高校校園合理用能綜合評價指標體系的構建

支 琴， 姚仁忠， 呂淑彬， 盧志堅

(1.上海交通大學 后勤保障處，上海 200240；2.上海財經大學 節能辦公室，上海 200433)

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高校校園合理用能綜合評價指標體系的構建

支 琴1， 姚仁忠1， 呂淑彬1， 盧志堅2

(1.上海交通大學 后勤保障處，上海 200240；2.上海財經大學 節能辦公室，上海 200433)

為了科學、合理地評價高校校園的用能情況，規范高校能源管理體系建設，本文對國內外綠色校園、綠色建筑和用能評價等相關評價體系進行了特征、內容和構建方法等分析，結合我國高校用能特征和管理需求，提出了定性和定量相結合的高校校園合理用能綜合評價方法。基于2011～2014年上海地區高校能源資源的消耗統計數據，以及上海15所公辦高校的76幢重點用能建筑和相應校園的能源審計結果，通過能耗分析、指標篩選、模型構建、實例對標，建立了上海地區高校校園合理用能綜合評價指標體系，為學校在組織與制度構建、節約資源政策制定、節能技術應用和節能運行監管體系建設等方面提供參考。

合理用能； 綜合評價； 指標體系

0 引 言

校園作為社會的重要組成部分，隨著教育事業和辦學規模的不斷發展，校園能源資源的消耗呈剛性增長趨勢[1-3]。為此，2008年開始國家住房和城鄉建設部、發展改革委、教育部等部委針對校園節能減排給予了大量專項資金的支持，鼓勵全國各高校大力開展節約型校園建設，落實節能環保示范項目。2011年上海市頒布了《上海高校“十二五”節能減排工作規劃》、《上海高校和直屬中等學校“十二五”能源消費總量控制及節能降耗目標分解方案》等文件，并會同市發展改革委、市質量技監局制定本市地方標準《上海高校合理用能指南》，通過宏觀指導、能效考核、專項落實等多措并舉，全面推進校園節能管理。

然而，國家及地方對學校的指標考核僅僅針對校園的綜合能耗、單位建筑面積能耗，對能耗增長未達標的原因難以進行翔實分析與準確定位。特別是各高校用能特征、管理需求均不相同，能耗差異較大。如何通過精細的能效指標、科學的評價方法來衡量學校用能合理性、適用性，成為評價節約型校園建設水平、考核學校響應國家政策號召力度和自身節能建設程序的重要手段，學校也亟需一套適用于本地區高校的合理用能統一評價方法[4]。

為此，以上海地區高校為例，通過國內外相關評價體系的綜合分析，在己建設的節能監管平臺基礎上，通過對2011～2014年期間上海市高校能源統計數據以及15所公辦高校的76幢重點用能建筑和相應校園的能源審計結果進行評價指標分析、評價方法研究及評價標準指導，建立高校合理用能評價指標體系，為科學評價高校節約型校園建設水平，為學校提供組織與制度構建、資源節約政策、節能技術應用及節能運行監管體系構建等方面的指導提供參考。

1 國內外相關評價體系

校園合理用能的評價研究尚處于起步階段，且多體現在節約型校園和綠色建筑方面。目前國內外還沒有一套較為成熟的、完整的、適用于校園合理用能方面的評價體系出現。

1.1 綠色校園評價

《綠色校園評價標準》[5-6]CSUS/ GBC04-2013是以校園整體作為評價對象，設立規劃與生態、能源與資源、環境與健康、運行與管理、教育與推廣五大類指標，每類指標細分控制項和評分項，同時為鼓勵綠色校園的技術創新，體現綠色校園的特色，評價指標體系還統一設置特色與創新指標作為加分項。通過綜合指標評價，在校園全壽命周期內最大限度地節約資源(節能、節水、節材、節地)、保護環境和減少污染，為師生提供健康、適用、高效的教學和生活環境，對學生具有環境教育功能，與自然環境和諧共生的校園。

1.2 綠色建筑評價

LEED(Leadership in Energy & Environmental Design)是美國綠色建筑委員會為滿足美國建筑市場對綠色評定要求，提高建筑環境和經濟特性而開展的評級計劃，是一個性能性的標準，從建筑全壽命的視角對建筑整體的環境性能進行評估，主要強調建筑在整體、綜合性能方面達到建筑的綠色化要求，很少設置硬性指標，各指標間可通過相關調整形成相互補充，以方便使用者根據本地區的技術經濟條件建造綠色建筑。

