談中學(xué)內(nèi)老舊建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

程 子 煜

(湖南省常德市一中，湖南 常德 415000)

談中學(xué)內(nèi)老舊建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

程 子 煜

(湖南省常德市一中，湖南 常德 415000)

針對(duì)目前校園老舊教室內(nèi)電子設(shè)備為孤島式存在，且安裝的各種類(lèi)型的照明燈具在使用過(guò)程有著較大的電力資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，利用目前教室內(nèi)已有的攝像頭以及紅外探測(cè)設(shè)備，進(jìn)行合理的開(kāi)關(guān)改裝，借助學(xué)校中央控制機(jī)房監(jiān)測(cè)與控制能力，對(duì)教室的電子設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理、燈具進(jìn)行合理的打開(kāi)，從而在不增加其他成本的基礎(chǔ)上，做到節(jié)能、綠色的智能教室設(shè)計(jì)與管理。

校園，教室，節(jié)能，智能控制

1 現(xiàn)狀與意義

目前我國(guó)校區(qū)教學(xué)樓綠色環(huán)保設(shè)計(jì)還處在未起步或是初級(jí)階段，教學(xué)區(qū)內(nèi)雖鋪設(shè)了各類(lèi)控制傳輸數(shù)據(jù)線(xiàn)，各類(lèi)教學(xué)用儀器設(shè)備安裝較多，但均為孤島式。這些教學(xué)用的儀器設(shè)備一般包括投影儀、電腦、廣播設(shè)備等；同時(shí)，一般的，一個(gè)可容納40名～45名學(xué)生的教室安裝了9座2聯(lián)裝或3聯(lián)裝日光燈燈具，控制開(kāi)關(guān)為人工控制的機(jī)械式開(kāi)關(guān)。

耗能情況統(tǒng)計(jì)：

1)投影儀在沒(méi)有教學(xué)任務(wù)時(shí)并不是切斷了電源，而是讓其處于休眠狀態(tài)，教學(xué)用電腦的主機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，但其顯示器仍處于開(kāi)機(jī)休眠狀態(tài)；廣播設(shè)備為休眠狀態(tài)。

2)燈具耗能情況，在光線(xiàn)不足時(shí)的夜間與陰天時(shí)燈具全部打開(kāi)，但是由于是機(jī)械式開(kāi)關(guān)，即使是在學(xué)校與老師的教育與管理下，經(jīng)常人走燈不滅，并還存在1人在教室，打開(kāi)全教室9座燈具，最理想的情況下也是打開(kāi)由1個(gè)開(kāi)關(guān)控制的3座燈具。

3)一般的公立普通中學(xué)的防暑設(shè)施普遍采用電風(fēng)扇，與電燈使用情況相似，同樣存在著大量人走扇不滅的情況，一般一間普通教室安裝數(shù)為6具壁扇。

因此隨著時(shí)光流逝的每一分鐘之內(nèi)，每個(gè)教室內(nèi)都有著大量的能源消耗，以不起眼的教學(xué)用計(jì)算機(jī)為例，休眠狀態(tài)下的功耗為5 W左右，1天為120 W·h。

我國(guó)國(guó)內(nèi)石油生產(chǎn)只是在20世紀(jì)60年代～80年代初短暫的20年內(nèi)甩掉了貧油國(guó)的帽子，成為短暫的石油出口國(guó)，從20世紀(jì)80年代后期轉(zhuǎn)為純進(jìn)口國(guó)，由于能源價(jià)格的問(wèn)題，在我國(guó)國(guó)內(nèi)一次性能源的生產(chǎn)和消費(fèi)能源中，煤炭約占3/4；以2011年數(shù)據(jù)為例我國(guó)消耗量為40億t，占世界煤炭消耗量的47%；其他1/4為石油與天然氣。無(wú)論是坊間還是科學(xué)證據(jù)均指向：由于一次性化石能源的消耗，現(xiàn)階段的空氣中CO2是第一次工業(yè)革命期間的140%，由于CO2的增加，加劇了溫室效應(yīng)的影響，由于化石燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的各類(lèi)細(xì)小顆粒，加劇了PM2.5的溶度，影響到了整個(gè)社會(huì)的正常生產(chǎn)、生活秩序，基于此，在不增加其他成本的前提下，綠色環(huán)保的校園設(shè)計(jì)與創(chuàng)新具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 設(shè)計(jì)思想

1)以教室內(nèi)紅外探頭與攝像頭為數(shù)據(jù)采集來(lái)源進(jìn)行燈座打開(kāi)方式，同時(shí)保留原有機(jī)械式開(kāi)關(guān)。教室內(nèi)加裝一個(gè)帶光線(xiàn)感應(yīng)器的能自動(dòng)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)，對(duì)教室內(nèi)的燈具進(jìn)行管理，思想為：如果有人進(jìn)教室，在光線(xiàn)不足的前提下，打開(kāi)一具燈座，提供照明；原理：紅外探頭與攝像頭數(shù)據(jù)傳至中央控制機(jī)房進(jìn)行認(rèn)別，在1人～9人的時(shí)候，只能開(kāi)啟一具燈座；隨人數(shù)據(jù)的增加，相繼打開(kāi)，如果進(jìn)入教室的人離開(kāi)，則相繼自動(dòng)關(guān)閉燈座。如果是分散坐在教室內(nèi)的各個(gè)位置上，人數(shù)達(dá)到一定數(shù)量，由認(rèn)別信息進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的燈具自動(dòng)打開(kāi)。

