节约能源综合措施问与答

肆、節約能源措施問與答4.1電力節能電力供應有兩大難題：第一，電力供應與用電需求必須隨時保持平衡；無論電力供應超過或不足負載需求，電力系統都可能瞬間崩潰，應變時間分秒必爭，應變不當將造成大家都沒電可用。第二，電能無法有效大量儲存；夜間(離峰)用電少，電力公司發電容量過剩，高效率發電機發電成本不到2元/度，也不能多發電加以儲存；夏季下午(尖峰)用電多，所有發電機都要啟動發電，甚且不惜起動發電成本最貴每度高達10元的天然氣機組，加入發電以保持電力系統平衡既使每度電只能賣3元，虧本營運在所不惜。因為電力供應與負載必須隨時平衡的嚴格要求，以及尖、離峰發電成本不同，因此電力公司的電價制度也十分複雜。除了利用契約容量和罰款的手段，軟硬兼施要用戶主動平均用電之外；還訂定時間電價，使尖峰和離峰電價差距最多高達四倍，以誘導用戶降低尖峰用電轉移至離峰時使用。裝設電力監控器可以有效監督/控制電源的使用，而輕易節省能源費用達15-20%，有關電力節能介紹如下：Q01：家庭用電和學校用電計收方式有何不同呢？A：電器設備之用電要考慮兩項因素：用電瞬時功率和總消耗能量。電器的用電瞬時功率也稱為用電容量單位為kW(瓩)或W(瓦)，例如：電鍋的功率很大，約為1000 W；隨身聽的功率很小，只有0.25 W。電器消耗功率(kW)乘上使用時間(h)，就是總消耗能量，單位為kWh(瓩時，俗稱為度)。如：使用1000 W電鍋煮飯1小時(h)，總耗電1000 Wh，或1 kWh也就是1度電；隨身聽0.25 W必需使用4000小時，才消耗1度電。家庭用電電價採累進方式，用電愈多，單價愈高，以價制量推行節約用電。未達基本度數按基本度數收費，超過則以實用度數收費。因為夏季電力供應吃緊，夏月(從6月1日起至9月30日止)電價費率較高，110度以下每度2.2元，111-330度每度2.7元，331度以上每度3.3元。非夏月期間，電價調降約10%。圖4-1-1是家庭電費單收據範例：圖4-1-1 家庭電費單收據本範例用戶，基本度數每月40度，因為兩個月用電已經超過80度，不收基本電費(基本電費欄為0；如果用電度數不足基本度數，則按基本度數計收收基本電費)；而以實際用電1141度計收。計算如下(12月份，適用非夏月電價)：第一段 2.0 元/度 110 度/月 2 月 440 元第二段 2.3 元/度 220 度/月 2 月 1,012 元第三段 2.6 元/度 () 度 1,251 元合計 2,703元家庭用電量小，戶數很多，對於電力公司發電和輸配電系統是否超載的影響很小；如欲同時計算瞬時功率(kW)和用電能量(kWh)，則要使用複雜昂貴的電錶，為避免計費麻煩，家庭用電只計算用電度數。學校或工業用電量大，對電力系統影響大，用電功率和總消耗能量都要計算。電力公司除了必須隨時供應用電瞬時功率(kW)之外，還要供應總消耗能量(kWh)。全月電費為基本電費和流動電費之總和；基本電費以用電功率(kW)計收，流動電費以用電度數(kWh)計收。Q02：為何家庭用電超過基本度數不另收費，而學校超約用電卻要被加收附加費呢？A：電力事業(以及其他自來水、瓦斯、通信等公用事業)的基礎投資金額龐大，必須靠用戶的基本度數，保障其投資的回收。家庭用電量小，用戶眾多，對電力系統影響有限；為簡單起見，每月用電未達基本度數也要計收基本度數費用，超過者以實用度數計收電費，不另收基本費。然而，學校或工業用戶等大用戶，對電力系統影響大，超約用電會被處罰。茲以用電模式極端不同的甲和乙兩用戶為範例，解說如下：例題：甲用戶用電很平均，每小時都用40瓩，24小時共用電960度；乙用戶集中在1小時用電960瓩，其他時間都不用電，全天用電也是960度。假設甲用戶之契約量和實際最高用電需量都是40瓩，而乙用戶則 都是960瓩，試計算兩用戶每月的電費。解答：因為甲、乙兩用戶都沒有超過契約容量，只收基本電費和流動電費，沒有加收附加費。(以高壓電力夏月電價計算)甲用戶全月電費合計 64,968 元，詳如下： 基本電費 213元/瓩 40瓩(契約容量) 8,520 元流動電費 1.96元/度 960度 30(天) 56,448 元乙用戶全月電費合計 260,928 元，詳如下：基本電費 213元/瓩 960瓩(契約容量) 204,480 元流動電費 1.96元/度 960度 30(天) 56,448 元雖然甲、乙兩用戶同樣每日都用電960度，但是甲用戶全月電費64,968元，乙用戶為260,928元，兩者相差約四倍，好像不公平。然而，因為甲用戶用電平均，電力公司為供電甲用戶，必須投資的發電機和輸電系統容量只要40瓩就夠；乙用戶用電集中，發電機和輸電系統容量需要960瓩，電力公司的投資也要增加24倍，依據使用者付費之原則，其收費當然也要增加。Q03：學校電費單的各項數據十分複雜，可否用實例加以解說呢？A：因為用電量大小不同，鄉間小學用電量小(低於100 kW)可使用低壓電力，而大專校院用電量多(超過1000 kW)，必需使用高壓電力。依據台電公司91年10月31日公佈電價表，高壓電力收費要點如下：基本電費：依據契約容量計收，夏月213元/kW，非夏月159元/kW。時間電價(二段式)：(1)週一至週五：尖峰電價(07:3022:30)：夏月1.96元/度，非夏月1.89元/度；離峰電價(22:3007:30及放假日)：夏月0.77元/度，非夏月0.71元/度。