學校照明節能改善手法 周鼎金 教授 國立台北科技大學建築系 1
前期改善內容 台北市各級學校汰換高效率燈具 100年度活動中心及運動場汰換高效率燈具 2
地球資源可利用年限 3
抗暖化與照明節能 1. Turn Food Into Fuel 2. Get Blueprints For a Green House 3. Change Your Light bulbs 4
建築物照明節能之重要性 依據經濟部能源局之民國98年住商部門能源消費調查，台灣 住商部門之照明用電占總用電之11. 3%，僅次於空調與熱水。另 外，依建築類型來看，室內照明約佔辦公室總用電之40%，佔住 宅總用電之30%。 空調 新舊建築物比例圖 照明 既有建物耗能比例圖 電氣 5
光源相關名詞 6
室內 作場所照明標準CNS 12112 維持照 度 統 一眩光等 級限制值 （ 1）門廳 100 22 60 （ 2）休閒室 200 22 80 （ 3）通道及走廊 100 28 40 （ 4）樓梯、電動扶梯 150 25 40 （ 5）裝卸坪、停車位 150 25 40 （ 6）販賣部、餐廳 200 22 80 （ 7）休息室 100 22 80 （ 8）健身房 300 22 80 （ 9）盥洗室、浴室、廁所 200 25 80 （ 19）教師辦公室 300 22 80 室內、作業或活動種類 平均最低演色 指數 7
發光效率 色溫度 （K） 消耗電力 （W） 燈管長度 （mm） 燈管直徑 （mm） 最初光束 （lm） 燈管效率 （lm/w） 備 註 6500 4000 32 32 1198 25. 5 2920 3200 91. 3 100 高頻 高頻 6200 36 1198 25. 5 2500 69 普通 4300 36 1198 25. 5 2700 75 普通 6500 36 1198 25. 5 3250 90 三波長 5000 36 1198 25. 5 3350 93 三波長 6500 28 1149 16 2400 85. 7 T 5 5000 28 1149 16 2400 85. 7 T 5 4000 28 1149 16 2600 92. 9 T 5 3000 28 1149 16 2600 92. 9 T 5 6500 14 549 16 1100 78. 6 T 5 5000 14 549 16 1150 82. 1 T 5 4000 14 549 16 1200 85. 7 T 5 3000 14 549 16 1200 85. 7 T 5 8 8
降低照明用電量之對策 § 提高照明設備效率─（發光效率） § 提高照明率─照明方式之規劃 § 降低設計照度─照度之考慮與合理分佈 § 提高維護率─照明維護計畫 § 降低點燈時間─照明管理與控制 9 9
既有照明節能改善效益 24％ 電 力 消 耗 量 傳 統 照 明 器 具 採用 高頻 燈管 與 電子 式安 定器 ＞ 66. 5 25％ 12. 5％ 晝 光 利 用 初期 照度 調整 時間 設定 控制 5％ 感知 控制 10 10
既有建築物照明節能改善步驟 步 驟 一 步 驟 二 步 驟 三 步 驟 四 現況調查 步 驟 五 檢視照明功率密度 檢討照明方式及維護 步 驟 六 檢視低效率光源及燈具 步 驟 七 評估改善效益 步 驟 八 照明節能改善施 與驗收 汰換高效率光源及燈具 檢討照明控制 於個案選擇 參考 11 11
步驟一：現況調查 ‧ 照明節能改善作業基本資料表 改善對象空間基本資料 1. 建物名稱 3. 建物使用類別 5. 空間所在樓層數 7. 空間面積 9. 空間使用者人數 2. 建物總樓地板面積. 4. 建物地址. 6. 空間主要用途 8. 空間樓層高度 照明設備現況 空間名稱 面積㎡ （長×寬） 燈管 型式 安定器 型式 燈具消耗功率 數量 （盞） 設備容量合計 （KW） 照明現況自我檢核表 1. 燈具是否汰換過？ □從來沒有 □三年以內 □一年以內 □半年以內 □三個月內 2. 照度是否足夠？ □非常不足 □不太足夠 □尚可接受 □足夠 □非常足夠 3. 燈具是否定期檢查維護？ □從來沒有 □壞掉才換 □亮度不足才檢查 □偶爾檢查 □定期維護 4. 燈光的顏色是否覺得滿意？ □非常不滿意 □尚可 □滿意 □非常滿意 12 12
