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翻譯:高慧芬(國立自然科學博物館);審核:台灣環境資訊協會編輯部
*英文版教案下載(PDF格式)
要如何同時拯救環境,並且節約學校經費?只要遵循簡單而直接的學校能源檢視,就能達到保護環境,並從多元的觀點學習到氣候變遷的知識,更改善學校環境。透過這個歷程,你會了解學校日常能源實際的消耗。執行這項稽查計畫,對學校而言只要小部份的支出,甚至不用支出任何費用,就可能節省學校每年的能源開銷。這項能源檢視,讓你認識各種能源的消耗情形,以便採取各種方式來減少能源的消耗。
節省下來的經費則可以用來支應其他重要的學校計劃,但是更重要的事是節省能源,能減少地球資源的浪費及環境的汙染,在學校進行這種能源效率的改善,一如減少能源的使用一樣讓我們獲益多多。例如,使用日光燈 (CFL)來取代一般的白熾燈泡,每年將平均節省6,000百萬瓦的電能,相當於節省十座火力發電廠每年輸出的能源。同時,假如美國每戶以一盞日光燈取代一盞白熾燈泡,則每盞減少約1,000磅的污染量,相當於減少一百萬輛車的汙染。
這項計畫將幫助個人和班級,來執行學校能源的檢視,並提出結果報告。執行這項計劃,首先你需要:
- 從檢視表及帳目來收集學校使用能源的資料
- 分析帳目資料,透過計畫追蹤能源的使用情形
- 將結果寫成報告,並建議如何改善學校能源的使用
- 將你的發現與建議提供學校行政人員參考,並讓他們採用你的一些建議
入門作業:
以班級為單位,列出學校使用能源的影響因素。
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會計 -- 了解你的開支
接著,請用一些時間檢查學校的帳單,查看帳單上能源的使用情形。
計畫
蒐集學校使用能源、用水及垃圾處理的帳單資料。
所需的配備及資訊:
- 學校資源使用表(如下)
- 最近幾年學校設施的帳單,包括使用情形及費用支出。
- 了解使用度數及費用的換算。
學校資源使用表
月份 |
用電
(千瓦/時) |
成本
($)
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天然氣
(熱度)
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成本
($)
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燃料油
(加崙)
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成本
($)
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水 |
加崙 |
$ |
一月 |
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合計 |
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總計成本 |
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照明檢視
開始使用風力、太陽能、地熱等可更新的能源,來拯救地球,同時減少能源的開銷。希望你辦得到或盡量找到上述替代能源。然而,並不是每間學校都能立刻更新,即使利用太陽能產生暖氣也難以達到。但是,學校照明設備的改善,是每間學校較容易做到的節能方式。學校照明需要使用能源並且付出費用,而照明設備的維護也是如此。下表顯示以日光燈取代白熾燈泡,會有較長的照明使用壽命。
不同的照明特性
燈的種類 |
效率(流明/瓦) |
平均壽命(小時) |
白熾燈泡 |
5-20 |
750-1,000 |
鹵素燈 |
15-25 |
2,000-4,000 |
日光燈(5-26瓦) |
20-55 |
10,000 |
日光燈(27-406瓦) |
50-80 |
15,000-20,000 |
〔問題〕
如果你用 $5.50買一個平均壽命 850小時的燈泡。但是你又發現一個同樣燭光而價格為 $62.00且平均壽命為 18,000小時的燈泡,那麼,請問這兩盞能源消耗相同的燈,哪一盞較划算?
_______$5.50燈泡 _______$62.00燈泡
*提示:你需要買21個壽命長850小時的燈泡,才能達到18,000小時的照明(21×850=17,850小時)。這21個燈泡將花費$115.50元!