(2)週六、週日及離峰日：半尖峰電價(07:3022:30)：夏月1.27元/度，非夏月1.21元/度；離峰電價(22:3007:30)：夏月0.77元/度，非夏月0.71元/度。(3)週日及離峰日：離峰電價(00:0024:00)：夏月0.77元/度，非夏月0.71元/度。超約附加費：在超過契約容量10%以下部份按2倍計收基本電費，超過契約容量10%部份按3倍計收基本電費。功率因數調整：基準為80%，每超過1 %，減收電費0.15 %；每低過1 %，加收電費0.3 %。圖4-1-2範例，是某大學91年8月份實際用電之電費通知單。電費單右側是該月份各項實際用電讀數，表別：1/3分別代表尖峰/離峰指數，4代表無效電力指數，6/8分別代表尖峰/離峰需量。以最關鍵的最高需量(6)為例：抄錶指數(15.94215.052) 電錶倍數 2000 1780 kW圖4-1-2 學校高壓需量用戶電費收據該校8月份用電數據：最高需量1780 kW，契約容量1300 kW，尖峰用電252000度，離峰用電132000度，功率因數99 。各項費用(適用夏月電價)計算如下：基本電費213元/kW 1,300 kW 276,900 元尖峰電價252,000度 1.96 元/度 493,920 元離峰電價132,000 度 0.77 元/度 101,640 元超約附加費(10以內部分)213 元/kW 2 (1300 10) 55,380 元(超過10部分)213元/kW 3 (17801300 110) 223,650 元功因調整(276,900493,920101,640)(9980)0.0015-24,865 元營業稅 (276,900493,920101,64055,380223,65024,865)5 56,331 元應繳總金額1,182,956 元註：實際流動電費尖峰電價離峰電價493,920 101,640 595,560 元電價單流動電費(營業稅內含於流動電費欄)595,56056,331651,891 元Q04：如何控制用電需量避免超約被附加費呢？A：因為負載需求隨時變動，而電力供應必須亦步亦趨隨時滿足負載需求(或稱需量)，為避免負載急劇上升造成發電無法配合，電錶紀錄之負載需量是以每15分鐘平均值計算，一小時有4個(15分鐘)需量，一天24小時，一個月30天計，共計2880個需量，以其中最大者就是最高需量。計收電費時，是用最高需量和契約容量互相比較，最高需量未超過契約容量，仍按契約容量計收基本電費；反之，超過部份以二至三倍計收附加費。因為一個月當中只要發生一次短時間(15分鐘)用電需量超過契約容量，就會被加收附加費，相當冤枉。想要避免超約附加費，必須隨時監測用電狀況，甚至需要強制停用某些設備以避免超約用電，因為人員無法分分秒秒監控用電(一次疏忽前功盡棄)，此項任務必需藉助電腦-以電力監控器才有可能達成任務。因為超約用電以二至三倍附加費，且每月都可能發生，如以附加費購置遠端電力監控器，可於短期內回收，十分值得投資。遠端電力監控器，除可以積極避免超約用電之外，還有多項附加功能，功能強大，在本手冊4.3章節有專篇介紹。Q05：契約容量應該如何訂定才可以節省電費呢？A：電力公司對大用電戶的計費方式和家庭用戶不同，家庭用戶只計算用電度數(kWh)。大用電戶除了用電度數外，必須自行訂定契約容量(kW)；如果實際用電需量較少，還是要按契約容量收費；反之，超約用電，會被加收附加費。如下例所示： 某用戶自訂契約容量(100 kW)，全年適用。 冬天，實際用電較少(50kW)，仍按契約容量(100kW)計收基本電費； 夏天，超約用電(130kW)，除照常計收基本電費(100kW)，超出10%以內部分按2倍加收附加費，超出10%以外部分按3倍加收附加費。 實際支付超約附加費為：10 2 20 3 80 所以，超約用電只有30 kW，而計收基本電費容量高達80 kW。這個辦法看似不公平，但是，電力公司為防止用戶集中在短時間用電，造成發電機超載或必需限電，不得不如此規定，全世界的電力公司也都有相同規定。以表4-1-1為例，全年最高用電需量130 kW，如果將契約容量訂為150 kW(狀況A)，不會加收附加費，但必需多付電費143,775元；反之，契約訂為100 kW(狀況B)，全年有六個月被罰，但是附加費加上多付費之總和只有95,850元；兩相比較，狀況B節省總電費47,925元。表4-1-1 訂定契約容量策略分析比較月份實際需量(kW)狀況A：契約(150 kW)狀況B：契約(100 kW)1-350100 3月 300(多)50 3月150(多)4-610545 3月135(多)10 3月 30(罰)7-913020 3月 60(多)80 3月240(罰)10-129060 3月180(多)10 3月 30(多)未用多付費容量675 kW180 kW超約附加費容量0 kW270 kW合計：浪費金額675kW213元/kW=143,775元元450kW213元/kW=95,850元註：學校用電之基本電費以夏月契約容量每kW每月213元計算。超約附加費容量：超出10%以內部分按2倍計收，超出10%以外部分按3倍計收。