高校校園節能綜合技術研究

王 勇

（江蘇醫藥職業學院，江蘇 鹽城 224006）

高校的能耗相對較大，主要涉及電能、水資源、燃氣、熱能等多種資源。伴隨著經濟的發展，高校用能設備的數量越來越多，使得能耗總量也在不斷增加。在國家大力倡導建設節約型校園的背景下，應積極開展技術研究與應用，致力于降低高校的能耗。

1 高校校園耗能特征

高校校園耗能具有一定的特殊性，其主要特征包括：1）耗能設施單一，且時間比較集中。高校的耗能設施主要包括科研儀器、實驗設施、教學設備、照明等。同時，耗能時間也比較集中，學生公寓通常是夜晚22點至凌晨7點，行政辦公樓通常是早上8點到下午17點。教學樓通常是早上7點至夜晚22點。2）存在明顯的季節差異。在我國，高校寒假通常在1月中旬至3月初，暑假通常在7月中旬至8月下旬。寒暑假期間，高校的能耗顯著降低。3）建筑功能多樣。高校校園包括行政辦公樓、教學樓、圖書館等公共建筑，也包括食堂、商店、醫療、浴室等生活輔助建筑，還包括宿舍樓、教職工公寓等居住建筑。建筑功能的多樣化，決定了用能種類的多樣化。4）節能潛力較大。大學生及高校教職工普遍素質較高，節能意識更強，因此節能潛力較大。

2 高校校園耗能現狀

2.1 學生公寓

高校校園中，學生公寓的能耗占據著一定的比例，學生公寓的耗能類型主要是電能、水資源，學生公寓耗電設施主要是網絡通訊、照明。有關調查發現，學生公寓的能耗，尤其是電能消耗相對穩定。

2.2 圖書館

高校圖書館的耗能類型主要是電能，相對單一。圖書館具有使用周期長、規模較大的特征，隨著閱覽人數、館藏數量的增多，圖書館的電能消耗量也在不斷上升。圖書館的耗電設施主要包括照明系統、暖通空調系統、網絡設施以及相關服務設施等。由于圖書館的開放時間是固定的，因此其耗能水平也比較穩定。

2.3 行政辦公樓

高校中，行政辦公樓是學校開展日常事務的場所。除了寒暑假期之外的時間段，行政辦公樓的耗能與普通辦公建筑差別不大。行政辦公樓的耗能時間通常集中在早上8點到下午17點。行政辦公樓的耗能設施主要包括電腦系統、照明系統、網絡設施等，除了寒暑假之外，電能消耗量趨于平穩。

2.4 教學樓

教學樓的耗能設施主要是照明系統、多媒體教學系統。教學樓的耗能時間通常集中在早上7點至夜晚22點。寒暑假期間耗能量大幅度降低，耗能量存在明顯的周期性。

3 高校校園節能綜合技術

3.1 能耗監測平臺

為實現高校校園能耗的降低，必須建立有效的能耗監測平臺。在建立能耗監測平臺的時候，可以采用企業服務總線，保持各系統數據的分布現狀，通過借助協議將高校各個系統的數據包裝成服務，并注冊到企業服務總線，借助企業服務總線提供統一的數據服務，并應用統一的數據接口為用戶提供各種各樣的服務，從而實現數據在邏輯上的融合。企業服務總線系統的投資相對較小，數據搬遷的難度相對較低，且數據準確度較高，可以滿足高校能耗監測平臺建設的需求。

3.2 智能百葉調控系統

為降低高校圖書館的能耗，應充分考慮光照條件、外窗開啟方式以及外窗形狀等各方面因素，實現對圖書館光照度、溫度、濕度、室內采光等參數的監控。根據建筑的光環境特征以及夏季高度角、方位角對遮陽的影響，制定遮陽板調控策略，確定遮陽板角度，實現遮陽百葉的智能化、自動化控制調節。

3.3 智能校園系統

伴隨著科學技術的進步，各種先進的技術在各行各業得到了廣泛應用。智能校園系統是通過應用物聯網，將校園內的多種設備聯系起來，進行統一智能管控。智能校園系統主要包括一鍵上課模式、一鍵自習模式、一鍵投影模式、陰天補光模式、一鍵活動模式，可通過電腦或移動端遠程查看教室設備情況，并進行智能化調控。例如，一鍵投影模式下，可以一鍵觸發電動窗簾、投影儀、照明等聯動，實現教學效率的提高。

