從能效認識節能

洪友白(廈門合道工程設計集團有限公司， 福建 廈門 361004)

1 從能效認識節能措施

為了達到節能目的，應該采取哪些節能措施，才能既有針對性又行之有效？要回答此問題，有必要理解該節能措施是從哪一耗能體系為節能作出貢獻的，則節能設計思路就能清晰，最終的節能效果一定明顯。所謂的節能措施一般分為基于先進的技術手段的節能(即技術節能)和人為設定的節能行為(即行為節能)s。本文研究的不是行為節能，比如隨手關燈、每月少開一次車，而是如何基于技術手段挖掘能效潛力的技術節能，比如高光效光源、照明聲光控制、風機變頻調速。技術節能可以分為旨在減少和控制能耗的能效節能和旨在持續改進能效的管理節能，其中旨在減少能耗的為被動能效節能，由于它基于減少諸如變壓器等元器件的固有損耗或減少建筑空間的熱損失等，一旦元器件選定或建筑空間熱傳導材料確定，其能耗是不變的，因此也可以把它稱之為特定的機電設備節能或通用性的耗能本體節能；而旨在控制能耗的為主動能效節能是在已投入使用的元器件或建筑空間的前提下，在運行過程中的主動節能行為，因此也可稱之為運行節能。綜上，基于能效細分節能措施如圖1所示。

下面以筆者參與部分編寫的《福建省綠色建筑評價標準》(DBJ/13-118-2010)的有關條文為例對技術節能細分作進一步詮釋。

1.1 條文4.2.13

1)原文 ：

采用的配電變壓器，其空載損耗和負載損耗符合《三相配電變壓器能效限定值及節能評價值》(GB 20052－2006)中表3或表4的節能評價值。變電所位置接近負荷中心，線路路徑合理。功率因數數值符合供電部門現行要求。

圖1 節能措施細分層次示意

2)詮釋 ：

變壓器的空載損耗和負載損耗主要取決于變壓器的本體構造，當其結構確定以后，其損耗的內在因素也就確定。國家標準就是以空載損耗和負載損耗來制定變壓器能效限定值和節能平均值，并以此促進了變壓器自身損耗的不斷降低。選擇低損耗變壓器的設計措施就是一種設備節能措施，由于是旨在減少變壓器的固有損耗而非在運行中主動地控制能耗，因此該措施也稱為被動能效節能措施。

變電所的選址及其線路布置的合理性，就是要降低配電線路的無謂能耗，一旦變電所選址和布線系統確定以后，其固有的線損也就確定，因此該規定也屬設備節能的措施。

至于功率因數補償，如采用基于功率因數測量跟蹤自動補償的，則是在運行中通過利用有效的技術來提供無功電源從而控制能耗，這種措施就是運行節能，由于是依據經過測量的數據，以自動化方式控制優化能耗，因此該措施也稱為主動能效節能措施。

1.2 條文4.2.7

1)原文 ：

建筑東、西外窗(包括建筑幕墻)、天窗和透光屋頂采用固定或可調的外遮陽設施，并且方便操作和維修。

2)詮釋 ：

外遮陽措施是南方夏熱冬暖地區重點節能措施之一。外圍護結構的隔熱措施其實質就是減少建筑空間的熱能損失，從而提高空調制冷設備的電能效率。從節能效果看，外遮陽措施最終表現為機電設備的能效提升，但是這種節能措施并不是直接針對特定的機電設備本體的能耗改進，如果再將其稱之為機電設備節能措施就不合適了，其實它是對包括了建筑外圍護結構在內的整個建筑空間完整的耗能(熱能、電能)體的節能措施。因此筆者認為，在被動能效節能措施中把它稱為耗能本體節能措施更顯通用性也更為貼切。

1.3 條文7.2.16

1)原文 ：

采用建筑智能化技術實現建筑能耗計量及設備能效監測，并對計量和監測的數據進行統計、分析、記錄和管理。

2)詮釋 ：

這是管理節能措施。許多節能措施也經常被稱之為管理節能，但不是基于技術手段，或者其目的不是為了統計分析來不斷改進能效，這種管理節能多半是行為節能。我們所要研究的管理節能是指不僅是基于技術手段，而且是旨在持續改進能效的管理節能。為了達到可持續性的節能要求，實現預期的節能目標，應當長期監測評價能效措施的效果，其目的在于發現不合理的用能現象及其過程。需要強調的有兩個方面：一是應能對不同地區、不同建筑功能、不同用電負荷分門別類進行監測，比如，住建部“關于國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統技術導則”提出的能源分類電能分項監測就是細分監測，以便針對不同對象實施適合的能效改進措施；二是鑒于技術進步和資金的局限，管理節能應是周而復始的過程，持續不斷地發現問題、改進能效。過去做不到，現在可能做得到；當下做不到的，未來也許做得到。

綜上，電氣節能設計，當施以被動能效節能措施時，旨在減小能耗，應選用符合國家有關節能評價值的電氣設備；當施以主動能效節能措施時，旨在控制能耗，應千方百計采取各種技術手段，包括采用智能化技術，最大限度地提高能源利用效率。前者在于選用既有低能耗電氣設備，其主動作為有限；而后者的節能設計完全是主動作為，是實現可持續節能的最有力手段之一，因此是電氣節能設計的著力點。