從前，電力公司將超約部分以罰款計收，很多公家機關的會計部門看到電費單上有超約罰款的科目，認為電氣負責人失職，簽請議處。所以，電氣負責人乾脆訂定超高契約容量，永遠不會受罰，但是，機關所支付的電費反而更多。電氣負責人可以利用這個範例向會計部門說明：容許超約、省錢多多，筆者就曾建議學校調降契約容量，雖遭加罰款但節省總電費，還獲記功嘉獎。台電公司體察各單位電氣負責人和會計部門的困境，於幾年前將超約罰款，改名為超約附加費，解除了電氣負責人可能被議處的困擾。因為契約容量之訂定，全年適用，不能按月機動調整；然而，冬季用電少，夏季用電多，每月實際用電需量，絕無可能正好等於契約容量。有些學校訂定契約容量過高，每月支付基本電費也高，沒有超約不需繳交超約附加費；有些學校契約容量過低，經常被加收高額超約附加費。學校用戶必需在多繳基本電費和超約附加費之間掙扎。用戶每年可調整檢討契約容量，且電力公司或相關顧問公司可免費協助計算最適契約容量。茲以表4-1-2某校九十一年全年實際用電情形為例，示範說明：表4-1-2 某校現行契約容量(1300 kW)基本電費和超約附加費分析年月最高需量(kW)契約容量(kW)基本電費(元)10%附加(元)其他附加(元)總需量電費(元)91/011,266 1,300206,70000206,70091/02812 1,300206,70000206,70091/03722 1,300206,70000206,70091/041,302 1,300206,7006360207,01891/051,598 1,300206,70041,34080,136328,17691/061,794 1,300206,70040,596173,628420,92491/071,920 1,300269,88053,976305,172629,02791/081,780 1,300276,90055,380223,650555,93091/091,164 1,300276,90000276,90091/101,890 1,300276,90055,380293,940626,22091/111,868 1,300216,06043,212218,387477,65991/121,698 1,300206,70041,340127,836375,876平均1,485 全年合計2,763,540332,6041,422,7494,518,892表4-1-3 某校契約容量調整後(1600 kW)基本電費和超約附加費分析年月最高需量(kW)契約容量(kW)基本電費(元)10%附加(元)其他附加(元)總需量電費(元)91/011,266 1,600254,40000254,40091/02812 1,600254,40000254,40091/03722 1,600254,40000254,40091/041,302 1,600254,40000254,71891/051,598 1,600254,40000254,40091/061,794 1,600254,40050,88016,218321,49891/071,920 1,600332,16053,97699,648485,784/91081,780 1,600340,80068,16012,780421,74091/091,164 1,600340,80000340,80091/101,890 1,600340,80068,16083,070492,03091/111,868 1,600265,92053,18453,849372,95391/121,698 1,600254,40031,1640285,564平均1,485 全年合計3,401,280325,524265,5653,992,368比較表4-1-2和表4-1-3發現，將該校契約容量，由原訂1300 kW，調整為1600 kW，其他用電條件不變，雖然每月基本電費增加，但超約附加費大幅減少，總電費由4,518,892元，降為3,992,368元，節省526,524元。本範例顯示：不需要增加設備投資，只是調整契約容量數值，就可以節省電費支出，各級學校能不重視此項課題嗎？各級學校如果對於計算適當契約容量有任何疑問，可以請教中技社節能技術發展中心，該中心將樂於提供免費諮詢服務。Q06：功率因數是什麼？高功率因數是否就等於高效率呢？A：大多數非電機專業人士常常會將功率因數和效率混淆，有必要加以澄清。功率因數(簡稱功因)，是因為交流電力系統的電流和電壓相位不同而產生；直流電力系統電壓和電流永遠同相位，功率因數為1，不成問題。交流負載多為電阻和電感之組合，電流落後電壓，其功率因數小於1，平均值約為80%。交流電壓和電流夾角()之餘弦，稱為功率因數，如公式(1)和圖4-1-3所示。 -(1) IV )圖4-1-3 功率因數通常，用戶總功率因數約為80%落後，可以加裝電容器加以改善，使功因角縮小，功因最高(=0)可達100%；超過100%，功因變成前引，又成為小於100%。然而，效率是輸出功率和輸入功率的比值，如公式(2)。-(2)因為機器都有損失，輸出永遠小於輸入，所以，效率永遠不可能達到100%。雖然，高功率因數和高效率都是我們追求的目標，然而，從功率因數和效率的定義可以看出，兩者並不相同，不要混淆。