高校校园建设节能潜力研究

莫俊钦，王晓杰，谭晓斐

（1.大连大学 环境与化学工程学院，辽宁 大连 116622；2.大连大学 总务处）

1 大连大学能耗概括

1.1 大连大学的基本情况

本研究选取大连大学作为调查对象来了解一般高校的能源消耗现状.大连大学始建于1949年，后组建于1987年，是一所拥有哲学、法学、经济、教育、文学、艺术、历史、理学、工学、医学、管理11大学科门类的综合性普通高等学校.学校总占地面积121.5万平方米，建筑面积55.3万平方米.学校现有25个学院，61个本科专业，20个一级硕士学位授予点，120多个二级硕士学位授予点，全日制在校学生15000余人,外国留学生、继续教育学院学生5000余人.

1.2 校园建筑概括

建筑作为用能设施存在的主体，其能耗在校园能耗中占比例很大.因此，对校园建筑概括进行了调研，有利于更好了解校园的能耗概况.截止2014年底，大连大学校园建筑总面积为55.3万平方米.大部分建筑于1995年以后建成，均执行50%节能率的建筑节能设计强制性标准.学校5千平米以上的校园建筑共20栋，建筑总面积24.67万平米，占学校总建筑面积的58.5%，以上校园建筑由于建筑体量大，用能系统复杂，能耗大等特点，是校园监管体系的监测和管理重点.

1.3 校园能源供应与建筑能耗现状

1.3.1 校园供电设施基本情况

大连大学校区有10KV电源进线共4条，高压母联；学校大部分建筑采用分体式空调供冷，冬季学校集中供暖.校园供电设施基本情况见表1-1.

表1 -1 校园供电设施基本情况

1.3.2 校园能源消耗情况

大连大学校园能源消耗主要是水、电、煤、油等，2012年大连大学供热管网实现校园集中供热，校园燃煤使用量大幅减少，柴油、汽油等其他能源消耗量相对较少，所以校园的能耗主要以用电和水为主.

1.3.2.1 近十年大连大学用水用电情况

2008年，学校总务处加大节能管理，通过制定一系列的校园节能规章制度，加大节能日常监管工作，促使节能成效显著，并在2008年出现了水电耗费的首次负增长，由此可见节能管理挖掘的节能空间.但由2011、2012、2013三个年度的水电费用支出可以看出，随着大连大学办学规模、招生数量以及校园建筑面积的日益增加，水电费用呈现平稳的上升趋势.详细数据见表1-2.

表1 -2 大连大学近十年水电能耗表

1.3.2.2 学校各区域用水分配情况

自来水主要用于办公、教学和学生宿舍生活的日常用水、浴池用水、游泳馆用水等.全年共计耗用自来水约70万吨.全校各类型单位使用状况如下图所示：

图1 -3 全校各类型单位用水量占总用水量的百分比

1.3.2.3 学校各区域用电分配情况

耗电主要包括：办公设备、照明、空调、采暖、食堂用电和各教学仪器及设施、学生宿舍等；全校各类型用电情况如下图所示：

图1 -4 全校各类型单位用电量占总用电量的百分比

2 大连大学重点用能系统调研

2.1 重点用能系统的确定

根据大连大学水、电、煤、油的消耗情况进行了调查、统计、分析，其中水电暖三项支出找到总能耗开支的80%以上，依据用能系统能耗在校园总能耗中占据较大比例，系统构成简单，便于调研和节能改造等原则，我们确定了大连大学三个重点用能系统——照明系统、供热系统、生活用水系统.

2.2 重点能耗系统的建设情况

2.2.1 照明系统建设及使用情况

目前，学校照明分为室内和室外照明两种.现室外照明主要使用的是太阳能灯（总灯数的22%）和LED灯（总灯数32%），室内照明主要是直管荧光灯T5和T8两种规格，目前正逐步将损坏的T8更换为T5，数量参半.LED技术的开发和使用，节能效果达到80%以上，同时有效将少二氧化碳气体排放量，为学校带来很好的经济效益和环境效益.

