案例說明

根據經濟部能源局在106年12月8日頒布的「政府機關及學校節約能源行動計畫」執行LED燈具換裝事宜，針對T5、T6、T8、T9及T12燈具：(1) T8、T9及T12燈具於107年12月31日前換裝為LED 燈具；(2)T5及T6在104年以前設置者，應於108年12月31日前換裝為LED燈具；(3)T5及T6在105年以後設置者，應於109年12月31日前換裝為LED燈具。情境照明節能診斷的目的是分析各種燈具的使用瓦數、流明數及使用時機，讓不同場域選用適合的燈具，除此之外，分析空間中的照度，讓空間照度符合CNS建議標準值，使亮度平均分配，藉此減少不必要的燈具使用。照明分析前，會先至現場量測場域尺寸、現場照度值以及現場使用的燈具，並記錄燈具使用的時間，再利用場域照明情境分析軟體DIALux，針對該用戶既有燈具進行情境模擬，並評估空間照度以及空間中光的亦針對高效燈具改善前後作比分布，模擬原有空間照度分布及平面等照度，對，並以CNS建議照度為標準提出改善建議，情境照明診斷分析流程如圖109-F01-107-LS01-1所示。該校依據「政府機關及學校節約能源行動計畫」規範分三階段汰換全校燈具，此項節能措施具備以下幾點效能：(1)透過數值模擬分析，提升調整燈具後的各單位信任度；(2)情境照明分析規劃，符合CNS照度標準；(3)分階段汰換為高效LED燈具，達到物盡其用功能及減少燈源功率浪費。

設計理念或改善流程

圖109-F01-107-LS01-1情境照明診斷分析流程

該校盤點各棟大樓及校園共計19個區域，總結照明採用T8系列燈具共使用7,607具、T5系列燈具共使用9,637具、其他燈具(高耗能)共使用1,160具及其他燈具(非高耗能)共使用1,714具，其他燈具(高耗能)包含PL系列燈、螺旋燈具、球泡燈、省電燈泡、鹵素燈、複金屬燈、投射燈、傳統燈泡、鈉燈…等。現勘各區域發現，T8燈管數量佔全校燈管數量35%，因全校可替換燈具量體過大，提出三階段汰換時程。第一階段，因應教育部公文要求，汰換全校使用中的T8燈具，於107年12月31日前汰換完畢。第二階段，再替換剩餘瓦數高的5個區域(活動中心、國際大樓、綜合研究大樓、第二宿舍及校園路燈)，於108年12月31日前汰換完畢。第三階段，汰換其餘區域(除上述區域及機房外的區域)，預計於109年12月31日前汰換完畢。行政大樓及活動中心燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-2所示，國際大樓及研究大樓燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-3所示。第一教學大樓及第二教學大樓燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-4所示，第三教學大樓及第四教學大樓燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-5所示，工程一館及工程二館燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-6所示，管理大樓及電資大樓燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-7所示，綜合研究大樓及圖書館燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-8所示，國際交流中心及學生第二宿舍燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-9所示，學生第三宿舍及地下室停車場燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-10所示，校園路燈燈具盤點如圖109-F01-107-LS01-11所示。

圖109-F01-107-LS01-2行政大樓及活動中心燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-3國際大樓及研究大樓燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-4第一教學大樓及第二教學大樓燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-5第三教學大樓及第四教學大樓燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-6工程一館及工程二館燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-7管理大樓及電資大樓燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-8綜合研究大樓及圖書館燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-9國際交流中心及學生第二宿舍燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-10學生第三宿舍及地下室停車場燈具盤點

