模拟节能环境与管理模式之探讨.docx

模擬節能環境與管理模式之探討學生：林淑芳(49207036)崔政偉(49207051)廖慶堂(49207053)陳立康(49207058)張鎧晟(49207059) 指導老師：李彥良老師中 華 民 國 九 十 五 年 十 一 月 十 五 日摘要台灣能源開發不易，想要有效利用資源更是難上加難，畢竟在能源消耗而無妨戒之心的情況下，更使人容易浪費能源，就目前台灣能源開發技術而言並非都合適使用，如果不能及時讓人們思想上和行為上有所成長和發酵，恐怕會帶來更多的噩耗。本組在不斷收集資料和討論之後，毅然決定想從地下停車場著手，從目前資料收集顯示，台灣地下停車場大多數都還未有節約能源的因素作為考量，然而地下停車場就像一個交通環境的縮影，如何讓地下停車場可以更順暢流通且照明度足夠，這些都成為本研究的重要課題。當然，在開始之前一定要先探討，比較國外和國內的概況而言是否已經有較成熟的技術和規模正成長著，本組研究發現是有的，例如:士林電機就有運用些國外的測試儀器，幫助地下停車場空調的節能，此外連照明技術也有相當的規模。所以本組在某些限制的情況下，就已地下停車場照明來做改善。在不斷研究和實驗當中，也發現很多無法改變的困難之處，所以本組想盡最大的可能發揮最大的效益來進行，就如剛才所提到的，照明是此研究能夠改變最大的條件，不僅能將照明配置位置做調整和減少，還可以選擇高功率的燈具使用，其次，加入人因工學的技術，將人類在地下室感官度提高到最舒適的狀態，這些因素都可以將照明使用率降到最低。當然，照明技術是需要不斷成長和創新的，本組研究幫助的範圍有限，唯有靠國家不斷的進步和學習，才使得節約能源有發展的空間，當然這也是人民意識抬頭的重要關鍵。目錄第一章 研究動機與目的 第一節 研究動機 1 第二節 研究目的 3 第三節 研究方向 4 第四節 問題討論 5 第五節 各章內容的概述 6第二章 文獻回顧與探討 第一節 節約能源 7 第二節 人因工學 14 第三節 照明的基本觀念 16 第四節 停車場規範 24 第五節 文獻總結 36第三章 研究方法與探討 第一節 地下停車場概況 37 第二節 實驗動機與目的 38 第三節 實驗方法 39第四章 改善案之提出 第一節 實驗結果 47 第二節 實驗結果考察 50 第三節 改善案 56第五章 結論 59參考文獻 60附錄 61第一章 研究動機與目的第一節 研究動機能源運用和國家經濟開發有正向互動關係，惟能源有限，需追求有效運用能源，逐為重要議題，台灣地區能源貧乏，且腹地狹小，目前已有四個核能發電廠，想要建第五個發電廠並非簡單之事，要找一個合適的進口煤和液化天然氣之專用港口也為之困難。因此台灣地區能源供應想要自给自足幾乎不太可能。本組討論重點著重在建築上的能源規劃為主，而建築消耗能源的三大主因為照明、空調及動力。如何善用建築上的設計或規劃將是能源節約的發展目標。全球主要工業國地照明用電比例都在%10至%25之間(台灣綠色生產利基金會提供)，因此有效提高用電設備的能源使用率，並節約合理的用電，已成為全球性的共同問題，而照明設備的高效率及節能要求成為重要指標。自從電燈發明以來，各類型適用於不同場所的新光源推陳出新，發光效率也節節升高，代表照明光源的用電量逐步降低，但在此同時，高照度的需求也增加了燈具的裝置量和用電量，因此合理的照明工程規劃除應考慮節約能源外，尤應注意照明品質的舒適性和實務面。從設計開始，兼顧節能與照明需求設計照明及控制系統，選用省電照明燈具，並且正確的使用燈具習慣，及定期作好燈具的維修，更是保持舒適的照明環境的重點。在這次專題中，安排參觀士林電機大樓，了解到士林電機完善利用了空調、照明.等新型技術來節約能源，並且在蔡主任帶領之下持續成長。士林電機仰德大樓積極推動節能，引進且採用多項先進節能設備，尤其在電力監控系統方面採用HoneyWell公司之專業豐富的經驗才得以建構完成，並藉由自動控管機能，結合空調、製冰儲冰機、動力及照明等系統以有效的達成節約能源之目的。