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淺談北方高校能耗現(xiàn)狀與節(jié)能對策

更新時間:2023-02-22      瀏覽次數(shù):304
摘 要:隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展,能源的節(jié)約與二次利用愈加凸顯,如何節(jié)能減排已經(jīng)成為相關(guān)學者和工程技術(shù)人員要解決的首要問題。作為公共建筑能耗的主要組成部分—高校,在建設(shè)綠色與節(jié)約型校園的理念指導下,以降低能耗為目標,開展科學研究與技術(shù)改進,結(jié)合北方高校校園的建筑能耗特點開展研究,通過對校園的建筑特點進行分析,針對其存在的問題提出相應的改進措施,為建設(shè)綠色環(huán)保及節(jié)約型校園建設(shè)提供有效的可行性依據(jù)。
關(guān)鍵詞:電能消耗;現(xiàn)狀分析;綠色環(huán)保;節(jié)能對策
 
一、引言
       通過對我國智能建筑市場的調(diào)研及前景分析,建筑能源消耗在我國能源總消費量中占有較大比例,伴隨著不斷加快的城市化進程和人們對生活質(zhì)量需求的不斷提升,其比重還會持續(xù)上升。高校是一個能源消耗比較大的區(qū)域,是集教學、科研、辦公及員工生活于一體的綜合場所,其能源消耗包含電能、熱能、水資源、燃氣等多種能源。在各項能源消耗中靠前的是電能消耗,且呈上升趨勢。
二、校園建筑能耗的特點
       高校作為產(chǎn)、學、研及師生活動的綜合體,有其自身的特點,與其他類型的建筑相比,校園能耗具有如下特點:
校園建筑功能多樣性。校園不僅有教學樓、實驗樓、行政辦公樓等公共建筑,也有宿舍樓等居住型的建筑。還存在食堂、浴室、醫(yī)療、商店等生活輔助建筑。校園設(shè)施的多樣性決定了高校用能種類的多樣化,以及能耗的多樣化;
       校園能耗季節(jié)性強。由于北方高校的假期通常為1月中旬到3月初和7月中旬到8月下旬,在假期,高校能耗明顯下降;
       高校耗能設(shè)施單一,使用時間相對集中。主要是照明、校園網(wǎng)絡、實驗設(shè)施、科研儀器等。對于校園不同的功能區(qū)能耗具有不同的特點:教學樓是7:00—22:00,行政辦公樓是8:00—16:30,而學生公寓則是22:00—7:00。這就為高校的能源管理提供了決策依據(jù);
       節(jié)能潛力大。由于高校的主題是具有較高素質(zhì)的教師和學生,相比其他人群,行為節(jié)能意識較強。
 
三、校園建筑能耗現(xiàn)狀
        高校有其共同的能耗特點,但不同類型以及不同地區(qū)的校園能耗又存在差異。本文通過對北方某高校的能耗現(xiàn)狀進行分析,找出影響校園能源消耗的主要因素,確定改進對策。研究的對象是省屬本科重點建設(shè)院校,校園占地90萬m2,建筑面積約45萬m2,在校生16000余人。每年的能源消耗總量很大,尤其是電能。由于各個建筑結(jié)構(gòu)不同,用途不同,所以內(nèi)部布置的電器類型也不盡相同,用電量存在著一定程度上的差異。校園建筑包括:學生公寓、行政樓、教學館、景觀照明系統(tǒng)、實驗樓、體育場、圖書館等設(shè)施。各類型建筑的用電情況分析如圖1所示。
 