計畫
檢視學校的照明清單,並完成房間照明檢核表如下:
配備需求:
- 捲尺
- 光度計
- 學校房間的配電表
- 光度調查表(如下)
程序:
- 檢查屋內的燈泡種類
- 檢查光度的讀數(呎/燭光)
- 紀錄燈泡數目和它的瓦特數
- 紀錄燈光控制的情形
- 紀錄每一個燈座的燈管數目
撰寫報告,分析比較學校和附近地區照明運用情形。
房間照明檢核表
房間數目 |
房間使用(1) |
白熾燈泡數/瓦特(2) |
日光燈/瓦特(2) |
高強度放電及瓦特(2) |
呎/燭光(3) |
建議(4) |
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- 房間使用:列出基本用途如科學教室、辦公室、美術教室等。
- 燈泡數/瓦特:了解燈泡的種類、數目及瓦特數。最好包括底座的形式。
- 呎/燭光:可從電箱的照明計數器讀出。
- 建議:檢查房間內是否有窗戶或天窗?燈源的反射鏡是否模糊不清?天花板是否反光。
水的檢視
有許多方法可以幫助學校節約用水,例如檢查是否漏水,減少水(尤其是熱水)的使用,以及改進水的輸送效能。
〔問題〕測量流速
在學校健身房沖澡處或洗手檯放置一加侖的容器,檢視每分鐘有幾加崙的流速,必須冷水和熱水一起打開至適溫,就像平日沖澡或洗手一樣。利用手錶上的秒針來計時,看看需要多少時間可注滿一加崙的水桶。
一加崙沖澡/洗手用水=_______秒。
將得數除以一,再乘以60,得出每分鐘的加侖數=______GPM
然後關掉冷水開關,只打開熱水,看看要多久時間會注滿一加侖的容器。
一加侖的熱水=______秒。
同樣的,將得數除以一,再乘以60,得出每分鐘的加侖數=______GPM
*用低速的蓮蓬頭沖熱水,只使用2.5GPM或更少的水。假如你的水流數超過2.5GPM,只要更換蓮蓬頭,就能節省能源。同樣的,裝置自動感應器來節省洗手台用水,經過一段長時間後,就可以省下不少的費用。
計畫
找出學校下列資料:
- 每月使用的熱水量(加侖),將它記錄在表上。
- 每月燒熱水所用的電量(KWH)或天然氣(熱度)。
- GPM(學校沖澡處或洗手檯的水流速,每分鐘加侖數)。
- 每分鐘使用多少立方呎的水量。
- 每立方呎或每加侖的費用。
- 燒開每加侖或每公升的熱水,所消耗的能源
* 1立方尺相當於7.69加侖。
* 1卡相當於1公升的水增加攝氏一度所需的能源。1公克的水重,相當於1公合的容積。
計算學校熱水所消耗的能源:
所需配備:
- 溫度計
- 一加侖的容器
- 一公升的瓶
所需資料:每月使用熱水的總量(立方呎)
燒熱水所用的能源種類(燃油、天然氣、用電)
- 使用溫度計量測熱水及冷水水龍頭的攝氏溫度,比較它們的度數差
- 計算學校燒熱一公升的水,需要幾卡的熱能。
- 燒熱一加侖的水,需要幾卡的熱能。
- 燒熱一立方尺的水,需要幾卡的熱能(一立方呎相當於7.69加侖)。
- 學校每月使用多少熱能來燒熱水(熱水大約三分之一的總用水量)。
- 換算總卡數(#4)________千瓦/小時。
- 計算學校每月所需熱水的費用,先用瓦斯熱水器計算,再用電熱器計算。
- 歸納出水熱型暖氣的效率及系統型效率如何?二者之效率比為何?
是非題:
假如水源經太陽能板先加熱,則能減少燒熱水所使用的能源和花費。__○ __× 為什麼?
(答案是○,因為經過一段時間後,熱能使用較少,只需維護費用,因而省下一筆費用)
寫出一份關於學校熱水使用的報告
學校熱水使用表
月份 |
立方呎(CF) |
加侖(Gal) |
公升(L) |
能源費用($) |
一月 |
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二月 |
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三月 |
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四月 |
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五月 |
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六月 |
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七月 |
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八月 |
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九月 |
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十月 |
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十一月 |
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十二月 |
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總數 |
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食物供應檢視
在廚房內
某些款式的電冰箱在其使用壽命期間,會讓你支付的電費高於購買冰箱的價格。使用省電的款式(附省能裝置)則會省下不少費用。
標示燈的使用會消耗30%天然氣,所以休息時間或長時間不運轉時,均將標示燈關掉。
〔問題〕
有一項實驗中,廚師們在同一廚房,使用相同的廚具,烹煮同一道食譜,有些廚師只使用別人一半的能源,請問他是怎麼辦到的?
