我国高校既有建筑节能改造措施研究

发布时间:2025-09-01 00:06

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自1999年高校“扩招”以来,我国高等教育规模实现了跨越式发展。根据教育部《全国高等学校名单》,截止到2021年9月30日,我国高等学校共计3012所,在学总规模超过4000万人。研究表明,校园能耗已达到全社会总能耗的8%,高校生均能耗明显高于居民人均能耗指标。上海16所高校能耗统计数据显示,高校建筑能耗占高校总能耗的83.2%,总建筑能耗节能率最高可达58%,最少为16%。夏热冬冷地区13所高校能耗调查结果显示,高校生平均能耗为全国人均能耗的2倍左右,最高达4倍,且各高校能耗水平相差较大。由此可见,高校建筑能耗存在较大的节能潜力。降低建筑能耗将成为高校节能工作的重点。

高校建筑能耗特点及存在的主要问题

▌高校建筑能耗特点

根据《高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则》,学校建筑可分分行政办公建筑、教学楼建筑、科研楼建筑、学生宿舍等13类。校内不同建筑间能耗比例很不平衡,由于建筑功能、建筑技术、建筑年代的不同,不同建筑的能源结构及能耗水平存在较大差异。校园建筑能耗存在如下特点:

1)高校校园建筑总体能耗较大,随季节及假期有较大波动,科研能耗和生活能耗占校园建筑总能耗的50%以上,是校园节能的重点。

2)校园内建筑的多样性决定了各种类型建筑不同的能耗特征,不同类型建筑的能耗存在较大差异。同类型建筑能耗差异也很大,最高达2倍以上,节能潜力较大。

3)非使用时间节能潜力巨大。重庆大学能耗监测平台数据分析显示,四种教学楼非使用时间能耗占总能耗的15.31%、9.00%、15.03%和18.58%,两种综合楼非使用时间能耗占总能耗的10.20%和19.03%,图书馆非使用时间能耗占总能耗的5.60%,行政楼非使用时间能耗占总能耗的25.59%。

▌高校建筑节能存在的主要问题

高等学校的中心任务和职责是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才,肩负着立德树人的根本任务。虽然近些年国家进行了大量的宣传教育,高校也进行了一系列整改,但仍然存在着一些问题:

1.节能意识薄弱

高校的主要精力在于人才培养和科学研究,虽然倡导节能,但广大师生节约能源的意识相对薄弱,缺乏节能意识。

2.资金投入不足

老旧校区水电设备设施投入运行过久,“跑冒滴漏”、用能效率低下等现象非常普遍,全部改造更新需要投入大量经费。由于绝大多数经费被投入到教学科研,高校建筑能源改造经费投入不足,进而导致能源浪费严重。

3.管理决心不够

部分高校采取节能措施导致广大师生的教学、科研和生活受到一定影响,师生反应强烈,给节能工作带来较大阻力。为减少双方矛盾,管理部门存在着“睁一只眼,闭一只眼”的现象,节能管理决心不足,导致能源浪费。

4.节能工作连续性有待提高

前些年,国家大力提倡高校建筑节能,取得了阶段性的成果。但当上级部门没有重点检查督促时,节能工作逐渐被忽视,节能工作连续性有待提高。

节能管理对策

▌建立健全节能减排组织管理体系

应建立健全节能减排领导机构,负责校园节能减排总体工作,研究决定节能减排重大事项,建立工作制度和例会制度,持续推进校园节能减排工作。

▌加强节能宣传教育

节能的关键在于提高人的节能意识。利用宣传栏进行节能宣传,成立节能相关社团,开展节能宣传讲座,举办节能环保实践活动,提高广大师生的节能意识,确保师生形成良好的节能行为习惯。树立“从我做起、从小事做起、从现在做起”的节能意识,形成“节能减排,人人有责”的良好氛围。

▌完善校园节能监管平台

建立完整的校园节能监管体系,掌握全面、客观可信度高的能耗基础数据和能耗基础状态,在摸清能耗状况的基础上,有效开展节能改造工作,逐渐取代低效、随意性大、可靠性差的传统校园能源管理方式实现代化的科学管理,以保证获得长久的节约效果。

▌校园能耗公示

建立能源消耗公示制度是提高师生员工节能意识、促进全员参与节能管理的有效方式。定期对名用能单位的能耗进行公示,采取合理的定额分配指标,超额罚款,节约奖励,最大程度上减少浪费行为。

▌节能改造及优化节能运行管理

对于能耗较大的建筑和设施,应及时进行节能改造。同时,可以引人校园合同能源管理模式(EPC),与公司分享未来节约效益,形成市场化动作,提高校园节能利用率,降低能耗,建立节约型校园。

浙江大学通过用能分析与诊断、开展能耗实时监测、实施节能自动控制、进行节能改造等多种措施,在学生人数、建筑面积及科研经费均增加的情况下,单位建筑面积能耗下降了14%,人均能耗下降了11%,人均水耗下降了21%,两年累计节能量达到5117t标准煤,节约能耗费用1514万元。

节能减排常用技术措施

节能减排,一方面是要加强宣传教育引导,使广大师生意识到节能减排的重要性,形成节约能源的良好氛围和行为习惯,主动节能;另一方面,要采用切实可行的技术措施,减少能源浪费,实现被动节能。文章从 用电、用水、空调系统及采暖系统四个方面,对常用的节能措施进行另外论述。建筑围护结构、玻璃、遮阳等方面的改造可参考其它相关研究。

▌用电

1.动力

1)三相平衡。应定期开展三相负荷检测。不对称负荷会引起三相不平衡,增加线路和配电变压器的电能损耗,降低配电变压器的负载率,降低电动机的效率,影响用电设备安全运行等。