保留原有機(jī)械開(kāi)關(guān)的目的主要是考慮到任課教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的燈具開(kāi)啟或關(guān)閉，具有最高優(yōu)先權(quán)，進(jìn)行機(jī)械開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)，需要教師進(jìn)行相應(yīng)身份確認(rèn)。

2)教室內(nèi)的各類(lèi)孤島數(shù)字設(shè)備狀態(tài)信息均上傳至中央控制機(jī)房，由中央控制機(jī)房進(jìn)行相應(yīng)的管理。不在教學(xué)時(shí)間內(nèi)，所有數(shù)字設(shè)備均切斷供電電源，只保留紅外探頭與攝像頭供電，保證其他設(shè)備不再消耗電力資源。

3)教室內(nèi)電風(fēng)扇控制。主要為中央控制機(jī)房按天氣氣溫進(jìn)行控制。具體來(lái)說(shuō)為：天氣氣溫達(dá)到35 ℃后，打開(kāi)風(fēng)扇控制開(kāi)關(guān)線(xiàn)路，學(xué)生與任課教師根據(jù)實(shí)際情況合理進(jìn)行風(fēng)扇開(kāi)啟與關(guān)閉；在午休與夜間風(fēng)扇控制開(kāi)關(guān)線(xiàn)路則進(jìn)行關(guān)閉，保證不會(huì)出現(xiàn)人走扇不滅的情況發(fā)生，同時(shí)考慮到周末進(jìn)行的社團(tuán)活動(dòng)占用教室情況，則按攝像頭與紅外傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的開(kāi)關(guān)線(xiàn)路打開(kāi)與關(guān)閉。

3 節(jié)約能源測(cè)算

以1間教室內(nèi)9座燈具，27根燈管為例，每天節(jié)約1 h開(kāi)燈時(shí)間，燈具與風(fēng)扇節(jié)能估算表見(jiàn)表1。

表1 燈具與風(fēng)扇節(jié)能估算表

以1間教學(xué)用教室電子設(shè)備功耗節(jié)約為例，每天節(jié)約12 h時(shí)間，教學(xué)用儀器節(jié)能估算表見(jiàn)表2。

表2 教學(xué)用儀器節(jié)能估算表

由此，1間教室每天的節(jié)能量為1 752 W，即1.7度電；以一所高中校園為例，基本有40間以上的教學(xué)教室，輔以物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室以及美術(shù)、音樂(lè)、繪畫(huà)、體育、英語(yǔ)聽(tīng)力、形體舞蹈、圖書(shū)館等公共教學(xué)區(qū)間，一所高中校園一般存在著300間以上各類(lèi)教學(xué)、學(xué)生生活用房，按以上思想一所高中校園每天節(jié)約電量為525度左右。一個(gè)月則可以節(jié)約用電量為15 768度電。按已有資料表明1 t標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)電量為3 333 kWh(度)，那么一所普通的高級(jí)中學(xué)只是將一個(gè)月內(nèi)不經(jīng)意浪費(fèi)掉的用電量節(jié)約起來(lái)，可以少燒4.6 t煤，真正的做到節(jié)能、環(huán)保兩條腿走路。

4 結(jié)語(yǔ)

目前各類(lèi)公立與私立中學(xué)教學(xué)區(qū)內(nèi)的電器使用量日益劇增，減少不必要的電能損耗，勢(shì)在必行，在教師的督促與學(xué)生自覺(jué)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)智能管理系統(tǒng)不失為有益的補(bǔ)充。通過(guò)估算可以得到以下結(jié)論：

1)通過(guò)教室內(nèi)的攝像頭與紅外傳感器捕捉到的信息，經(jīng)中央控制機(jī)房處理進(jìn)行合理控制教室內(nèi)的用電設(shè)備的開(kāi)啟與斷開(kāi)是可行的。

2)從設(shè)計(jì)理念上只需要增加控制程序與系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)工作，借用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)線(xiàn)路，增加成本較小。

3)在中學(xué)階段進(jìn)行此類(lèi)工作，除了產(chǎn)生直接的綠色環(huán)保效益，更重要的是將綠色環(huán)保理念在日常管理中進(jìn)行，間接的達(dá)到教育功能，且深入人心。

[1] 吳方清.城市小區(qū)構(gòu)建生態(tài)綠色環(huán)保方案分析[J].山西建筑，2015,41(1)：14-15.

[2] 白宜誠(chéng),楊學(xué)順,肖建平,等.單總線(xiàn)技術(shù)在地電場(chǎng)多電極數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,35(3):458-462.

[3] 羅維斌,白宜誠(chéng),崔燕麗.在系統(tǒng)可編程技術(shù)在電法發(fā)送機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,36(1)：119-122.

Discussion on energy-saving design of old building in the school

Cheng Ziyu

(HunanChangdeMiddleSchoolNo.1,Changde415000,China)

In light of isolated island style of current campus classroom electricity equipment and lighting equipment power waste phenomena, the paper uses existing camera and infrared detector and transforms the switch, carries out united management and rationally lighting facilities utilization for the classroom electricity equipment with the help of central control machine room monitoring and control abilities, so as to realize energy-saving and green intelligent classroom design and management without increasing other cost.

campus, classroom, energy-saving, intelligent control

2015-04-06

程子煜，女，426班學(xué)生

1009-6825(2015)17-0210-02

TU201.5

A