圖109-F01-107-LS01-11校園路燈燈具盤點

情境照明分析以上課教室TR-214為案例說明如下:
a.上課教室- TR-214改善前照度狀況
TR-214目前使用燈具T8-4呎2管25組，現場量測平均照度為465.1Lux，與CNS建議照度標準差了一些。重建TR-214於DIALux中，現場樣貌如圖109-F01-107-LS01-12所示，模擬樣貌如圖109-F01-107-LS01-13所示，平面圖如圖109-F01-107-LS01-14所示，模擬環境中不包含在天花板上電扇。工作面的高度設定為地板往上0.85m。改善前的空間照度分佈及工作面照度分別如圖109-F01-107-LS01-15及圖109-F01-107-LS01-16所示。從圖109-F01-107-LS01-15可以得知工作桌桌面的照度均未達CNS建議照度標準500Lux以上；從圖109-F01-107-LS01-16更可以發現，工作桌桌面照度最高只有471Lux左右，而空間照度相當不均勻。建議TR-214替換LED平板燈，並將燈具重新配置，使得空間照度提升。

圖109-F01-107-LS01-12上課教室TR-214實際樣貌

圖109-F01-107-LS01-13上課教室TR-214模擬樣貌

圖109-F01-107-LS01-14上課教室TR-214平面圖

圖109-F01-107-LS01-15上課教室TR-214改善前空間照度分佈

圖109-F01-107-LS01-16上課教室TR-214改善前工作面照度圖

上課教室TR-214建議改善方案
建議TR-214將使用的T8-4呎2管燈具替換成LED平板燈，並將燈具重新排列，改善後平面圖如圖109-F01-107-LS01-17所示。

圖109-F01-107-LS01-17上課教室TR-214建議改善方案之燈具配置

改善方案的燈具配置如下，將TR-214空間依照虛線分成兩個區塊。右側區塊，紅框的LED平板燈具與右側牆壁差2個天花板間隔；與下方燈具差2個天花板間隔，而燈具間也是差2個天花板間隔；與左方燈具差3個天花板間隔，而燈具間也是差3個天花板間隔；與垂直上方牆壁相差2個天花板間隔。左側區塊，藍框的LED平板燈與右邊黑色虛線差1個天花板間隔；與上方牆面差2個天花板間隔；與左方燈具差3個天花板間隔；與下方燈具差2個天花板間隔，而燈具間也是差2個天花板間隔。空間照度分佈及工作面照度分別如圖109-F01-107-LS01-18及圖109-F01-107-LS01-19所示。從可以發現改善後所有工作桌桌面照度皆大於500Lux；另外下方的走道的照度都不足500Lux(如圖109-F01-107-LS01-19所示)，是符合CNS建議照度標準。改善後平均照度從原本4651 Lux提升至568.2 Lux。圖109-F01-107-LS01-20及圖109-F01-107-LS01-21之紅色圈處為圖109-F01-107-LS01-17藍框及紅框之LED實際替換位置。