既有建築照明設備之現況 辦公室 室內停車場 教室 住宅 戶外景觀燈 13
步驟二：檢討照明模式及維護燈具 1. 利用照明模式之節能 - 採用作業面照明 降低環境基礎照明併用作業面照明，可獲得同樣照度卻可有效節能。 14 14
步驟二：檢討照明模式及維護燈具 1. 利用照明模式之節能 - 採用作業面照明 15 15
利用照明模式之節能 - 調整燈具高度 空間若照度不足，可考慮降低燈具高度，例如使用懸吊式燈具。依照度平方 反比定律，高度降低50公分，燈正下方照度可提升44％。因此提高了照明利用 效率，也有可能可以降低燈具之功率。 16 16
利用照明模式之節能 - 避免間接照明 空間盡量避免使用層板燈等間接照明的方法，採用直接照明提高了照明 利用效率，也可減少燈具數量。 17 17
利用照明模式之節能 - 減少燈具數量 空間中不重要的場所若照度過高時，可減少天花面燈具，例如採用隔盞點 燈來省電。 桃園醫院實例 - 隔盞點燈 標檢局實例 - 減少燈具數量 18 18
維護燈具 - 定時清洗、及時換新 燈管及反射罩應定時清洗，發黑或閃爍燈管應及時換新，以維持適度照明。 19 19
步驟三：檢視低效率光源及燈具 燈具是否老舊、泛黃? 光源是否閃爍、黑化? 使用傳統安定器? 燈具是否為間接光源? 使用低效率光源? 夜間作業面是否充足? 20
步驟四：高效率光源及燈具導入 1. 汰換光源 白熾燈 螢光燈 （Incandescent） （Fluorescent） 氣體放電燈 （HID） 固態燈 （Solid State） 緊湊型（ 鎢絲燈 直管（ Compact） （Tungsten halogen） Linear） LED 水銀燈 複金屬燈 （Mercury vapour） （Metal halide） 21 21
幾項簡易之光源汰換手法 白熾燈 60 W 省電燈泡 17 W 節能 71% LED 4. 1 W 省電燈泡 13 W 節能 78% 節能 93% 水銀燈 100 W 大功率螺旋燈管 45 W 節能 55% 22 22
鹵素燈 75 W 節能 73% 節能 93% 複金屬燈 20 W LED 5 W 神明燈 7. 2 W 節能 92% LED 0. 8 W 23 23
T 8 20 W螢光燈管 傳統螢光燈T 8 T 9 20 W T 5螢光燈14 W 三波長螢光燈T 8 18 W 節能 10% 節能 30% T 8 40 W螢光燈管 傳統螢光燈T 8、T 9 40 W 節能 30% T 5螢光燈28 W LED 8. 5 W 節能 70% 24
T-bar型 T 8 20 WX 4 T- BAR型 傳統T 8 20 WX 4螢光燈具 T- BAR型T 5 14 WX 4螢光燈具 節能 30% T-bar型 T 8 40 WX 2 T 5 28 WX 2螢光燈 具 傳統T 8 40 WX 2螢光燈具 節能 30% 25
樓梯間螢光燈樓梯方向指示燈 LED 樓梯方向指示燈2. 5 W 樓梯間螢光燈樓梯方向指示燈18 WX 2 節能 93% 螢光燈逃生避難方向指示燈 LED 逃生避難指示燈 2. 5 W 螢光燈逃生避難方向指示燈12 W 節能 79% 26
選用具有節能標章之光源 節能標章 27
選用具有節能標章之光源 螢光燈管章能源效率基準 ．