建筑物内的单项负荷设计时一般考虑到了负荷平衡,因此,要严格控制接人大容量单项电器,减小相间不平衡。此外,也可以增设调整不平衡电流无功补偿装置,这种装置不仅可以调整不平衡有功电流,还可以补偿系统无功。当然,也可以采用交叉换相等方式尽可能平衡不对称负荷。

2)提高功率因数。在高、低压配电所内配置电容器组,电容器组接在变压器高压侧母线上,补偿该配电所供电范围内的无功功率,使总功率因数达到规定要求。对大容量的旋转负荷,可就近增设无功补偿装置。在需要无功的用电或供电设备可并联无功补偿电容器,进而提高功率因数。

3)提高电能质量。随着电力电子设备的增多,配电系统的电能质量受到越来越多的关注,尤其是电压暂降,这种情况会对科研精密仪器设备造成严重影响。因此,在电能质量要求较高的场所可以增设动态电压恢复器,在供电可靠性要求较高的地方增设不间断电源,以确保供电满足需求。

2.照明

通过光照和人体感应控制照明电源,在光照强度足够和长时间没有人员的情况下,自动切断电源,实现节能。

1)室内照明。安装红外感应开关,通过照度感应和人体红外感应,实现人来灯亮、人走灯灭的自动控制。

2)室内公共区域照明。结合光照感应和人体感应控制照明系统。当光照不符合要求时、且有人员通过感应区时,自动启动光源。为降低因人员频繁经过导致灯具频繁开关引起的高维修率,可以设置一种智能控制系统,在人员经过时自动开启照明在人员离开后的预设时间段内保持灯光开启,之后自动关闭。

3)室外路灯。结合光照感应、时控和平台控制合理控制室外照明启闭时间和路灯支头照明数量。在天黑后人员活动频繁的时段,可以采用路灯全开的策略,满足照明需求。人员活动很少的其它时段,根据校园实际情况只开一部分路灯。当路灯有多个支头时,根据需要开启全部或部分支头。对于太阳能丰富地区,应大力推广太阳能技术,将普通路灯更换为太阳能路灯。

通过对教室照明、室内公共区域照明、室外路灯、高杆灯和庭院灯照明时间、数量的控制改造,校区照明节能改造综合平均节电率达56.4%。

▌用水

高校所有建筑,应广泛采用节水型器具。采用雨雪水回收、中水回收、洗浴废水回收等系统,利用水处理系统处理回收水,确保其达到回用水水质标准后,将其用于厕所冲洗、绿化浇灌、景观补水和路面喷酒等。绿化浇灌时,可采用喷灌、微灌滴灌等节水浇灌方式,合理安排绿化浇灌次数及用水量。浴池喷淋系统采用插卡按流量计费的节能喷淋系统。

▌空调系统

严格控制室内空调设定温度可以有效提高节能效果。模拟结果显示,夏热冬冷地区供冷季空调设定温度每升高2℃,相应的空调能耗降低20%;而在供暖季,空调设定温度每降低2℃,相应的空调能耗降低21%。因此,建议夏季室内空调设定温度不低于26℃,冬季不高于18℃。

1.分体式空调

在每台分体式空调室内机上安装节能温控器并在合适位置安装红外发射头和温度传感器,红外发射头和温度传感器的信号联通至管理中心,实现分体式空调的远程集中管控及限温管理。进行系统设定时,空调控制系统可以与排课系统进行数据交互,系统按排课安排自动管理分体空调。系统的电源监测和计量功能,使得空调能耗监测更为方便,有利于实现系统内分体空调的各项数据监测和远程节能控制。

2. VRV空调

对于VRV空调系统,只需要将信号线联通室外主机,在管理中心配置一套系统控制器,安装对应的系统软件,便可实现VRV空调系统的集中控制远程控制、故障报警等功能,还可对系统室内、外机进行监测和控制,从而有效落实节能限温控制、远程开关控制等有效节能控制手段。

3.集中式空调

对于集中式空调系统,在不改变冷热源的情况下,可以采用冷热水系统变频改造、加装电动调节阀温度传感器、压差传感器等措施,并安装智能水表智能电表、空调系统能量计费装置等设备,精确控制相关设备,准确计量能耗。

▌采暖系统

1)安装气候补偿器,根据室外温度和内部设定的调节曲线自动计算出供水温度,自动调节一次网的流量来控制二次网的供水温度,在满足用户侧热负荷需求的同时,实现节能目标。

2)据统计,水力失调造成的热损失通常达到供热能耗的20%~50%。应加强水利平衡和水利工况调节,有条件的可以采用变频设备,降低输送能耗。

3)采用分区分时分温供暖。区分不同的建筑功能、不同使用时间段,将连续供暖和间歇供暖的建筑区分开,采用不同的锅炉,供应不同的采暖温度。比如,在下班时间和寒假期间,室内保持值班温度;正常工作时间,则正常供暖。寒假期间留守学生集中居住,可以避免对整栋建筑供热。研究表明,采用分区分温节能措施,总节能比例可达36.25%。

4)安装室温通断控制阀和室温控制器,可以实现室温自动控制,避免远端和近端的温度差异,防止热力失调,避免能源浪费。

结语

做好高校节能减排工作,减少能源消耗,是深入实施可持续发展战略、促进生产生活方式绿色转型的重要举措,不仅可以降低高校整体运营成本,使有限的经费创造更多的经济价值和社会效益,还可以提高师生的节能意识,养成良好的生活习惯,带动整个社会的和谐发展。(文/沈长亮)

来 源:IESPlaza 综合能源服务网

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