新兴半导体技术催生绿色节能的大学校园

大学校园的最大电力消耗来自于照明。

      由图中可以看出，大学校园的最大单一电力消耗来源在于照明，可能占校园整体电力消耗达30%之多。紧随其后的是供暖/加热(包括烧开水)和(空间)制冷，这两项能耗相加所占比例可能超过35%。另外，约有20%的电能消耗来源于电冰箱和其它家电。计算机和其它电子产品(如电视、音乐播放器、DVD和机顶盒、充电器)在大学校园总能耗中占大约15%。

选择CFL与LED照明，节能75%

      “在照明方面，节省能耗的最大来源将是从传统的白炽灯转向发光二极管(LED)或紧凑型荧光灯(CFL)。”安森美半导体汽车和电源管理部市场总监Eamonn Ahearne表示，“LED在户外建筑照明方面已经应用很好，但如今正越来越多地拓展至室内应用。”

      他举例说道：“安森美半导体曾经做过一项试验，我们从一家时尚的国际家具店购买了一个在学生中间非常流行的50W阅读灯。这个阅读灯使用的是卤素灯泡，采用60Hz变压器(重1.5千克)驱动。我们测得该灯的输入功率为44.2W(变压器中的功率耗散为9.7W)，相应我们得到的光强度是65.7英尺烛光。我们采用一个LED来替代卤素灯，并用基于安森美半导体的NCP1013/14控制器电路板替代变压器。当我们再导通阅读灯时，我们发现，基于6.0W的输入功率(其中LED灯驱动电源的功率耗散为1.69W)，我们获得每瓦75.1英尺烛光的光强度。所以，通过转用电子解决方案，我们每瓦获得的光输出是原来的8倍，而且我们新的灯具所消耗的总功率少于原本卤灯素中变压器所单独浪费的功率。”

      在CFL方面，Ahearne指出主要的节省电源是通过在电子镇流器中集成功率因数校正(PFC)来实现的。举例来说，如果功率因数没有调节，1个电流能力16A的电源插座只能够驱动大约7台个人计算机(PC)；但功率因数若经调节，相同功率的插座可以驱动12台PC。因此，通过在照明和日常通用电子产品中应用PFC，我们能够大幅消除一些能源损耗，并减轻对配电网络进行扩容、从而补偿传统损耗的需求。“虽然CFL和LED灯比白炽灯贵，但它们的工作寿命却比白炽灯长10到20倍，并且效率更高。因此，大学校长不仅要考虑照明灯的成本降低，还要考虑在校园内不断替换灯具所需要的人工成本降低。”他指出。

      飞兆半导体中国及东南亚地区销售副总裁陈坤和更是明确地指出，通过采用紧凑型荧光灯(CFL)和发光二极管(LED)照明，能节省的功率高达75%。他解释说：“CFL内含半导体器件，所使用的电能减少了75%，使用寿命延长达10倍。LED照明也使用了半导体器件，能够节省更多的能量，使用寿命长达20年。飞兆半导体提供用于CFL和LFL设计的高度集成的镇流器IC产品(FAN7710和FAN7711)，在单一解决方案中整合了高端栅极驱动器电路、550V MOSFET、频率控制电路和一个并联稳压器，是非常紧凑的高能效替代产品。

学生用电器选择要符合能源之星

      在选择电器用品时，大学校园应当鼓励只选购那些符合最新能效指南和规范(如美国“能源之星”或中国相应的“中标认证中心(CSC)”的建议)的产品，或中标认证中心相关规范涉及到的电器。作为一项可能的节能示例，我们可以参考一下“能源之星”针对成像产品的最新1.1版规范。这项“能源之星”规范将于2009年7月1日开始生效，通过这项规范认证的打印机、复印机、扫描仪、传真机和多功能一体机等成像产品的能效将比目前的合格产品型号高出14%，同时它们还继续提供消费者所期望具有的特性和功能。如果未来几年将在中国销售的所有成像产品都符合这项最新规范，中国的消费者每年将可节省约5亿美元的能源开支，所减少的温室气体排放相当于超过50万辆小汽车的排放量。

Eamonn Ahearne：大学校长应当重点将“绿色环保”融合到校园文化中，这不单是为校园，更是为了国家的未来。

Ahearne还提示：“另外，学校需要考虑学生的生活是如何安排的。学生公寓楼是否配有公共厨房，以此减少电冰箱、炊具和其它电器的数量？是否具有中央餐厅来减少个人烹饪量？毋庸置疑的是，在大学校园综合考虑，对电器的地点位置和类型实施限制，将有益于节能。”