2006年6月建設部、科技部聯合印發了《綠色建筑評價標準》[7-9]，主要用于評價住宅建筑和辦公建筑、商場、賓館等公共建筑，評價指標包括控制項、一般項與優先項，對同一對象，可根據需要和可能分別提出對應于控制項、一般項與優先項的指標要求，評價原則上以公共建筑為對象，也可以單棟住宅為對象進行評價，通過指標體系的評估，從而指導新建、擴建與改建工作的順利進行，推動綠色建筑產業發展，進一步引導、促進和規范綠色建筑建設。

1.3 節約型校園評價

在建設節約型校園的政策大背景下，節約型校園的評價體系也應運而生[10]。2008年5月，住建部和教育部發布了《高等學校節約型校園建設管理與技術導則》(試行)，旨在學習和借鑒國內外先進理念、管理經驗及技術體系的基礎上結合國情，指導節約型校園建設。然而由于校園節能監管平臺還剛剛起步，缺乏具體數據的支撐，僅以高校新建和既有校園建設的改建、擴建、運營、管理為主要適用對象，高校節約型校園考核評價辦法只能起到建設過程的理論支持作用。

1.4 用能評價

對于用能的合理性評價基本上起源于能源消耗的巨頭―工業企業。目前，我國在企業中己初步建立相關國家標準，用于指導評價企業的用能合理性，主要有：《評價企業合理用電技術導則》GB/T3485-1998，《評價企業合理用熱技術導則》GB/T3486-1993，《節電措施經濟效益計算與評價》GB/T13471-1992，《綜合能耗計算通則》GB2589-1990，《評價企業合理用水技術通則》GB/7119-1993。主要是利用能值分析法定量評估系統中各種資源流、信息流等的可持續性。能值評價的關鍵是能流圖，這個圖形通過界定系統界限、能源和系統組件來表示。系統界限表示為一個長方形框架，而能源和系統組件是由系統語言符號來表示的，它們以從左到右的順序按照質量的等級秩序(轉換率等)被放置在圖表中。能值分析[11]一般用于建筑物上，一棟建筑的能量輸入與輸出圖表可以很好地反映它在一定時期內的用能情況，通過能值轉換率、能值比率、凈能值產生率、能值自給率等一系列指標的運算，引用至學校，能夠幫助我們定量的分析能源配置與教職工、學生活動的真實價值，有助于調整校園環境和發展建設的關系。

綜上所述，由于國情及行業的區別，國內外相關領域的評價指標體系具體的評價方向和關注點不盡相同，因此在體系內容和方法的設計上有所區別。但總體來說評價的內容上一般針對具體的建筑或節能流程進行定量評估[12]；評價的方法上均建立了相應的評價機制，如定量指標、權重體系、分階段評估、評價結構設計等。同時評價結構的設計多采用了評價加設計指南的形式，特別是在作出評價之后，重點在于總結經驗以推進進一步的管理工作。

基于以上評價指標體系，根據高校用能的特點，我們對校園合理用能評估指標體系進行探討。

2 指標評價方法

2.1 指標建立原則

評價指標是度量校園能源資源運行的參數，其選擇與確認對整個體系建立與運行的結果具有直接作用。除涉及總體能源資源的消耗外，與建筑面積、學生人數等密切相關。因此，如何要在眾多的指標中選擇那么靈敏的、有代表性的、便于度量的主導性指標，是建立校園合理用能綜合評價體系的前提，主要考慮的原則有：

(1) 系統性。選取的評價指標應該涵蓋校園能源資源消耗的各個組成部分和主要環節，能夠全面反映校園的能源利用狀況和能源管理水平，這有助于識別影響能效對標水平的關鍵因素，為制定有效、可行、全面的改進措施和方案奠定基礎。同時，還應考慮指標間的系統關系，將各個指標之間必然的系統性聯系有機的結合在一起，有助于找到能源利用方面的主要差距及產生原因。

(2) 通用性。選取的指標應為高校校園內通用的、可獲得的統計數據。為防止數據分析結果產生偏差，校園能源資源消耗總量數據須與全國性或地方性的統計上報口徑一致，指標折算系數及計算方法須遵循行業統一和通用的標準、方法和口徑,確保利用該指標體系可以進行具有對等可比性的綜合評價，包括高校內及高校間的橫向和縱向的比較。

(3) 導向性。指標評價的最終目標是提供一系列體現校園先進節能管理水平和先進節能技術應用的指標參照，通過分析對比挖掘節能潛力，因此其具體指標的選擇需結合己有校園能源資源消耗實際，以先進指標為導向。

2.2 構建方法

結合國內外相關評價體系，從學校合理用能的基本目標出發確定對標范圍，通過能耗分析確定能源資源消耗的各個節點，梳理并確認一級評價指標；再結合各一級評價指標細分具體指標類型并確定系統的二級指標，從而形成綜合指標評價框架，并對框架中的指標進行統計、計算等構建指標體系(見圖1)。

