近年來(lái),全國電力形勢異常嚴峻,節能已成為全國人民的共識。節能環(huán)保,緩解能源緊張;控制環(huán)境污染,提升我國城市整體照明質(zhì)量和環(huán)境的生活質(zhì)量已迫在眉睫。
根據國務(wù)院關(guān)于建設節約型社會(huì ),為緩解資源和環(huán)境的巨大壓力,實(shí)現“十一五”的節能目標,全國正在有步驟的啟動(dòng)節能、環(huán)保節改工程;目前,我國正處在基本建設大上時(shí)期,絕大多數城市和地區工業(yè)企業(yè)照明質(zhì)量和效率還很落后,節能潛力很大,急待改造。為此,我們就節電真實(shí)性、重要性、可靠性及安全性等方面作一個(gè)匯報。
照明產(chǎn)品發(fā)展的現狀及分析
(一)光源:
室內照明光源以熒光燈為主,使用比較廣泛的主要有:
1、T8中細管徑(26MM)直管型鹵磷酸鈣粉熒光燈,以36W為準,光通量約2600LM,平均壽命7000小時(shí);顯色性差,光衰快,使用3000小時(shí),光通量衰減30%。
2、T8中細管徑(26MM)直管型稀土三基色粉熒光燈:光效高,以36W為準,光通量約3250LM,平均壽命12000小時(shí);光衰小,使用3000小時(shí),光通量?jì)H衰減10%。顯色性好,是節能、舒適、環(huán)保、二十一世紀綠色照明最理想的光源之一。
3、T5直管型稀土三基色粉熒光燈:高光效,以28W為準,光通量約2600,平均壽命8000—10000小時(shí);光衰小,使用3000小時(shí),光通量?jì)H衰減10%。顯色性好,是節能、舒適、環(huán)保、二十一世紀綠色照明最理想的光源之一。
4、緊湊型節能燈:電子一體化節能燈;PLC燈管;PLL燈管。
(二)鎮流器:
點(diǎn)亮熒光燈的有電感式鎮流器和電子式鎮流器兩種方式。
1、電感鎮流器:
2、電子鎮流器: 高性能電子鎮流器(符合國家相關(guān)認證)
以下分別將高性能電子鎮流器與電感鎮流器使用功耗情況做一比較:
1 、理論計算:
配置比較對象:
設:電感鎮流器T8 ,36W ,1只/ 1套燈具(國標)。
電子鎮流器T8, 1×36W , 1只/ 1套燈具(3AAA)。
電子鎮流器T5 ,1×28W , 1只/ 1套燈具(3AAA)。
電感鎮流器為工頻50HZ頻率點(diǎn)燈;電子鎮流器為高頻20KHZ—50KHZ頻率點(diǎn)燈;燈管在高頻下發(fā)光效率比工頻高10%以上,因此,在同等亮度下,采用電子鎮器比電感鎮流器整體節電20%以上,其中電感鎮流器工作時(shí)增加的室內溫升,夏季需要用空調降溫的電費在此未計算在內。
節電及運行費用比較:
以工業(yè)照明為例。
例1:T8高性能電子鎮流器替代T8電感鎮流器
如需設置T8直管三基色熒光燈管36W 4000只;每年按300天;每天兩班,工作21.5小時(shí);電費0.69元/KW預算:電感鎮流器/只:自身耗電10W (國標電感鎮流器),輸入總功率 36W+10W (國標電感鎮流器),電子鎮流器/只:自身耗電4W (3AAA電子鎮流器),輸入總功率32.00W+4W(3AAA電子鎮流器)。
電感鎮流器年總耗電量(國標電感鎮流器):(36+10)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小時(shí))=1186800(度)
電子鎮流器年總耗電量(3AAA):(32+4)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小時(shí))=928800(度)