Q07：改善功率因數對用電戶有什麼好處呢？A：用戶可以加裝靜電電容器改善功率因數，以獲得電費優待。改善功率因數好處多多：釋放系統容量、減少線路電流、減少線路壓降、減少線損失和節省電費。然而，真正享受前述四項好處的受益對象是電力公司(有點複雜不容易解釋，電機專業人員可以參考工業配電課本)，所以，依據公平原則，電力公司必須回饋功率因數高的用戶，減少其電費支出。實際上，台電對於用戶功因是採取獎懲並用方式。功率因數以80 %為基準： 每超過1 %，減收電費(基本電費+流動電費)0.15 % 每低過1 %，加收電費(基本電費+流動電費)0.3 %因為，功率因數是以全月累積的總有效用電度數和總無效用電度數來計算，所以，很多用戶於假日停工時，仍將功因電容器接電，以減少無效電度，而獲得更佳功率因數。但是，假日電容器接電，固然可以提高功因，惟功率因數改善過當(超前)，將造成電壓上升的負面效應。筆者曾於週日在汐止工業區量測電壓，高達255 V(正常值220 V)，以致於很多週日仍然使用的電器容易燒而發生火災，可能得不償失。Q08：實施電力節能有哪些主題呢？A：一般人大多認為電力節能有兩大主題：減少功率(kW)需量，減少電能(kWh)消耗；然而，還有第三主題就是：轉移尖峰用電至離峰時段使用。首先，減少功率(kW) 需量，沒有輕鬆的方法，只有老老實實的提升用電設備的內部效率。例如：選用高效率的馬達、高效率的安定器、高EER的冷氣機等。其次，減少電能(kWh)消耗，則要從減少用電時間做起，例如：自動點滅的燈光、隨手關燈等。最後，將尖峰用電轉移至離峰時段的效益，除了節省用戶的電費之外，也可以協助電力公司紓解尖峰電力供應之不足。長期而言，除了上述提高電器效率和減少用電時間，省電別無捷徑。市面上販售多種省電器，號稱花小錢可以長期省電，都是騙人的。業者會示範，裝上省電器後，總電流減少了；其實，只是無效電流減少造成功因提高，其消耗之交流總有效功率仍然相同。因為家庭用戶不計功率因數，對用戶而言，電費不會減免，電流減少的效益只是電力公司受益而已。Q09：電力公司為什麼要推行時間電價？A：電力事業的兩大難題：第一，電力供應與負載需求必須隨時保持平衡；無論電力供應超過或不足負載需求，系統都會崩潰，大家都沒電可用。第二，電能無法儲存；夜間(離峰)用電少，電力公司發電容量過剩，高效率發電機成本低至2元/度，也不能多發電儲存；夏季下午(尖峰)用電多，所有發電機都要發電，最貴的天然氣發電成本每度高達10元也要發電，既使每度電只能賣3元也在所不惜。因為，離峰(夜間)發電成本便宜，日間(尖峰)發電成本超高；所以，電力公司依據發電成本實施時間電價。因為夏季冷氣用電最多，電力公司特別針對儲冷式空調專用分路以七五折收費。以低壓綜合電力為例，尖峰電價2.06元/度，離峰電價0.78元，儲冷專用優惠電價為0.78 0.75 = 0.585元/度，約為尖峰電價的28 %。電力公司實施時間電價，就是利用尖離峰價差為誘因，希望吸引用戶將用電時間由尖峰(下午)移至離峰(夜間)，可以減輕電力公司發電成本與電源調度的困難。Q10：學校如何利用時間電價來節省電費呢？A：儲冰式空調：於夜間製造冷凍鹵水，白天抽出鹵水以風扇吹出冷氣；不會影響使用冷氣的舒適度，但可以協助電力公司紓解尖峰供電壓力。所以，電力公司對於儲冷式冷氣專用電路，按離峰電價七五折計收。 將其他用電移至離峰時間使用，也可以享受遠比尖峰用電較低的離峰電價。所以，洗澡用熱水，也可利用夜間加熱儲存於熱水槽中，白天洗澡時就有熱水可用；洗衣服也不必利用白天，可以改在深夜時洗衣，白天再曬衣服等；學校儲水水塔，可以利用離峰時間打滿水位。貴機構有什麼電器之使用可移至夜間用電？你可以盡量發揮想像力，實施之後可以節省電費支出。Q11：如何判斷學校用電是否浪費呢？A：身為電氣負責人，如何判斷學校用電是否浪費？最簡單的方法，是將貴校全月用電度數除以樓地板面積，計算全年用電量密度(kWh/m2)，再和其他同級學校全年平均值95 kWh/m，表2-2-5做比較，雖然各校用電設施不盡相同，但是超過平均值，就值得檢討是否有浪費能源的情形。因為用電有每年重複的週期性，評量學校電費時，至少要有一整年的用電資料，才可做出正確分析。表4-1-4是以某校的全年用電資料，做為分析範例。表4-1-4 最近一年某校用電資料分析收費年月最高需量(kW)契約容量(kW)尖 峰度 數(kWh)離 峰度 數(kWh)功率因數(%)全 月電 費(元)樓 板面 積(m2)平 均度 數(kWh/ m2)平 均電 