基于節能減排的校園用電特性分析與優化

張子涵　朱志瑩　廖德利　錢程　廖煒駿　陳行　朱金　胡麗超

【摘 要】建設節約型學校是國家教育發展的重要戰略，我國高校目前普遍存在人數多、能源消費大，節能意識淡薄現象，高校節能建設還有待加強。為此，論文以南京工程學院為例，分析了校園用電特性，給出高校節電方案，并通過實踐得到了較好的經濟、社會和環境效益，具有一定的實踐性和推廣價值。

【關鍵詞】節約型校園；節能減排；校園節電

建設“資源節約型、環境友好型社會”是我國的一項基本國策。習近平主席在在中央財經領導小組會議上提出能源技術革命，將能源安全提升到國家戰略。高校是構成社會的重要部分，也是資源能源消費的大戶，“建設節約型學校”作為國家教育發展的戰略之一已被寫入《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》。我國目前有2700多所高校、3000多萬在校生，并以每年1.3%-1.6%速度擴招，高校集中消費面廣而且消費量大，也是重要的耗電大戶。以學校照明為例，學校照明用電量己占學校總用電量的30%-40%以上。由于學校照明燈具數量多、分布廣、管理粗放，再加上學生節能意識的淡薄，往往存在教室里白天在照度充足的情況下，仍普遍開燈學習的現象，造成巨大的能源浪費。以我校南館教學樓為例，粗略估計約有照明燈3000盞，每盞燈36W，每天工作8h，每個教務年度按270天計，一年照明用電量大概為32.76萬度，依照現行電價0.56元渡計，每年在一棟教學樓上就要耗資18.306萬元。若按照每天只浪費2h，則白白流失的就有9.94萬度電。若將此數據擴大到全校、市省乃至全國3000余所高校，則浪費電量巨大。而照明節電，就是在保證照明質量的前提下采取有關節電措施，可以減少電能浪費，降低學校的開支，提高師生以及全社會的節能意識，從而達到節能減排、保護環境的目的。

本文針對南京工程學院校園用能特性的具體分析，以我校15-16年的能源消耗數據和問卷調查的統計數據作為出發點，進行分析，提出了教學樓和宿舍節能方案嘗試優化教學樓教室燈具的布局，以及宿舍節電建議。為學校節能建設提供了一種新思路。

1 高校電能使用現狀與分析

1.1 我國高校用能現狀

目前，我國各大高校積極開展節能工作，采取了許多行之有效的節能措施。一方面，完善管理制度和加強管理。2010年6月，由北京大學、清華大學等百余所國內著名高校參與的“全國高校節能聯盟”在北京成立，并迅速在全國開展“十百千萬”工程，旨在開展高校節能減排工作，促進節約型、綠色校園的建設。江蘇省、山東省一些高校都設立有能源管理專業委員會。浙江、四川、上海等省市也成立有更大范圍的高校后勤協會；另一方面，推廣應用節能技術。節能技術的推廣應用是實現節能目標的根本保證，據《中國教育報》報道：同濟大學用節能燈替換校園草坪周邊普通照明燈，實現節電20%；將自行開發的路燈節能器應用于校園內的路燈上，設置每天開啟5小時，凌晨后部分路燈自行關閉，實現節電。

1.2 南京工程學院電能使用現狀

南京工程學院學校占地面積近3000畝，各類建筑面積80多萬平方米，辦公教學（行政樓、教學樓、圖書館、體育館）34.38萬平方米、附屬設施（門診部、食堂）9.2萬平方米、學生宿舍28.9萬平方米。現有全日制在校生2.5萬多人，教職員工1800多人。

經查找資料及實地調查得知，學校總教室總面積約1.28km2，共有燈具2.4×104盞，基本為30WYZ30RR26型雙端直管熒光燈，2015年度總耗電量為22683871.51kWh，總電費支出為1200萬元，校園照明插座用電約占35%，燈具布局符合國家《建筑照明設計標準》（GB50034-2004）規定學校教室照明功率密度值不應大于 10W/㎡，照度不低于 300lux的要求。

1.3 已有基礎條件

作為節約型校園建設的重要基礎及標志的“校園能源監管平臺”建設工作于2012年在學校啟動，并于2013年內完成超過20幢建筑的分項計量設備的安裝和高試，并還逐步建成校園能耗數據中心。以下為學校現有能耗管理特點：