陈坤和则从电机的选择上来分析。他解释，大学校园可能存在众多使用电机的应用，如空调和加热器、电梯、工业风扇和泵。如果能从单相AC电机转为电子可变速电机，便能节省多达40%的电能。

飞兆半导体的集成式模块(Motion-SPMTM)和分立式解决方案能实现基于逆变电机的应用，如洗衣机、空调、吸尘器和风扇电机，可以减小体积、提高效率和性能。

在用于白色商品/家用电器的电源方面，飞兆半导体推出了多种新产品，能够提升在正常和待机运作状态的电源效率。高集成度的绿色FPS开关FSFR2100采用零电压开关(ZVS)技术，大幅降低了MOSFET和整流器的开关损耗。飞兆半导体的数种绿色FPS e-Series产品在准谐振模式下工作，通过减少开关损耗，提高了标准反激式转换器的效率。飞兆半导体的Power-SPM模块FPP06R001可省去多达10个分立组件，并减少电路板占用空间达20%。其高能效性有助于电源设计满足下一代能源之星标准的要求，即规定电源在正常输出负载条件下必须达到85%或更高的效率。

      “这些努力在减少功耗方面发挥了巨大的作用，例如使用1,200万个高能效的洗衣机，所节省的能量意味着可以关闭四座300MW的发电厂。”陈坤和表示。

教学设备耗电在计算机与服务器

      至于教学设备，学校使用的计算机越来越多。在大学校园，工作和娱乐用途的计算机约消耗着全部校园电能的3%。大学校长应当鼓励学生购买符合尽可能最高能效标准的计算机及电源。

      “举例来说，基于安森美半导体GreenPoint解决方案产品，如NCP1654 PFC控制器和NCP1396谐振控制器的计算机电源能够满足80 Plus的银级标准，在20%轻载和100%满载时能效高于85%，50%典型负载时高于88%。我们还将于2008年12月发布基于NCP1901的笔记本电脑适配器参考设计，满足80 Plus的金级标准，50%典型负载时的能效高于90%。”Ahearne表示。

      陈坤和则强调说：“计算应用尤其是服务器，是大学和学院实现节能的另一个领域。从2004年到2007年间，飞兆半导体升级了公司在亚洲的服务器，不仅节省了维护和支持成本，还把能耗降低了大约45%。另外，新服务器的体积更小，需要较少的冷却系统，因此能降低总体能耗。”

大学校园的节能监控

      大学校园的能耗能够通过引入电子控制器来进行更加高效地管理。例如，可以采用自动调温器来优化建筑物中正在使用的供暖和制冷系统，动作探测器和定时器能够用于管理照明。“安森美半导体的专用集成电路分部与一些主要的建筑物管理系统制造商密切协作，提供更加复杂的产品，推广和改善大型和小型物业中的能源管理。”Ahearne表示。

      他还指出，为了实现真正的绿色环保，能效应在大学校园的建设阶段就融入到校园之中。很多行动措施都有章可循：确保墙体和屋顶之间有足够的绝缘，以防热及防冷；门窗应当安装防气流带，从而帮助保持热量；在较热的气候中，应当安装吊扇，并在有人时使用，从而将使用空调的需求降至最低；应当植树，为暴露的窗户遮荫，为大学校园创造具有吸引力的环境，并帮助提升空气质量；门窗应当安装临时遮阳帘；使用电子自动调温器来优化大学校园的温度设定，并确保仅在有人的时候提供供暖或制冷；还应该考虑安装太阳能板来实现热水及满足日间的能源要求。

      我们还需要从校园人口来考虑大学校园的绿色环保。学生和教职工在绿色环保上的表现如何？他们会在不使用时关闭电器吗？他们愿意调高或调低自动调温器的温度一两度来节能吗？公用供电机构可能愿意以折扣价提供富余电量时，他们是否愿意将用电的时间安排调整到“非高峰”时间？“大学校长应当重点将‘绿色环保’融合到校园文化之中，这不单是为校园的将来，更是为了国家的未来。”Ahearne特别强调。

      环顾世界各国，我们会发现，能源消耗量会随着GDP的增长而升高。中国希望享有西方较高度工业化国家的生活方式之优势，但是在这个发展过程中，中国必须避免照搬这些西方国家的能源消耗习惯：地球实在不可承受如此的资源消耗。因此，中国必须使年轻人养成良好的能源消耗习惯，这样才能增加中国的能源要求至能够为所有人提供灿烂未来。与此同时，美国等国家也必须采取行动，减少当前的总能耗。