高校校园节能综合技术研究

王 勇

（江苏医药职业学院，江苏 盐城 224006）

高校的能耗相对较大，主要涉及电能、水资源、燃气、热能等多种资源。伴随着经济的发展，高校用能设备的数量越来越多，使得能耗总量也在不断增加。在国家大力倡导建设节约型校园的背景下，应积极开展技术研究与应用，致力于降低高校的能耗。

1 高校校园耗能特征

高校校园耗能具有一定的特殊性，其主要特征包括：1）耗能设施单一，且时间比较集中。高校的耗能设施主要包括科研仪器、实验设施、教学设备、照明等。同时，耗能时间也比较集中，学生公寓通常是夜晚22点至凌晨7点，行政办公楼通常是早上8点到下午17点。教学楼通常是早上7点至夜晚22点。2）存在明显的季节差异。在我国，高校寒假通常在1月中旬至3月初，暑假通常在7月中旬至8月下旬。寒暑假期间，高校的能耗显著降低。3）建筑功能多样。高校校园包括行政办公楼、教学楼、图书馆等公共建筑，也包括食堂、商店、医疗、浴室等生活辅助建筑，还包括宿舍楼、教职工公寓等居住建筑。建筑功能的多样化，决定了用能种类的多样化。4）节能潜力较大。大学生及高校教职工普遍素质较高，节能意识更强，因此节能潜力较大。

2 高校校园耗能现状

2.1 学生公寓

高校校园中，学生公寓的能耗占据着一定的比例，学生公寓的耗能类型主要是电能、水资源，学生公寓耗电设施主要是网络通讯、照明。有关调查发现，学生公寓的能耗，尤其是电能消耗相对稳定。

2.2 图书馆

高校图书馆的耗能类型主要是电能，相对单一。图书馆具有使用周期长、规模较大的特征，随着阅览人数、馆藏数量的增多，图书馆的电能消耗量也在不断上升。图书馆的耗电设施主要包括照明系统、暖通空调系统、网络设施以及相关服务设施等。由于图书馆的开放时间是固定的，因此其耗能水平也比较稳定。

2.3 行政办公楼

高校中，行政办公楼是学校开展日常事务的场所。除了寒暑假期之外的时间段，行政办公楼的耗能与普通办公建筑差别不大。行政办公楼的耗能时间通常集中在早上8点到下午17点。行政办公楼的耗能设施主要包括电脑系统、照明系统、网络设施等，除了寒暑假之外，电能消耗量趋于平稳。

2.4 教学楼

教学楼的耗能设施主要是照明系统、多媒体教学系统。教学楼的耗能时间通常集中在早上7点至夜晚22点。寒暑假期间耗能量大幅度降低，耗能量存在明显的周期性。

3 高校校园节能综合技术

3.1 能耗监测平台

为实现高校校园能耗的降低，必须建立有效的能耗监测平台。在建立能耗监测平台的时候，可以采用企业服务总线，保持各系统数据的分布现状，通过借助协议将高校各个系统的数据包装成服务，并注册到企业服务总线，借助企业服务总线提供统一的数据服务，并应用统一的数据接口为用户提供各种各样的服务，从而实现数据在逻辑上的融合。企业服务总线系统的投资相对较小，数据搬迁的难度相对较低，且数据准确度较高，可以满足高校能耗监测平台建设的需求。

3.2 智能百叶调控系统

为降低高校图书馆的能耗，应充分考虑光照条件、外窗开启方式以及外窗形状等各方面因素，实现对图书馆光照度、温度、湿度、室内采光等参数的监控。根据建筑的光环境特征以及夏季高度角、方位角对遮阳的影响，制定遮阳板调控策略，确定遮阳板角度，实现遮阳百叶的智能化、自动化控制调节。

3.3 智能校园系统

伴随着科学技术的进步，各种先进的技术在各行各业得到了广泛应用。智能校园系统是通过应用物联网，将校园内的多种设备联系起来，进行统一智能管控。智能校园系统主要包括一键上课模式、一键自习模式、一键投影模式、阴天补光模式、一键活动模式，可通过电脑或移动端远程查看教室设备情况，并进行智能化调控。例如，一键投影模式下，可以一键触发电动窗帘、投影仪、照明等联动，实现教学效率的提高。