價(元/kWh)91/011,2661,300234,000130,00098757,30873,6034.952.0891/028121,300156,000114,00095596,00873,6033.672.2191/037221,30076,00082,00096417,40573,6032.152.6491/041,3021,300270,000134,00095830,39073,6035.492.0691/051,5981,300278,000138,00084975,62173,6035.652.3591/061,7941,300426,000220,000961,416,53573,6038.782.1991/071,9201,300436,000210,000971,662,14073,6038.782.5791/081,7801,300252,000132,000991,182,95673,6035.223.0891/091,1641,300250,000120,00098876,55173,6035.032.3791/101,8901,300306,000134,000951,389,44573,6035.983.1691/111,8681,300392,000190,000961,426,29073,6037.912.4591/121,6981,300340,000142,000981,143,73174,6036.462.37總計3,076,0001,604,00011,530,649-平均1,485284,667145,5001,056,1985.842.46從表4-1-4即可發現契約容量1300 kW低於平均需量1485 kW，應儘速調整，以免超約用電被罰款(加收附加費)。月平均用電5.84(kWh/m2)，全年用電為70(kWh/ m2)，可以和他校全年平均95 kWh/m2相比尚屬合理。也可以請經濟部能委會委託的專業機構-中技社節能技術發展中心-免費分析，該中心之建議，提供 該校負責人做決定。除非 該校同意採取節約能源的改善措施，必需增建設備才需要花錢，其餘諮詢與分析完全是免費的。Q12：電壓對於節約能源有什麼影響呢？A：相同的電壓(一種米)要提供各種不同的電器設備(養百樣人)使用。電力系統最主要的用電設備是電動機和照明器具。本文以電燈和感應電動機為範例，分析說明供電電壓對用電設備之重要影響。如表4-1-5所示，對於額定電壓為220 V的電燈而言，供電電壓降低為200 V，電燈光度減為70 %，但是其壽命卻大幅增為300 %，綜合效益增大；反之則否。所以，對電燈而言，希望供電電壓低於或等於額定電壓。表4-1-5 供電電壓對電燈(額定220 V)之影響電燈特性供電電壓240 V220 V200 V光度130%100%70%壽命30%100%300%綜合39%100%210%然而，對於220 V的感應電動機(簡稱馬達)而言，供電電壓增高為240 V，其轉矩增加、電流減小、溫升降低，影響均為正面；反之，則為負面影響，如表4-1-6所示。所以，對馬達而言，希望供電電壓高於或等於額定電壓。表4-1-6 供電電壓對馬達(額定220 V)之影響馬達特性供電電壓240 V220 V200 V轉矩121 %100 %81 %電流93 %100 %111 %溫升 1-2oC+ 6-7 oC節約能源的最佳做法，是電源供電電壓等於電燈和電動機的額定電壓。台灣電力公司建議用戶變壓器供電電壓調為230 V，減去線路電壓降(0-5%)，用電電壓最高230 V，最低218 V。一般用戶選用電燈或馬達之額定電壓都是220 V；如此，對電燈而言：供電電壓高於或等於電燈額定電壓，對於靠近電源端之電燈不利。對馬達而言，供電電壓高於或幾乎等於馬達額定電壓，馬達可以滿意運轉。所以，最佳的做法是自力救濟，選購電燈時選用額定230 V的產品，才可以保障電燈的使用效益，如圖4-1-4所示。圖4-1-4 系統電壓與電器額定電壓之關係Q13：電動機要如何省電？A：因為電動機無所不在，冷氣用電的動力來源也大多採用電動機；所以，學校電力用電的主角是電動機(或稱馬達)，擒賊必需擒王，如何節約能源，必然要從電動機的省電與節能開始。從長期觀點，選用高效率的電動機，可以節省用電。此外，電動機在滿載時效率最高，應避免選用大電動機帶動小機器，選用適當容量的電動機，才可以節省用電。同時，定期保養(潤滑加油)，可以減少電動機的摩擦損失，同樣可以節省能源。Q14：學校應如何推動全體師生確實實施節約用電？A：如何節約用電可以先研究電費收據，電費分為兩部分，契約容量/最高需量與用電度數。所以學校推動節約用電，應先檢討契約容量是否合理，以降低巨額超約附加費，或是加裝遠端電力監控器。其次，是節約用電度數，這需要全體師生努力才可以達成，先要做教育訓練，向老師學生說明如何節約用電，特別強調節約尖峰用電，對於國家和學校有巨大貢獻；如果可能，可以在不同單位(建築)加裝分電錶，以明確責任，訂定合理節約目標，採取逐步遞減方式，優良者加以獎勵、不力者予以處罰，雙管齊下必能有良好成效。Q15：請列舉學校如何節約電力用電的具體做法？A：學校可以實施的電力節約用電措施列舉如下：1.建立能源使用量及電費付費檔案，做為能源管理的依據。2.依據全年用電最高需量實況，每年檢討合理契約容量(或申請免費諮詢)，以減少基本電費及超約附加費支出。(參考Q04)3.裝設遠端電力監控系統，以積極手段輪流停用部分設備，控制最高需量不超過契約容量，避免超約用電(附加費)，進一步節省電費。(參考4.3監控節能)4.協調將各班級蒸飯時間錯開，或設計成不同分路，避免同時蒸飯，造成短時間用電需量激增，一次15分鐘超過契約容量，全月都要遭受超約罰款(附加費)。5.裝設低壓進相電容器，將功率因數調高為99-100。(參考Q12)6.選用能源之星電腦：個人電腦於正常使用時，平均每台耗電150 W；當超過設定時間(5-10分鐘)不作業時，能源之星電腦會進入睡眠狀態，耗電降至30 W以下，可以節省大量能源。7.