2.3 指標篩選方法

學校合理用能綜合評價方法是節約型校園建設評價體系的一個分支，由于管理的落腳點不同，校園合理用能綜合評價的建立所覆蓋的范圍更精細化、適用的對象更具體化.因此，校園合理用能指標的篩選采用頻度統計和特征繼承相結合的方法[13]。頻度統計是通過己有能源審計、能源統計等相關標準文件和分析報告中采用的指標頻度進行統計分析，初步篩選使用頻度較高的指標。特征繼承法是指對合理用能評價的發展和目標分析其關鍵特征要素，通過特征要素的相似性、通用性和適用性分析可選的評價指標，綜合頻度統計確定評價指標并開展指標體系構建。

圖1 指標體系構建方法

3 指標體系的構建與應用

3.1 對標范圍

校園合理用能對標范圍和評價指標的確立是建立評價指標體系的關鍵，必須綜合考慮資源和組合能力的獨有性，這是一個系統工程，不僅針對校園的整體評價，還具體到特定單一建筑或對象的合理用能評價，包括了校園建筑、公共用能設施、全能源的綜合評價。需要圍繞校園合理用能綜合評價的總目標，分層次、分等級地建立全面、科學、有效的評價指標體系。本文從全面性和通用性的原則出發考慮，從宏觀和微觀兩個層面確定對標范圍。

(1) 宏觀層面。根據《萬家企業行動方案》和《上海高校和直屬學校“十二五”能源消費總量控制及節能降耗目標分解方案》等有關節能目標的要求，從全能源、全方位的角度出發，結合指標頻度使用情況，學校合理用能的評價首先須考慮影響綜合能耗使用量的相關因素，從建筑面積和生均使用兩個維度對學校整體進行綜合能耗的定量評價，其次從管理節能的角度出發，須對校園相應管理體制的建立、機制配套和實施運行等方面進行定性評價。

(2) 微觀層面。學校的主要能源資源消耗主要包括電力、燃氣、汽柴油、煤炭及水等，能源種類簡單，且極少存在能源轉換系統，均屬于用戶端使用需求。以“十二五”(2011～2014年)上海教育系統的各能源品種消耗構成為例，見圖2。

圖2 上海學校能源消費結構

教育系統能源消耗的83.59%為電力消耗，主要用能設施包括各類建筑、校園景觀、路燈等的照明，空調和給排水、排風和電梯等的動力系統等；煤炭、管道煤氣、天然氣、液化石油氣等能源主要用于廚房、開水房和公共的熱水系統等，占總消耗的11.33%；其余5.08%的汽油、柴油、燃料油等主要用于校園交通。

因此，確定學校對標范圍如圖3所示。

圖3 對標范圍

3.2 指標確立

校園合理用能綜合評價方法最基本的要求是評價指標的細化和評價方法的可操作性。這就要求我們用有限的指標來評價復雜系統中的各個方面，因此，評價指標體系的建立和評價指標的應用關鍵即在指標的選取上，需著重注意涵蓋校園合理用能的各個方面，做到科學合理、界定準確。同時應注重結合校園管理活動的規律，體現校園用能特點，使評價結果更具有操作性、可行性。另一方面，校園合理用能評價是節約型校園的一個分支，要避免指標的過度細化，應用的過度量化，這對評價量化指標選擇的有效性、地區評價指標差異考慮等提出了更高的要求，因此本文通過區域性的調研對適用學校進行分類處理，在大量的實際用能數據中挖掘共通性，從校園合理用能涉及的相關方面進行定量、定性指標分析，利用層次分析的方法構建綜合評價體系，篩選出綜合能耗單耗、合理用電、合理用水、建筑合理用能、管理運行實施五大一級指標，并對應各個一級指標確認24個二級指標，具體如圖4所示。

3.3 模型構建

基于以上指標的篩選和層級的設計，本文采用多目標線性加權函數法構建評價模型[14]，并采用層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)進行權重的確定。

圖4 綜合評價指標體系

(1) 評價模型。由于涉及不同層級的多指標綜合分析，考慮計算方法的可操作性，為得出校園合理用能的綜合評價，構建如下數學模型：

其中：S為校園合理用能的綜合評價值；λi為第i個一級指標在綜合評價中所占的權重；Rij為第i個一級指標中第j個二級指標的評分值；kij為第i個一級指標中第j個二級指標占該一級指標的權重。

(2) 分項指標計算。分項指標得分的計算采用地區標準值對比法，即通過對上海地區76所學校近4年的數據進行綜合分析，結合國家及地方能耗考核的指導性指標，綜合考慮學校類型、學科特色、學生類別、各系統用能特點等確認二級指標的可比值，如表1所示。