電感鎮流器年電費(國標電感鎮流器): 0.69元/KW×1186800=81.89萬(wàn)元
電子鎮流器年電費:(3AAA):0.69元/KW×928800=64.09萬(wàn)元
對比結果:
1)在標準工作電壓下,3AAA節電率:21.74%;
2)采用3AAA電子鎮流器比采用國標電感鎮流器每年節電最少 258000度電,節約電費17.8萬(wàn)元。每只燈管年度節電64.5度電,節約電費:44.51元。
3)如裝修周期按五年測算:可節電129萬(wàn)度電 , 節約電費89.01萬(wàn)元。除收回投資成本外可大大節約電費。每只燈管節電322.5度電, 節約電費:222.53元。
4)三基色替換普通燈管,照度提高25%,燈管光衰小,壽命長(cháng),色彩鮮艷、逼真。如不增加照度,在同等照度下可減少燈具的使用數量從而更節能。
如將以上案例改為長(cháng)明燈,節電效果則更突顯。
例2:T5高性能電子鎮流器替代T8電感鎮流器
如需設置T5直管三基色熒光燈管28W 4000只;每年按300天;每天工作21.5小時(shí);電費0.69元/KW預算:
電感鎮流器/只:自身耗電10W (國標電感鎮流器),輸入總功率:36W+10W (國標電感鎮流器),電子鎮流器/只:自身耗電4W (3AAA電子鎮流器),輸入總功率28W+4W(3AAA電子鎮流器)。
電感鎮流器年總耗電量(國標電感鎮流器):(36+10)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小時(shí))=1186800(度)。
電子鎮流器年總耗電量(3AAA):(28+4)W/1000(KW)×4000(只)×300(天)×21.5(小時(shí))=825600(度)。
電感鎮流器年電費(國標電感鎮流器): 0.69元/KW×1186800=81.89萬(wàn)元。
電子鎮流器年電費:(3AAA):0.69元/KW×825600=56.97萬(wàn)元。
對比結果:
1)在標準工作電壓下,3AAA節電率:30.43%;
2)采用3AAA T5電子鎮流器比采用T8國標電感鎮流器每年節電最少 361200度電,節約電費24.92萬(wàn)元。每只燈管年度節電90.3度電,節約電費:62.31元。
3)如裝修周期按五年測算:可節電180.6萬(wàn)度電 , 節約電費124.61萬(wàn)元。除收回投資成本外可大大節約電費。每只燈管節電451.5度電。節約電費:311.5元。
4)T5三基色替換T8普通燈管,照度不變, 但燈管光衰小,壽命長(cháng),色彩鮮艷、逼真。
2、實(shí)際測試:
電感鎮流器受電壓波動(dòng)的影響較大,功耗隨著(zhù)電壓的升高加大,夜間較明顯。在實(shí)際測試中,實(shí)際節電率要高于理論計算值,T8 36W高性能電子鎮流器替換T8 36W國標電感鎮流器大量改造案例均可節電25%。如只采用高性能電子鎮流器替換國標電感鎮流器,每年最少節約3個(gè)月電費,可回收燈具成本,降低物業(yè)運行費用。
二、熒光燈節能方案比較
用于照明方面的節能改造,從產(chǎn)品技術(shù)原理上可分為以下幾種方式:
(一)節電器:對場(chǎng)所照度過(guò)高,進(jìn)行適時(shí)降壓調整,減少不必要的供電功率,以降低照度,實(shí)現節電;但并沒(méi)有提高電→光的轉換效率。
1、以降低供給照明電器的電壓,達到節能的目的,以下說(shuō)明節電器工作的幾種工況。
(1)將照明電器的供電電壓、穩定在一個(gè)合理的電壓值上,用以限制電網(wǎng)電壓上升,控制燈具照度超過(guò)原設計照度的水平,而節省多余照度所耗費的電力。
