建筑照明節(jié)能改造中的合同能源管理模式探討

黃豪昌,　周力群,　周曉東

(1.南華大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 湖南 衡陽(yáng)　421001;

2.衡陽(yáng)華菱鋼管有限公司, 湖南 衡陽(yáng)　421001)

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建筑照明節(jié)能改造中的合同能源管理模式探討

黃豪昌1,2,周力群2,周曉東1

(1.南華大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 湖南 衡陽(yáng)421001;

2.衡陽(yáng)華菱鋼管有限公司, 湖南 衡陽(yáng)421001)

摘要：從企業(yè)廠房照明節(jié)能改造入手,指出在目前企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況大多不景氣的狀況下,合同能源管理模式是一種較可行的節(jié)能改造辦法。重點(diǎn)探討了合同能源管理的指標(biāo)設(shè)計(jì)。指出合同能源管理作為一種合作改造模式,只有指標(biāo)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理,合作才能有效運(yùn)行和健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：節(jié)能改造; LED照明; 合同能源管理; 指標(biāo)設(shè)計(jì)

0引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源消耗越來(lái)越大,作為不可再生能源的資源卻日漸枯竭，越來(lái)越多的有識(shí)之士已意識(shí)到節(jié)能這個(gè)問(wèn)題。另一方面,迫于人類生存環(huán)境的惡化,在霧霾日趨嚴(yán)重的地球上,節(jié)能、環(huán)保、減排日趨重要。對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè),從成本控制的角度講,應(yīng)盡可能地減少能源消耗量,即以原來(lái)的能源消耗量生產(chǎn)出比原來(lái)數(shù)量更多或數(shù)量相等質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品。

在節(jié)能、環(huán)保已經(jīng)逐漸成為主旋律的今天,企業(yè)應(yīng)采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會(huì)均可接受的措施,來(lái)提高能源的利用效率。

1節(jié)能改造思路

國(guó)內(nèi)絕大部分廠礦多采用傳統(tǒng)的大功率金鹵燈作為主要照明光源。生產(chǎn)企業(yè)在使用高能耗的照明光源而無(wú)力投資改造,而掌握照明節(jié)能技術(shù)的節(jié)能服務(wù)公司又在等待市場(chǎng)介入。能否把兩邊的需求進(jìn)行組合,即照明節(jié)能服務(wù)公司投資改造,生產(chǎn)企業(yè)與節(jié)能公司享受節(jié)電分成,即可解決雙方問(wèn)題，這就是節(jié)能效益分享型的合同能源管理。

2節(jié)能改造實(shí)施

2.1改造前的對(duì)比試驗(yàn)

某分廠對(duì)100 W的LED燈和原來(lái)使用的400 W金鹵燈進(jìn)行了節(jié)電測(cè)試，結(jié)果如表1、表2所示。測(cè)試結(jié)果顯示,一盞400 W金鹵燈實(shí)際消耗功率為P1=K(W2-W1)÷[n(T2-T1)]=428.5 kW,而一盞100 W LED燈實(shí)際消耗功率為P2=K(W2-W1)÷[n×(T2-T1)]=105.8 kW。從理論計(jì)算,用100 W的LED燈替換400 W的金鹵燈,節(jié)電率達(dá)75%。

表1改造前金鹵燈測(cè)試結(jié)果

測(cè)試照明開(kāi)關(guān)箱編號(hào)測(cè)試燈具數(shù)量n金鹵燈標(biāo)稱功率/W累時(shí)器起碼T1/h累時(shí)器止碼T2/h電能表起碼W1/kWh電能表止碼W2/kWh電能表倍率K9MX1440015.3038.53593.57331

表2改造后LED燈測(cè)試結(jié)果

測(cè)試照明開(kāi)關(guān)箱編號(hào)測(cè)試燈具數(shù)量nLED燈標(biāo)稱功率/W累時(shí)器起碼T1/h累時(shí)器止碼T2/h電能表起碼W1/kWh電能表止碼W2/kWh電能表倍率K9MX1210023.5748.481123.21154.71