台灣的建築很多都是平屋頂，在夏季正午日照造成很大的空調負荷，立即的改善方案則是搭蓋花架種植藤蔓類植物加以綠化，阻絕正午直射日照。根據中山大學機電所教授楊冠雄表示，依照過去在台灣地區做的研究顯示，可以顯著的節省12%15%空調耗電。位在亞熱帶地區的台灣夏季的高溫高達38度以上，因此避免強烈的日光直射建築物，在建築內部產生持續性的輻射熱，是根絕室內溫度上升的根本之道。根據建築學者研究，每增加1公尺深的水平遮陽，約可立即可減少10%，到10%15%的空調用電。在空調改善的部分，以新型的變頻空調系統調節室內的溫度，優點在當室內負荷變小，送風量會減小，也節省了很多能源。空調系統機組改善的節能效益可以多大？在VRV變頻空調跟傳統空調比對的話，大概有40%50%的節約能源效果。有時候一個中央辦公大樓節省下來，一個月就好幾十萬的耗電費。眾所皆知玻璃帷幕大樓，是耗費能源的致命傷。在台灣地區，每增加1%的開窗增加陽光直射進室內的機會，就會增加1%的空調耗電。節約能源沒有一定的方法，不論在技術上或日常用品中都要不斷成長，以便達成最有成效之方法，提高國民生活品質和國家的進步，是節能最終的目標。第二節 研究目的能源規劃是本專題的研究目的，以照明的效應作為我們所要討論的問題。利用空間設計、照明設備、以及人因工學等，來討論是否能有效的運用方式，對照明節約技術可有充分的發揮。停車場照明為本研究的實驗對象，以滿足照明的要求條件下，透過各相關因子的比較，取的對能源規劃上可以參考的依據，藉由實驗對象來比對相關子體(如:身高和視力不同的人、空間能見度、停車場指示.等)，利用實驗所得到的數據進行資料分析，了解停車場照明在台灣市場中，是否考慮應將節能因素涵蓋其中呢？人類對於照明、環境、指標的敏感度，其實是有很大的差異，透過人因工學原理了解到，種種的外在因素是可以幫助節約能源，且當照明光亮度的降低卻可以大幅提升了節約能源的效率。由本研究討論結果發現，有效的對空間進行有效的設計，例如四周牆壁和地面顏色的調配、利用照明光反射的方式等，對於室內停車場的照明光度是可以達到初期設計時或預計的效果，並達到有效的減少照明設備的使用頻率和能源的消耗率。然而台灣地下停車場大多數並未以節能考量下設置，也有某些停車場因為節省電源，不正確的以部分減少照明設備而導致光線不良。能源的節約是本研究所要討論主要的目的，但如何在照明與節約能源的兩者中取得平衡點，亦成為本研究所面臨的無法避免的重要的課題。第三節 研究方向照明是人類的基本需求，世界各主要工業國的照明用電比例都在1020%之間，有甚至高到四分之一。根據台電資料顯示，台灣照明耗電佔總耗電量12%15%。雖於世界各主要工業國的照明用電比例上不屬高消耗群。在全球能源需求提高下，更突顯照明節能的重要性與迫切性。針對安置燈具位置的考量和照明亮度計算，以及了解停車場的視覺效果對整體舒適概況是否符合人因工學，照明設備是否可減少數量後，依然達成要求的照度明亮(符合建築工程標準值要求且不破壞原本照明亮度)。本研究實驗場地以某公寓地下停車場作為進行探討的主要研究對象。以下是本研究於進行時，所將面臨的問題及所可運用的理論，經過整理後的幾項重點說明。1. 照明技術配合建築設計 本組在建築上是無法大幅的改變，所以先了解整體空間設計和考量，去配置燈光位置，以便燈具之減少需求。2. 度電量計算此實驗的最大目的莫過於減少用電量，清楚了解用電量的計算方式，可以減輕不必要用費負擔。3. 照明設備照明燈具視其重要考量因素之，了解燈具所消耗的瓦數，較容易掌控整體用電狀況4. 人因工學研討人類所需若能加入人因工學考量，更能讓使用者帶來更方便且舒適的環境。依前述的說明，本研究的實施於訂定目標之後，開始著手資料的收集與硏讀並且討論及實驗設計，以節約能源為主要的研究目的，從不相同的角度以分歧方式來研究，得到節約能源的效果。第四節 問題討論經過初期的幾次會議和討論研究當中，針對所採集資料並配合研究議題的篩檢成立了幾項重要參考標準，發現以下幾項問題是造成能源消耗的主因。1.