分項指標計算以綜合能源單耗指標計算為例，建立的指標計算方法如下：

其中：R1為綜合能源單耗得分；εz為年綜合能耗增長率，%；εz0為年綜合能耗增長率可比值，取4.5%(參照上海市重點用能高校“十二五”考核指標)；εd為單位建筑面積能耗增長率，%；εd0為單位建筑面積能耗增長率可比值，取1.5%(參照上海市重點用能高校“十二五”考核指標)；Eod為單位建筑面積能耗，kg/(m2·a);Eod0為單位建筑面積能耗可比值，kg/(m2·a)(具體參見表2);Erd為生均能耗，kg/(per·a);Erd0為生均能耗可比值，kg/(per·a)。

表1 上海學校分項指標可比值

(3) 權重確定。建立上述計算模型后，再確認分項指標及綜合評價指標的權重。權重是對描述待評價對象特性的各子指標重要重要程度的一種度量，本文采用AHP法確定各指標權重。該方法主要通過兩兩比較某一子指標相對于另一子指標的相對重要性，將指標的重要性判斷用數量形式表示出來，最終得出指標的權重，具體過程如下。

(1)確定兩兩指標對比相對重要性數據參考(見表2)。

表2 相對重要性對應數據

(2)構造權重的判斷矩陣：

式中，Bij為指標i相對于指標j的重要程度。

(3)計算上述相對重要矩陣的最大特征值所對應的特征向量，即為相應的權重λi。通過實際數據計算驗證各指標間的關系設置是否一致。如一致即確認相應的權重，如不一致則反復調整相對重要性矩陣直到通過一致性檢驗。

3.4 實例分析

本文實例數據采用上海某高校2011～2014年度統計數據，選取了綜合能耗單耗、合理用電、合理用水和管理實施4個一級指標，18個二級指標，建筑用能及其二級指標均作缺項處理。表3為該校指標數據。

再根據3.3節所描述的權重實施步驟，算得各指標的加權系數如下：λ1=0.375，λ2=0.25，λ3=0.125，λ4=0.25。

綜合評價指標和各一級指標的計算均采用百分制，因此由分項評價指標、指標可比值及各指標的權重，計算各指標如表4所示。

可以看出，2011年該校合理用能為二級校園，2012年和2014年為合理用能一級校園，2013年為合理用能三級校園。

表3 2011-2014年上海某高校分項指標原始數據

表4 2011～2014年綜合指標計算

4 結 語

一般高校用能特征、管理需求均不相同，統一的指標體系難以確切評價高校的用能情況。因此，如何通過合理的評價指標體系來衡量學校用能合理性是擺在各級政府和高校面前的一道難題。本文通過國內外相關評價體系的綜合分析，建立高校校園合理用能綜合評價指標體系，并以上海地區高校為例，對如何構建地區指標指標體系進行了探討，為科學評價學校合理用能及學校在組織與制度構建、資源節約政策、節能技術應用及節能運行監管體系構建等方面提供參考。

由于本文只采用了上海地區高校的數據對指標體系進行了驗證，沒有使用其他國家和地區高校的數據，該指標體系在其他國家和地區的有效性還有待進一步探討。下一步將擴大數據范圍以及進一步完善指標體系，以能更好地促進上海地區高校的用能管理及節約型校園建設。

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Construction of the Evaluation Index System for Reasonable Consumption of Energy in Colleges and Universities

ZHIQin1,YAORen-zhong1,LüShu-bin1,LUZhi-jian2

(1. Logistics Department, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240; 2. Energy Office, Shanghai University of Finance and Economics, Shanghai 200433)

For scientific and reasonable evaluating the campus energy consumption, standardizing the energy management system’s construction, this paper analyzes the characteristics, contents and construction methods for the relevant evaluation system in domestic and abroad, for example, the green campus, the green building and energy evaluation system. Basing on the characteristics of energy consumption and management requirements for campus, this paper proposes a comprehensive evaluation method of combining the qualitative analysis and quantitative analysis. While with the energy statistics in colleges and universities in Shanghai from 2011 to 2014, as well as 76 key campus buildings in 15 universities, it is explored how to establish the evaluation index system for reasonable consumption of energy in colleges and universities in shanghai through energy consumption analysis, index selection, model building and instance for standard. This energy comprehensive evaluation index system will provide reference for the campus’ management, technology application and energy efficiency supervision.

reasonable consumption of energy； multi-index comprehensive evaluate； indicator system

2016-05-10

支 琴(1979-)，女，江蘇昆山人，碩士，助理研究員，水電管理中心副主任，主要從事高校能源管理與研究。

Tel.：021-54743067；E-mail：simonezhi@sjtu.edu.cn

TK01+8

A

1006-7167(2016)09-0263-06