高校浴室節(jié)能改造研究

文_陳宏興 中國勞動關(guān)系學院

1 國內(nèi)相關(guān)高校應用現(xiàn)狀

“十三五”時期我國公共機構(gòu)累計開展太陽能熱水項目集熱面積約1525萬m2，空氣源熱泵+太陽能+多能互補技術(shù)在生活熱水系統(tǒng)中的應用日益成熟，在“碳達峰、碳中和”中將發(fā)揮著越來越重要的作用。太陽能作為“十四五”時期公共機構(gòu)可再生能源替代行動的主要能源品種之一，具有投資少、運行費用低、操作簡便等優(yōu)勢，已成為高校浴室節(jié)能改造的首選。

1.1 國內(nèi)某高校當前現(xiàn)狀的問題

以某高校為例，集中浴室節(jié)能減碳改造內(nèi)容具體分析如下。學?，F(xiàn)狀，現(xiàn)有學生3500人，洗浴方式為集中浴室洗浴，共有普通花灑噴頭216個，其中男浴室96個、女浴室120個，采用插卡計量方式洗浴，熱源采用“電熱鍋爐+太陽能”，淋浴供水為管路為單路供水。

該浴室建立于2009年，經(jīng)過超過10年的運行之后，當前設備在運行過程中出現(xiàn)了設備陳舊、老化等問題，已經(jīng)難以充分滿足當前大學生的日常洗浴要求，使得該浴室在實際運行過程中產(chǎn)生了一系列的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個層面。

1.1.1 浴室建設層面

洗浴方式為集中浴室洗浴，每天洗浴人數(shù)超過2300人，建筑面積1000余m2，學生洗浴整體較為狹促，洗浴過程中的隱秘性不足，整體上學生的洗浴活動不便。同時在浴室附近位置，各種類型的洗浴用品擺放較為雜亂，使得學生洗浴環(huán)境不佳，對校園整體環(huán)境建設造成了不良影響。

1.1.2 浴室維修層面

每天洗浴的開放時間與閉合時間與學生的學習生活時間存在一定沖突，使得學生課后洗澡時間不多，難以充分滿足學生的洗浴需求。在洗浴設備運行過程中一旦出現(xiàn)洗浴設備損壞的現(xiàn)象，需要將全部的設備關(guān)閉再進行維修，維修工序較為繁瑣，難以有效滿足學生的洗浴要求。洗浴設備中使用的淋浴噴頭較為陳舊，節(jié)水性能不足，在具體運行過程中存在浪費現(xiàn)象，在洗浴中未能達到相應的節(jié)水要求。洗浴采用33～36℃的洗浴溫度，洗浴系統(tǒng)直接連接校園下水系統(tǒng)，此種設計方式在具體運行過程中容易存在一些問題，主要表現(xiàn)為對低品位熱源的利用不足，因此在使用過程中未有效降低水體溫度，致使學生洗浴過程中出現(xiàn)熱污染現(xiàn)象。

1.1.3 能源使用成本層面

在燃氣鍋爐的設計層面，鍋爐的熱源采用的是天然氣，一種常規(guī)性能源，使用成本較高、運行中熱效率不足，與當前設備建設與運行要求之間存在一定差異，每年需要繳納的燃氣費用超200萬元，但是最終熱效率利用未達到60%。

當前使用的6t鍋爐在運行中出現(xiàn)嚴重問題，表現(xiàn)為無儲備水箱、運行容量較大， 經(jīng)過長期運行后出現(xiàn)嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，導致在鍋爐使用過程中出現(xiàn)“即時換熱、啟停頻繁”的現(xiàn)象，使得熱效率利用率不足，同時在設備運行中容易出現(xiàn)“大車拉小車”的現(xiàn)象，使得設備運用中的節(jié)能效益較為有限。在長期運行過程中，鍋爐高溫蒸汽通過700m的地下管廊進行運輸，在使用過程中管線保溫的保護不足，出現(xiàn)了不同程度的損壞現(xiàn)象，這一過程中出現(xiàn)較大程度的熱損失現(xiàn)象，增加了管線維護成本，同時在作業(yè)過程中部分熱量的冷凝水被直接排至下水管道之中，導致出現(xiàn)重大的資源浪費現(xiàn)象，是一種較為嚴重的熱力消耗。當前該鍋爐整體運行時間較長，已經(jīng)接近了鍋爐的使用年限，因此設備運行過程中需要消耗較大的人力與物力資源，存在一定安全隱患。針對當前該洗浴設備的運行現(xiàn)狀，要求充分重視并予以改進。

1.2 國內(nèi)某高校浴室改進措施

對該校洗浴設備運行情況進行科學論證與分析，與該校的實際情況相結(jié)合，制定針對該浴室的節(jié)能整改方案。原有燃氣鍋爐為壓力容器，經(jīng)長期運行后，各種設備逐漸出現(xiàn)老化現(xiàn)象，若繼續(xù)運行可能增加安全隱患，因此需要針對該設備進行升級改造。