3.4 热水系统的优化

建立燃气锅炉、空气源热泵、分布式太阳能集热器的集中系统。冬季建立比热容、水温、水位等参数的耦合计算模型，对逐时热量需求进行充分分析的基础上，建立空气源热泵的启停策略，实现动态化、精准控制。确保水位高度要求得到满足的基础上，在蓄水热量不满足需求的时候，将空气源热泵开启，从而减少空气源热泵的开启时间，降低能源消耗。夏季通过在水箱、太阳能集热器之间增设回路，对各水箱的蓄水进行充分加热，解决太阳能集热水箱过热但由于未到用水时间而导致的弃热现象，实现对太阳能资源的最大化利用。

3.5 照明系统的节能改造

在高校校园能耗总量中，照明系统的能耗占据着较大的比例，为实现照明系统能耗的降低，应对其进行节能改造。首先，室外照明系统。为实现室外照明系统能耗的降低，应使用太阳能路灯。例如，可以采用这样的太阳能路灯：晶体硅太阳能电池供电，储存电能的是免维护阀控式密封蓄电池，采取智能化电源控制，无交流供电，无需铺设电缆，不会产生用电费用。同时，这种路灯照明系统有着发光效率高、安全性能高、使用寿命长、稳定性好、节能环保、安装维护简便等诸多优势，一次投资、长期受益。其次，室内照明系统。高校校园内室内照明灯具数量较多，照明时间较长，如果采用白炽灯等耗能较高的灯具，则无疑会增加耗电量。面对这样的情况，应对室内照明灯具进行合理选择。通常市场调研发现，LED灯是一种节能效果较好的灯具，照明度相同的情况下，相比较于传统40W灯，LED灯只需15W，因此，可以将照明灯具换成LED灯。某高校节能改造中，将全部灯具换成了LED灯，经检查发现，每年可节约3930万kW·h的电量，节电率高达52%。而每节约电量1kW·h，相当于节约标准煤0.4kg，减少二氧化碳排放量0.997kg，二氧化硫0.03kg，碳粉尘0.272kg，氮氧化物0.15kg。由此可见，对照明系统进行节能改造，对降低能耗、保护环境有着重要的意义。

4 高校校园节能综合技术的应用

以某高校为例，对高校校园节能综合技术的应用效果进行评估。某高校，位于我国上海市，遵循因地制宜的原则，开发应用了多项节能技术，主要包括：1）建立节能型校园节能监管平台，监测范围覆盖全校。对能耗数据进行实时监测、分析、上传，子功能模块包括能耗统计模块、能耗查询模块、能耗公示模块、能耗动态对标模块、异常报警模块、报表管理模块；2）空调集中控制节能技术，面积接近4000m，年节能率为15.27%；3）燃气锅炉、空气源热泵、太阳能集热器供热水系统的智能优化控制，示范面积21997.6m。经过改造后，年节约标准煤368吨；4）开展遮阳改造，遮阳面积2680m。改造后，夏季冷负荷降低12%。建立环境无线监控系统，对遮阳改造区域进行长期、远程、自动、实时监控；5）建设24盏风光互补路灯，无外接电源供应全年亮灯。建设光伏发电一体化停车场，示范面积2200m，该停车场集成了新能源汽车与充电桩、太阳能照明、光伏发电并网等技术。6）电梯势能回收技术，经过测量发现，节电率接近30%；7）依托自然资源优势，建立深井水空调，示范面积100m，经检测发现，试验房室温与环境温度相比降低8～9℃。经过检测、分析发现，该校应用上述节能技术之后，年能耗总量降低了3.3%，超过了预期节能目标2%，得到了理想的经济效益、社会效益及生态效益。

5 结语

综上，如何实现高校能耗的降低，是节约型校园建设过程中面临的主要问题。面对这样的问题，应在准确分析高校校园耗能特征、耗能现状的基础上，综合利用多项节能技术，包括能耗监测平台、智能百叶调控系统、智能校园系统以及对热水系统、照明系统进行节能改造等，尽量减少各种能源的消耗，提高高校校园节能效果。