停車場空間狹小那就必須有適當規劃和設計，畢竟新環境會讓人容易感到恐懼，一旦發生類似問題就可能讓駕駛人不容易找出出入口或者更順暢去目的地，這樣會耗費更多的照明用電量和消耗時間。2.人工照明是地下停車場重要光量來源，可是卻也成為主要能源消耗因素之。其實要讓停車場能達到節約能源目的，就必須多方面考量，不僅要了解整個停車場規劃路線是否清楚明確，連照明亮度是否足夠以及人因工學所要提及的感官舒適度都為重要核心，以下幾點是能夠清楚本研究的問題癥結。(1)照明設備和停車場相關性?照明是停車場主要節能的關鍵點，必須多方面考量和設計，改善的之處亦是彈性較大，如何做相關策劃呢?(2)停車場假使沒照明(或不足)所可能帶來的影響?停車場沒照明或不足不但讓整體空間感到狹小也可能造成車輛阻塞等。(3)停車場本身就是一個交通環境的縮影，如何具體化?在大都市的交通，是有許多明顯指標或照明設備使駕駛者更容易上路，縮到停車場的小環境看來，如何比照一個正常交通環境運行，讓整體更人性化呢?(4)停車場內需要什麼?為什麼?停車場除了照明之外，空間設計和標示都是缺一不可的重要因素之，然而它可以帶來什麼樣的效益呢?第五節 各章內容的概述第一章 台灣地區節約能源的意識逐漸提高，也知道其嚴重性，但真正能達到目的地區卻少之又少，從第一章節可以清楚了解台灣節能的困難之處和缺乏的問題所以在，了解此研究的動機和目的，和知道目前台灣能源概況，可以清楚掌握本次實驗所想發展的目標。本組將以停車場為主要實驗對象，找出問題癥結來討論，可以知道本組實驗將以照明設備、照明技術、電度量計算和人因工學為此研究方向。第二章本組文獻的資料收集和彙整，分為停車場概況、節約能源、照明的基本概念和人因工學，文獻是讓本組實驗的直接採取資料的依據，從文獻當中可以擷取本實驗所可以套用或者參考的部份來研究，部分文獻也本實驗了解此停車場的照明處理需求，和可以加以做改善。第三章此章節可以看到此實驗對象的概況，了解停車場原本的缺陷和不足之處，例如照明設備的配置位置、停車場整體的舒適度等。從許多方面視察可以知道此停車場並非有節能考量。因此也是本實驗目的和動機。在此章節可以知道本組在實驗階段所面臨的問題，從中發現問題並且嘗試不同的實驗方法，再經由討論以最合適之效果來運用。第四章此章節將說明實驗結果的重要數據統計和實地場警模擬狀況，由數據分析在做討論，如何將實驗方法套用在實驗結果，在將模擬停車場的改善前後做勘查，並且做適當的改良和加強。第五章本實驗的最後結論，將呈現改善後所得到的最大效益。 第二章 文獻回顧與探討第一節節約能源節約能源不是減少使用能源，降低生活品質；正確的說，節約能源應該是有效率的使用能源，也就是該用則用、能省則省。本文主要談論一般電力(空調另有專家負責)和照明節約能源兩大主題。在電力節約能源方面，首先談論電壓對用電設備耗能與性能的影響；其次談論如何節省基本電費(用電需量與契約容量)和流動電費(用電度數)；接著談論提高功率因數的效益，以及為誰辛苦為誰忙？最後澄清一些電力節約能源的觀念。在照明節約能源方面，先介紹一般大眾不十分熟悉的照明基本觀念，包含照明的質：輝度、眩光、色溫度及演色性等；然後介紹照明節能的方法，期望民眾在實施照明節能時必須質與量兼顧。最後提醒讀者照度計是照明節能必備的儀器，沒有測量照度，執行照明節能時會迷失方向。電力節約能源(一)電壓電力系統的酷斯拉近十年來台灣民眾出國旅遊的風氣盛行，相對的有更多的機會使用到世界各地不同的電器用品與電壓，其中美國的電器便宜，電壓為120 V；日本電器講求精緻，使用100 V電壓。面對這些不同電壓的使用，有些人大而化之，直接插用，謹慎的人會買電壓轉換器使用，其實短時間內都沒問題，但是長期效應又如何呢？對用電戶而言，最好電力公司供應的電壓隨時隨地都保持110 V，則用電設備的性能與壽命都很好，然而電壓值隨著系統負載之改變而變化，沒有一個電力公司可以供應穩定不變的電壓，所以工廠生產電器時，都會考慮電壓變動率，一般而言，電器在額定電壓±10 %使用都可以接受。