選用高效率的電器設備(變壓器、冷氣、冰箱等)。8.將變壓器二次測電壓和電器額定電壓做適度協調，以維持電動機和照明器具都能在高效率運轉，延長設備使用壽命。(參考Q12)9.各大樓裝設獨立電錶，訂定明確節電目標，專人負責管理，有效節約用電。10.夏季學校放暑假期間，正是台電電力供應最吃緊時期，可以向台電申請可停電力(同意台電於電力不足時，減少供電)，台電給予電價優惠回饋，雖有可能造成用電之不方便，但可以節省電費支出。11.實施各項冷氣節約用電方案。(參考4.5空調節能)12.實施各項照明節約用電方案。(參考4.2照明節能之Q15)。4.2照明節能Q01：照明對於學生學習的影響有多大？A：照明的重要性，可以用表4-2-1加以突顯，人類利用五官攝取資訊，最重要的就是視覺(眼睛)高達87 %，其餘聽覺(耳朵)、嗅覺(鼻子)、觸覺(皮膚)和味覺(舌頭)加總才佔13 %。照明適當與否直接影響視覺的資訊攝取效率，對於學生的學習極為重要，所以雖然要節約照明用電，但也不可虧待眼睛。研究顯示，學生在光線充足的場合，學習效果最好；反之，光線不足，會造成精神無法集中；光線過強，容易造成疲勞。所以合理的照明對於學生學習相當重要。表4-2-1 照明的重要性感覺的種類攝取資訊能力(%)視覺(眼睛)87.0聽覺(耳朵)7.0嗅覺(鼻子)3.5觸覺(皮膚)1.5味覺(舌頭)1.0Q02：照明只要亮度夠就好，不是嗎？A：人類的活動和照明息息相關，各種不同的活動其照明需求也不同。如表4-2-2所示，休閒照明(以住家為代表)，以舒適為主，照(亮)度不要很高，照明品質要高；反之，行動照明(以開車為例)，安全最重要，照(亮)度要夠高，照明品質不計較；至於工作照明(辦公場所)，以明視為主，照明的量與質並重。所以，照明不是亮度夠就好，照度不足或過多都會產生不良效果。場所不同，需求也不相同，必需因地制宜，做適度的照明設計。表4-2-2 人類活動與照明需求活動狀態照明需求生理(量/照度)心理(質)代表場所休閒舒適低高住宅工作明視中中辦公室行動安全高低道路Q03：增加燈具(管)則亮度會成正比增加，不是嗎？A：照明的亮度，以照度來衡量，單位是勒克斯(Lux或lx )。人類的眼睛對於亮度的感覺是對數(Log)關係。對數關係有抑強助弱的效果，所以，在電影院中地面照度約為10-3 lx，眼睛仍然可以認路，看完電影走出戶外面對大太陽，照度立即升高達105 lx，兩者照度相差108，也就是相差一億倍，眼睛仍然可以調適，而不會被燒壞。如表4-2-3所示，照明投資和照度成線性關係，也就是裝設燈具數量和照度成正比。所以，裝設兩倍數量的燈具就可以獲得兩倍照度。但是，人眼的亮度感覺和照度卻是對數關係，所以，兩倍的照度只有增加0.3倍的亮度感覺，因為表4-2-3 照明投資vs.亮度感覺照度(lx)設備投資(線性linear)亮度感覺(對數log)10112021.3100102如果，想要兩倍的亮度感覺，就要增加十倍燈具，則投資與報酬顯然不成比例，將造成投資上極大的浪費。為兼顧照明投資與亮度感覺，可以使用局部加強照明的設計觀念。例如，以讀書為例，如果感覺房間整體照度500 lx太低，想要增加照度為1000 lx，加裝兩倍燈具太貴，只需在書桌上加裝檯燈，局部加強照度就可以了。Q04：照明測量的計算標準是什麼？A：照度是照明計算的基礎。照度定義為，工作面(書桌)單位面積所接受的有效光通量來計算，如公式(3)所示：-(3)式中：E：照度，單位勒克斯(Lux或lx)F：光通量，單位流明(Lumen或lm)：照明燈具效率A：工作面積，單位平方公尺(m2)通常，電機設施的標準都是規定值，不可違反；例如，直徑為2.0mm的銅線安全電流為20 A，電機工程師在設計分路負載時，電流就不得超過此規定值(20 A)，違反規定可能造成火災，工程師可能吃上官司。但是，中國國家標準CNS的照明設計標準，只是推薦範圍值，僅供參考；如果實際照度低於標準值，不會產生立即危險，也不會被處罰；主要原因就是眼睛對亮度的對數感覺，可以適應的範圍極大。所以，照度推薦值是一個範圍，如表4-2-4所示。例如，以讀書為例，照度推薦值為300-500 lx；會議室照度推薦值為300-750 lx。如前節所述，300 lx和750 lx的投資相差2.5倍，照明節約能源可以依據這種特質，加上局部加強照明而設計。圖4-2-1是中國國家標準建議的學校照度標準，是學校執行照明設計和節約用電的主要依據。表4-2-4 住宅/辦公室照度推薦值種 類場 所照 度(lx)住宅裁縫讀書客廳300-700300-500150-300辦公室營業廳會議室倉庫750-1500300-75075-300圖4-2-1 CNS教室照明照度推薦值照明的需求分為質與量兩種。量的需求是照度，所以，照度計是照明設計和節約能源最基本的測量儀器。照度計價格不高(不到新台幣2萬元)，可是，真正購置照度計的機構並不多見。因為電器使用與生命財產的安全有關，從業人員會定期量測電器設備的絕緣、耐壓等安全項目；電流表、電壓表等儀器也會定期校正。但是，照明設施的照度是否充足，與安全無關，除了燈具安裝完成驗收測試之外，只有極少數從業人員定期測量照度。然而，新燈具於裝設三年後，只剩下44 %照度。如果沒有測量照度，即執行照明節約能源，當然會迷失方向。