前,东南大学九龙湖校区教学楼每小时的耗电量为446度,采用LEDT-BAR系统后,每小时的耗电量为237度。东南大学一年的教室使用时间为40周,假设每天的照明时间为8小时,那么一年的照明时间为40×8×7=2240小时。东南大学电费为0.52元/度,那么一年可以节省的电费为2240×(446-237)×0.52=243443元。另外,飞利浦T8灯管的使用寿命为15000小时(17年),而LEDT-BAR灯管的使用寿命为50000小时(6年)。为了精确的比较采用LEDT-BAR系统的经济性,笔者采用最小费用法中的年费用法进行方案比较:目前,一根飞利浦T8灯管的市场价为15元,而一根LEDT-BAR灯管为86.6元,根据目前人民币美元的汇率可以折合人民币545元。于是,飞利浦T8灯系统的购置费用为:(54×46+30×87+20×54)×15=92610元。LEDT-BAR系统的购置费用为:(32×46+24×87+16×54)×545=2411080元。由于采用LED照明系统后,教学楼每年的电费可以节约243443元,即如果假定LED照明系统的年运营成本为0元,则飞利浦T8灯系统的年运营成本为243443元,假设年折旧率为5%。于是,飞利浦T8灯系统的年费用为:AC飞利浦=243443+92610×(A/P,5%,6)=261687元LEDT-BAR系统的年费用为:即ACLED<AC飞利浦综上,采用LEDT-BAR系统后教学楼的年费用可节约261687-213862=47825元,即在东南大学九龙湖校区教学楼实施LEDT-BAR照明系统在经济上是可行的。五、以用电为主的碳排放量东南大学九龙湖校区位于江苏省南京市,是由华东电网供电的。考虑到南京市供电类型以火电为主,这里的1kW·h电的碳排放量按火电计算。火电的碳排放可根据发电和供电煤耗和原煤燃烧的碳排放量算出,1原煤燃烧的碳排放量为0.568125t,2009年1kW·h电的煤耗为30.8g。下面的碳排放量的计算均按照上述资料进行。1.灯的浪费情况从表6中可以发现,活动教室的人均碳排放量明显高于大教室和普通教室,说明中午期间小教室使用灯的浪费情况更为严重。根据表3中灯管对应的功率计相应通过计算得出晚上各类教室碳排放情况(如表7所示)。从表7中可以发现,晚间各类教室人均碳排放情况比较平均,说明各教室同学们使用灯的情况较为相似。2.正常使用状态和正常使用状态下的节能减排效果在采用上页表5中所示方案后,教学楼灯管的总功率由由原来的444528W降为197570W,由此可得方案采取后,可以得到教学楼在非正常使用状态(中午)和正常使用状态(晚上)下的节能减排效果(如表8所示)。由表可知,在使用LED灯替换普通白炽灯后,中午和晚上的人均每小时碳排放量分别下降了3.234g和1.210g。那么,一年的本科生教学楼在中午和晚上的碳排放量就会分别减少1.384t和0.688t,这样的节能减排效果是很明显的。六、led照明系统在其他高校的应用综上,教学楼采用LED灯照明系统,在技术、经济效益和节能社会效益上都是可行的。因此,校方的后勤管理处可以在考究LED照明