因此應該以實際測量插座電壓來判定是否為美國或日本電器的容許範圍，才可以確保電器長期使用的安全。1.電壓的影響一種米養百樣人相同的電壓(一種米)要提供各種不同的電器設備(百樣人)使用。電力系統最主要的用電設備是馬達和照明器具，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。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 %表2-1-1供電電壓對電燈(額定220V)之影響如表2-1-1所示，對於額定電壓為220V的電燈而言，供電電壓降低為200V，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。然而對於220V的感應電動機(簡稱馬達)而言，供電電壓增高為240V，其轉矩增加、電流減小及溫升降低，影響均為正面；反之則為負面影響，如表2-1-2所示。所以對馬達而言，希望供電電壓高於或等於額定電壓。馬達特性供電電壓240 V220V200 V轉矩121 %100%81 %電流93 %100%111 %溫升-12  +67 表2-1-1供電電壓對馬達(額定220V)之影響2.電力系統的電壓對策電燈喜歡偏低的電壓，馬達卻喜歡較高的電壓，兩者需求互相衝突時怎麼辦？此外，電子電路的要求極為嚴格，當電壓上升5%時，將使陰極射線管的壽命減半，且瞬間高壓突波會造成積體電路短路，所以電子裝置必需自求多福自設電源供應穩壓電路。因為電燈和馬達的用電量極大，不可能裝設自動穩壓電路，但是兩者對系統電壓的需求完全相反，所以美國和台灣的電力公司採行不同的策略來因應。A. 美國的作法： 美國國家標準規定電器額定電壓：電燈為240V，馬達為230V。電力公司的供電電壓為240V，減去線路電壓降(0-5%)，成為240V至228V。對電燈而言，供電電壓正好等於或低於電燈額定電壓，一切OK，而對馬達而言，供電電壓大於或幾乎等於馬達額定電壓，也很完美。B. 台灣的作法：台灣國家標準規定電器額定電壓：電燈為220V，馬達為220V。電力公司的供電電壓為220V，減去線路電壓降(0-5%)，成為220V至209V。對電燈而言，供電電壓正好等於或低於電燈額定電壓，一切OK，但對馬達而言，供電電壓等於或低於馬達額定電壓，十分不妥。C. 台灣的變通作法：為了改善電壓對於為數眾多馬達的傷害，台電公司建議用戶變壓器二次電壓調高為230V，額定電壓維持不變，電燈為220V，馬達為220V。如此一來，電力公司的供電電壓為230V，減去線路電壓降(0-5%)，成為230V至218V。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，但對馬達而言，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。 台灣國家標準規定電燈和馬達的電器額定電壓都是220V，無論供電電壓如何改變都是無解。台灣現行的變通做法，雖然可以維護多數馬達的性能，但是對於靠近電源端的電燈不利，而且設備額定電壓與系統供電電壓的關係糾纏不清，筆者已經呼籲多年，希望有更多的人瞭解問題的來龍去脈，問題才得以解決。圖2-1-1各種電壓之關係台灣現行系統和設備電壓關係如圖2-1-1所示，所以最佳的作法是自力救濟，選購電燈時選用230V的產品，才可以保障電燈的使用效益。(二)契約容量vs.基本電費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)，工業用電戶除了用電度數外，必須自行訂定契約容量(kW)，如果實際用電容量較少，還是要按照契約容量收費；反之，超約用電則會被罰款。例舉以下狀況為示範：l 某用戶自訂契約容量(100kW)，全年適用。l 冬天，實際用電較少(50kW)，仍按照契約容量(100kW)計收基本電費。l 夏天，超約用電(130kW)，除照常計收基本電費(100kW)外，超出部分 (30kW)會被罰款2-3倍。