回答:
- 採用直徑和爐子直徑相同的鍋子
- 使用鍋子時要加蓋
- 用壓力鍋取代普通鍋
- 在菜餚將熟之前就關掉爐火
- 開冰箱之前先想好所要取用的東西
- 從冰箱一次取出一餐所需的東西
- 洗碗機等裝滿時才一次清洗
計畫
檢查校內食物供應區,評估其情況。
所需配備:溫度計
請完成下列烹飪及洗碗時的檢核表。
烹飪食物時
是 |
否 |
營業餐廳食物供應之省能檢核表 |
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短暫使用煎鍋、燒烤架、烤箱等,並且只在尖峰時間使用 |
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烤箱預熱至所需溫度即可,不可太高溫 |
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儘可能使用小型省能烤箱 |
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快速開關烤箱以免熱能流失,每打開烤箱一分鐘,就流失1%的熱能 |
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炊具及爐具不用時,要切掉開關 |
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肉類以文火慢煨為宜。以250oF烘烤5小時,較之以350oF烘拷3小時,可節省25-50 %的熱能 |
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設定烘烤時間,可充分使用烤箱的能源 |
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在烘烤時,不要打開烤箱 |
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烤架的面積太小時,只烹烤到部分的食物 |
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煎鍋要常清洗,濾油一天一次 |
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食物保溫器及保溫盤,在必要時才打開 |
洗碗機—熱水
是 |
否 |
關閉時水溫保持75oF,使用前二小時預熱至140oF |
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每六個月讓熱水器乾燥一次 |
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在有需要時才使用熱水 |
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在裝滿時才啟動洗碗機 |
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熱水器的線圈避免石灰沉積 |
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水龍頭漏水嗎? |
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在熱水管上裝置水壓調節器,減少熱水的浪費 |
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熱水管是否絕緣? |
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一般使用時,水溫保持在140o F,而龍頭的水溫保持在110o F |
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利用白天時間清潔洗碗機 |
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擦拭盛水桶,以保持水溫 |
他注意事項:開發一處自然中心、溫室、或學校植物園區來減少學校能源消耗及膳食的開銷。這並且提供許多學科,一個動手學習的經驗,可改善學校中常見的不健康的飲食習慣包括垃圾食物、汽水的食用等。事實上,可規劃另一個計畫,找到地方資源來補充這份稽查,省下更多的經費來改善環境。
資源回收
在學校中另一項重要的節省能源的方式是做資源回收。這件事全校可以總動員。例如從餐廳回收牛奶的紙盒,或從影印室回收碳粉匣。藉由紙類、牛奶盒、及其他材質的回收,學校的垃圾可以減量。不僅力行節約,也有益於環境。從學校的固體廢棄物做起,進而及於鄰近的社區。在許多的社區中,均可找到相關的個人或組織來協助訂定這方面的計畫。
重複利用資源可以節省能源,也可獲得創意。兩公升的瓶子裁成一半,可以變成一個培養植物的花盆,若是玻璃瓶,則可以變成一件藝術作品。其它範例如,從鋁礦砂提煉鋁土,較之從使用過的鋁罐重製,要多出20倍的能源消耗。所以,減量、重複使用、及資源回收有其意義存在。