在某處廠房燈具正下方7 m×7 m范圍內(nèi)均勻選取35個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了照度測(cè)試。100 W的LED燈與400 W金鹵燈照度測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3　照度測(cè)試結(jié)果對(duì)比　lx

從表3可計(jì)算出,LED燈平均照度為 88.8 lx,而某型號(hào)金鹵燈平均照度為 86.7 lx。因此,100 W的LED燈平均照度與400 W的金鹵燈平均照度相當(dāng)。

選取一盞LED燈與一盞已使用達(dá)一年的400 W金鹵燈進(jìn)行了照度測(cè)試。結(jié)果顯示,LED燈照度最大值為120 lx,而使用一年后(約4 300 h)的金鹵燈最大照度僅為65 lx。LED燈具照度暫時(shí)無(wú)法進(jìn)行大時(shí)間跨度測(cè)試,但可參考燈具廠家提供的測(cè)試報(bào)告,其數(shù)值顯示,運(yùn)行6 000 h的衰減量很小,基本在5%以下。

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),LED燈比傳統(tǒng)的金鹵燈節(jié)能,而且具有亮度好、光衰小等優(yōu)點(diǎn),適合用于廠房的節(jié)能改造。未來(lái)用LED燈替換400 W金鹵燈必會(huì)成為一種趨勢(shì),而且LED工礦燈技術(shù)日趨成熟,也為企業(yè)實(shí)施LED燈節(jié)能改造提供了必要條件。

2.2LED燈選型

LED工礦燈種類繁多,選型時(shí)主要考查L(zhǎng)ED燈的下列各項(xiàng)技術(shù)參數(shù):型號(hào)、規(guī)格、重量、安裝方式、電壓及允許的波動(dòng)范圍、電流、有功功耗、功率因數(shù)、光源及驅(qū)動(dòng)控制部分的使用壽命、光束角、初始光通量、圓形配光曲線、光通量衰減-時(shí)間曲線等。根據(jù)各種燈具參數(shù),并結(jié)合企業(yè)實(shí)際使用環(huán)境,確認(rèn)燈具是否適合在廠房工況環(huán)境下使用。

3合同能源管理指標(biāo)設(shè)計(jì)

3.1故障率

投資方(節(jié)能服務(wù)公司)必須保證所提供的燈具(含光源)在安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境下有良好的適應(yīng)性,且不應(yīng)因燈具安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境而降低其使用壽命。為此作為考核條件,需要設(shè)置故障率指標(biāo)。

投資方應(yīng)給出所供產(chǎn)品的故障率保證值:

(1)

(2)

式中: X——故障率;

D——從改造后第一次抄表日起,至每月抄表日止的日歷天數(shù)與此時(shí)間段車(chē)間停產(chǎn)天數(shù)之差;

M——所有燈具的故障次數(shù)之和;

Ti——第i盞燈具的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間;

Tpj——所有燈具的平均工作時(shí)間;

n——燈具總數(shù)。

3.2照度值

因改造過(guò)程中采用LED燈替換400 W金鹵燈,所以光照度是重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)參數(shù)。如何確定雙方都可接受的照度參考值極為關(guān)鍵,因?yàn)楦脑焓窃诓辉黾訜艟邤?shù)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,如果要求投資方在改造后廠房照度達(dá)到150 lx的新標(biāo)準(zhǔn),顯然對(duì)投資方是不公平的。經(jīng)過(guò)協(xié)商,確定了較為合理的照度參考值,要求所選LED燈具(含光源)的初始照度不低于改造前全新燈具(含新的飛利浦400 W金鹵燈光源)的照度值。

3.2.1照度值測(cè)量方法

現(xiàn)場(chǎng)照度測(cè)試位置如圖1所示。

圖1　現(xiàn)場(chǎng)照度測(cè)試位置

現(xiàn)場(chǎng)照度值按下列步驟進(jìn)行測(cè)試:

(1) 在車(chē)間現(xiàn)有燈具上對(duì)A、B、C、D、E、F等6盞燈換裝全新的燈具(含新的飛利浦400 W金鹵燈光源)。

(2) 分別測(cè)試B燈、G點(diǎn)正下方地面照度值。

(3) 記錄6盞燈所在位置和所測(cè)照度值。

(4) 針對(duì)不同的x、y值以及不同的燈具安裝高度,分別重復(fù)(1)~(3)步驟。

(5) 待投資方的新燈具安裝完畢后,再記錄的6組燈的位置(或相似位置)，分別測(cè)試B點(diǎn)(或E點(diǎn))、G點(diǎn)正下方地面照度值。

(6) 記錄所測(cè)得的照度值。

另外,改造前和改造后的照度值測(cè)量應(yīng)使用同一臺(tái)測(cè)試儀器。

3.2.2照度值的評(píng)價(jià)

改造后的6組燈B點(diǎn)(或E點(diǎn))、G點(diǎn)正下方地面照度值均不低于改造前的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的照度值,即為合格，否則不合格。

若發(fā)生不合格的情況,投資方必須通過(guò)更換較大功率或不同光束角的燈具的辦法,使照度值達(dá)到合格。

3.3光衰效應(yīng)

光衰是每種光源都會(huì)產(chǎn)生的現(xiàn)象,從測(cè)試來(lái)看,金鹵燈光衰很?chē)?yán)重,而LED燈光衰相對(duì)較慢。為限制劣質(zhì)LED燈具入場(chǎng),設(shè)計(jì)了燈具的光衰值考核指標(biāo)。

(1) 光衰值每隔2 000 h測(cè)量一次,每次測(cè)試均在全部測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行。測(cè)量的照度值與該測(cè)量點(diǎn)的初始照度值比較,計(jì)算后得:

(3)

式中:Y——測(cè)試點(diǎn)在某次光衰值測(cè)量后計(jì)算所得的光衰值;

X——測(cè)試點(diǎn)在某次測(cè)量光衰值時(shí)的照度值;

X0——投標(biāo)方燈具在測(cè)試點(diǎn)的初始照度值。

(2) 若某次測(cè)試結(jié)果確認(rèn),有一半或一半以上測(cè)試點(diǎn)的光衰值達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值的1.5倍,則投資方必須無(wú)條件地在一個(gè)抄表結(jié)算周期內(nèi)將全部燈具更換為相同型號(hào)、規(guī)格的新燈具。

3.4運(yùn)行與維護(hù)考核

合同執(zhí)行期間,投資方無(wú)償提供產(chǎn)品的維護(hù)。一旦發(fā)生故障,投資方應(yīng)在接到通知后X小時(shí)內(nèi)恢復(fù)全部故障燈具的正常運(yùn)行。為約束投資方快速響應(yīng)故障處理,設(shè)計(jì)了故障次數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)。

若某次故障響應(yīng)時(shí)間超過(guò)X,將增加投資方所供產(chǎn)品的故障次數(shù)記錄。

(4)

式中:Mj——故障應(yīng)記錄的單燈故障次數(shù);

Ti——故障實(shí)際響應(yīng)時(shí)間。

若Mj不為整數(shù),則去掉其小數(shù)部分,然后再加1。

若本次通知的故障燈具數(shù)大于1,則應(yīng)記錄的故障次數(shù)等于Mj與故障燈具數(shù)的乘積。

若投資方提供的產(chǎn)品在合同期內(nèi)的故障率超過(guò)雙方約定的保證值,則從故障率超過(guò)約定的保證值開(kāi)始(含最初超過(guò)的一次),每再發(fā)生一次應(yīng)記錄的故障,投標(biāo)方除免費(fèi)恢復(fù)故障燈具的正常運(yùn)行外,還必須額外無(wú)償提供一盞完整的燈具給改造企業(yè),作為合同結(jié)束后企業(yè)自行維護(hù)時(shí)所用的備件。賠償燈具要在下次抄表前及時(shí)到位,否則改造企業(yè)不予抄表。

