在辦公室內節約能源  列印本頁
 
圖 1   香港的商業大廈需要大量能源來維持運作

香港是全球最重要的商業中心之一。如果你前往尖沙咀或中環,你會發現那堨R滿高樓大廈,每幢大廈內都有很多辦公室。要維持這麼多辦公室的運作,是需要大量能源的。事實上,在 2002 年,全港辦公室的能源使用量便高達 14000 太焦耳 (1 太焦耳 = 1012 焦耳) [1],相當於當年全港的能源使用量的 5% 左右。

由於辦公室需要耗用大量能源,因此在辦公室內節約能源是十分重要的。平均來說,香港辦公室所耗用的能源中,約 50% 用於空調裝置,約 20% 用於影印機、多功能辦公室設備等,約 20% 用於照明裝置。我們應如何節省上述設備所消耗的能源呢?


空調裝置的能源效益

香港不少商業大廈都裝有大型的玻璃窗戶,甚至整個外牆都以玻璃覆蓋。這種設計可讓更多陽光進入建築物內,亦可讓室內的人觀看窗外的景色。但是陽光會帶來熱,讓陽光直接照射入室內,會增加空調裝置所消耗的能源。要減少陽光所帶來的熱,我們可以在窗戶裝設遮陽板以遮擋陽光,亦可選用特殊玻璃製成的窗戶,以阻擋陽光中的紅外輻射 (詳見「具有能源效益的建築設計和材料」)。

圖 2   大型的玻璃窗戶可讓更多陽光進入室內,但陽光會帶來熱,增加空調裝置的負擔。 圖 3   這些商業大廈的玻璃窗能反射很多陽光

此外,我們亦可透過提高空調裝置設定的溫度來節省能量。理想的室內溫度應為 25.5 oC。冷氣機以這個溫度運作,不單用電量低,且清涼舒適。負責管理空調裝置的人員應每天記錄空調裝置的運作情況,安排定期檢查,確保空調系統能有效率地運作。


熱泵

使用熱泵是節省能源的有效方法。熱泵既能產生加熱效應,又能同時製冷,對於同時需要熱水和冷氣的地方非常有用,特別是在酒店或醫院等地方 [2]

電熱泵的結構和運作原理和冷氣系統很接近。你可能注意到,冷氣機在產生冷空氣的同時,後面的管道也會變熱,這些熱會經空氣流失。但電熱泵就能善用這些熱量,不讓它白白流失。電熱泵利用管道所釋放的熱量把水或空氣加熱,而同時提供製冷功能。

圖 4   熱泵能量傳遞的過程。圖中 W 是作功, QC 是從冷庫抽取的熱, QH 是傳遞到熱庫的熱。

電熱泵如何提供這些功能?請看看圖 4。電源輸入能量,對熱泵作功,使它從冷庫抽取熱量,再傳遞到熱庫。這能量的傳遞使冷庫溫度下降,熱庫溫度上升。在應用上,冷庫是需要冷凍的東西 (例如是需要空調的房間),而熱庫是需要加熱的東西 (例如是需要加熱的水)。

電熱泵的能源效益比電發熱線高。為甚麼?電發熱線用作發熱的能量完全來自電能。但電熱泵除了從電源取得的電能外 (圖 4),還從冷庫抽取熱量,這兩部份能量一起用作加熱,效率自然更高。舉例說,電發熱線每輸入一個單位的電能,最多只可產生一個單位的能量用作發熱。但電熱泵每輸入一個單位的電能,卻可產生三個或更多單位的能量 (部份能量取自冷庫),用作加熱 [3]。而且,電熱泵又能同時製冷,也不需燃燒燃料,不會產生有害廢氣。


辦公室設備

我們可以透過採用具能源效益的辦公室設備來減少能源消耗。為了方便市民選用具能源效益的產品,機電工程署推行了「能源效益標籤計劃」。

影印機及多功能辦公室設備的能源標籤為「確認式」的,和一般家居電器的「級別式」能源標籤不同。「確認式」能源標籤較為簡單,並不像「級別式」能源標籤般載有產品的能源消耗量及能源效益級別等資料。在「確認式」能源效益標籤計劃中,只要產品能符合計劃所訂立的最低能源效益要求,便能貼上確認的標籤。例如,符合計劃要求的影印機在靜止 15 分鐘後便進入「低耗電量」模式,耗電量大約是正常運作時的一半。在靜止 30-90 分鐘後 (取決於複印速度),影印機便進入「停機」模式,耗電量少於 5-20 W

圖 5   「確認式」能源標籤 圖 6   「級別式」能源標籤

多功能辦公室設備的能源效益要求和影印機不同。符合計劃要求的多功能辦公室設備在靜止 15 分鐘後便進入「低耗電量」模式。而在靜止 15-120 分鐘後 (取決於操作速度),設備便進入「睡眠」模式,耗電量少於 25-105 W

在「低耗電量」模式、「睡眠」模式或「停機」模式中,辦公室設備所產生的熱量亦會因耗電量降低而相應減少,因此亦可減少空調裝置所耗用的電能。

除了使用具能源效益的辦公室設備外,我們亦應在離開辦公室前把所有辦公室設備關閉,以進一步節省能源。除了使用人手關閉辦公室設備外,我們亦可使用安裝有時間控制功能的插座,在預設的時間把辦公室設備關閉。


電腦顯示屏

辦公室內通常有很多電腦。電腦所使用的顯示屏主要有兩種,分別是液晶體顯示屏及陰極射線管顯示屏。

圖 7   液晶體顯示屏 圖 8   陰極射線管顯示屏

你知道哪一種顯示屏的耗電量較低嗎?試從以下活動找出答案吧!