1學生公寓
         學生公寓的主要耗電設(shè)備為照明、網(wǎng)絡通訊,相對比較單一和集中。只要學校管理部門明確規(guī)章制度,加強對學生公寓的日常用電管理,本文以北方某高校學生公寓2013年—2017年用電能耗為例,分析了學生公寓的用電情況,其結(jié)果表明學生公寓全年用電處于相對穩(wěn)定狀態(tài)(如圖2所示)。
2圖書館
          大學的圖書館作為高校信息資源和專業(yè)技術(shù)集中的場所,是高校辦學的三大支柱之一,擔負著為教學和科研服務的雙重任務,是培養(yǎng)人才和提升學生素質(zhì)的重要基地。具有規(guī)模較大,使用周期長的特點。隨著館藏數(shù)量和閱覽人數(shù)的增加,圖書館的電耗也呈上升趨勢。多數(shù)學生除上課外,大部分時間在圖書館進行學習,致使學生在圖書館的時間要超過在寢室的時間;加之圖書館的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、網(wǎng)絡設(shè)施及相關(guān)的服務設(shè)施等對電能的消耗,使該校圖書館的耗電量僅次于學生公寓,但各月的耗電情況相對穩(wěn)定。
3教學樓
         教學樓是學生上課和自習的場所,耗電類型以照明為主,多媒體教學系統(tǒng)為輔,冬季則加以集中供暖。教學樓的利用時間一般為7:00—22:00,寒暑假期間用電時間則縮短,利用率也會大幅降低,耗電具有明顯的周期性。
4行政辦公樓
         行政辦公樓是高校維持學校事務的常運行場所,除寒暑假期部分人員辦公外,其他時間用電特點與普通辦公建筑相似。辦公樓的上班時間通常為8:00—16:30,寒暑假期間僅有部分工作人員在內(nèi)辦公,冬季集中采暖。辦公樓內(nèi)的用電設(shè)施有照明系統(tǒng)、電腦系統(tǒng)及網(wǎng)絡設(shè)施,全年用電趨于平穩(wěn)。
5實驗樓
         由于該校是一所工科為主的大學,實驗課程相對較多,培養(yǎng)方案中專業(yè)課程有近1/3的內(nèi)容需要在實驗室進行,用電量較大。實驗室的耗電設(shè)備有照明系統(tǒng)、實驗設(shè)備、電腦系統(tǒng)等,耗電比較穩(wěn)定。
四、校園電能的節(jié)能方法及建議
1耗電設(shè)備的節(jié)能改造
        經(jīng)過對該校園耗電設(shè)備的調(diào)查統(tǒng)計,在所有用電設(shè)備中,照明耗電量占全校總耗電量約40%以上。該校照明設(shè)備為耗電較高的白熾燈,且照明時間長,照明燈具使用數(shù)量多,故其耗電總量大。通過對照明燈具的市場調(diào)研得出結(jié)論:照明系統(tǒng)的節(jié)能改造采取更換綠色環(huán)保和省電照明光源的方法,即更換使用壽命長、啟動快和功率小等特點的照明光源,通過對比,LED燈則是較好選擇。與傳統(tǒng)40W燈相比,相同照明度的LED燈只需15W,若將學校傳統(tǒng)的燈管全部換成LED燈,每年可節(jié)約電量3.93×105kW·h,節(jié)電率達到53%,每節(jié)約1kW·h,相當于節(jié)約0.4kg標準煤,減少碳粉塵排放0.272kg,CO20.997kg,SO20.03kg,氮氧化物0.15kg,對降低污染物排放、保護環(huán)境非常有效。因此,僅就更換LED燈管一項所節(jié)約的費用遠超越改造投入的費用。
        對于室外照明系統(tǒng)的改造。該校園的路燈采用太陽能路燈,由于太陽能路燈利用晶體硅太陽能電池供電,免維護閥控式密封蓄電池儲存電能,具有智能化電源控制,節(jié)省了電纜鋪設(shè),沒有交流供電,不發(fā)生用電費用;并且該路燈照明系統(tǒng)具有穩(wěn)定性好、壽命長、發(fā)光效率高,安裝維護簡便、安全性能高、節(jié)能環(huán)保等特點,實現(xiàn)了太陽能路燈一次投資、
長期受益的目標。同時,太陽能路燈也特別適合人員密集的場所。
2構(gòu)建智慧校園照明系統(tǒng)
        智慧校園照明系統(tǒng)是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將學校照明、電氣、校園安保等設(shè)備進行統(tǒng)一智能的控制管理,通過智能照明系統(tǒng)管理平臺,將原有的人工管理、電控管理方式提升到智能管理模式,可大幅提高管理效率。
        智慧校園照明系統(tǒng)智能控制模式包括:一鍵上課模式、一鍵投影模式、一鍵自習模式、一鍵活動模式、陰天補光模式,可在移動端或電腦遠程查看教室設(shè)備情況,根據(jù)實際情況進行燈光亮度調(diào)節(jié)以適用于特殊課程需求的教室。一鍵上課模式時,通過傳感器調(diào)光,實現(xiàn)教室桌面照明恒定,充分利用自然光,實現(xiàn)能耗節(jié)省。一鍵投影模式下,一鍵觸發(fā)照明、投影儀、電動窗簾聯(lián)動,提高教學效率。
        智慧校園照明系統(tǒng)輕松實現(xiàn)二次節(jié)能:校園照明燈在現(xiàn)實節(jié)能基礎(chǔ)上,通過智能管理模式,檢測教室人員活動情況,無人時自動關(guān)閉設(shè)備,防止電源浪費,再次降低能耗,有效節(jié)能;智慧校園照明系統(tǒng)還可以保障校園環(huán)境安全,通過平臺實時監(jiān)測電氣、安保等設(shè)備運行狀態(tài),快速進行反應。
 