l 實際支付基本電費和罰款為：100 10 × 2 20 × 3 180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之規定。但是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時，皆認為是電氣負責人失職，於是簽請議處，所以電氣負責人常乾脆訂定超高契約容量，永遠不會受罰，但是如此一來機關所支付的電費反而更多。以表2-1-3為例，全年最高用電需量為130 kW，如果將契約容量訂為150 kW則不會罰款；反之，契約容量如訂為100 kW，雖然有三個月被罰款，但是總電費還是較為節省，因此電氣負責人可以利用這個範例向會計部門說明：容許罰款、省錢多多 。月份需量(kW)契約(150 kW)契約(100 kW)1-350100 × 3 30050 ×3 1504-610050 × 3 1500 ×3 07-913020 × 3 60(罰)80 ×3 24010-1210050 × 3 1500 ×3 0  多付費 660元多付費 390元表2-1-3訂定契約容量容許罰款省錢更多 (三)流動電費電器用電要考慮電器功率和用電時間二項因素。電器功率也稱用電容量(瓩或瓦)，例如電鍋的功率很大，約為1,000瓦；隨身聽的功率很小，只有0.25瓦。電器功率乘上使用時間就是用電度數(瓩小時)，也就是電器實際消耗的能量。例如使用電鍋煮飯1小時，總耗電1,000瓦小時，也就是1瓩小時(或1度)；隨身聽必需使用4,000小時，才消耗1瓩小時(或1度)。電力公司為了降低日間尖峰用電量，鼓勵用戶轉移至夜間用電，夜間電價只有日間尖峰電價的20-25%。所以為了節省電費支出，用戶可以動動腦，如何將用電量轉移至夜間，例如，儲冰式冷氣就是利用晚上便宜電費時製造冰鹵水，白天將冰鹵水送出，再用風扇吹就可以送出冷氣，這樣不但工作環境品質沒有降低，電費更可以大幅減少，另外洗衣可以改在夜間，也是相當不錯的做法。(四)功率因數改善功率因數的好處多多，包含可釋放系統容量、減少線路電流、減少線路壓降、減少線路損失和節省電費。然而享受前面四個好處的受益對象是台電，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0.15 %；每低過1 %，加收電費0.3 %。這樣看來台電還是佔了用戶的便宜，因為功因高，減收電費幅度小，功因低時，加收罰款幅度高。但由於目前電力是獨佔事業，或許待電力自由化後情況可較為公平。功因是以全月累積的有效用電度數和無效用電度數來計算，所以很多用戶於週末停工時功因電容器仍然接電，以爭取更佳功率因數。但是功率因數改善過當，對於電力系統會產生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，竟高達255V(正常值220V)，難怪很多週日仍然使用的電燈容易燒毀。(五)電力節約能源的方法電力節能可分成減少功率(kW)消耗和減少電能(kWh)消耗兩大類。減少功率(kW)消耗沒有輕鬆的方法，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、高效率的安定器與高EER的冷氣機等。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。要長期省電，除了上述提高電器效率和減少用電時間外，別無捷徑，雖然市面上販售多種省電器，號稱是花小錢可以長期省電，其實大部分是騙人的。業者曾以之示範，當裝上省電器後，電流減少了，但是交流功率因數提高而電流減少，其有效功率仍然相同。第二節 人因工程今日人們可對人因工程感到與趣，由於技術開發需要考慮到人類都未予考慮的事實，尤其在某些案例上極為聳動視聽已經引起人們的注意，您是否使用過某一工具、裝置、器材或機械，而抱怨：真是愚蠢的設計，這麼難以使用！