3.4 熱水系統的優化

建立燃氣鍋爐、空氣源熱泵、分布式太陽能集熱器的集中系統。冬季建立比熱容、水溫、水位等參數的耦合計算模型，對逐時熱量需求進行充分分析的基礎上，建立空氣源熱泵的啟停策略，實現動態化、精準控制。確保水位高度要求得到滿足的基礎上，在蓄水熱量不滿足需求的時候，將空氣源熱泵開啟，從而減少空氣源熱泵的開啟時間，降低能源消耗。夏季通過在水箱、太陽能集熱器之間增設回路，對各水箱的蓄水進行充分加熱，解決太陽能集熱水箱過熱但由于未到用水時間而導致的棄熱現象，實現對太陽能資源的最大化利用。

3.5 照明系統的節能改造

在高校校園能耗總量中，照明系統的能耗占據著較大的比例，為實現照明系統能耗的降低，應對其進行節能改造。首先，室外照明系統。為實現室外照明系統能耗的降低，應使用太陽能路燈。例如，可以采用這樣的太陽能路燈：晶體硅太陽能電池供電，儲存電能的是免維護閥控式密封蓄電池，采取智能化電源控制，無交流供電，無需鋪設電纜，不會產生用電費用。同時，這種路燈照明系統有著發光效率高、安全性能高、使用壽命長、穩定性好、節能環保、安裝維護簡便等諸多優勢，一次投資、長期受益。其次，室內照明系統。高校校園內室內照明燈具數量較多，照明時間較長，如果采用白熾燈等耗能較高的燈具，則無疑會增加耗電量。面對這樣的情況，應對室內照明燈具進行合理選擇。通常市場調研發現，LED燈是一種節能效果較好的燈具，照明度相同的情況下，相比較于傳統40W燈，LED燈只需15W，因此，可以將照明燈具換成LED燈。某高校節能改造中，將全部燈具換成了LED燈，經檢查發現，每年可節約3930萬kW·h的電量，節電率高達52%。而每節約電量1kW·h，相當于節約標準煤0.4kg，減少二氧化碳排放量0.997kg，二氧化硫0.03kg，碳粉塵0.272kg，氮氧化物0.15kg。由此可見，對照明系統進行節能改造，對降低能耗、保護環境有著重要的意義。

4 高校校園節能綜合技術的應用

以某高校為例，對高校校園節能綜合技術的應用效果進行評估。某高校，位于我國上海市，遵循因地制宜的原則，開發應用了多項節能技術，主要包括：1）建立節能型校園節能監管平臺，監測范圍覆蓋全校。對能耗數據進行實時監測、分析、上傳，子功能模塊包括能耗統計模塊、能耗查詢模塊、能耗公示模塊、能耗動態對標模塊、異常報警模塊、報表管理模塊；2）空調集中控制節能技術，面積接近4000m，年節能率為15.27%；3）燃氣鍋爐、空氣源熱泵、太陽能集熱器供熱水系統的智能優化控制，示范面積21997.6m。經過改造后，年節約標準煤368噸；4）開展遮陽改造，遮陽面積2680m。改造后，夏季冷負荷降低12%。建立環境無線監控系統，對遮陽改造區域進行長期、遠程、自動、實時監控；5）建設24盞風光互補路燈，無外接電源供應全年亮燈。建設光伏發電一體化停車場，示范面積2200m，該停車場集成了新能源汽車與充電樁、太陽能照明、光伏發電并網等技術。6）電梯勢能回收技術，經過測量發現，節電率接近30%；7）依托自然資源優勢，建立深井水空調，示范面積100m，經檢測發現，試驗房室溫與環境溫度相比降低8～9℃。經過檢測、分析發現，該校應用上述節能技術之后，年能耗總量降低了3.3%，超過了預期節能目標2%，得到了理想的經濟效益、社會效益及生態效益。

5 結語

綜上，如何實現高校能耗的降低，是節約型校園建設過程中面臨的主要問題。面對這樣的問題，應在準確分析高校校園耗能特征、耗能現狀的基礎上，綜合利用多項節能技術，包括能耗監測平臺、智能百葉調控系統、智能校園系統以及對熱水系統、照明系統進行節能改造等，盡量減少各種能源的消耗，提高高校校園節能效果。