另外,購買及選用可長久使用的物品、或損壞後可以修復的東西,或是再製品、可回收品,或是不過度包裝的物品等等,都是節省能源的妙點子。
計畫報告
一旦完成計畫中的工作項目後,就可整理資料作成正式的能源建議書。然後和負責建築物管理與維修的相關人員約定時間,提出你的能源稽查報告。試著找出主要使用的能源,評估它的花費,然後提出你的建議。預估回本的期間,亦即將你建議改善的花費,除以每年可省下的費用。例如:花費$18,000改換照明裝置,每年可省下$6,000的電費,那麼回本期間是$18,000/$6,000yr=3yr. 只要3年,就可將省下的費用來改善學校其他的設施。
節省能源之建議 |
建議案所需成本 |
預計節省之能源/年 |
回本(年) |
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補充資料:能源與環境
能源的環境成本
一般人使用汽車所付出的加油費用,不包括汽車或燃料所衍生的成本在內。美國環境保護機構(EPA)根據美國全國平均估計,每產生千瓦/時的電能,就會產生1.5磅的CO2,5.8克的SO2,及2.5克的氮化物(NO2 and NO3)。將這些數值推估到全國,其數量相當驚人。假如使用具有能源效率的照明,全國所需的總電源將減少10 %以上,減少的產物如下:
- 202,000,000公噸的溫室氣體---二氧化碳(國家總量的4%來自4,400萬輛汽車的排放)
- 1,300,000公噸的二氧化硫(國家總量的7%)
- 600,000公噸的氮化物(國家總量的4%)
〔課題〕白熾燈與日光燈
每一個標準的60瓦白熾燈泡$0.43元,每一個9瓦的日光燈附上繼電器為$9.95元,兩者所產生的電能相同。請問何者較便宜?就商品的價格來說,白熾燈泡貴了20倍。利用這些數據完成表格。
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白熾燈泡 |
日光燈 |
價格 |
$0.43 |
$9.95 |
壽命(小時) |
1000 |
10,000 |
每小時耗能(瓦) |
60 |
9 |
每千瓦/小時的排放物:
- 二氧化碳CO2 ..... 1.5
- 二氧化硫SO2 ..... 5.8
- 氮化物NOx ....... 2.5
當你購買照明燈泡時,事實上是買它的照明亮度和所需的運轉能源。回答下表中的問題。簡化計算式,使用上面白熾泡和日光燈的例子,計算10 ,000小時的亮度的耗能情形。
燈泡種類 |
成本(1) |
成本1000時 |
瓦特 |
千瓦 |
能源成本$0.6千瓦
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CO2
克
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SO2
克
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NOx
克
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白熾燈 |
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日光燈 |
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* 白熾燈泡壽命1,000小時,日光燈壽命10,000小時
會計成本:
- 使用白熾燈泡提供10,000小時的照明,成本要多少?
提示:($4.30燈泡+$36.00能源)
- 使用日光燈提供10,000小時的照明,成本要多少?
- 白熾燈泡使用的電能比日光燈多_______%
環境成本:
- 白熾燈泡產生的二氧化碳比日光燈多_______%
- 白熾燈泡產生的氮化物比日光燈多_______%
- 列出幾項環境中二氧化碳增加所產生的問題:
A.___________________________________
B. __________________________________
C. __________________________________
- 列出三項環境中二氧化硫及氮化物增加所產生的問題:
A. __________________________________
B. __________________________________
C. __________________________________
照明的成本
許多人認為能源成本是生活上不可避免的固定支出。然而,能源成本既非不可避免,亦非固定支出。你已知道購買照明措施,實際上包括燈泡本身和耗能成本。根據環保單位指出,日光燈雖然比白熾燈效率高,仍需花費很高的能源成本。事實上,日光燈成本的90%是能源成本,6%是材料成本,3%是人力成本,1%是回收成本。幸運的是,新科技大大的提升日光燈的照明效能,從45%提升到90%以上。
未來的能源成本
〔問題〕根據你閱讀到的、或從電視上看到的、或聽說的,未來能源的價格會怎樣?