要是這樣或那樣弄的，使用起來便容易多了。如果你有這種經驗，那麼你已經有用人因工程的思考去看待人們所使用的物品之設計。Norman(1988)寫有一本休閒娛樂的書，提供了好多日常生活裡未從人因觀點來設計的物品的樣例，包括單一控制的淋浴水龍頭、錄放影機與火爐上的搈制裝置。在某種意義上，人因工程的目標可以說是導引科技應用朝向有利於人性圓融。主旨在提供本組對於人因工程領域有個整體的認識；各章各節所處理的便是實現這樣的目標時，這一門學域表現在較重要層面的一些研討課題。由於人因工程的全部領域若要廣泛處理論及，將可填滿一間小型圖書室，因此本書在涵蓋範圍上相當節制，而局限於整體人因工程的一些典型部分。其中心主題在於解說，研議中的器物、設備或環境，在其設計期間把適切的其中心主題在於解說，研議中的器物、設備或環境，在其設計期間把適切的人性因素納入考量的程度，將如何影響人因工程兩大目標（即，功效力與人員福社）之達成。並且，本組在陳述人因工程內容一些較受共同認定的領域時（諸如呈現資人員的顯示器設計、人員搈制歷程、和實體環境），均遵循此一內容。在縱橫數個子題追索此一主題後，當可提供讀者對於人因工程的內容領域，有著概觀、具備整體認識。種種知覺、心理和人體特徵之可能影響人因工程目標達成的涵義，或許最好透過適切的研究探索和記錄化的實作經驗等結果來反映。因而本組主題之闡述，係經由解說性典究結果之提呈和討論，以及經由與人因觀點的設計過程有關的研究和經驗所支持的通則或指引之介紹。職是之故，本文各個論題或內容領域的材料，主要係由研究概要所組成；這種研究能反映一方面設計變項或參項與另方面功能效力或H員福祉之基準兩者間的關係。本組承認，採用以闡述這一主題的解說性材料，涵蓋範圍一定不夠廣泛；不過本研究確信，在大部分內容領域裡，這種材料相當可以代表其較重要的某些面向。此外，雖然本書的中心主旨在論述人類所使用的許多器物其設計的人性因素或人因工程方面，本組也擬適度地探討一些相關課題，諸如人因工程如何和系統設計與開發過程的其他方面相配合。第三節 照明的基本觀念(一)照明用電之比例台灣屬於亞熱帶型氣候，電力尖峰發生在夏季，用電最多的是空調用電，照明用電所佔比例則隨行業別不同變化很大。表2-2-1為各行業中各項用電比例，醫院的照明用電佔11%為最少，百貨業則高達47%。各項用電所佔比例，可以作為用戶制定節約能源策略之重要參考。行業別用電設施辦公大樓用電比例(%)醫院用電比例(%)百貨業用電比例(%)照明插座441147空調系統483638通風換氣2.5166電梯其他5.5379表2-2-1各行業各項用電比例(二)照明之重要性照明的重要性可以用表2-2-2來呈現。人類利用五官攝取資訊，最重要的就是視覺(眼睛)，高達87 %，其餘為聽覺(耳朵)、嗅覺(鼻子)、觸覺(皮膚)和味覺(舌頭)，加總才佔13 %，可見照明非常重要，所以雖然要節約照明用電，但也不可以虧待眼睛。感覺的種類攝取資訊能力(%)視覺(眼睛)87聽覺(耳朵)7嗅覺(鼻子)3.5觸覺(皮膚)1.5味覺(舌頭)1表2-2-2照明的重要性 (三)照明與人生之關係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2-2-3所示，休閒照明(以住家為代表)以舒適為主，照度不需要很高，但照明品質要高；反之，行動照明(以開車為例)安全最重要，照度要夠高，照明品質則不計較；至於工作照明(辦公場所)以明視為主，照明的量與質需並重。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表2-2-3人類活動與照明需求(四)照明投資與亮度感覺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，而在看完電影走出戶外面對大太陽時，照度立即升高達105 lx，兩者照度相差108，也就是相差一億倍，但眼睛仍然可以調適而不會被燒壞。