高校校園建設節能潛力研究

莫俊欽，王曉杰，譚曉斐

（1.大連大學 環境與化學工程學院，遼寧 大連 116622；2.大連大學 總務處）

1 大連大學能耗概括

1.1 大連大學的基本情況

本研究選取大連大學作為調查對象來了解一般高校的能源消耗現狀.大連大學始建于1949年，后組建于1987年，是一所擁有哲學、法學、經濟、教育、文學、藝術、歷史、理學、工學、醫學、管理11大學科門類的綜合性普通高等學校.學校總占地面積121.5萬平方米，建筑面積55.3萬平方米.學校現有25個學院，61個本科專業，20個一級碩士學位授予點，120多個二級碩士學位授予點，全日制在校學生15000余人,外國留學生、繼續教育學院學生5000余人.

1.2 校園建筑概括

建筑作為用能設施存在的主體，其能耗在校園能耗中占比例很大.因此，對校園建筑概括進行了調研，有利于更好了解校園的能耗概況.截止2014年底，大連大學校園建筑總面積為55.3萬平方米.大部分建筑于1995年以后建成，均執行50%節能率的建筑節能設計強制性標準.學校5千平米以上的校園建筑共20棟，建筑總面積24.67萬平米，占學校總建筑面積的58.5%，以上校園建筑由于建筑體量大，用能系統復雜，能耗大等特點，是校園監管體系的監測和管理重點.

1.3 校園能源供應與建筑能耗現狀

1.3.1 校園供電設施基本情況

大連大學校區有10KV電源進線共4條，高壓母聯；學校大部分建筑采用分體式空調供冷，冬季學校集中供暖.校園供電設施基本情況見表1-1.

表1 -1 校園供電設施基本情況

1.3.2 校園能源消耗情況

大連大學校園能源消耗主要是水、電、煤、油等，2012年大連大學供熱管網實現校園集中供熱，校園燃煤使用量大幅減少，柴油、汽油等其他能源消耗量相對較少，所以校園的能耗主要以用電和水為主.

1.3.2.1 近十年大連大學用水用電情況

2008年，學校總務處加大節能管理，通過制定一系列的校園節能規章制度，加大節能日常監管工作，促使節能成效顯著，并在2008年出現了水電耗費的首次負增長，由此可見節能管理挖掘的節能空間.但由2011、2012、2013三個年度的水電費用支出可以看出，隨著大連大學辦學規模、招生數量以及校園建筑面積的日益增加，水電費用呈現平穩的上升趨勢.詳細數據見表1-2.

表1 -2 大連大學近十年水電能耗表

1.3.2.2 學校各區域用水分配情況

自來水主要用于辦公、教學和學生宿舍生活的日常用水、浴池用水、游泳館用水等.全年共計耗用自來水約70萬噸.全校各類型單位使用狀況如下圖所示：

圖1 -3 全校各類型單位用水量占總用水量的百分比

1.3.2.3 學校各區域用電分配情況

耗電主要包括：辦公設備、照明、空調、采暖、食堂用電和各教學儀器及設施、學生宿舍等；全校各類型用電情況如下圖所示：

圖1 -4 全校各類型單位用電量占總用電量的百分比

2 大連大學重點用能系統調研

2.1 重點用能系統的確定

根據大連大學水、電、煤、油的消耗情況進行了調查、統計、分析，其中水電暖三項支出找到總能耗開支的80%以上，依據用能系統能耗在校園總能耗中占據較大比例，系統構成簡單，便于調研和節能改造等原則，我們確定了大連大學三個重點用能系統——照明系統、供熱系統、生活用水系統.

2.2 重點能耗系統的建設情況

2.2.1 照明系統建設及使用情況

目前，學校照明分為室內和室外照明兩種.現室外照明主要使用的是太陽能燈（總燈數的22%）和LED燈（總燈數32%），室內照明主要是直管熒光燈T5和T8兩種規格，目前正逐步將損壞的T8更換為T5，數量參半.LED技術的開發和使用，節能效果達到80%以上，同時有效將少二氧化碳氣體排放量，為學校帶來很好的經濟效益和環境效益.