另外,合同結(jié)束時(shí),投資方應(yīng)確保所有燈具完好。

3.5節(jié)電量的測(cè)量和計(jì)算

3.5.1改造前用電量測(cè)量和計(jì)算

選取某合適的照明開(kāi)關(guān)箱,保證其所控制的燈全部處于無(wú)故障狀態(tài)。

在車(chē)間正常生產(chǎn)的情況下,開(kāi)燈后,雙方代表共同抄錄該照明開(kāi)關(guān)箱中的電能表讀數(shù)(W1)及累時(shí)器讀數(shù)(T1),然后以封條封好該照明開(kāi)關(guān)箱。

至少12 h后,雙方代表共同開(kāi)箱并抄錄該照明開(kāi)關(guān)箱中的電能表讀數(shù)(W2)及累時(shí)器讀數(shù)(T2)。

改造前該照明控制箱的小時(shí)用電量P1為

(5)

3.5.2改造后用電量測(cè)量和計(jì)算

測(cè)量、確認(rèn)方法及計(jì)算方法及所選的照明控制箱均與改造前相同,并由此得到改造后該照明控制箱每小時(shí)的用電量P2。

3.5.3電耗系數(shù)的計(jì)算

電耗系數(shù)K:

(6)

對(duì)于同一塊電能表下的全部燈具,在運(yùn)行時(shí)間相等的前提下,改造前所需電量為改造后所需電量的K倍。電耗系數(shù)K由雙方代表共同計(jì)算。

3.5.4節(jié)電量的計(jì)算

節(jié)電量以照明開(kāi)關(guān)箱為單位分別計(jì)算,改造后第j個(gè)照明開(kāi)關(guān)箱在結(jié)算期內(nèi)的節(jié)電量為

(7)

式中:Wjb——改造后第j個(gè)照明開(kāi)關(guān)箱在結(jié)算周期內(nèi)的表計(jì)耗電量。

改造后全部燈具在結(jié)算期內(nèi)的節(jié)電總量為

(8)

式中:m——項(xiàng)目所涉及的照明開(kāi)關(guān)箱的總個(gè)數(shù)。

4結(jié)語(yǔ)

實(shí)施合同能源管理模式的節(jié)能改造,有兩個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn):改造前后基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集要盡可能準(zhǔn)確，才能真實(shí)反映出節(jié)能效果;設(shè)計(jì)出雙方可接受的約束考核指標(biāo)。

本文對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行了探討,并在某鋼廠的照明改造中實(shí)施,目前該項(xiàng)目運(yùn)行良好。

[1]李鵬程.《合同能源管理技術(shù)通則》解讀[J].建設(shè)科技,2010(16):15-17.

[2]于連榮,張志.建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010(17):48.

Discussion about Energy Performance Contracting Mode of Energy Saving Reconstruction for Building Lighting

HUANGHaochang1,2,ZHOULiqun2,ZHOUXiaodong1

(1.School of Economics & Management, University of South China, Hengyang 421001, China;2.Hengyang Valin Steel Tube Co., Ltd., Hengyang 421001, China)

Abstract：Starting from the energy saving reconstruction of enterprise workshop lighting,it is pointed out that the energy performance contracting(EPC) mode is a feasible way of energy saving reconstruction in the current business conditions. The index design of EPC was mainly discussed. As a kind of cooperative reconstruction mode,the cooperation can have the effective operation and healthy development only when the index design is scientific,reasonable.

Key words:energy saving reconstruction; LED lighting; energy performance contracting(EPC); index design

收稿日期：2015-07-15

中圖分類號(hào)：TU 201.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-8417(2016)02-0054-04

周力群(1956—),男,高級(jí)工程師，從事電氣新技術(shù)應(yīng)用方面的工作。

周曉東(1964—),男,教授，研究方向?yàn)閼?zhàn)略管理、人因管理。