建筑照明节能改造中的合同能源管理模式探讨

黄豪昌,　周力群,　周晓东

(1.南华大学 经济管理学院, 湖南 衡阳　421001;

2.衡阳华菱钢管有限公司, 湖南 衡阳　421001)



建筑照明节能改造中的合同能源管理模式探讨

黄豪昌1,2,周力群2,周晓东1

(1.南华大学 经济管理学院, 湖南 衡阳421001;

2.衡阳华菱钢管有限公司, 湖南 衡阳421001)

摘要：从企业厂房照明节能改造入手,指出在目前企业经营状况大多不景气的状况下,合同能源管理模式是一种较可行的节能改造办法。重点探讨了合同能源管理的指标设计。指出合同能源管理作为一种合作改造模式,只有指标设计科学、合理,合作才能有效运行和健康发展。

关键词：节能改造; LED照明; 合同能源管理; 指标设计

0引言

随着全球经济的发展,能源消耗越来越大,作为不可再生能源的资源却日渐枯竭，越来越多的有识之士已意识到节能这个问题。另一方面,迫于人类生存环境的恶化,在雾霾日趋严重的地球上,节能、环保、减排日趋重要。对于生产制造企业,从成本控制的角度讲,应尽可能地减少能源消耗量,即以原来的能源消耗量生产出比原来数量更多或数量相等质量更优的产品。

在节能、环保已经逐渐成为主旋律的今天,企业应采取技术上可行、经济上合理、环境和社会均可接受的措施,来提高能源的利用效率。

1节能改造思路

国内绝大部分厂矿多采用传统的大功率金卤灯作为主要照明光源。生产企业在使用高能耗的照明光源而无力投资改造,而掌握照明节能技术的节能服务公司又在等待市场介入。能否把两边的需求进行组合,即照明节能服务公司投资改造,生产企业与节能公司享受节电分成,即可解决双方问题，这就是节能效益分享型的合同能源管理。

2节能改造实施

2.1改造前的对比试验

某分厂对100 W的LED灯和原来使用的400 W金卤灯进行了节电测试，结果如表1、表2所示。测试结果显示,一盏400 W金卤灯实际消耗功率为P1=K(W2-W1)÷[n(T2-T1)]=428.5 kW,而一盏100 W LED灯实际消耗功率为P2=K(W2-W1)÷[n×(T2-T1)]=105.8 kW。从理论计算,用100 W的LED灯替换400 W的金卤灯,节电率达75%。

表1改造前金卤灯测试结果

测试照明开关箱编号测试灯具数量n金卤灯标称功率/W累时器起码T1/h累时器止码T2/h电能表起码W1/kWh电能表止码W2/kWh电能表倍率K9MX1440015.3038.53593.57331

表2改造后LED灯测试结果

测试照明开关箱编号测试灯具数量nLED灯标称功率/W累时器起码T1/h累时器止码T2/h电能表起码W1/kWh电能表止码W2/kWh电能表倍率K9MX1210023.5748.481123.21154.71

在某处厂房灯具正下方7 m×7 m范围内均匀选取35个点进行了照度测试。100 W的LED灯与400 W金卤灯照度测试结果如表3所示。

表3　照度测试结果对比　lx

从表3可计算出,LED灯平均照度为 88.8 lx,而某型号金卤灯平均照度为 86.7 lx。因此,100 W的LED灯平均照度与400 W的金卤灯平均照度相当。

选取一盏LED灯与一盏已使用达一年的400 W金卤灯进行了照度测试。结果显示,LED灯照度最大值为120 lx,而使用一年后(约4 300 h)的金卤灯最大照度仅为65 lx。LED灯具照度暂时无法进行大时间跨度测试,但可参考灯具厂家提供的测试报告,其数值显示,运行6 000 h的衰减量很小,基本在5%以下。

通过对比试验,LED灯比传统的金卤灯节能,而且具有亮度好、光衰小等优点,适合用于厂房的节能改造。未来用LED灯替换400 W金卤灯必会成为一种趋势,而且LED工矿灯技术日趋成熟,也为企业实施LED灯节能改造提供了必要条件。

2.2LED灯选型

LED工矿灯种类繁多,选型时主要考查LED灯的下列各项技术参数:型号、规格、重量、安装方式、电压及允许的波动范围、电流、有功功耗、功率因数、光源及驱动控制部分的使用寿命、光束角、初始光通量、圆形配光曲线、光通量衰减-时间曲线等。根据各种灯具参数,并结合企业实际使用环境,确认灯具是否适合在厂房工况环境下使用。

3合同能源管理指标设计

3.1故障率

投资方(节能服务公司)必须保证所提供的灯具(含光源)在安装现场的实际环境下有良好的适应性,且不应因灯具安装现场的实际环境而降低其使用寿命。为此作为考核条件,需要设置故障率指标。

投资方应给出所供产品的故障率保证值:

(1)

(2)

式中: X——故障率;

D——从改造后第一次抄表日起,至每月抄表日止的日历天数与此时间段车间停产天数之差;

M——所有灯具的故障次数之和;

Ti——第i盏灯具的累计运行时间;