活動:電腦顯示屏的能源效益

從以上活動可知,液晶體顯示屏的耗電量較陰極射線管顯示屏的為低。事實上,液晶體顯示屏的耗電量大約是相同尺寸的陰極射線管顯示屏的三分一左右。

為何液晶體顯示屏的耗電量較低呢?要了解箇中原因,必需先了解這兩種顯示屏的運作原理。

陰極射線管顯示屏的運作原理和傳統電視機十分相似。陰極射線管顯示屏是利用陰極射線管來產生影像的。陰極射線管主要由電子槍、偏轉線圈和熒光幕所組成 (圖 9)。

圖 9   陰極射線管

電子槍內的陰極基本上是一組加熱線圈。當電流通過線圈時,線圈的溫度上升,使一些電子擁有足夠的動能,脫離陰極。電子槍內的陽極帶有極高電壓 (約為 120 kV 左右),因此陰極和陽極之間存在極強的電場,把電子加速,射向熒光幕上。

控制柵極是用來控制射向陽極的電子數量,藉以控制射向熒光幕的電子束強度。而聚焦陽極能把來自陰極的電子聚合成一束幼細的電子束,以確保電子束中的電子都射到熒光幕的同一點上。


圖 10   電子束在熒光幕上掃描的路徑
圖 11   熒光幕上的磷點以三個為一組分佈。每一組包括三個分別可以產生紅光、綠光和藍光的磷點

電子槍所發出的電子束通過一組偏轉線圈。偏轉線圈所產生的磁場能改變電子束的方向,使它掃描在熒光幕上,如圖 10 所示。部分線圈使電子束水平移動,部分線圈則使電子束垂直移動。

陰極射線管顯示屏的熒光幕上佈滿細小的磷點。磷點是由一種稱為磷光體的熒光物質所組成,被電子束照射時,磷光體便發出可見光,在熒光幕上形成一光點。

在彩色陰極射線管顯示屏的熒光幕上,磷點以三點為一組 (圖 11)。每組中的磷點被電子束照射時分別發出紅光、綠光和藍光。磷點所發出的光度受電子束的強度所影響,電子束愈強,光度愈高。控制每組中紅、綠和藍光的相對強度,使可使那一組磷點顯示出不同的顏色。當很多不同顏色的光點聚集在一起時,一個彩色影象便產生了。

液晶體顯示屏的運作原理和陰極射線管顯示屏完全不同。要了解液晶體顯示屏的運作原理,我們必需了解一些有關光和液晶體的特性。

你也許知道,光是一種電磁波,由相互垂直振動的電場和磁場構成。以一個簡單的平面電磁波來說 (圖 12),電場的振動方向稱為光波的偏振方向。但是,從光源 (例如燈泡) 射出的光一般都是由很多電磁波構成的,這些電磁波的電場方向不同,分佈也很隨意。因此我們說從燈泡發出的光是非偏振的。偏振器是一個只能讓某個偏振方向的光波通過的儀器。非偏振光通過偏振器後,出來的光線產生偏振,方向與偏振器的定位一致 (圖 13)。

圖 12   平面電磁波 圖 13   當非偏振光通過偏振器後,便會產生偏振,方向與偏振器的定位一致
圖 14   (a) 液晶體中多層「棒狀」分子的示意圖。(b) 當偏振光經過液晶體時,偏振方向依照分子的排列方向而改變

粗略地說,液晶體是一些介乎於液體和固體的物質。液晶體由很多層分子構成,分子長形,呈「棒狀」(圖 14a)。在每一層中,分子的排列的方向一致 (「棒」所指的方向相同);但不同層的分子排列的方向就不同了。相鄰兩層分子的方向相差一個固定的角度,就好像每層分子都「轉動」了一個固定的角度一樣,使整個結構看起來像一個扭轉了的柱體。有趣的是,當偏振光經過液晶體時,分子改變光的偏振方向,使其與分子的排列方向一致 (圖 14b)。因此,如果我們讓偏振光經過某個厚度的液晶體,便能使光的偏振方向改變一定的角度。

液晶體顯示屏上有很多細小的顯示單位 (稱為像素),在每個顯示單位中,有液晶體夾在兩片偏振器之間 (圖 15)。顯示屏內熒光管所發出的白光首先通過一塊偏振器,使光產生偏振。當偏振光經過液晶體時,分子開始改變光的偏振方向。如圖 16a 所示,當光通過某個固定厚度的液晶體後,偏振方向被「扭轉」了 90 度,方向與第二塊偏振器的方向一致,因此從液晶體出來的光線可以通過第二塊偏振器。