2.2.2 供熱系統建設及使用情況

供熱系統包括鍋爐房、換熱站和熱用戶，影響供熱系統供熱性能的有鍋爐效率、換熱器效率、輸送效率和熱用戶得熱效率.由于大連大學自2013年起采暖熱源為市政熱力，因此，熱用戶得熱效率為本研究重點.熱用戶得熱效率的影響因素有建筑本體因素、外擾因素、內擾因素及設計熱參數.其中建筑本體因素對供熱系統影響最為嚴重和普遍.本文僅對建筑本體因素進行調研.研究結果如下表2-1.

表2 -1 各建筑傳熱及熱阻情況

2.2.3 生活用水系統建設及使用情況

大連大學生活用水系統包含一般用水及熱水兩種.一般用水包含日常洗滌及沖廁用水；熱水系統包括飲用熱水、洗漱熱水和洗浴熱水.飲用和洗漱熱水由宿舍的電飲水機提供，洗浴用水則統一由炭燒加熱的方式提供.飲用洗漱熱水的水溫一般為100℃.主要熱水來源是電飲水器，具有效率高、安全等優點.而校園內洗浴熱水的熱源是燒炭，且余熱浪費情況嚴重.而一般的洗滌、沖廁等生活用水，都因為設備陳舊或者人為等原因出現很大的浪費現象.

2.3 節能監測平臺系統

目前，大連大學的能源統計工作由節能辦公室負責，統計項目為水、電、煤、油，學校現有近百座建筑物，各口徑水表300多塊，全部采取人工統計方式.由于校園建筑因建筑物功能的不同導致能耗差異很大，因此對建筑物能耗數據進行分類采集、分類統計、分類審計、分類管理，有利于加強校園建筑節能管理.從大連大學的統計數據分析，行政辦公建筑、體育場館、圖書館、食堂等建筑用電能耗較大，應作為重點進行監管.

3 節能改造與潛力分析

3.1 照明系統

據統計，大連大學室外燈具使用中，54%使用了太陽能燈和LED燈，該技術的推廣和使用不僅光照明亮、環保、安全便捷、壽命長等優點，且耗能（電費）支出呈現下降趨勢，因此，立足于太陽能燈與LED燈的環保節能的特點，在以后的校園建設中可以擴大安裝該類型的燈具，發掘節能潛力，為降低校園能耗做出貢獻.

除此之外，大連大學室內用燈也采用了科技節能的方式進行節能.T5燈管更細，耗材更少，內含的熒光材料、汞含量少，光源環保，使用壽命長等優點，在學校教學區與宿舍區中，將照明使用的T8燈管更換為更節能的T5燈管（表3-1T5與T8的能耗比較）.可見校園內節能潛力巨大，仍可以通過多種科技節能方式開發節能潛力.

表3 -1 T5與T8耗能比較

3.2 供熱系統

由傳熱學可知，熱阻越大，熱能越不易傳遞.因而，外圍護結構的傳熱熱阻的大小決定著室內熱能由外圍護結構散失的多少.所以，從節能方面考慮，應盡量增大外圍護結構的傳熱熱阻.此外，對于教學樓和辦公樓，由于熱源是24小時供應，而夜間無人再用，造成能源浪費，這類建筑可采用間歇供暖，以達節能效果.

3.3 生活用水系統

3.3.1 中水處理系統

在校園生活用水系統中，除了杜絕跑、冒、滴、漏等不良習慣造成的人為浪費外，對日常用水的回收再利用是水資源節約的重要途徑.中水處理技術已在多個單位及高校得到有效使用，但并未全部普及，隨著大連大學招生規模不斷擴大，用水量逐年增加，在校園內建設中水處理系統非常有可行性.僅就大連大學而言，最大日用水量為3000噸，排水量按用水量的80%考慮，最大日排水量為2400噸，日處理量按2800噸考慮，平均污水排放量為：120噸/小時.通過處理后每天回收用水量約為1500噸，其中700噸用于宿舍樓沖廁，200噸用于洗車，600噸用于綠化，剩余部分可以排入地表水，可節省自來水費約158萬元/年.

3.3.2 生活熱水系統

大連大學實現集中供熱后，游泳館與浴池的供熱成為校園供熱系統的主要能耗來源.經調研，太陽能及空氣源熱泵技術都是目前相對較為穩定成熟的技術，可以參考使用.