2 從能效認識節能理念

2.1 節能不是不用能

提倡節能不是不用能，而是要在不降低生活品質的條件下最大限度地提高能源的利用效率，換言之，“在正確的時間空間正確使用能源。” energy saving是節能通用詞，主要泛指節省能源，但節省的能源不是“省”下來或“存”起來不用。《公共建筑節能設計標準Design standard for energy efficiency of public buildings》(GB 50189-2005)和《 建 筑節能工程施工質量驗收規范Code for acceptance of energy efficient building constrction》(GB

50411-2007)等國家規范的“節能”英文權威譯詞為“Energy efficiency”，其含義是能源效率、能源效能，由此可見“節能”的核心內涵是能效。

以照明為例，提倡照明節能不等于降低視覺作業要求和降低照明質量，照明節能基本原則是保證不降低照明場所的視覺要求，在保證照度標準和照明質量的前提下，力求減少照明系統中的能耗，最有效地利用電能。在工程應用上，以照明功率密度(LPD)值作為照明節能指標，力求合理提高照度而降低用電量。

下列兩種情況都不符合照明節能的能效內涵：一種是未采用高光效的光源及高效率的燈具，其LPD值滿足要求，但房間的實際照度達不到規定的標準；另一種是設計采用了高光效的光源及高效率的燈具，但房間未進行照度計算，結果導致雖然LPD值小于規定要求，但照度遠遠高于規定的照度標準，這也是不節能的。也就是說，這兩種情況都沒有在正確的時空正確使用電能。

2.2 光源綜合能效

光源的光效已有明確的定義，即光源發出的光通量除以光源功率所得的商。單位為流明每瓦特(lm/W)。如果光源僅是光效較高，但壽命較短，更換過多的光源必然造成生產、運輸和銷售等全過程的能源浪費，這樣的光源不能算節能型光源。同理，照明節能設計如果僅是選用高效光源，其理論壽命也較長，但因各種原因實際運行壽命卻比理論壽命短得多，這樣的照明設計同樣不能稱之為照明節能設計。下面舉一實例說明光源的實際運行壽命比理論壽命短得多。某高層住宅，其公共走道、電梯前室、樓梯間燈具，運行一段時間后，70%不會亮—節能燈(緊湊型熒光燈)燒毀。據現場分析，節能燈燒毀不是施工質量問題，也不是節能燈產品質量問題，而是照明節能設計忽視了“節能燈不宜和感應開關，特別是和聲光控開關配合使用”。聲光控開關受外界聲音干擾便會產生開與關，如電梯升降聲、關門聲、業主裝修時錘擊聲，甚至上下幾層產生的噪聲都會使本層的聲光控開關產生頻繁的開與關。聲光控開關的頻繁啟閉使節能燈頻繁產生自感應高電壓，易擊穿節能燈內的電子電路，所以聲光控開關配合節能燈，貌似節能，但因光源控制不當，使其實際運行壽命比理論壽命短得多，這在照明節能設計中是不希望出現的。

由上面分析可見，無論是光源本體還是光源的運行，其節能設計方案的能效不僅與光源的光效有關，還與光源的壽命相關。因此，從光效和壽命兩個維度全面評價光源的節能效果更具科學性，這種評價方法稱之為綜合能效評價法，其算術式可表達為：

光源綜合能效＝光效×壽命＝光通量×壽命/額定功率，單位 ：lm●h/W。

2.3 節省能源的凈值

在評價節能效果時，不能單一或孤立地評價某一耗能元件的能效，應該把它放在完整的能源利用系統中全面考評，也就是說，某一設備節能方案，可能需要消耗一些不可再生能源，這時應該把省下來的能源扣除為此節能而消耗的其他不可再生能源，以得到的節省能源凈值作為節能效果的評價值。比如，太陽能光伏發電系統需要考慮扣除生產光伏板所需要的電能，其生產的可再生能源減去生產光伏板和系統中所必須消耗的電能后的凈值，才是該太陽能光伏發電系統對建筑節能的貢獻。基于這一理念，太陽能光伏發電不推薦蓄電池儲能，而一般采用即發即用系統。

3 結束語

本文結合筆者參編的相關標準進行分析，闡述了節能應提高能源利用效率，應考慮光效與光源壽命的綜合能效，節能效果應放在完整的能源利用系統重全面評價。

[1]Etienne TISON(國際電工委員會第64技術委員會).低壓電氣裝置的電能效率[J].建筑電氣，2011(10)：14-17.

[2]福建省住房和城鄉建設廳.福建省綠色建筑評價標準(DBJ/T 13-118-2010)[S].2010.

[3]洪友白.節能理念及其在住宅電氣中的實踐[J].福建建筑，2010(11)：82-84.

[4]中國建筑科學研究院.建筑照明設計標準(GB 50034-2004)[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.8.

[5]李炳華，宋鎮江.建筑電氣節能技術及設計指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.