(2)用自然光等、對室內進(jìn)行補光時(shí)室內照度提高,適時(shí)減小對燈具供電的電壓,供電功率下降,使照度與原設計照度相當,這種情況可適應路燈,戶(hù)外廣告與自然光融合的環(huán)境下使用。
(3)原建筑照度設計過(guò)高時(shí),認為室內的光照度,不需要那么高時(shí),可以降低燈具供電電壓,使輸入的功率降低,照度下降,達到節能的目的。以降低電壓方式的節電器,早期有采用晶閘管(SCR)作為功率控制器件,它是以控制正弦波的導電角的開(kāi)通時(shí)間達到控制供電電壓,減小燈功率,但在工作過(guò)程中,會(huì )使供電波形嚴重畸變;使供電功率因數變低,降低電網(wǎng)的供電能力,并且生產(chǎn)過(guò)大的諧波分量,破壞電網(wǎng)及網(wǎng)內電器的正常工作;當在電源中串入電抗器,諧波會(huì )有一定的好轉,但要耗費一定的電能。
2、采用場(chǎng)控器件(如IGBT)作為功率控制器件、采用高頻化脈寬調制技術(shù),控制供電電壓。這種控制方法與電機類(lèi)電器節電采用的變頻調速相仿。它有較為成熟的技術(shù),使之做到高功率因數和低諧波含量。
(二)提高電→光的轉換效率,進(jìn)行照明節電改造。
1、節能燈:也稱(chēng)自鎮流熒光燈,也就是燈管與電子鎮流器合為一體的光源。
(1)燈管在其他條件不變的情況下,將燈管直徑變細,與粗管相比在同等電耗下亮度增加。
(2)燈管內壁熒光粉,采用涂敷稀土三基色熒光粉,取代低光效的鹵磷酸鈣熒光粉,會(huì )將燈產(chǎn)生的紫外光轉換成可見(jiàn)光,亮度提高25%。
(3)節能燈內裝的電子鎮流器,將50赫茲工頻逆變到2萬(wàn)赫茲以上的頻率點(diǎn)燈。發(fā)光量增加10%以上。
(4)高頻化的電子鎮流器,自身耗電很少,不足電感鎮流器自身耗電的一半。優(yōu)秀的節能燈具有以上4個(gè)方面的特性, 電→光的轉換效率高達70lm/w,而白熾燈只有121m/w??梢?jiàn)節電效果非常明顯。
但問(wèn)題是小型節能燈內裝的電子鎮流器一般未進(jìn)行功率因數修正,功率因數較低,并產(chǎn)生非常大的諧波含量,大量群燈使用,會(huì )破壞三相平衡,造成零線(xiàn)電流過(guò)大,嚴重時(shí)引發(fā)火災,并對電網(wǎng)內的儀器產(chǎn)生不利影響。沒(méi)有抑制電磁騷擾(EMI)和射頻(RFI)的措施,不僅對儀器產(chǎn)生不利影響,也會(huì )造成人身傷害。
如需要大面積群裝時(shí),應注重考核高功率因數和低諧波含量。
2、電子鎮流器替代電感鎮流器:可節電25%-30%(詳見(jiàn)本文一(二)使用功耗情況比較)。
此外,在節電的同時(shí),還會(huì )帶來(lái)如下好處:
(1)發(fā)光效率高,產(chǎn)生熱能小,空調房等用電量相對減少。
(2)功率因數高,輸入電流減少,電力配線(xiàn)安裝要求及成本降低,并且可減少供電設備的增容,減少線(xiàn)路和變壓器損耗;電感鎮流器安裝補償電容后,加大了諧波電流,因而對電網(wǎng)及網(wǎng)內其他儀器設備造成干擾和危害。
(3)不需要啟輝器,省去更換時(shí)間和費用。
(4)無(wú)頻閃,有益保護視力,并可提高工作效率。
(5)啟動(dòng)快,不出現反復啟輝、閃爍現象;可延長(cháng)燈管使用壽命,降低物業(yè)運行成本,既經(jīng)濟又環(huán)保。
(6)工作寧靜,無(wú)噪聲,提高照明環(huán)境質(zhì)量。