如表2-2-4所示，照明投資和照度成線性關係，簡單來說，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log102=0.3，而如果想要兩倍的亮度感覺，就要增加十倍的燈具，投資極為可觀。照明投資與亮度感覺的關係，對於照明節能的觀念影響重大，例如以讀書為例，如果感覺房間整體照度500 1x太低，想要增加照度1,000 1x時，加裝兩倍燈具太貴，所以只需加裝檯燈，局部加強書桌照度就可以了。照度(lx)設備投資(線性linear) 亮度感覺(對數log)10112021.3100102表2-2-4照明投資vs.亮度感覺(五)照度推薦值通常電機的標準大都是規定值，例如直徑為2.0mm的銅線安全電流為20 A，電機工程師設計分路負載電流時不得超過。但是照明設計標準卻都是推薦值，僅供參考，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2-2-5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的投資相差了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。種 類場 所照 度(lx)住宅裁縫300-700讀書300-500客廳150-300辦公室營業廳 750-1500會議室300-750倉庫 75-300表2-2-5照明推薦值 (六)照明品質1：輝度照明量的基準，就是照度(lx)，然而照明質的標準很多，包含輝度、眩光、色溫度及演色性等，一般人不十分了解，首先介紹輝度。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，長期會使眼睛疲勞及不舒服，辦公室輝度比的建議值如表2-2-6所示。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 1：10表2-2-6辦公室輝度比建議值(七)照明品質2：眩光眩光就是令人不舒服的照明。眩光的種類有三種，包含直接眩光、反射眩光和背景眩光。直接眩光是直視光源所產生，輝度大且讓人刺眼而不舒服；反射眩光是因反射光源而產生，如圖2所示，有些反射是好的，在檢查物體表面時需要少許反射，如圖2-2-1 (c)所示，有些則會造成眩光如(d)，就應避免。背景眩光，則是因為主題較暗而背景太亮而產生。圖2-2-1反射眩光 (八)照明品質3：演色性演色性，簡單說就是顏色逼真的程度。人類對顏色的初體驗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，例如日出和日落時分，太陽的顏色偏紅，正午的陽光則呈藍白色，這些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 %，適合用在家庭或博物館；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，另外辦公室最常用的日光燈演色性則在60-85 %之間，適合使用在大多數場合，如表2-1-7所示。等級指數光色使用場所1 Ra85%冷色暖色紡織工業 住宅、餐廳2 70%Ra85% 冷色(台灣)辦公室、學校、百貨公司其他Ra30% 道路表2-2-7演色性與使用場合(九)照明品質4：色溫度通常溫度高令人覺得熱，溫度低則寒冷；至於顏色，紅黃色令人覺得熱，藍白色覺得冷。兩相對應，我們感覺紅黃色溫度高，藍白色溫度低，然而照明領域所說的色溫度是以黑體加溫定義而成。當黑體加熱至約2,000 K以上開始發出紅色光，3,000 K發出黃光，6,500 K發出白光，10,000 K成為藍白光，所以黃光的色溫度低，但是感覺溫暖；藍白光的色溫度高，反而感覺寒冷。此外需注意的是，照明的色溫度和我們對一般顏色和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3,000 K；白色則令人感覺寒冷，其色溫度卻較高，為6,500 K。