高校能源系統設備節能改造措施

賈元亮

（天津中德應用技術大學，天津 300350）

高等學校的能源系統主要由電力系統、天然氣系統、熱力系統、給排水系統等組成，如圖1所示。根據天津中德應用技術大學近三年來的統計數據（見圖2），以熱力系統、給排水系統、電力系統所占總能源費比重最大。因此，建立能源系統的設備監測平臺，可以實現對主要用能系統和用能設備能耗數據的實時采集、監測、記錄和儲存，可以實現對各用能系統的分項計量和在線監測，為能源系統的設備節能改造提供依據和改進方向。

圖1 能源供應拓撲圖

圖2 各能源所占總能源費比例

1 高校能源系統的設備節能工作中的技術問題

高等院校大多建校時間較早，有部分校區、校舍使用年限達到數十年，能源系統的設備管理過程中技術設備材料較落后，可統計、監控程度低，而且計量設施很難覆蓋能源系統的各個使用部位，能源系統的設備節能技術缺陷還導致不合理的能源供需，造成能耗增加。

以天津中德應用技術大學為例，該校能源計量系統由天然氣、電力、熱力和自來水四類組成，從現場調查情況看，在計量儀表配置方面，學校對外購能源系統的設備（電、天然氣、水）的計量儀表配置完善，達到標準要求，但對校區內各部門及重點耗能設備的儀表配置不夠完善，根據采暖設計要求，各棟樓熱力入口應安裝熱計量表，但現場勘查發現，未按圖施工安裝熱計量表，給學院的能源統計和分析帶來一定難度，同時計量器具的不全也不利于學校自身查找運行過程中各種跑冒滴漏現象。

2 高校能源系統的設備節能措施

2.1 節能工程的工作原理和實現功能

2.1.1 工作原理

使用標準化的大型公建能耗數據模型作為節能監測分析系統分項能耗數據標準模型，系統能計算各種能耗評價指標，包括單位面積能耗指標、人均能耗指標、實時能耗指標等各種分項能耗指標。能源系統的設備數據信息通過數據采集器采集，再通過單位的以太網將數據上傳到數據中心平臺，并提供標準能耗指標和能耗對標，提高使用者管理水平并有針對性地進行節能改造或維修。

由于整個設備節能監管系統通過純Web的應用模式提供所有的應用功能，各個用戶均可以使用瀏覽器，通過以太網訪問設備節能監管系統，依據權限使用其全部或部分應用功能。

2.1.2 實現功能

能源監測分析系統可實現三種功能。

（1）能耗監測。通過對智能電表、燃氣流量計和熱（冷）量表實時采集以及分析，實現各種能耗數據的實時監測功能。

（2）能耗查詢。能耗查詢包括能耗數據的屬性查詢、分析查詢、對比查詢、表值查詢等。支持分類、分項來查詢設備的用能情況；用戶可以根據自己的需要，在權限范圍內自由組合能耗查詢項。

（3）能耗對標。對標管理，指的是在廣泛采集設備能耗基礎上，先逐漸總結出設備的平均能耗，并以此作為普遍參照標準來衡量其他設備的能耗是偏高還是偏低。

2.2 高校能源系統的節能改造方案

2.2.1 實現能源分項計量

天津中德應用技術大學目前使用的能源品種有電力、熱力、天然氣和自來水。在能源審計和節能診斷過程中發現，學校只對購入的電、熱、氣、水等的總量實行裝表計量，而沒有按照《用能單位能源計量器具配備和管理通則》（GB17167-2006）和《用能單位水計量器具配備和管理通則》（GB24789-2009）的要求對主要功能區域（辦公、學生公寓、培訓中心等）、用能系統（空調系統、采暖系統、天然氣系統、供水系統）、主要用能設備（制冷機、機械加工設備、水泵、燃氣鍋爐等）的用電量、用熱量、用氣量和用水量等裝表計量，也沒有根據《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能源審計導則》等的要求進行分項能耗計量。在用電管理中，由于不能量化各功能區的用電量，放假期間用電量仍然較大，浪費現象嚴重。供水系統的四套地下管網互相溝通，中水和高壓中水沒有單獨表計量（見圖3），干管、支管沒有水表檢測，一旦發生地下漏水，無法及時判斷具體漏水位置，只能逐個管路排查，工作量大，時間長。自投用以來，已出現多次水管破裂而長時間不能發現和處理的情況；衛生間經常有閥門關閉不嚴，漏水不止也不能及時發現，缺少計量儀表和能耗監控設施，造成大量水資源浪費。