(7) 適應寬電壓工作范圍,而電感鎮流器電壓過(guò)高、過(guò)低都會(huì )縮短燈管壽命,廢棄燈管回收不利將會(huì )引起汞泄露,帶來(lái)二次污染。
(8)電感鎮流器溫升高,尤其在電網(wǎng)波動(dòng)較大時(shí),存在火災隱患。
(9)電感鎮流器由于使用機械啟輝器,會(huì )產(chǎn)生瞬時(shí)高壓脈沖,對家電和儀器產(chǎn)生干擾。
3. 高性能電子鎮流器與普通高功率因數電子鎮流器比較:
以3AAA高性能電子鎮流器為例,與普通高功率因數電子鎮流器比較具有以下特點(diǎn):
(1)電磁兼容性設計:不對電網(wǎng)產(chǎn)生有害的畸形波,將對高靈敏度的精密儀器、醫療設備的騷擾及對人身的輻射降至最低;護腦護眼。高功率因數不使電網(wǎng)線(xiàn)路及變壓器發(fā)熱,無(wú)火災事故隱患。更重要的是,如果電磁兼容性不足夠良好,所產(chǎn)生的干擾不能抑制,將干擾高靈敏度的精密儀器設備的正常運轉,降低網(wǎng)上其它設備的使用壽命,甚至造成嚴重的不良后果。
(2)高效節能:3AAA高性能電子鎮流器自有知識產(chǎn)權,電路原理設計獨特,比國外優(yōu)質(zhì)高性能電子鎮流器自身功耗少2W,因而更節電;對比國標電感鎮流器,可節省電費25%。每年可節省約3個(gè)月的電費。
(3)安全:3AAA高性能電子鎮流器采用美國獨資廠(chǎng)家生產(chǎn)的電子鎮流器專(zhuān)用膠進(jìn)行封灌,防水、均熱、抗腐蝕,并在電源端設有保險管及可靠的電子保護裝置,在燈管壽命終止時(shí)產(chǎn)生的異常狀態(tài)下,仍不損壞鎮流器。
(4)高可靠耐用:3AAA高性能電子鎮流器由于線(xiàn)路經(jīng)典,元器件少,全封灌,表面溫升10oC-15oC;具有低殼溫及輸入端超壓、超流、防雷擊安全裝置,所以防火性能及其他的安全性非??煽?。故障率小于5‰遠遠低于北京市兩年1%損壞率的標準;尤其適用大面積群燈使用,安全可靠。
(5)綠色環(huán)保:保證電網(wǎng)潔凈供電,對電網(wǎng)無(wú)污染;可減少供電能力,零線(xiàn)電流小,因而電網(wǎng)更安全。
(6)保證燈管的標稱(chēng)壽命,并能適當延長(cháng)其使用壽命1.3-1.5倍,節省頻繁更換勞務(wù)和財力。
(7)3AAA高性能電子鎮流器平均壽命長(cháng)達32000小時(shí)以上,每天工作24小時(shí),約5年,可在180V—265V電壓下正常工作,運行費用極低。
(8)燈具亮度高,電子鎮流器輸出滿(mǎn)功率。
(9)節約投入成本,降低運行費用,提高照明質(zhì)量。
(10)3AAA燈具配備高性能電子鎮流器和三基色燈管,在達到同等照度設計要求的情況下,可減少燈具的使用數量15%-44%以上,在不增加投入成本(或可適當降低成本)的基礎上,可帶來(lái)如下好處:
1)照明質(zhì)量提高:顯色指數提高、辨色能力增強,色彩鮮艷,視覺(jué)感觀(guān)舒適度提高。
2)節約能源,電功率降低15%。
3)三基色燈管使用壽命比普通燈管提高50%,降低了維修費用。
4)生活、辦公環(huán)境舒適,色彩鮮艷逼真,無(wú)頻閃、噪音。提高工作人員的工作效率和工作質(zhì)量。
5)三基色燈管比普通燈管光衰小,使用3000小時(shí)后,普通燈管亮度衰減30%,而三基色燈管亮度僅衰減10%;用戶(hù)不必擔心因燈具亮度降低,影響照明質(zhì)量。
綜上所述,對新建和改造工程,在項目資金運作條件允許情況下,應予以全面否定電感鎮流器。
4、三基色燈管替代鹵粉普通燈管:
(1) T8 36W三基色燈管替代T8 36W鹵粉普通燈管,可使照度提高25%,燈管光衰小,壽命長(cháng),色彩鮮艷、逼真。在現有能耗的基礎上并沒(méi)有進(jìn)一步節約電能。反過(guò)來(lái)說(shuō):對比替換后提高25%照度而言節省了電能。如不增加照度,在同等照度下可減少燈具的使用數量進(jìn)一步節能。
(2) T5 28W三基色燈管替代T8 36W鹵粉普通燈管,照度基本不變,燈管光衰小,壽命長(cháng),色彩鮮艷、逼真??晒澕s電能。但必須配套T5電子鎮流器。
5、電子轉換頭裝置:
電子轉換頭方式是將T5 28W的燈座插入燈具T8 36W燈座上,從而轉換使用T5 28W燈管,并借用電感鎮流器作為電源濾波,同時(shí)會(huì )帶來(lái)一定電能損耗;照度相同,可節能30%左右。從投入市場(chǎng)部分產(chǎn)品了解:為解決安裝方便,均采用將燈絲直接對燈管進(jìn)行冷擊穿點(diǎn)亮,開(kāi)關(guān)次數會(huì )使燈管的壽命降低,明顯影響燈管使用壽命。產(chǎn)品的特點(diǎn)安裝極為便捷;節電。此類(lèi)產(chǎn)品應重點(diǎn)考核CCC認證:諧波含量;電磁兼容性;可靠性。
三、熒光燈節能照明電器選擇的安全性
目前,照明節能產(chǎn)品紛雜,不少消費者在新建改建項目中,面對市場(chǎng)眾多節能照明產(chǎn)品及來(lái)自廠(chǎng)家及經(jīng)銷(xiāo)人員的宣傳曾一度感到困惑和茫然,怎樣選擇才能做到節電省錢(qián),怎樣選擇才能做到在節電的同時(shí)消除安全隱患,既高效節能、安全可靠、又環(huán)保舒適、經(jīng)濟耐用、買(mǎi)到真正意義的綠色照明產(chǎn)品,尤其對如何選擇在高靈敏度儀器設備較集中的A類(lèi)工業(yè)環(huán)境和場(chǎng)所使用,其選擇的安全性就顯得尤為重要。
工業(yè)照明設計及照明產(chǎn)品的選擇是以確保產(chǎn)業(yè)功能的安全性,直接或間接服務(wù)于研發(fā)、生產(chǎn)為目的。在充分考慮企業(yè)環(huán)境、工作面對照明要求特點(diǎn)的情況下,注重照明節電產(chǎn)品及照明電器核心部件鎮流器的科學(xué)選定,對企業(yè)節能改造后的照明質(zhì)量、運行費用、樓宇(廠(chǎng)區)安全、人員工作效率、儀器設備檢測數據、計算機系統運轉以及對電網(wǎng)的污染、人身傷害等有著(zhù)至關(guān)重要的影響和作用;因此,應引起高度重視。
選擇照明節能產(chǎn)品的時(shí)候,首先應考慮其照明環(huán)境功能的安全性,并要兼顧環(huán)保等重要因素。在相當工業(yè)企業(yè)中,有很多對電磁騷擾敏感度很高的儀器設備,電磁環(huán)境屬于A(yíng)類(lèi)工業(yè)環(huán)境,因而在照明電器(節電器、鎮流器)的選擇上必須具備良好的電磁兼容性設計。原通過(guò)長(cháng)城認證的H級普通高功率因數電子鎮流器因無(wú)電磁兼容設計,諧波含量高,致使高頻信號外泄,經(jīng)過(guò)電源線(xiàn)路傳導并輻射,將對高靈敏度精密儀器設備造成干擾,直接影響企業(yè)的研發(fā)生產(chǎn)和檢測,甚至造成人身傷害;此類(lèi)事故已有發(fā)生,因而不宜選用。對工業(yè)企業(yè)使用節電器及電子鎮流器的選擇應在注重其功能和可靠性的基礎上,著(zhù)重考察是否通過(guò)EMC認證,具有良好的電磁兼容性。高諧波含量:主要破壞電力系統的正常工作。