3培養(yǎng)節(jié)能意識
        針對大學生群體,學校通過大學生主題會、社團的專題活動,結(jié)合大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動,開展關(guān)于建設(shè)綠色校園、節(jié)約型校園的專題活動;學校要求教師在授課過程中,將節(jié)能減排教育、建設(shè)綠色校園等內(nèi)容融入教學環(huán)節(jié)中,開展節(jié)能減排教育;還可以充分發(fā)揮校園網(wǎng)、微信群、板報等多種傳播方式,開展節(jié)能、環(huán)保宣傳活動,向全校師生發(fā)起“節(jié)能減排”倡議,建議師生選擇科學合理、節(jié)約能源的綠色生活方式。
 
4完善相關(guān)制度
        學校雖有節(jié)能中心,但該中心主題是進行節(jié)能技術(shù)研究,而不是管理,所以對能源浪費問題并沒有規(guī)章制度可循。對于能源浪費現(xiàn)象,目前仍是以教育為主。因此,建章建制是亟需解決的問題,關(guān)鍵是抓制度落實,這是發(fā)揮學校主導作用,將各部門節(jié)能減排約束性指標作為考核部門工作落實情況的關(guān)鍵指標,通過公共資源的合理配置,有效運用經(jīng)濟、法律和行政手段,保證節(jié)能減排任務的完成。明確節(jié)能減排工作的責任人是部門的一把手,并實行“一票否決”制;要加大檢查和處罰力度,對于使用違規(guī)電器、隨意浪費能源的教工和學生要嚴肅處理,確保形成人人“節(jié)能減排”良好環(huán)境。
 
五、平臺概述
         AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充”多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求,在統(tǒng)一的需求下“實現(xiàn)能源互補、信息互通”等管理模式。助力學校管理智能化、數(shù)字化、綜合化,實現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園、低碳校園。
 
六、平臺組成
         AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),主要由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用層組成。平臺融合電力監(jiān)控、電能統(tǒng)計、電氣安全、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、預付費等功能,用戶通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù),通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)用電進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運維,同時滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、高效、有序的要求。
 
七、平臺架構(gòu)
八、高校綜合能效解決方案
1校園電力監(jiān)控與運維
 
      集成設(shè)備所有數(shù)據(jù),綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行,集中調(diào)控,集中監(jiān)控,數(shù)字化巡檢,移動運維,班組重新優(yōu)化整合,減少人力配置。
2后勤計費管理
      采用先進的網(wǎng)絡抄表付費管理技術(shù),實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費,實現(xiàn)遠程抄表、費率設(shè)置、賬單統(tǒng)計匯總等,支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式,可設(shè)置補貼方案。通過能源付費管理方式,培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。
2.1宿舍用電管理
      針對學生宿舍用電進行管理控制:可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能;可進行惡性負載識別,檢測違規(guī)電氣,并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。
 
2.2商鋪水電收費
      針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理。
 
2.3充電樁管理平臺
     充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。
 
2.4智能照明管理
     通過對高校路燈的全局監(jiān)測,提供對路燈靈活智能的管理,實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路,任一個路燈的定時開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié),以及定時控制方案靈活設(shè)置,確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。
 
3能源管理系統(tǒng)
      針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統(tǒng)計分析,包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類進行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等,對數(shù)據(jù)分門別類的分析,提供領(lǐng)導決策,提高管理效能。
構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫,能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作,自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告,能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運行狀態(tài),設(shè)置控制策略,達到節(jié)能目的。
 
4智慧消防系統(tǒng)
       智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù),將分散的火災自動設(shè)備、電氣火災監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡,并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位,實時動態(tài)采集消防信息,通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災預防,到火情,再到控制聯(lián)動,在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行,用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況,并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下,在幾秒時間內(nèi),相關(guān)和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段,就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。
 
5.平臺部署硬件選型
5.1電力監(jiān)控與運維平臺
 
 
 
 
 
 
 
九、結(jié)語
       本文通過對北方某高校電能消耗的統(tǒng)計分析表明,高校作為耗能大戶,建筑節(jié)能改造的空間很大,需要深入調(diào)研和分析,制定適合的節(jié)能改造方案,并具有可操作性。該校的電能消耗雖然控制在一個穩(wěn)定范圍內(nèi),但仍高于我國節(jié)約型校園的標準,具有一定的節(jié)能潛力;同時本文就北方地區(qū)高校校園電能節(jié)能提出改造建議,為建設(shè)北方地區(qū)高校綠色校園提供借鑒。
 
參考文獻
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