發光長度 100 cm以上之節能標章節源效率基準 標準色度範圍 燈泡色 (L-EX： 2600~3150 K) 溫白色 (WW-EX： 3200~3700 K) 白 色 (W-EX： 3900~4500 K) 晝白色 (N-EX： 4600~5400 K) 冷白色 (CW-EX： 4600~5400 K) 晝光色 (D-EX： 5700~7100 K) 搭配CNS 691試驗 要求試驗用安定器 搭配CNS 13755試驗登錄合格電子式安 定器 發光效率：≧ 92 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 96 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 90 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 94 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 86 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 90 m/w 平均演色性指數：≧ 80 6% 4% ．發光長度未達 100 cm之節能標章節源效率基準 標準色度範圍 燈泡色 (L-EX： 2600~3150 K) 溫白色 (WW-EX： 3200~3700 K) 白 色 (W-EX： 3900~4500 K) 晝白色 (N-EX： 4600~5400 K) 冷白色 (CW-EX： 4600~5400 K) 晝光色 (D-EX： 5700~7100 K) 搭配CNS 691試驗 要求試驗用安定器 搭配CNS 13755試驗登錄合格電子式安 定器 發光效率：≧ 84 m/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 87 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 81 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 84 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 78 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 發光效率：≧ 81 lm/w 平均演色性指數：≧ 80 10% 28
選用具有節能標章之光源 省電燈泡（安定器內藏式螢光燈泡）能源效率基準 安定器內藏式螢光燈泡能源效率基準表 外型 額定消耗電功率 發光效率（lm/W） 低於 10 W 40 10 W以上，低於 15 W 50 15 W以上，低於 25 W 60 25 W以上 65 低於 15 W 40 15 W以上，低於 20 W 48 20 W以上，低於 25 W 50 25 W以上 55 無罩 有罩 CNS 14125 Ra大於 80，1000小時光束維 持率90%以上。 註： 1. 發光效率（lm/W）之測試依CNS 14125安定器內藏式螢光燈泡（一般照明用）試驗方法規定。 2. 實測之發光效率不得小於上表基準值，並須在產品標示值之 95％以上。 29
採用電子式安定器 電子安定器具有瞬時點燈、免用起動器、功率因數高(90％以上)、不閃爍、 無噪音且能省電(25％以上)之優點。 30
採用高效率燈具 ．室內照明燈具能源效率基準 燈具分類 ＞＝ 64 m/w 4600 K以上，未達 5700 K ＞＝ 62 m/w 5700 K以上，7100 K以下 ＞＝ 60 m/w 2580 K以上，低於 4600 K 燈具尺寸 大於 65公分 能源效率要求 2580 K以上，未達 4600 K 燈具尺寸 65公分以下 色溫標示範圍 ＞＝ 74 m/w 4600 K以上，低於 5700 K ＞＝ 72 m/w 5700 K以上，7100 K以下 ＞＝ 70 m/w 品質要求 統一眩光指數＜＝ 19. 0 且演色性指數＞＝ 80. 0 14% 31
燈具之構成 32 32
採用高效率燈具 ．不同尺寸T 5燈管之比較 減少 30％ T 5 2呎 x 2呎（ 336 W） T 5 4呎 x 2呎 （224 W） 20 Wx 4 T 8螢光燈管 28 Wx 2 T 5螢光燈管 桃園醫院實例 33
採用高效率燈具 ．加裝防眩光格柵 34
步驟五：檢視照明功率密度 Philips FBS 601 光源：M 5/PL-L 36 W× 3 HF 尺寸： 60× 14 高頻電子式安定器 格柵罩 21 m× 8. 7 m× 3. 1 m 照明用電密度 21. 02 W/m 2 35