如表2-1-8所示，3,300 K的燈泡給人溫暖的感覺，適合用在家庭；5,000 K以上的水銀燈給人清冷的感覺，非常適合用在辦公室，讓上班的人都很有精神。色溫度光色感覺場所3,300 K以下(燈泡) 暖色溫暖住宅3,300-5,000 K(日光燈)中間中間5,000 K以上(水銀燈) 冷色清冷辦公室表2-2-8色溫度與感覺照明設計時，也要注意色溫度和照度的關係，如圖2-2-2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。電視上有一個廣告說，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，可千萬不要留一盞小日光燈，因為小日光燈照度低色溫度高，反而讓人覺得寒冷。圖2-2-2色溫度vs (十)光源的種類和特性燈泡的效率和壽命都最低，但是價格便宜，演色性最好，所以最常用在家庭等需要氣氛的場所；改良的鹵素燈壽命較長，效率更高，主要大量使用在百貨公司和博物館；日光燈價格便宜，演色性中等，色溫度清冷，比較適合在辦公場所；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；高壓水銀燈效率高光度強，適合大廳、運動場等挑高照明。表2-2-9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。特性燈泡/鹵素燈日光燈(含安定器)低壓鈉氣燈高壓水銀燈效率(lm/W)10/20 55-80100-20030-65壽命(h)1,000/10,000 10,00015,000 20,000演色性(%)100 70-8520-3050-70光色暖和 清涼燥熱清涼表2-2-9光源種類與特性照明節約能源(一)辦公室照明建議近年來辦公室大量使用自動化辦公家具，幾乎人人一台電腦，在使用電腦時，可以調整CRT螢幕，避免燈具影像投應在CRT上造成眩光，或是改用LCD螢幕。辦公室桌面使用大片玻璃，會造成反射眩光，最好改用綠色墊板，此外，電腦螢幕垂直照度最好要有300 lx才足夠，螢幕週邊照度至少500 lx，以免和螢幕亮度造成太強烈的輝度比，使眼睛不舒服。(二)照明節約能源的方法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1,500 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1,000 lx，如此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。(三)日光燈與電子安定器辦公室照明使用最多的是日光燈，數量龐大，是照明節能最主要的對象，以40 W日光燈耗電分析，傳統燈管耗電40 W，傳統安定器耗電10 W。在燈管部分，近年來大量改用新型T管，耗電為38 W，更新型的T5為36 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：A.省電20-25%B.功率因數95-99%C.不閃爍、噪音低、安全性 依照現行改善情況分析，將傳統安定器汰換為電子安定器，根據專家的經驗，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，40W雙管日光燈比20W四管更為省電，日光燈直管優於彎管，也是照明節能應具備的常識。(四)照度計：A MUST 照明的基本需求量就是照度，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，可是真正購置照度計的機構並不多見。電機檢驗已經成為必需，電機人會定期測量設備的絕緣、耐壓等安全事項，電流表、電壓表等儀器也會定期校正，但是照明設備除了安裝完成驗收測試之外，只有極少數電機人會定期測量照度。然而新品於裝設三年後，只剩下44 %照度，沒有測量照度即執行照明節約