2.2.2 供热系统建设及使用情况

供热系统包括锅炉房、换热站和热用户，影响供热系统供热性能的有锅炉效率、换热器效率、输送效率和热用户得热效率.由于大连大学自2013年起采暖热源为市政热力，因此，热用户得热效率为本研究重点.热用户得热效率的影响因素有建筑本体因素、外扰因素、内扰因素及设计热参数.其中建筑本体因素对供热系统影响最为严重和普遍.本文仅对建筑本体因素进行调研.研究结果如下表2-1.

表2 -1 各建筑传热及热阻情况

2.2.3 生活用水系统建设及使用情况

大连大学生活用水系统包含一般用水及热水两种.一般用水包含日常洗涤及冲厕用水；热水系统包括饮用热水、洗漱热水和洗浴热水.饮用和洗漱热水由宿舍的电饮水机提供，洗浴用水则统一由炭烧加热的方式提供.饮用洗漱热水的水温一般为100℃.主要热水来源是电饮水器，具有效率高、安全等优点.而校园内洗浴热水的热源是烧炭，且余热浪费情况严重.而一般的洗涤、冲厕等生活用水，都因为设备陈旧或者人为等原因出现很大的浪费现象.

2.3 节能监测平台系统

目前，大连大学的能源统计工作由节能办公室负责，统计项目为水、电、煤、油，学校现有近百座建筑物，各口径水表300多块，全部采取人工统计方式.由于校园建筑因建筑物功能的不同导致能耗差异很大，因此对建筑物能耗数据进行分类采集、分类统计、分类审计、分类管理，有利于加强校园建筑节能管理.从大连大学的统计数据分析，行政办公建筑、体育场馆、图书馆、食堂等建筑用电能耗较大，应作为重点进行监管.

3 节能改造与潜力分析

3.1 照明系统

据统计，大连大学室外灯具使用中，54%使用了太阳能灯和LED灯，该技术的推广和使用不仅光照明亮、环保、安全便捷、寿命长等优点，且耗能（电费）支出呈现下降趋势，因此，立足于太阳能灯与LED灯的环保节能的特点，在以后的校园建设中可以扩大安装该类型的灯具，发掘节能潜力，为降低校园能耗做出贡献.

除此之外，大连大学室内用灯也采用了科技节能的方式进行节能.T5灯管更细，耗材更少，内含的荧光材料、汞含量少，光源环保，使用寿命长等优点，在学校教学区与宿舍区中，将照明使用的T8灯管更换为更节能的T5灯管（表3-1T5与T8的能耗比较）.可见校园内节能潜力巨大，仍可以通过多种科技节能方式开发节能潜力.

表3 -1 T5与T8耗能比较

3.2 供热系统

由传热学可知，热阻越大，热能越不易传递.因而，外围护结构的传热热阻的大小决定着室内热能由外围护结构散失的多少.所以，从节能方面考虑，应尽量增大外围护结构的传热热阻.此外，对于教学楼和办公楼，由于热源是24小时供应，而夜间无人再用，造成能源浪费，这类建筑可采用间歇供暖，以达节能效果.

3.3 生活用水系统

3.3.1 中水处理系统

在校园生活用水系统中，除了杜绝跑、冒、滴、漏等不良习惯造成的人为浪费外，对日常用水的回收再利用是水资源节约的重要途径.中水处理技术已在多个单位及高校得到有效使用，但并未全部普及，随着大连大学招生规模不断扩大，用水量逐年增加，在校园内建设中水处理系统非常有可行性.仅就大连大学而言，最大日用水量为3000吨，排水量按用水量的80%考虑，最大日排水量为2400吨，日处理量按2800吨考虑，平均污水排放量为：120吨/小时.通过处理后每天回收用水量约为1500吨，其中700吨用于宿舍楼冲厕，200吨用于洗车，600吨用于绿化，剩余部分可以排入地表水，可节省自来水费约158万元/年.

3.3.2 生活热水系统

大连大学实现集中供热后，游泳馆与浴池的供热成为校园供热系统的主要能耗来源.经调研，太阳能及空气源热泵技术都是目前相对较为稳定成熟的技术，可以参考使用.