各種氣體放電燈及配套電子鎮流器是照明系統諧波的主要來(lái)源。一般性能節電器及電子鎮流器,由于沒(méi)有相應的諧波抑制措施,其諧波含量較大。其危害如下:
1.過(guò)大的諧波電流在照明線(xiàn)路及變壓器中產(chǎn)生附加損耗,不利節能。
2.各相的三次諧波及各奇次波,在配電線(xiàn)路的中性線(xiàn)上疊加,導致中性線(xiàn)的電流過(guò)大,使中性線(xiàn)過(guò)熱,易造成火災事故。
3.諧波使供電線(xiàn)路變壓器過(guò)熱,并使同一電力系統中接入的設備,尤其對空調電機等感性設備產(chǎn)生高熱、降低使用壽命,產(chǎn)生噪音。
4.諧波過(guò)大,會(huì )降低照明系統的功率因數。
5.對電網(wǎng)和通信、信息系統帶來(lái)干擾和危害,如電話(huà)雜音、計算機誤動(dòng)、誤顯、電視圖象變壞、某些保護裝置誤動(dòng)等。
在大面積群燈使用節電器及電子鎮流器時(shí)尤其要注意諧波含量??梢?jiàn)節電器和電子鎮流器在造福人類(lèi)的同時(shí),如未設計電磁兼容:高頻濾波器和諧波抑制措施等,也會(huì )給人類(lèi)和環(huán)境帶來(lái)危害。
(二)新建和改擴建項目熒光燈節能電器推薦方案:
1、推薦采用高性能電子鎮流器與三基色燈管配套使用:高效節能、安全、高可靠、經(jīng)濟、環(huán)保、舒適、色彩鮮艷、燈管長(cháng)壽命、光衰小,照明質(zhì)量整體提升,是一舉多得的最優(yōu)選的方案。
(1)T5三基色直管型熒光燈配套T5高性能電子鎮流器:既節能又有利于環(huán)保和社會(huì )效益。
(2)T8三基色直管型熒光燈配套T8高性能電子鎮流器:高效節能、經(jīng)濟、舒適、環(huán)保,應積極推廣使用。
2、緊湊型節能燈:適宜家裝和小面積使用,大面積群裝推薦使用PLC燈管配合高性能電子鎮流器的筒燈,在節省電力的前提下保護電網(wǎng)及人身安全。
3、對現有照度過(guò)高,希望降低燈具亮度,推薦使用節電器,選擇時(shí)注重考核諧波含量。
4、在新建和改擴建項目中,對需要增容的單位,應首先考慮對正在使用中的電感鎮流器進(jìn)行改造,如替換相當兩倍照明面積的電感鎮流器,即可在原有供電需求的基礎上,滿(mǎn)足新建和改擴建項目的照明需求,如合理測算,可做到新建擴建項目在增加供電需求的情況下不增容或少增容。
由于人類(lèi)現代文明對精神生活和物質(zhì)生活質(zhì)量的追求,現代照明已不僅僅是維系人類(lèi)社會(huì )持續發(fā)展的關(guān)鍵所在;現代照明技術(shù)裝點(diǎn)生活、演繹精彩世界乃是現代文明賦予現代照明技術(shù)的詮釋。照明在當今社會(huì )已作為衡量一座城市和地區的現代化的重要標志之一。
椐了解,熒光燈電感鎮流器在全國工業(yè)企業(yè)照明電器中仍占相當大的比重;如在新建和改建項目中用積極推薦使用高效節能、環(huán)保的綠色照明產(chǎn)品,用高性能電子鎮流器替代電感鎮流器, 可有效提高能源利用率;節省運行費用, 大大緩解我國目前電力緊缺狀況;減少環(huán)境污染,如經(jīng)濟條件允許配套三基色燈管,可進(jìn)一步提高照明質(zhì)量,改善工業(yè)企業(yè)工作生活條件;與現代化、國際化接軌;在創(chuàng )造良好的科研、生產(chǎn)、生活環(huán)境的同時(shí);既節約了資源,又保護了環(huán)境。是一舉多得,利國利民利己,造福人類(lèi)的善舉。應積極宣傳,大力推廣。
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