節能型的高等院校建設

吳廣劍

江蘇省是教育大省，共擁有普通高等學校、獨立學院和成人高校 160多所，近年來，隨著高校擴招和辦學條件的迅速改善，教育資源需求持續增加，隨之產生的能源消耗量在不斷地增加。如何在建設節約型社會中實現高校的可持續發展，已經成為高校乃至社會各界廣泛關注的重要研究課題，實現節約節能，應充分挖掘節能降耗潛力，構建“節約型校園”，是高校實現可持續發展的應有之義和路徑選擇。

1 高校能源消耗及節能減排現狀

節能減排是指節約物質資源和能量資源，減少廢棄物和環境有害物(包括三廢和噪聲等)排放。目前，眾多高校普遍存在供水、供電、供暖等基礎設施陳舊老化現象嚴重，加上年久失修，跑、冒、滴、漏現象經常發生，能源浪費現象非常嚴重。有關資料顯示，隨著高等教育的迅猛發展，我國高校年電力消耗總量占全國總消耗量的 5%，能源費用超過800億元，單位面積的電耗是普通居民家庭單位面積電耗的4倍以上，單位建筑面積能耗超過世界頭號耗能大國——美國[1]。

2 強化技術節電的措施

2.1 高校新建筑節能

高校新建筑應考慮整體及外部環境設計，在分析建筑周圍氣候環境條件的基礎上，通過選址、規劃、外部環境和體型朝向等設計，使建筑獲得一個良好的外部微氣候環境，達到節能的目的。并且要考慮合理的空間設計，在充分滿足建筑使用功能要求的前提下，對建筑空間進行合理分隔(平面分隔和豎向分隔)，以改善室內保溫、通風、采光等微氣候條件，達到節能目的。

另外，合理選用建筑節能材料也是全面建筑節能的一個重要方面。建筑材料的選擇應遵循健康、高效、經濟、節能的原則。一方面，隨著科技的發展，大量的新型高效材料不斷被研制并應用到建筑設計中去，更好地起到節能效果。另一方面，要結合當地的實際情況，發掘出一些地方節能材料，更好地應用到建筑節能中去。

2.2 高校空調系統節能[2]

對于中央空調系統的節能改造，較為成熟的主要是運用變頻技術。根據實際負荷需要，對系統內的冷卻塔風機、冷凍水泵、冷卻水泵、送風機等電動機進行變頻調節，以降低電機功率，實現節能的目的。在空調系統中，送風機保持長時間運轉，用電量約占空調用電量的15%～30%。

空調系統的動力設備主要有泵和風機，它們一般采用交流電機，在不使用變頻技術的情況下，只有在額定轉速下才能達到最大效率，這個問題就關系到頻率，此外，電機在啟動時的啟動電流一般為正常情況下的 7倍，即使使用軟啟動器等技術，啟動電流也有平時的 2.5倍～3倍，因此頻繁啟動的非變頻空調也是耗電的因素。

由流體力學可知，泵消耗的軸功率:

其中，γ為流體密度，kg/cm3;η為泵的效率;Q為泵的流量;H為揚程。對于一個特定的泵來說，η，γ均為固定值，那么P與 Q，H的乘積有關。

由流體力學理論可知，泵消耗的軸功率 P與轉速的三次方成正比，流量與轉速的一次方成正比，揚程與轉速的二次方成正比，即:

采用變頻調速時，變頻器消耗的功率PB=(Q/QC)3?Pe，采用閥門進行調節時，電動機消耗的功率近似為:

采用變頻調速時的節電率為:

其中，α為水泵的實際流量與額定流量的比值。

針對空調系統的送風機進行節能改造，將變頻技術應用于變風量空調系統，降低風機的功率。

2.3 綠色照明節電[3]

提高整個照明系統每個環節的效率是照明節能的主要途徑，高校推行綠色照明尤其重要。

隨著新材料、新技術的發展和運用，高效照明產品趨于向小型化、高光效、長壽命、無污染、自然光色的方向發展。新型節能燈具比傳統燈具有很大的節電空間，如T8熒光燈管與傳統的T12熒光燈相比，節電量可達10%;28W的T5熒光燈管光效約比T12熒光燈提高40%，比T8熒光燈提高18%;緊湊型熒光燈比普通白熾燈能效高、壽命長;用高壓鈉燈替代目前使用較多的高壓汞燈，在相同照度下，可節電 37%;用金屬鹵化物燈替代高壓汞燈，在相同照度條件下，可節電 30%等。另外，照明節電控制系統應克服電壓波動對道路照明和照明產品壽命的影響，以達到較好的照明及節能效果。在室內照明控制中，主要采用聲控、光控、紅外等智能化的自動控制系統，減少照明用電和延長照明產品壽命。

2.4 高校洗浴用水水源熱泵系統節能分析

蒸汽壓縮式制冷熱泵一般采用定溫相變的循環工質，即其在蒸發制冷和冷凝制熱過程中溫度基本不變。定溫冷熱源之間效率最高的理想制冷熱泵循環是逆卡諾循環，如圖 1中 1，2，3，4，1所示，其中，TH為高溫熱源溫度;TL為低溫熱源溫度。過程1，2為等嫡壓縮過程，過程2，3為等溫放熱過程，過程3，4為等嫡膨脹過程，過程 4，1為等溫吸熱制冷過程。熱泵按該循環運行時，其效率指標為:

由此可見，ε熱＞1，因此，熱泵能提高系統的熱效率，若采用熱泵，空調和鍋爐聯合循環，在夏季，根據逆卡諾循環定理，機組的制冷系數ε冷=TL/(TH-TL)，可知通過降低TH可以提高系統的ε冷值。在冬季，同樣根據逆卡諾循環定理，機組的制熱系數ε冷= TH/(TH-TL)，通過提高TL可以提高系統的制熱系數。

3 結語

節能減排是我國一項重要的戰略決策，也是深入貫徹落實科學發展觀，堅持走可持續發展道路的必然要求，是構建和諧社會的重大舉措，高等院校肩負著培養人才、科學研究、社會服務和文化引領等多重任務，因此，高校在建設資源節約型、環境友好型社會進程中，理應成為引領社會的先行者。

[1] 劉發明，谷 坤.基于節能減排的高校節約型校園建設[J].節能技術，2010，5(3):92-93.

[2] 蘭永紅，孟長在.空調系統采用變頻調速技術后的節能性分析[J].內蒙古科技與經濟，2010，13(215):35-38.

[3] 伍偉華.談談企業節電的幾個途徑[J].科技資訊，2009 (20):30.