步驟五：檢視照明功率密度 綠建築標章照明功率密度基準 ASHRAE GREENGUIDE 照明功率密度基準 空間型態 照明功率密度基準（W/ M 2） 空間型態 LPD照明功率密度基準（W/ M 2） 辦公室 15 開放辦公室 9 教室、視廳教室 15 個人 作室 10 會議室 10 教室 10 飯店、餐廳之餐飲區及門廳 15 會議室等 13 實驗室 15 大廳、梯廳等 9 閱覽室 15 走道、儲藏室 8 36
室內照明節能管制之趨勢 (w/m 2 ) 37
案例介紹 16盞燈具 T 8： 16 × 92 W/(9 m × 7. 2 m)=22. 7(W/m 2) T 5： 16 × 64 W/ (9 m × 7. 2 m)=15. 8(W/m 2)，省電 30% 符合綠建築規範之基準值 15(W/m 2) ，尚未達到上述 ASHRAE Green. Guide 10(W/m 2) 之標準 12盞燈具 T 5： 12 × 64 W/ (9 m × 7. 2 m)=11. 9(W/m 2) ，省電 48% 9盞燈具 T 5： 9 × 64 W/ (9 m × 7. 2 m)=8. 9(W/m 2)，省電 61% 遠低於ASHRAE Green. Guide標準 38
步驟六：檢討照明控制 1. 分區控制 39
2. 時序控制 使用時序控制，可依預定的時間自動對照明環境需求作模式切換，或燈具的 明滅控制，不須手動操作控制，可避免因忘記關燈而浪費電能。 40
3. 自動感知控制 利用自動感知控制，進行照明之點滅控制，有效降低無人使用時之照明 能源消耗。例如，利用紅外線燈光感知器控制樓梯燈，可發揮有人開燈，無 人自動熄滅的節約能源功能。 傳統燈具＋感應器 LED＋感應器 41
4. 晝光利用 配合晝光感知器，當太陽光線足夠時，可自動地調降靠窗燈具的亮度或關閉燈具。 42 42
4. 晝光利用 辦公室內員 約6 -8人，使用者在沒有充足日 光的狀態會打開所有天花板的燈光，即使白 天有足夠的燈光或者是未使用的時候也不會 主動關掉燈。使用日光感應器與調光器大約 節能 30％的電能。如果我們考慮到只有一個 作日，節能效率應大於 30％。從資料發現 room 1(8: 20 -16: 30)而room 2(7: 00 -19: 00)，若 以使用時數比例計算，真正的節能效益更可 43 高達 41%。
5. 調光控制 100﹪ 用 電 量 初期照度 無調光控制 省電效益 調光控制 點燈時間 照 度 值 光衰 維 護 率 使用照度 燈具污染 設備之使用時間 44
5. 調光控制 - 停車場調光控制案例 (百家寶公司DALI燈光控制系統) 平時燈管為 10%光輸出，維持基礎照明。 當有人、車經過時，才提供 100%光 輸出，達到省電效果。 節能 70% 改善前電錶顯示 19198 度 改善後電錶顯示 5751度 45 45
照明控制節能 DALI（Digital Addressable Lighting Interface，數位定址式照明介 面，簡稱DALI）是照明控制系統和照明燈具之間的數位通信協議，問世 於 90 年代，作為一個通用技術標準，DALI 已被世界照明燈具廠商所接受， 成為國際標準IEC 62386 的一部分，在全世界各地推廣與應用。 46
6. 延遲開關– 走道空間 47
步驟七：評估改善效益可充分瞭解節能手段是否有成效，進而作為是否要實際進行節能改善 程之參考。簡單的估算方式如下所示。 1. 條件：假定每天使用 12小時，電費為台幣 3. 3元/度。 2. 改善前：使用 24盞T 8 40 W× 2傳統安定器螢光燈管 總耗電量： 24 ×（48 W× 2）× 12小時 × 30天 × 12月＝ 9, 953, 280 W 電費： 9953度 × 3. 3 元 ＝ 32, 844元 3. 改善後：使用 20盞T 5 28 W× 2螢光燈管 總耗電量： 20 ×（32 W× 2）× 12小時 × 30 天 × 12月＝ 5, 529, 600 W 電費： 5, 530度 × 3. 3 元 ＝ 18, 249元 4. 節能效益 （1）節省電量： 9953度－5529度＝ 4423度 （2）改善後省電： 44% （3）節省電費： 32, 844元－18, 249元＝ 14, 595元 （4）若購買每盞T 5 28 W× 2螢光燈之費用為 1, 200元，20盞汰換費用為 24, 000元， 因此投資回收年限為 1. 6年。 48