建議各級學校應該至少購置一具照度計，實地量測各教室和辦公室的照度值，然後檢討其是否合乎CNS建議值；照度過高者可以推動節約能源，反之，照度不足者，還必需增設燈具，才可以確實維護學生的視力健康。Q05：輝度是什麼？對照明有何影響？A：輝度，簡單的說就是刺眼的程度。光源越小就越刺眼，人眼的感覺也不舒服。例如100 W的亮度高但燈泡面積小，其輝度大，直視感覺刺眼；如果，100 W燈泡外加磨砂燈具後，光源面積加大，輝度變小，就不刺眼。照明設計時，必需考慮作業對象(工作面)和周遭物件的輝度差異，就是輝度比。輝度比過大，長期會使眼睛疲勞、不舒服。辦公室輝度比的建議值如表4-2-5所示。表4-2-5 辦公室輝度比建議值作業對象：周圍1：1/3作業對象：遠處陰暗面1：1/10作業對象：遠處明亮面1：10Q06：眩光是什麼？市面上有防眩光燈具有用嗎？A：眩光就是造成人眼感覺不舒服的照明。眩光的種類有三種：直接眩光、反射眩光和背景眩光。直接眩光，是直視光源(燈管)所產生，光源的輝度大造成刺眼而令人不舒服，稱為直接眩光。反射眩光，是因反射光源而產生，如圖4-2-2所示。有些反射是好的，在檢查物體表面時需要少許反射，如(c)所示；有些反射會造成眩光如(d)所示，應予避免。背景眩光，則是因為主題較暗而背景太亮而產生，也會造成不舒服的眩光。圖4-2-2 反射眩光市面上有些燈具採用特殊設計的遮光格板，可以改善反射眩光，但是價錢較高，如果需要長期閱讀，就值得購用，否則不需要浪費金錢。Q07：三波長日光燈管比較貴，有比較好麼？A：三波長日光燈管價格較普通者貴二三倍，其優點就是演色性較佳。演色性，簡單說就是顏色逼真的程度。人類對顏色的體認，是以太陽照射下的顏色為基準，然而，陽光下的顏色也隨時間改變，日出和日落時分，太陽的顏色偏紅，正午的陽光則呈藍白色，也會影響我們對顏色的判斷。所以，演色性的基準，以太陽升起兩小時和日落前兩小時為基準，其對物體的演色性為100 %。人造光源中，白熾燈泡和鹵素燈所發出的光線包含所有光色，其演色性為100 %，適合在家庭或博物館使用。鈉光燈，只呈現黃色，演色性最差，只有20 %，但其發光效率最高，適合用在高速公路交流道或隧道。辦公室最常用的日光燈，演色性在60-85 %之間，適用於大多數場合。如表4-2-6所示。表4-2-6 光源演色性與使用場所等級指數光色使用場所1Ra85%冷色暖色紡織工業住宅、餐廳270%Ra85冷色(台灣)辦公室、學校、百貨公司其他Ra30%道路Q08：省電燈泡有黃色和白色兩種，有何差別呢？A：通常，溫度高會令人感覺熱，溫度低則寒冷；至於顏色，紅黃色令人感覺熱，藍白色覺得冷。兩相對應，人類的感覺：紅黃色溫度高，藍白色溫度低。然而，在照明領域，色溫度是以黑體加溫定義而成；當加熱至2000 K以上，黑體開始發出紅色光，3000 K發出黃光，6500 K發出白光，10000 K成為藍白光。所以，紅黃光的色溫度低，但是感覺溫暖；藍白光的色溫度高，反而感覺寒冷。請注意，照明的色溫度和我們對一般顏色與溫度的感覺完全相反。以省電燈泡的兩種顏色為例，黃色給人溫暖的感覺，其色溫度約為3000 K；白色則令人感覺寒冷，其色溫度數值卻較高，為6500 K。如表4-2-7所示，3300 K的燈泡，給人溫暖的感覺，適合用在家庭；5000 K以上的日光燈，給人清冷的感覺，非常適合用在辦公室，讓上班的人都很有精神。表4-2-7 色溫度與感覺色溫度光色感覺場所3300 K以下(燈泡)暖色溫暖住宅3300-5000 K(日光燈)中間中間通用5000 K以上(日光燈)冷色清冷辦公室照明設計時，要注意色溫度和照度的關係。如圖4-2-3所示，色溫度高、照度低，讓人有冷的感覺；反之，色溫度低、照度高，讓人覺得燥熱。有一個廣告，留一盞燈給夜歸的人，應該要留一盞黃色小燈泡，才會令人覺得溫暖；千萬不要為了省電而留一盞小日光燈，因為小日光燈色溫度低、照度低，反而讓人覺得寒冷。圖4-2-3 色溫度、照度與人的感覺Q09：白熾燈泡、日光燈和複金屬燈各有什麼特點呢？A：白熾燈泡的效率和壽命都最低，但是價格便宜，演色性最好，所以，最常用在家庭、交誼廳等需要良好氣氛的場所；改良的鹵素燈，壽命較長、效率更高、演色性最好，大量使用在百貨公司和博物館。表4-2-8是常用光源種類及其特性。瞭解光源的特性，對於照明設計和節約能源非常重要。日光燈：價格便宜、演色性中等、色溫度中等，適合在辦公場所。低壓鈉氣燈：效率最高、演色性最差，適合用在高速公路交流道、隧道等場所。複金屬燈：效率高、光度強，適合大廳、運動場等挑高照明。表4-2-8 光源種類與特性特 性燈泡/鹵素燈日光燈(含安定器)低壓鈉氣燈複金屬燈效率(lm/W)10/2055-80100-20070-95壽命(h)1000/10000100001500010000演色性(%)10070-8520-3070-85光色暖和清涼燥熱清涼Q10：白熾燈泡很耗電，為什麼歐美家庭中大量使用呢？A：白熾燈泡雖然有效率最低、壽命最短的缺點；但是，因為燈泡的演色性最好(100%)，又屬於暖色系，在家庭中使用，造成溫暖的感覺，正好符合家庭的需求；再加上其價格便宜，光源小、燈具設計可以變化多樣，所以在歐美國家的家庭大量使用燈泡。學校的諮商室、交誼廳同樣需要溫暖的氣氛，照理也要使用白熾燈泡，但是為了節約能源，可以使用暖色系(黃色)的省電燈泡取代，可以兼顧溫暖和省電的功效。