1.2.1 供熱系統(tǒng)改造

在熱源選擇上采用空氣源熱泵系統(tǒng)，運行費用較低、使用較為環(huán)保，在運行中能夠有效滿足師生冬季采暖以及生活熱水的使用需求。在設計中使用超低溫空氣源熱泵替代 2臺6t燃氣鍋爐,為學生提供淋浴熱源，并將常規(guī)能源進行清潔能源改造，提升能源建設的環(huán)保性，降低水源傳輸距離，并減少熱損失、增強熱源利用效率。

同時，將淋浴單路供水改為冷熱雙路供水，這樣可以減少維修工人對水溫的調(diào)節(jié)工作，將熱水管道與冷水管道相結(jié)合，學生洗浴時可以自行將水溫調(diào)節(jié)到適合自己的溫度，滿足學生對洗浴溫度的各種需求。

1.2.2 室內(nèi)淋雨設備改造

擬將普通花灑改為智能節(jié)水花灑，通過調(diào)節(jié)水壓智能地控制水的流量與流速，根據(jù)進水壓力大小自動調(diào)節(jié)進水面積，即當進水流量水壓小時進入面積就大。花灑的水流量處于一種平衡狀態(tài)，不僅能節(jié)水還能夠增壓。在淋浴時，打開花灑，冷熱水同時進入混水閥，隨后，花灑經(jīng)過增壓，冷熱水混合的溫度和出水量、水流溫度間達到一個平衡的穩(wěn)定點，以保證在淋浴過程中不會出現(xiàn)水忽冷忽熱的狀況，為學生提供舒適的洗浴水溫。

1.2.3 擬增加空氣源熱泵提供熱源。

學校洗浴現(xiàn)有熱源為電熱鍋爐+太陽能。太陽能作為一種環(huán)保、可再生的“免費”能源，在國內(nèi)外已經(jīng)應用多年，技術(shù)較為成熟。該學校地處華北平原，是太陽能資源較豐富地區(qū)，太陽能輻射值在冬季為14MJ/(m3·d)、夏季為20MJ/(m3·d)、太陽能日照時數(shù)≥6h、天數(shù)為250d。

空氣源熱泵熱水系統(tǒng)采用逆卡諾循環(huán)原理，以空氣為低溫熱源，利用少量電能做功從低溫側(cè)吸收熱量用于加熱生活用水。學校處于華北地區(qū)，其氣候特征是夏季悶熱，7月份平均地區(qū)氣溫25～30℃，年日平均氣溫大于25℃的日數(shù)為40～100d；冬季濕冷，1月平均氣溫0～10℃，年平均氣溫小于5℃的日數(shù)為0～90d。氣溫日較差較小、年降雨量大、日照偏小，此氣候特點非常適合應用空氣源熱泵。

熱泵熱水機組遵循能量守恒定律和熱力學第二定律，運用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機械功（電能），就能將處于低溫環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水器中，用于加熱制取高溫熱水。熱泵通過壓縮機的壓縮，將空氣中或低溫水中的熱量取出并提升為高溫熱能送到高溫環(huán)境中應用，所以能耗低、效率高、速度快、安全性好、環(huán)保性強，可以源源不斷地供應熱水。

目前已有超低溫空氣源熱泵可在零下30℃內(nèi)正常運行，技術(shù)應用也已成熟，如遇到極端情況，電熱鍋爐可以進行燒水補充。學校一般1月中旬到2月處于放寒假期間，完美避開了每年中的最冷階段，因此將熱泵技術(shù)與太陽能+電熱鍋爐結(jié)合供應熱水就是一套比較理想的節(jié)能供熱體系。

2 對比分析

學校以前在用“電熱鍋爐+太陽能”時，每年消耗的電量約45萬kWh、消費資金22.5萬元，添加空氣源熱泵后，只有在學生寒假放假前和剛開學階段的極端嚴寒天氣時，才需要使用電熱鍋爐供熱，大大降低了電能使用，保守估計能降低70%的電力消耗。

近年來，隨著可再生能源的大力推廣，太陽能熱水、空氣源熱泵系統(tǒng)在熱水需求量大的建筑中逐漸普及。在節(jié)能減排已經(jīng)成為時代潮流的今天，節(jié)約能源、減少碳排放是最時尚的生產(chǎn)生活方式。空氣源熱泵+太陽能+電熱鍋爐相結(jié)合的供應熱水形式，在引入綠電后，完全屬于綠色能源。

3 結(jié)語

高校節(jié)能減排是國家節(jié)約能源資源的重要組成部分，能耗支出在高校支出中占據(jù)相當大的比例。高校的節(jié)能減排是未來的發(fā)展趨勢，同時也是一項長期的工作，在學?，F(xiàn)有的條件下，利用學校區(qū)域優(yōu)勢，采用先進理念和技術(shù)提高能源利用率，降低能耗，減少浪費，推進節(jié)能設備更新?lián)Q代，是高校后勤節(jié)能工作的重要內(nèi)容，也是為建設綠色校園提供助力。