步驟八：照明節能改善施 與驗收 以下之照明節能改善施 與驗收規範，較適用於大型及公共 程，一般住宅或小型改 善案時，可自行評估是否略過此步驟。 1. 施 規範 2. 驗收規範 一、 適用範圍 二、 照明節能改善基準 三、 燈具送審項目及資料 四、 查驗 五、 保固 49
改善案例 機 關 名 稱: 行政院衛生署桃園醫院 改善標的建物: 行政大樓 改 善 範 圍: 行政大樓一至七樓照明 七層樓面積共 3361. 5 m 2 現況一 照度不足 公共走道區平時為節能均不開燈，導致整體環境昏暗 50
改善案例 現況二 照度過高 桌面實測照度=1166 Lux 標準照度=500 Lux 單位往往將整批T 8燈管淘汰，在原處直接以T 5燈 管代替，但未考慮使用T 5螢光燈管光效提升，數 量應減少，導致辦公室過亮，使用者眼睛不舒適 的情形。 51
改善案例 改善策略 1. 將既有傳統燈具更換為高效率電子式燈具，採用T 5 28 W*2之光源，依據現 場環境選擇T-BAR或吸頂式型式 2. 出口指示燈的部分，將原有10 W螢光燈管，更換為小瓦數LED燈 52
改善案例 效益評估 改善前 改善後 燈具型式 瓦數 數量 消耗 功率 吸頂式 40 W*4 160 22 80 42 3360 吸頂式 30 W*2 60 4 240 吸頂式 20 W*4 80 28 2240 吸頂式 20 W*1 20 3 60 崁入式 40 W*3 120 83 9960 崁入式 40 W*2 80 13 1040 崁入式 30 W*3 90 22 1980 崁入式 20 W*4 80 190 15200 筒燈60 W*2 120 36 4320 壁燈60 W*1 60 8 480 合計 451 42400 瓦數 數量 消耗 功率 T 5 28 W*2 T-BAR型 56 453 25, 368 T 5 28 W*2 吸頂式 56 14 784 出口指示燈 LED燈 2. 5 18 45 485 26, 197 節能效益 3520 吸頂式 40 W*2 燈具型式 合計 38% 53 53
改善案例 v 國立清華大學 問題說明 室內所使用之照明設備為T 8螢光燈具配傳統安定器，老舊且耗能，部分燈具型式為吸 頂式含燈罩，降低了照明效率，且易因老舊積塵等維護不佳之情形，影響光輸出，而 發生照度不足的情形。部分教室屬輕鋼架型式，易因老舊積塵等維護不佳之情形，影 響光輸出，而發生照度不足的情形。 改善對策 將既有傳統T 8螢光燈具更換為T 5高效率電子式燈具，將老舊燈具汰換為高效率及低眩 光之燈具，達到節能且符合安全、舒適之照度，並導入分區控制概念，重新調整迴路， 以增進節能效益。 54 改善前室內燈具現況
改善案例 v 台灣藝術大學 問題說明 改善前室內燈具現況 1. 展場空間原為 20 Wx 4之有罩式T 8傳統式燈具，因年代久遠加上挑高空間維修不易，導致燈罩積塵泛黃，嚴重影響到光輸 出；除基本照明外，場內不定時有展覽，設有軌道燈來打亮作品，而光源使用低效率之75 W鹵素燈，耗能且易產生高溫。 2. 教室較一般同性質空間特別，使用 40 Wx 3之T 8傳統式燈具，不僅造成環境過亮眩光大，亦有均齊度不均的情形產生，實 測教室桌面結果顯示，最高與最低照度可以相差約1倍。 改善對策 1. 展場空間挑高之天花板空間，採用吸頂式電子式T 5日光燈具，除維持基本照明外，於作品懸掛處將75 W鹵素燈 置換成 20 W複金屬燈。 2. 教室空間將40 Wx 3之T 8螢光燈具，更換為 28 Wx 2之T 5電子式螢光燈具，提升燈具效率並加裝格柵有效控 制眩光，改善原本過亮之環境。 55