3.3.2.1 學生浴池游泳館淋浴太陽能集熱系統安裝工程

太陽能集中集熱系統充分利用太陽能資源、減少運行費用，使太陽能的利用達到最大化，屬于廉價的綠色能源達到節能環保的效果.此集熱系統不破壞建筑物的結構，不削弱建筑物在壽命期內承受任何載荷的能力，不破壞屋面防水層和建筑物的附屬設施.防風防雷，確保建筑立面效果美觀.學生浴池工程日產50度熱水100噸，滿足每天2000人淋浴；游泳館浴室日產50度熱水25噸，滿足每天300人淋浴.

3.3.2.2 游泳館采暖及泳池恒溫空氣源熱泵工程

熱泵是利用設備內的吸熱介質（冷媒）從空氣或自然環境中采集熱能，經壓縮機壓縮后提高冷媒的溫度，并通過熱交換器冷媒放出熱量加熱冷水，同時排放出冷氣，制取的熱水通過水循環系統送入用戶進行采暖或直接用于熱水供應.該技術安全有保障，且無廢水、廢渣、廢熱、廢氣排放，不會對大氣和環境產生任何污染.游泳池每天排放150噸廢水，并加入150噸27度新水，考慮采用水源熱泵將泳池排放廢水的熱能回收，利用此部分熱能給新水加溫；浴池淋浴熱水量約100噸/天，游泳館淋浴間用水量約20噸/天，考慮采用水源熱泵將每天洗浴用的120噸廢水熱能全部回收，用于淋浴水加熱或泳池水的恒溫.

3.4 節能監管平臺

為了進一步推進高等學校節約型校園建設工作，財政部、住房城鄉建設部、教育部于2008年起啟動了高等學校節約型校園監管體系建設示范工作，截至目前共有216所高校開展了此項工作，并取得了顯著效果.據此，大連大學也應該依據高等學校建筑節能監管體系建設的規范要求，從能耗監測設備安裝、能耗監管平臺建設、數據中心建設、能耗統計、能源審計、能效公示、數據安全與網絡安全建設等七個部分，加快推進節能監管體系建設，推進大連大學節能型校園建設力度.

節能監管平臺是一種在線監測的軟件平臺，對電、燃料、水、集中供熱供暖量等能耗分類計量、監測，對各類能源的根據不同用途進行分項計量、監測，如用電監測分為照明插座、空調用電、動力用電和特殊用電等幾項等.用水監測分為教學區、實驗區、辦公區、活動區、學生生活區、家屬區等多項.在校園建設能源監控平臺，首先要根據校園建筑物功能，如教學、科研、食堂、宿舍、綜合辦公、科研等類型，構建校園建筑物功能模型，依據功能設定建筑物能耗標準，并利用遠程水表、遠程電表、冷熱量計等電子設備對建筑物進行實時監控和統計，加大監管力度，降低能源消耗.

4 建議

結合對大連大學重點用能系統的調查已經對節能潛力分析，今后校園節能工作可以重點傾向如下幾個方面.

4.1 大力推進太陽能及LED節能技術.學校室外道路燈具全部使用太陽能及LED燈頭，利于節能環保；同時將目前校內T5燈管全部更換為T8燈管，預計每年將節約電費2萬元.

4.2 逐步推進校園建筑外立面維修改造.目前學校尚有過半建筑單體未加裝保溫層，導致室內熱能大量流失，建議學校對校內建筑單體（1995年建筑物）全部加裝保溫層節能率可達20%-30%左右.

4.3 加大預熱回收力度.建議學校對浴池廢水進行余熱回收.

4.4 推進建設校園節能監管平臺.根據目前已經完成節能監管平臺項目驗收的高校統計、監測數據，每年平均可以節約標準煤3萬噸，節水1500萬噸，部分高校僅1年節省費用就相當于中央財政資金全部投入，校園各類管網跑冒滴漏現象以及不合理的用能方式得到了有效控制.有數據顯示，數字化能源監管平臺建設使本校每年能源支出節約了近20%.由此可見，建設該平臺體系將更深的挖掘大連大學的節能空間.

〔1〕教育部.2005 年全國教育事業發展統計公報[R].北京：2006.

〔2〕譚洪衛.節約型校園建設管理與技術導則[S].建設部課題，上海：同濟大學，2007.

〔3〕尹亮亮.基于能耗調研的天津某高校節能潛力分析和能能耗預測.天津大學，2010.