1）設備方面：有載調壓的變壓器；圖書館湖水源空調；LED照明（圖書館部分使用，現正逐步推廣）；空氣源熱泵；小范圍太陽能發電。

2）管理方面：用水定額（年人均40噸）；用電超額懲罰性收費；設備及時更換，定期維護；部門用電超過2000W要及時上報，不能私接用電器。

2 校園用電優化方案

2.1 教學樓照明用電優化

1）采用新型節能技術，以點帶面分析：以南館A座一樓教室為例，統計其教室內燈具數量、使用型號、排列方式等基本信息；統計學校教室總數量、燈具數量；優化方案中，每間教室70盞30W熒光燈可替換成40盞28W的T5型三基色熒光節能燈，計算兩間教室的用電差值， 得出節能燈的節電效率，同時考慮其舒適程度與經濟效益， 得到節電率為46.7%.

2）節能燈具節能計算：TZ型熒光燈壽命約為8000小時，單價5元；T5型熒光燈壽命為10000小時，單價10元。以40000小時為一個周期，一個周期內（約4.5年），TZ型熒光燈更換5次，而T5型熒光燈更換4次。經計算，考慮節電效率，T5型熒光燈一個周期內可節約91.4萬元，燈具及維護費用高出TZ型熒光燈7.2萬元，所以得一個周期內可節約84.2萬元，平均年收益18.7萬元。

3）學校教室照明用電節能管理的建議：目前本校大一新生要求晚自習，故周日至周四共五日使用教學區大部分教室，共占用60間教室。一方面，將其他不用的自習教室分區開放，將其余自習的學生集中起來安排到指定的教室。另一方面，更換普通照明燈具，積極采用節能照明燈具。

2.2 學生宿舍用電優化

圖1給出了學校宿舍樓用電數據統計結果，由圖1可以看出，插座用電占了總用電比重的三分之二，而根據問卷調查的結果可以看出宿舍樓插座的用電主要在于電腦用電。

1）學生電腦使用節能建議：平常用電腦建議關閉后臺軟件，提升系統流暢度；改進散熱風路或水路來提高散熱效率，降低能耗。

2）學生宿舍空調節電：通過計算，一臺空調優化后的效率為原來的115%，本校空調裝機數約為5000臺，夏季每臺空調的運行功率大約為1000kW，根據電費0.53元/kWh，一天大約能節約5172元，一年理論上可以在空調方面節約95萬元。以下給出有效空調節能建議：1）出風口保持順暢。不要堆放大件家具阻擋散熱，出風口設計要合理，也可以配合電扇加速室內冷氣流通，保持冷氣均勻充足。2）出風口調節高度適中。制熱時導風板向下，制冷時導風板水平，效果較好。3）過濾網要經常清洗。太多的灰塵會塞住網孔，使空調加倍費力，通風口堵塞容易造成換熱過慢，增加空調的使用功率。

3 效益分析

3.1 經濟效益分析

優化方案中，每間教室70盞30W熒光燈可替換成40盞28W的T5型三基色熒光節能燈，計算兩間教室的用電差值， 得出節能燈的節電效率，同時考慮其舒適程度與經濟效益，得到節電率為46.7%。一個周期內可節約84.2萬元，平均年收益18.7萬元。達到實現綜合能效提升10%～15%、年度節能10萬元的目標。

3.2 社會效益分析

大多數高校基本上都有水電節能管理人員，但大多數管理人員只是日復一日，年復一年地從事計量抄表和水電收費工作，未能開展更深層次與水電節能更貼近的、更專業的能效分析、節能挖潛、節能監管和督查等全方位的節能管理工作。而基于節能減排的校園建設，能為高校水電管理提供參考。

3.3 環境效益分析

實現環境友好，是構建節約型生態校園的環境目標。環境友好既包括環境美好又包括人與環境和諧共處、協調發展的關系。在構建節約型生態校園過程中，既要重視對原生態自然環境的保護，又要合理配置和安排人工環境資源。在校園范圍內還應該倡導有利于環境的生產和消費方式，形成人人關愛環境、人人保護環境的校園風尚和文化氛圍，實現人與自然協調發展。通過構建節約型校園，不但節約了資源而且還實現校園環境的優化，人與環境的友好共處，通過節能做到對環境保護。

【參考文獻】

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[責任編輯：田吉捷]