Q11：日光燈換用電子安定器有什麼優點？多久才可以回收投資成本呢？A：辦公室照明使用最多的是日光燈，數量十分龐大，是照明節能最主要的訴求對象。以40 W日光燈用電分析，傳統燈管耗電40 W，傳統安定器耗電10 W。燈管部分，近年來大量改用新型T8管，耗電為36 W或32 W，更新型的T5為28 W。至於安定器，則以改用電子安定器為主要訴求。電子安定器的優點有： 省電20-25% 功率因數95-99% 不閃爍、噪音低、安全性按照現行分析，將傳統安定器汰換為電子安定器，根據經驗新設時若以投資差額計算，只要兩年就可以回收投資，是照明節約能源最可行的方法。此外，40 W雙管日光燈比20 W四管，其光通量更多也更為省電；日光燈直管優於彎管，也是照明節能應具備的常識。Q12：燈具維護的重要性？A：新裝設合乎規定的照明設備，使用三年之後，照度只剩下原設計值的44 %，如圖4-2-4所示。可以讓我們深刻體認照明維護的重要性。1.使用三年之後，照度只剩下原設計值的44 %；2.清掃燈管燈具之後，光出力可以增為55 %；3.更換不亮燈管，可再增加5 %光度；4.燈管全部換新，光出力可提高至75 %；5.修正電壓降，可以再增加3 %；6.天花板及牆壁重新油漆，可以提高至91 %；7.最後，將所有燈具換新，才可以回復原始設計100 %光出力。圖4-2-4 照明維護的重要性所以學校對於燈具之維護應該注意1.建立燈具維修通報系統，教師或學生發現燈具損壞，應立即通報換新。2.學校應於寒暑假定期全面擦拭燈管，以發揮燈具應有光通量。3.指導學生養成隨手關燈習慣，以節約能源並延長燈具使用壽命。Q13：校園內照明設施應如何設計以維護學生視力健康？A：學生在校停留時間最長的地方，是在一般教室和專業教室。教室照明設計的重點是：課桌的照度要充足，提供良好學習環境；避免戶外強烈陽光照到書桌，造成刺眼；黑板照度要充足，並避免反射眩光；採用防眩光燈具，使學生往前方看老師/黑板時，避免直接看到燈管，以避免直接眩光。至於演講廳等場所，照度需求較低，只要避免眩光就好。因為學生聽老師上課時，必需長時間向前看並稍微仰視(與上班族埋頭苦幹不同)，所以教室日光燈具的防眩光設計十分重要。以教室天花板上吊掛式日光燈為例，採用裸露燈管時，其輝度為6000(cd/m2)；加裝高反射係數的鏡面鋁板(辦公室常用)時，輝度增高至8000(cd/m2)。加裝防眩格板，可以避免學生直接看到燈管，輝度也大幅下降；加裝24防眩格板，輝度降為1000(cd/m2)；加裝30防眩格板，輝度降低為300(cd/m2)。為維護學生視力健康，教室應採用加裝眩光格板的日光燈具。Q14：教室在白天是否不需要開燈呢？A：大白天教室很亮，是否需要開燈？一般人的直覺反應都認為不需要開燈。然而，如果太陽光直接照到書桌，光線太強，學生的眼睛受不了，必需使用厚窗簾遮光(淺色薄窗簾，被太陽照射時，窗簾太亮，輝度比太強，參考Q05)，此時，桌面光線反而可能不足，要用人工照明加以補強。此外，陰雨天，教室光線也不足，必需用人工照明補強。然而，白天教室受太陽光變動之影響，光線分佈狀況並不均勻，靠窗部分光線可能太亮，靠走廊部分可能太暗，輝度比太強烈，對學生長時間的學習十分不利。所以，教室照明燈具開關控制，應兼顧天然光源之採光，照明分路必需採取多迴路設計，原則上可以靠走廊之一排平行燈具為一迴路，靠窗邊一排燈具為一迴路，中間之其他燈具為一迴路。此外，黑板燈具為另一迴路，依據實際狀況開燈，儘可能使教室各部分照度均勻。Q15：如何判斷學校照明用電是否浪費呢？A：照明用電是否合乎規定，最簡單的方法，就是計算照明負載密度。依據傳統標準照明(含插座)負載密度為20 W/m2，新加坡政府為節約能源，訂定新標準為15 W/m2，ASHARE 90.1要求更為嚴格成為14 W/m2。所以，各用電戶可以用照明變壓器平均負載，和辦公室樓地板面積，計算照明負載密度，以判斷是否需要改善照明用電。對於超高照度需求的場所，例如製圖室，照度需求為1500 lx，全辦公室基本照度可以設計成500 lx，繪圖桌再利用檯燈局部加強照度1000 lx，可以節省大量照明能源。挑高的大廳，可以採用高效率的複金屬燈，壽命長、演色性佳，可以兼顧優良照明、維護和節約能源的任務。辦公大樓的窗戶可以加裝玻璃隔熱紙，除了可以節省冷氣能量外，也可以降低室內和室外的輝度比，提升照明品質。Q16：請列舉學校如何節約照明用電的具體做法？A：學校可以實施的照明節約用電措施列舉如下：1.日光燈的鐵芯安定器改用高效率電子安定器，可以降低損失，節省電費。2.戶外夜間照明採用感光自動開關，可適時提供照明，並避免忘記關燈之浪費。3.路燈採用隔盞控制，並配合自動點滅器自動開關。4.選用高功因、高效率燈具，雖然初期購置經費較高，長期省電效果仍划算。5.廁所白天採光足時應關燈。6.燈管及反射罩每年定時清洗，發黑或閃爍燈管換新，以維持適度照明。7.選用低眩光燈具：應具有防眩格板與高遮光角設計。8.每年定期測量所有教室、辦公室之照度，以確保充足照明。9.繪圖室、辦公室等照度需求較高之場所，可採用檯燈等以局部照明加強之。10.台灣地處亞熱帶夏季時間長，教室和辦公室等宜選用色溫度6500-7500 K的日光燈管，以營造夏天有清涼與明亮感覺。