改善案例 v 經濟部標準檢驗局 地下停車場，改善前平均照度為 66 lx， 更換為T 5燈管後平均照度提升為 104 l x。 改善後預估每年可節省電費約25萬元， 節能 40％ 並達到提升照明效率及整體均齊度。 在走廊方面，原配置 2排燈具，經規劃後以單排取代之，利用較少的燈具數量，即 可達到相同的照明水準。 原使用 20 WX 4之螢光燈具 汰換為T 5 14 Wx 4之螢光燈具 窗邊使用晝光感應器 地下停車場使用之自動感測器 56
改善案例 v 公務人員保障暨培訓委員會 改為 28 Wx 2之T 5螢光燈管 節能 37％ 原為 20 Wx 4之T 8螢光燈管 附設HEP調 光系統 1. 辦公空間 改善前平均照度為 242. 78 lx，汰換後平均照度提升為 644. 68 lx； 秘書室辦公區，改善前平均照度為 509. 69 lx，汰換後平均照度提升為 748. 14 lx。 2. 照明功率密度皆控制於 14 W/m 2以下，單位照明之照明功率密度亦控制於 0. 03以下。 3. 若室內燈具以螢光燈每日開啟 10小時，電費 1度 2. 5元計，改善後預估每年可節省電費約12萬 6仟元。 57 www. themegallery. com Company Logo
改善案例 v 國立成功大學 若以日光燈每日開啟 12小時，檯燈每日開啟 4小時，電費一度 2. 5元計則改善後預估每年 節能 70％ 可節省電費約17萬元。 3 A閱覽室平均照度 625 lx，更換為T 5燈管 後平均照度調整為 539 lx。且各閱覽室增設 書桌上檯燈可提供重點照明，改善其室內照明 改善前過亮的照明環境，且均齊度不佳, 改善後適當的燈 具配置，與檯燈的重點照明使均齊度佳 檯燈具有定時熄滅的功能，減少隨手不 關燈造成的耗能 均齊度。 逃生避難燈具改善前使用螢光燈管背光式發光，辨識性低；改 善後使用LED燈泡，文字圖樣清晰，辨識性高 58
改善案例 v 內政部入出國及移民署 汰換為T 5 28 Wx 2之螢光燈具 原使用 40 WX 3之PL燈具 節能 57％ 整體辦公廳的照明設備迄今逾 15年之久，型式為 40 Wx 3 辦公空間改善前平均照度為 415 lx，更換為 之T 8螢光燈具，並加裝壓克力罩，歷經長年使用導致燈罩 T 5燈管後平均照度提升為 518 lx。 積塵泛黃、發光效率顯著降低，經實際量測後發現各辦公空 若以螢光燈每日開啟 10小時，電費 1度 2. 5元計 間照度實測結果約為 300 -400 lux，略顯不足。 則預估每年可節省電費約60萬元。 59 Company Logo
改善案例 汰換為 28 Wx 2之T 5螢光燈具 節能 46％ 原使用 40 WX 2之T 8螢光燈具 附設晝光感應器 及紅外線感應器 1. 書庫區周邊附有書桌供使用者閱讀，卻無附設桌燈輔助 照明，在燈具全開的情況下照度約為 493 lx，過暗。 1. 辦公空間改善前平均照度為 656 lx，更換為T 5燈管後平 均照度提升為 914 lx。 2. 窗戶型式為大面落地窗無裝設任何窗簾，亦無獨立迴路 2. 透用大片落地窗的特點，於窗邊裝設調光系 控制，當外界有充足的自然光灑入時，照度約可達 1177 lx，過亮。 統，利用晝光來調節室內的燈具的明暗，以 增加節能效益。 60
室內照明 v 國立台北藝術大學 節能 63％ 原為開放式之閱讀空間，汰換為個別獨立的閱讀 空間 地下停車場，改善前平均照度為 66 lx， 更換為T 5燈管後平均照度提升為 104 l x。 改善後預估每年可節省電費約25萬元， 若以螢光燈每日開啟 10小時，電費 1度 2. 5元計則，改善後 預估每年可節省電費約8萬元。 並達到提升照明效率及整體均齊度。 原為T 8 40 Wx 3之螢光燈具，汰換為T 5 28 Wx 1之調光型螢光燈具，並加裝外線感 應器 61 Company Logo
報告完畢 謝謝指教 62
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