〔團隊活動〕找出能源成本可能提高的理由,並且討論為什麼會,或為什麼不會如此。
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能源成本提高的理由 |
能源成本下降的理由 |
1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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6 |
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效能
效能是指能源在經過每一個轉換的過程,最後留下來能夠使用的部份。假如系統中每部分都很有效能的話,則完成工作所需的能源就會減少。這是任何能源管理計畫的終極目標,也是這項學校計劃的理想。減少能源使用的方式有三種:(1)減少系統的使用,(2)更智慧地使用系統,(3)讓系統更有效率。
例如:將三種減少能源消耗的方式運用在自用車上。一是減少開車,二是改變開車的習慣,例如改以時速50哩開車(最有效能的速度),避免突然煞車或逐漸減速。三是確保汽車系統中每一個耗能的運轉都很有效率。一個燃油噴口塞住的引擎,或火花塞不當的點火,會比一般正常運轉時的引擎,消耗更多的汽油。輪胎充氣至適當的壓力較之未充氣的輪胎,有較高的耗油哩程。
〔問題〕
Sally擁有一部1981年的Toyota Corolla 汽車,她想提高車子的耗油哩程。她的車子不跑長途,只是來回學校之用途。那麼,她應該:(勾選下列一項)
_______ 花費 $29.95去打蠟
_______ 將輪胎充氣至適當的程度
雖然,一棟建築物全然不同於一輛汽車,但是省能的基本原則是一樣的。要節省能源至最高極限,就必須考慮所有的狀況、以及不同狀況之間的影響、並比較潛在效益和成本,及其他諸多的因素。
能源:一個歷史性的全球觀點
化石證據顯示和人類物種最接近的智人,生存在地球上大約只有40,000年的光景,較之地球本身46億年的歷史,不過是星球上瞬間的存在而已。人類大部分時間過著狩獵的生活。直到近來經過農業革命(10,000-12,000年前)及工業革命(165年前)才增加了各種能源的利用。農業革命之後,人類不再汲汲於尋找食物(能源),而有餘力形成社群並創造文明。1840年代的工業革命,促使能源的使用從化石燃料到新能源的開發,並應用於生產糧食和製造產品。工業革命之後,在所有開發國家中,每一個人直接或間接使用能源的機會則大量的增加。
每人在不同的人類文化發展階段之能源使用情形
文化發展 |
每人千卡/天 |
早期人類時期
狩獵時期
早期農業
農業發達期
早期工業
現代工業(其他已開發國家)
現代工業(美國)
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2,000
5,000
12,000
20,000
60,000
125,000
230,000
|
請注意上表中,對於能源的平均消耗量,在美國是每人每天230,000千卡,而其他已開發國家合計每人每天125,000千卡而已。因此,每一位美國人比起每位德國人或英國人幾乎是兩倍的能源使用量。美國只有4.7%的世界人口,卻用掉25%的世界能源。所以,極需減低能源的消耗,正視能源的效率。若再不採取行動,則不僅是你本人,或是你學校,甚至是這個星球,都會負擔不起的。
結論:減少個人的能源消耗,不論是在學校、辦公室、家裡,都有許多的方法可以省能。只要更換照明用燈泡,翻修餐廳以更健康的方式供應食物,就能讓我們在生活上有效率的利用能源,為每一個人投資一個美好的世界。其它關於如何為學校或這個地球採取具體的行動,請參看網站 www.earthday.net.
其他節能行動:
- 關掉走廊上不使用的燈
- 使用絕緣的材料改善屋頂與其他建材,
- 更換老舊的有縫隙的窗戶
- 申請經費補助其他的環境保護計畫
- 裝置新的自動調溫器
- 在門戶週圍放置填縫膠和擋風雨條
- 採用廣播方式來宣佈節能的妙方
- 用影帶或手冊介紹基本的「怎麼做」行動
- 實施全校性的關於能源的海報設計比賽
- 利用防紫外線的膠膜或是罩簾,遮住向陽的窗戶
- 逃生口的指示燈採用LED
- 在所有使用的房間內裝置光度感應器
- 在走廊上裝置光線反射器
- 實施能源之旅活動,到其他學校分享成功之經驗
- 種植植物提供遮陰或防風用
- 建材均改用絕緣材料
- 在教室內盡量採用自然光線
- 改以自動感應器啟動戶外用燈
- 尋求經費資助學生從事能源稽查的工作
- 追蹤學校電器設備每小時的能源使用量及其花費,並將此資訊貼在電器設備上
- 購買太陽能水暖器
- 在廁所或浴室內裝設紅外線感應器
- 關閉最外面的門
- 冬天時關上教室的門窗以保住暖氣
- 使用窗簾以保持暖氣或阻隔陽光
- 培訓管理員有關節約能源的議題
- 執行罰單計畫,對忘記隨手關燈的人開罰單
- 讓所有內部的門,只通往主要的出入口
- 隨時更新學校電器設備、照明設施等清單
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