3.3.2.1 学生浴池游泳馆淋浴太阳能集热系统安装工程

太阳能集中集热系统充分利用太阳能资源、减少运行费用，使太阳能的利用达到最大化，属于廉价的绿色能源达到节能环保的效果.此集热系统不破坏建筑物的结构，不削弱建筑物在寿命期内承受任何载荷的能力，不破坏屋面防水层和建筑物的附属设施.防风防雷，确保建筑立面效果美观.学生浴池工程日产50度热水100吨，满足每天2000人淋浴；游泳馆浴室日产50度热水25吨，满足每天300人淋浴.

3.3.2.2 游泳馆采暖及泳池恒温空气源热泵工程

热泵是利用设备内的吸热介质（冷媒）从空气或自然环境中采集热能，经压缩机压缩后提高冷媒的温度，并通过热交换器冷媒放出热量加热冷水，同时排放出冷气，制取的热水通过水循环系统送入用户进行采暖或直接用于热水供应.该技术安全有保障，且无废水、废渣、废热、废气排放，不会对大气和环境产生任何污染.游泳池每天排放150吨废水，并加入150吨27度新水，考虑采用水源热泵将泳池排放废水的热能回收，利用此部分热能给新水加温；浴池淋浴热水量约100吨/天，游泳馆淋浴间用水量约20吨/天，考虑采用水源热泵将每天洗浴用的120吨废水热能全部回收，用于淋浴水加热或泳池水的恒温.

3.4 节能监管平台

为了进一步推进高等学校节约型校园建设工作，财政部、住房城乡建设部、教育部于2008年起启动了高等学校节约型校园监管体系建设示范工作，截至目前共有216所高校开展了此项工作，并取得了显著效果.据此，大连大学也应该依据高等学校建筑节能监管体系建设的规范要求，从能耗监测设备安装、能耗监管平台建设、数据中心建设、能耗统计、能源审计、能效公示、数据安全与网络安全建设等七个部分，加快推进节能监管体系建设，推进大连大学节能型校园建设力度.

节能监管平台是一种在线监测的软件平台，对电、燃料、水、集中供热供暖量等能耗分类计量、监测，对各类能源的根据不同用途进行分项计量、监测，如用电监测分为照明插座、空调用电、动力用电和特殊用电等几项等.用水监测分为教学区、实验区、办公区、活动区、学生生活区、家属区等多项.在校园建设能源监控平台，首先要根据校园建筑物功能，如教学、科研、食堂、宿舍、综合办公、科研等类型，构建校园建筑物功能模型，依据功能设定建筑物能耗标准，并利用远程水表、远程电表、冷热量计等电子设备对建筑物进行实时监控和统计，加大监管力度，降低能源消耗.

4 建议

结合对大连大学重点用能系统的调查已经对节能潜力分析，今后校园节能工作可以重点倾向如下几个方面.

4.1 大力推进太阳能及LED节能技术.学校室外道路灯具全部使用太阳能及LED灯头，利于节能环保；同时将目前校内T5灯管全部更换为T8灯管，预计每年将节约电费2万元.

4.2 逐步推进校园建筑外立面维修改造.目前学校尚有过半建筑单体未加装保温层，导致室内热能大量流失，建议学校对校内建筑单体（1995年建筑物）全部加装保温层节能率可达20%-30%左右.

4.3 加大预热回收力度.建议学校对浴池废水进行余热回收.

4.4 推进建设校园节能监管平台.根据目前已经完成节能监管平台项目验收的高校统计、监测数据，每年平均可以节约标准煤3万吨，节水1500万吨，部分高校仅1年节省费用就相当于中央财政资金全部投入，校园各类管网跑冒滴漏现象以及不合理的用能方式得到了有效控制.有数据显示，数字化能源监管平台建设使本校每年能源支出节约了近20%.由此可见，建设该平台体系将更深的挖掘大连大学的节能空间.

〔1〕教育部.2005 年全国教育事业发展统计公报[R].北京：2006.

〔2〕谭洪卫.节约型校园建设管理与技术导则[S].建设部课题，上海：同济大学，2007.

〔3〕尹亮亮.基于能耗调研的天津某高校节能潜力分析和能能耗预测.天津大学，2010.