圖109-F01-107-LS01-18上課教室TR-214改善方案之空間照度分佈

圖109-F01-107-LS01-19上課教室TR-214改善方案之工作面照度

圖109-F01-107-LS01-20藍框燈具實際替換位置

圖109-F01-107-LS01-21紅框燈具實際替換位置

計算節能效益
1.改善前消耗總瓦數
T8-4呎2管燈盤，每組80W，總計25組，一共2,000W。TR-214一年使用燈具時數約2,000小時，總計改善前一年用電度數為4,000度。
2.建議方案消耗總瓦數
LED平板燈，每組40W，總計20盤，一共800W。TR-214一年使用燈具時數約2,000小時，總計改善後一年用電度數為1,600度。
3.年節省瓦數
4,000度/年-1,600度/年=2,400度/年，約60%。
4.年節省電費
2,400度/年×2.8元/度=6,720元/年。
5.投資燈具金額
投資燈具為LED平板燈，每組價格約1,300元，一共更新20盤，總投資金額為26,000元。
6.回收年限計算
不包含燈具替換工程，預估3.87年可以回收。(26,000元/6, 720元/年)
該校燈具使用狀況，盤點上述大樓統計結果T8系列燈具共使用7,607組，T5系列燈具共使用9,637組以、其它燈具(耗能)共使用1,160組及其它燈具(非耗能)共使用1,714組，該校照明系統節能空間很有潛力，但是因量體過大，分成三階段執行。
第一階段：將全校各區域T8燈具優先替換成LED平板燈。全校現在使用之T5/T8-2呎4管及4呎2管以上的燈盤，替換成LED平板燈。
第二階段：將剩餘瓦數高的區域做替換，共計5個區域(活動中心、國際大樓、綜合研究大樓、第二宿舍及校園路燈)。
第三階段：汰換其他剩餘區域(除上述區域及機房外的區域)。
三階段汰換投資金額以及回收年限說明如下:
1.第一階段
將現有全校現有使用之T8燈具汰換成LED系列燈具。
(1)投資燈具數量：
LED-40W平板燈，每組單價約1,300元，一共更新4,514組；
LED-20W燈管，每支單價約210元，一共更新940支；
LED-10W燈管，每支單價約170元，一共更新3,258支；
LED-5W燈管，每支單價約115元，一共更新2支；
(2)投資經費
第一階段總投資金額約6,619,690元。
第一階段改善前總瓦數：1,478,266.6 度/年
第一階段改善後總瓦數：702,543.7 度/年
第二宿舍二樓洗衣間等共用區間燈具減盞措施，減少瓦數：3,178.4 度/年。
(3)節能效益：第一階段一年至少可節省能耗約778,901.3度/年。
2.第二階段
將剩餘瓦數高的區域做替換(活動中心、國際大樓、綜合研究大樓、第二宿舍及校園路燈)。
(1)投資燈具數量：
LED-40W平板燈，每組單價約1,300元，一共更新3,092組；
LED-25W燈管，每支單價約300元，一共更新3支；
LED-20W燈管，每支單價約210元，一共更新1,169支；
LED-15W燈管，每支單價約180元，一共更新1支；
LED-10W燈管，每支單價約170元，一共更新1,057支；
LED-500W探照燈，每顆單價約5,500元，一共更新92顆。
LED-40W球泡燈，每顆單價約988元，一共更新149顆。
LED-30W球泡燈，每顆單價約750元，一共更新261顆。
LED-20W球泡燈，每顆單價約399元，一共更新1,225顆。
(2)投資經費
第二階段總投資金額約5,783,597元。
第二階段改善前總瓦數：1,079,279.6 度/年。
第二階段改善後總瓦數：626,184.0 度/年。
(3)節能效益：第二階段一年至少可節省能耗約453,095.6度/年。
3.第三階段
替換剩餘區域之燈具。
(1)投資燈具數量：
LED-40W平板燈，每組單價約1,300元，一共更新4,302組；
LED-20W燈管，每支單價約210元，一共更新846支；
LED-10W燈管，每支單價約170元，一共更新2,205支；
LED-75W球泡燈，每顆單價約1,100元，一共更新1顆。
LED-40W球泡燈，每顆單價約988元，一共更新8顆。
LED-30W球泡燈，每顆單價約750元，一共更新1顆。
LED-20W球泡燈，每顆單價約399元，一共更新1,188顆。
(2)投資經費
第三階段總投資金額約6,628,876元。
第三階段改善前總瓦數：962,170度/年。
第三階段改善後總瓦數：643,611度/年。
(3)節能效益：第三階段一年至少可節省能耗約318,559度/年。
1.總體節能效益
年節省用電量
778,901.3kWh+453,095.6kWh+318,558.84kWh =1,550,555.74kWh/年
2.總體節費效益
年節省電費1,550,555.74kWh/年×2.8元/kWh=4,341,556.072元/年
(以電力單價2.8元/kWh計算)
3.總體減碳效益
1,550,555.74kWh/年 × 0.509kgCO2e/kWh ÷ 1,000t/kg ＝789.23公噸CO2e/年
(依據經濟部能源局公告108年電力排放係數0.509kg/ kWh)
該校分成三階段方式汰換老舊燈管，年節省用電1,550,555.7度/年，相當於減少789.23公噸CO2e/年溫室氣體排放，平均回收年限約為19,032,163/4,341,556元/年=4.38年。
投資報酬
1.經濟效益：1,550,555.74kWh/年×2.8元/kWh=4,341,556元/年
2.投資費用：6,619,690元+5,783,597元+6,628,876元=19,032,163元。(分析中未估列燈具更換工程費用，該費用已申請台北市縣市節電計畫補助支應)
3.回收年限：4.38年(19,032,163/4,341,556元/年)