Tpj——所有灯具的平均工作时间;

n——灯具总数。

3.2照度值

因改造过程中采用LED灯替换400 W金卤灯,所以光照度是重点关注的一个参数。如何确定双方都可接受的照度参考值极为关键,因为改造是在不增加灯具数量的基础上进行的,如果要求投资方在改造后厂房照度达到150 lx的新标准,显然对投资方是不公平的。经过协商,确定了较为合理的照度参考值,要求所选LED灯具(含光源)的初始照度不低于改造前全新灯具(含新的飞利浦400 W金卤灯光源)的照度值。

3.2.1照度值测量方法

现场照度测试位置如图1所示。

图1　现场照度测试位置

现场照度值按下列步骤进行测试:

(1) 在车间现有灯具上对A、B、C、D、E、F等6盏灯换装全新的灯具(含新的飞利浦400 W金卤灯光源)。

(2) 分别测试B灯、G点正下方地面照度值。

(3) 记录6盏灯所在位置和所测照度值。

(4) 针对不同的x、y值以及不同的灯具安装高度,分别重复(1)~(3)步骤。

(5) 待投资方的新灯具安装完毕后,再记录的6组灯的位置(或相似位置)，分别测试B点(或E点)、G点正下方地面照度值。

(6) 记录所测得的照度值。

另外,改造前和改造后的照度值测量应使用同一台测试仪器。

3.2.2照度值的评价

改造后的6组灯B点(或E点)、G点正下方地面照度值均不低于改造前的对应点的照度值,即为合格，否则不合格。

若发生不合格的情况,投资方必须通过更换较大功率或不同光束角的灯具的办法,使照度值达到合格。

3.3光衰效应

光衰是每种光源都会产生的现象,从测试来看,金卤灯光衰很严重,而LED灯光衰相对较慢。为限制劣质LED灯具入场,设计了灯具的光衰值考核指标。

(1) 光衰值每隔2 000 h测量一次,每次测试均在全部测量点进行。测量的照度值与该测量点的初始照度值比较,计算后得:

(3)

式中:Y——测试点在某次光衰值测量后计算所得的光衰值;

X——测试点在某次测量光衰值时的照度值;

X0——投标方灯具在测试点的初始照度值。

(2) 若某次测试结果确认,有一半或一半以上测试点的光衰值达到或超过设定值的1.5倍,则投资方必须无条件地在一个抄表结算周期内将全部灯具更换为相同型号、规格的新灯具。

3.4运行与维护考核

合同执行期间,投资方无偿提供产品的维护。一旦发生故障,投资方应在接到通知后X小时内恢复全部故障灯具的正常运行。为约束投资方快速响应故障处理,设计了故障次数考核标准。

若某次故障响应时间超过X,将增加投资方所供产品的故障次数记录。

(4)

式中:Mj——故障应记录的单灯故障次数;

Ti——故障实际响应时间。

若Mj不为整数,则去掉其小数部分,然后再加1。

若本次通知的故障灯具数大于1,则应记录的故障次数等于Mj与故障灯具数的乘积。

若投资方提供的产品在合同期内的故障率超过双方约定的保证值,则从故障率超过约定的保证值开始(含最初超过的一次),每再发生一次应记录的故障,投标方除免费恢复故障灯具的正常运行外,还必须额外无偿提供一盏完整的灯具给改造企业,作为合同结束后企业自行维护时所用的备件。赔偿灯具要在下次抄表前及时到位,否则改造企业不予抄表。

另外,合同结束时,投资方应确保所有灯具完好。

3.5节电量的测量和计算

3.5.1改造前用电量测量和计算

选取某合适的照明开关箱,保证其所控制的灯全部处于无故障状态。

在车间正常生产的情况下,开灯后,双方代表共同抄录该照明开关箱中的电能表读数(W1)及累时器读数(T1),然后以封条封好该照明开关箱。

至少12 h后,双方代表共同开箱并抄录该照明开关箱中的电能表读数(W2)及累时器读数(T2)。

改造前该照明控制箱的小时用电量P1为

(5)

3.5.2改造后用电量测量和计算

测量、确认方法及计算方法及所选的照明控制箱均与改造前相同,并由此得到改造后该照明控制箱每小时的用电量P2。

3.5.3电耗系数的计算

电耗系数K:

(6)

对于同一块电能表下的全部灯具,在运行时间相等的前提下,改造前所需电量为改造后所需电量的K倍。电耗系数K由双方代表共同计算。

3.5.4节电量的计算

节电量以照明开关箱为单位分别计算,改造后第j个照明开关箱在结算期内的节电量为

(7)

式中:Wjb——改造后第j个照明开关箱在结算周期内的表计耗电量。

改造后全部灯具在结算期内的节电总量为

(8)

式中:m——项目所涉及的照明开关箱的总个数。

4结语

实施合同能源管理模式的节能改造,有两个重点和难点:改造前后基础数据的采集要尽可能准确，才能真实反映出节能效果;设计出双方可接受的约束考核指标。

本文对这两个方面进行了探讨,并在某钢厂的照明改造中实施,目前该项目运行良好。

[1]李鹏程.《合同能源管理技术通则》解读[J].建设科技,2010(16):15-17.

[2]于连荣,张志.建筑照明节能设计中应该注意的问题[J].科技创新导报,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

中图分类号：TU 201.5

文献标志码：B

文章编号：1674-8417(2016)02-0054-04

周力群(1956—),男,高级工程师，从事电气新技术应用方面的工作。

周晓东(1964—),男,教授，研究方向为战略管理、人因管理。