节能型的高等院校建设

2011-04-13吴广剑

山西建筑 2011年2期

吴广剑

江苏省是教育大省，共拥有普通高等学校、独立学院和成人高校 160多所，近年来，随着高校扩招和办学条件的迅速改善，教育资源需求持续增加，随之产生的能源消耗量在不断地增加。如何在建设节约型社会中实现高校的可持续发展，已经成为高校乃至社会各界广泛关注的重要研究课题，实现节约节能，应充分挖掘节能降耗潜力，构建“节约型校园”，是高校实现可持续发展的应有之义和路径选择。

1 高校能源消耗及节能减排现状

节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放。目前，众多高校普遍存在供水、供电、供暖等基础设施陈旧老化现象严重，加上年久失修，跑、冒、滴、漏现象经常发生，能源浪费现象非常严重。有关资料显示，随着高等教育的迅猛发展，我国高校年电力消耗总量占全国总消耗量的 5%，能源费用超过800亿元，单位面积的电耗是普通居民家庭单位面积电耗的4倍以上，单位建筑面积能耗超过世界头号耗能大国——美国[1]。

2 强化技术节电的措施

2.1 高校新建筑节能

高校新建筑应考虑整体及外部环境设计，在分析建筑周围气候环境条件的基础上，通过选址、规划、外部环境和体型朝向等设计，使建筑获得一个良好的外部微气候环境，达到节能的目的。并且要考虑合理的空间设计，在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔)，以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能目的。

另外，合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去，更好地起到节能效果。另一方面，要结合当地的实际情况，发掘出一些地方节能材料，更好地应用到建筑节能中去。

2.2 高校空调系统节能[2]

对于中央空调系统的节能改造，较为成熟的主要是运用变频技术。根据实际负荷需要，对系统内的冷却塔风机、冷冻水泵、冷却水泵、送风机等电动机进行变频调节，以降低电机功率，实现节能的目的。在空调系统中，送风机保持长时间运转，用电量约占空调用电量的15%～30%。

空调系统的动力设备主要有泵和风机，它们一般采用交流电机，在不使用变频技术的情况下，只有在额定转速下才能达到最大效率，这个问题就关系到频率，此外，电机在启动时的启动电流一般为正常情况下的 7倍，即使使用软启动器等技术，启动电流也有平时的 2.5倍～3倍，因此频繁启动的非变频空调也是耗电的因素。

由流体力学可知，泵消耗的轴功率:

其中，γ为流体密度，kg/cm3;η为泵的效率;Q为泵的流量;H为扬程。对于一个特定的泵来说，η，γ均为固定值，那么P与 Q，H的乘积有关。

由流体力学理论可知，泵消耗的轴功率 P与转速的三次方成正比，流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的二次方成正比，即:

采用变频调速时，变频器消耗的功率PB=(Q/QC)3◦Pe，采用阀门进行调节时，电动机消耗的功率近似为:

采用变频调速时的节电率为:

其中，α为水泵的实际流量与额定流量的比值。

针对空调系统的送风机进行节能改造，将变频技术应用于变风量空调系统，降低风机的功率。

2.3 绿色照明节电[3]

提高整个照明系统每个环节的效率是照明节能的主要途径，高校推行绿色照明尤其重要。

随着新材料、新技术的发展和运用，高效照明产品趋于向小型化、高光效、长寿命、无污染、自然光色的方向发展。新型节能灯具比传统灯具有很大的节电空间，如T8荧光灯管与传统的T12荧光灯相比，节电量可达10%;28W的T5荧光灯管光效约比T12荧光灯提高40%，比T8荧光灯提高18%;紧凑型荧光灯比普通白炽灯能效高、寿命长;用高压钠灯替代目前使用较多的高压汞灯，在相同照度下，可节电 37%;用金属卤化物灯替代高压汞灯，在相同照度条件下，可节电 30%等。另外，照明节电控制系统应克服电压波动对道路照明和照明产品寿命的影响，以达到较好的照明及节能效果。在室内照明控制中，主要采用声控、光控、红外等智能化的自动控制系统，减少照明用电和延长照明产品寿命。

2.4 高校洗浴用水水源热泵系统节能分析

蒸汽压缩式制冷热泵一般采用定温相变的循环工质，即其在蒸发制冷和冷凝制热过程中温度基本不变。定温冷热源之间效率最高的理想制冷热泵循环是逆卡诺循环，如图 1中 1，2，3，4，1所示，其中，TH为高温热源温度;TL为低温热源温度。过程1，2为等嫡压缩过程，过程2，3为等温放热过程，过程3，4为等嫡膨胀过程，过程 4，1为等温吸热制冷过程。热泵按该循环运行时，其效率指标为:

由此可见，ε热＞1，因此，热泵能提高系统的热效率，若采用热泵，空调和锅炉联合循环，在夏季，根据逆卡诺循环定理，机组的制冷系数ε冷=TL/(TH-TL)，可知通过降低TH可以提高系统的ε冷值。在冬季，同样根据逆卡诺循环定理，机组的制热系数ε冷= TH/(TH-TL)，通过提高TL可以提高系统的制热系数。