圖3 供水管線示意圖

本次設備節能改造制定專門的分項計量解決方案，對改造設備和重點用能系統、用能設備配備計量儀表，并加強計量管理工作，保障計量數據的全面、完整和準確，便于在今后的能源管理工作中進行能耗統計和分析，及時發現和解決存在的問題。

2.2.2 培訓公寓洗浴熱水供應系統改造

目前，天津中德應用技術大學培訓公寓206個房間的洗浴熱水由鍋爐房3#、4#兩臺額定熱功率均為0.48MW的立式燃氣熱水鍋爐提供，由于鍋爐房距離培訓公寓較遠，并且公寓培訓人員流動大和熱水需要量波動大，每年需要消耗大量的高品質天然氣對熱水儲罐進行維溫，造成一定的能源浪費。節能改造中在培訓公寓的屋頂加裝太陽能熱水系統，作為生活熱水的主要熱源，以現有的2臺燃氣鍋爐作為輔助熱源，減少天然氣消耗，優化學校的能源結構，降低能源消耗和費用。

節能改造將充分利用H座5號樓屋頂現有的2000m2空地，安裝300個2.5m2的真空管太陽能集熱器，組成太陽能集中熱水供應系統，作為206個房間生活熱水的主要熱源，在太陽能供熱量不足時啟動兩臺空氣源熱水器和電加熱器。另外，以現有的2臺燃氣鍋爐作為輔助熱源，組成“太陽能-空氣源-電熱器-燃氣鍋爐”復合熱源生活熱水供應系統。

2.2.3 空調自控系統改造

中西培訓中心及工業中心由兩臺約克公司生產的額定制冷量為2110kW的水冷式離心冷水機組提供冷源，由循環水泵送至空調末端系統，末端采用風機盤管形式向中心內供冷。但現有空調系統自動控制裝置和控制功能不全，缺少室內溫濕度傳感器、控制器、控制程序等，因此，無法對室內溫度、濕度等進行實時監測，同時缺少室內人體感應傳感器，無法對供用能設備進行及時控制和調節，影響設備的高效和正常運行。

針對空調系統存在的問題，結合主要耗能設備的運行情況，對中西培訓中心及工業中心的空調自動控制系統進行升級改造，具體改造方案如下：完善培訓中心及工業中心室內溫度傳感器和濕度傳感器，以便能及時檢測到室內溫度和濕度信號，并分析和判斷其是否在合理范圍內，增加人體感應傳感器開關；更新和升級改造空調系統控制程序，為實現控制系統的節能運行和靈活調節，本次節能改造擬對現有控制程序進行升級，在現有功能的基礎上進行擴充和強化，通過在獨立的風機盤管供電線路上安裝溫、濕控和人體感應傳感器開關等方法，檢測室內溫度、濕度及是否有人，實現供斷電控制；通過智能控制和管理系統，實現對主機開關狀態、電壓、電流、冷熱媒、溫度、壓力的實時監控，掌握主機運轉情況，取得監測數據。這樣可以滿足不斷變化的控制和調節功能需求，使得空調設備的控制更靈活、調節更方便、運行更可靠、整體更節能。空調系統自控邏輯示意圖如圖4所示。

圖4 空調系統自控邏輯示意圖

多聯機空調設備的節能原理與中央空調設備一樣，通過改造，在現有控制功能的基礎上，增加室內人體感應傳感器，使系統根據房間內人員密度情況及時合理調節空調負荷，同時加強系統維護和管理，達到節能目的。

3 結論

大力推進高校能源系統設備節能改造，有助于進一步推進節能減排工作，建設節約型校園。在為國家節約大量能源，創造巨大環保效益的同時，這也有利于降低學校辦學費用，使廣大青年學生樹立節能環保意識，養成珍惜能源的良好習慣，因此具有重大的研究意義和示范價值。

[1]劉煥章.從創建節約型高校略論學校水電節能對策[J].科教文匯，2007，（4）：199.

[2]賀家杰.試論高校水電節能的措施和途徑[J].產業與科技論壇，20087（10）：244-245.