圖 15   液晶體顯示屏上的一個顯示單位 (像素)。每個顯示單位有液晶體夾在兩片偏振器之間。施加於液晶體的電壓控制通過第二塊偏振器的光線強度 (見圖 16)。透過控制通過紅、綠、藍三色濾鏡的光線相對強度,可顯示出不同的顏色。 圖 16    (a) 當沒有電壓施加於液晶體時,光線可以通過這個偏振器和液晶體的組合,(b) 當施加的電壓夠高時,液晶體分子層的「扭轉」消失,因此沒有光能通過偏振器和液晶體的組合。

可是,當有足夠高的電壓施加於液晶體時,液晶體分子層的「扭轉」便會消失,不同層的分子以相同的方向沿電場排列 (圖 16b)。結果,偏振光經過液晶體時,偏振方向不改變。從液晶體出來的光波,因為偏振方向與第二塊偏振器的方向互相垂直,便不能通過偏振器。如果所施的電壓較低,分子層的「扭轉」便不會完全消失,結果是部份光波可以通過第二塊偏振器。因此,只要我們調較所施加的電壓,就可以控制通過偏振器和液晶體組合的光線強度。

如圖 15 所示,液晶體顯示屏的每個顯示單位都由紅色、綠色和藍色濾鏡組合而成。上述的液晶體和偏振器組合可用來控制通過這些濾鏡的光強度。與陰極射線管顯示屏相似,每個顯示單位的顏色都是由紅、綠和藍光的相對強度控制。眾多顯示單位產生不同顏色的色點,構成彩色影像。

液晶體顯示屏所消耗的能量主要是用於熒光管,所需的能量並不多。相反,陰極射線管顯示屏需要較多能量,以產生電子束和改變電子束的方向,使它在熒光幕上掃描。因此使用液晶體顯示屏比陰極射線管顯示屏更有助節省能源。

下面的動畫有助你了解更多有關陰極射線管顯示屏以及液晶體顯示屏的運作原理。

Flash 動畫:  1.  陰極射線管顯示屏的運作原理   2.  液晶體顯示屏的運作原理


照明裝置的能源效益

要節省照明裝置所消耗的能源,主要有兩種方法。一方面可以使用具能源效益的照明裝置,另一方面要減少照明裝置的使用時間。

圖 17   T12,T8 及 T5 熒光燈,留意 T5 熒光燈較其餘兩種幼及短。 (圖片鳴謝:機電工程署)
圖 18   小熒光燈用的電子鎮流器

熒光燈是現今辦公室內最普遍採用的照明裝置。最常見的熒光燈呈管狀,這種熒光燈已發展了三代,第一代的管狀熒光燈稱為 T12,直徑為 38 mm;第二代稱為 T8,直徑為 26 mm;而第三代稱為 T5,直徑較 T12T8 為小,只有 16 mm

T5 熒光燈的發光效率較 T8T12 熒光燈高。發光效率代表光源將所消耗之電能轉換成光之效率,數值愈高,光源的效率愈高。T5 熒光燈的發光效率大約是 100 lm/W,而 T8T12 熒光燈的發光效率分別只有 80 lm/W70 lm/W

所有熒光燈都必需裝有鎮流器,以限制及穩定通過熒光燈的電流 (圖 18)。鎮流器主要有兩種,分別是電磁式鎮流器及電子鎮流器。一般來說,電子鎮流器的價格較高,但它的效率較高,可節省高達 20%30% 的電能,因此長遠可大幅減少電費。此外,電子鎮流器所產生的熱量較少,可減少空調裝置的負荷,節省電能。

除了使用效率較高的電燈及鎮流器外,我們亦可利用自動控制節省能源。例如,透過安裝紅外線或超聲波運動感應器,探測辦公室內是否有人活動,並在有需時才自動開啟電燈﹔而當辦公室沒有人活動時,自動關閉電燈,節省電能 (詳見「以自動控制節約能源」)。


其它節約能源的方法

以上所提及的各種方法都能直接節省能源,除此之外,亦有不少間接節省能源的方法。

在辦公室內,每天都耗用大量紙張及文具。生產紙張及各種文具的過程亦耗用能源及天然資源,因此減少使用紙張及文具既能節省能源,亦能保護地球的天然資源。

以下是一些減少使用紙張及文具的方法:

  • 使用紙張的兩面,例如可透過電腦程式調校雙面列印,或循環再用只使用了單面的紙張。
  • 以電子郵件代替發送便條和傳真文件。
  • 以黑白列印文件,盡量避免以彩色列印文件,減少消耗彩色墨水。
  • 在列印文件前先作校對,以減少需要重新列印的機會。
  • 直接把地址列印在信封上,以減少使用標籤。
  • 回收紙張及光碟作循環再造。

互動問題