基于節(jié)能減排的校園用電特性分析與優(yōu)化

張子涵　朱志瑩　廖德利　錢程　廖煒駿　陳行　朱金　胡麗超

【摘 要】建設(shè)節(jié)約型學(xué)校是國家教育發(fā)展的重要戰(zhàn)略，我國高校目前普遍存在人數(shù)多、能源消費大，節(jié)能意識淡薄現(xiàn)象，高校節(jié)能建設(shè)還有待加強。為此，論文以南京工程學(xué)院為例，分析了校園用電特性，給出高校節(jié)電方案，并通過實踐得到了較好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，具有一定的實踐性和推廣價值。

【關(guān)鍵詞】節(jié)約型校園；節(jié)能減排；校園節(jié)電

建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”是我國的一項基本國策。習(xí)近平主席在在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組會議上提出能源技術(shù)革命，將能源安全提升到國家戰(zhàn)略。高校是構(gòu)成社會的重要部分，也是資源能源消費的大戶，“建設(shè)節(jié)約型學(xué)?！弊鳛閲医逃l(fā)展的戰(zhàn)略之一已被寫入《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》。我國目前有2700多所高校、3000多萬在校生，并以每年1.3%-1.6%速度擴招，高校集中消費面廣而且消費量大，也是重要的耗電大戶。以學(xué)校照明為例，學(xué)校照明用電量己占學(xué)?？傆秒娏康?0%-40%以上。由于學(xué)校照明燈具數(shù)量多、分布廣、管理粗放，再加上學(xué)生節(jié)能意識的淡薄，往往存在教室里白天在照度充足的情況下，仍普遍開燈學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，造成巨大的能源浪費。以我校南館教學(xué)樓為例，粗略估計約有照明燈3000盞，每盞燈36W，每天工作8h，每個教務(wù)年度按270天計，一年照明用電量大概為32.76萬度，依照現(xiàn)行電價0.56元渡計，每年在一棟教學(xué)樓上就要耗資18.306萬元。若按照每天只浪費2h，則白白流失的就有9.94萬度電。若將此數(shù)據(jù)擴大到全校、市省乃至全國3000余所高校，則浪費電量巨大。而照明節(jié)電，就是在保證照明質(zhì)量的前提下采取有關(guān)節(jié)電措施，可以減少電能浪費，降低學(xué)校的開支，提高師生以及全社會的節(jié)能意識，從而達到節(jié)能減排、保護環(huán)境的目的。

本文針對南京工程學(xué)院校園用能特性的具體分析，以我校15-16年的能源消耗數(shù)據(jù)和問卷調(diào)查的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為出發(fā)點，進行分析，提出了教學(xué)樓和宿舍節(jié)能方案嘗試優(yōu)化教學(xué)樓教室燈具的布局，以及宿舍節(jié)電建議。為學(xué)校節(jié)能建設(shè)提供了一種新思路。

1 高校電能使用現(xiàn)狀與分析

1.1 我國高校用能現(xiàn)狀

目前，我國各大高校積極開展節(jié)能工作，采取了許多行之有效的節(jié)能措施。一方面，完善管理制度和加強管理。2010年6月，由北京大學(xué)、清華大學(xué)等百余所國內(nèi)著名高校參與的“全國高校節(jié)能聯(lián)盟”在北京成立，并迅速在全國開展“十百千萬”工程，旨在開展高校節(jié)能減排工作，促進節(jié)約型、綠色校園的建設(shè)。江蘇省、山東省一些高校都設(shè)立有能源管理專業(yè)委員會。浙江、四川、上海等省市也成立有更大范圍的高校后勤協(xié)會；另一方面，推廣應(yīng)用節(jié)能技術(shù)。節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用是實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的根本保證，據(jù)《中國教育報》報道：同濟大學(xué)用節(jié)能燈替換校園草坪周邊普通照明燈，實現(xiàn)節(jié)電20%；將自行開發(fā)的路燈節(jié)能器應(yīng)用于校園內(nèi)的路燈上，設(shè)置每天開啟5小時，凌晨后部分路燈自行關(guān)閉，實現(xiàn)節(jié)電。

1.2 南京工程學(xué)院電能使用現(xiàn)狀

南京工程學(xué)院學(xué)校占地面積近3000畝，各類建筑面積80多萬平方米，辦公教學(xué)（行政樓、教學(xué)樓、圖書館、體育館）34.38萬平方米、附屬設(shè)施（門診部、食堂）9.2萬平方米、學(xué)生宿舍28.9萬平方米?，F(xiàn)有全日制在校生2.5萬多人，教職員工1800多人。

經(jīng)查找資料及實地調(diào)查得知，學(xué)?？偨淌铱偯娣e約1.28km2，共有燈具2.4×104盞，基本為30WYZ30RR26型雙端直管熒光燈，2015年度總耗電量為22683871.51kWh，總電費支出為1200萬元，校園照明插座用電約占35%，燈具布局符合國家《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）規(guī)定學(xué)校教室照明功率密度值不應(yīng)大于 10W/㎡，照度不低于 300lux的要求。

1.3 已有基礎(chǔ)條件

作為節(jié)約型校園建設(shè)的重要基礎(chǔ)及標(biāo)志的“校園能源監(jiān)管平臺”建設(shè)工作于2012年在學(xué)校啟動，并于2013年內(nèi)完成超過20幢建筑的分項計量設(shè)備的安裝和高試，并還逐步建成校園能耗數(shù)據(jù)中心。以下為學(xué)?，F(xiàn)有能耗管理特點：

1）設(shè)備方面：有載調(diào)壓的變壓器；圖書館湖水源空調(diào)；LED照明（圖書館部分使用，現(xiàn)正逐步推廣）；空氣源熱泵；小范圍太陽能發(fā)電。

2）管理方面：用水定額（年人均40噸）；用電超額懲罰性收費；設(shè)備及時更換，定期維護；部門用電超過2000W要及時上報，不能私接用電器。

2 校園用電優(yōu)化方案

2.1 教學(xué)樓照明用電優(yōu)化

1）采用新型節(jié)能技術(shù)，以點帶面分析：以南館A座一樓教室為例，統(tǒng)計其教室內(nèi)燈具數(shù)量、使用型號、排列方式等基本信息；統(tǒng)計學(xué)校教室總數(shù)量、燈具數(shù)量；優(yōu)化方案中，每間教室70盞30W熒光燈可替換成40盞28W的T5型三基色熒光節(jié)能燈，計算兩間教室的用電差值， 得出節(jié)能燈的節(jié)電效率，同時考慮其舒適程度與經(jīng)濟效益， 得到節(jié)電率為46.7%.

2）節(jié)能燈具節(jié)能計算：TZ型熒光燈壽命約為8000小時，單價5元；T5型熒光燈壽命為10000小時，單價10元。以40000小時為一個周期，一個周期內(nèi)（約4.5年），TZ型熒光燈更換5次，而T5型熒光燈更換4次。經(jīng)計算，考慮節(jié)電效率，T5型熒光燈一個周期內(nèi)可節(jié)約91.4萬元，燈具及維護費用高出TZ型熒光燈7.2萬元，所以得一個周期內(nèi)可節(jié)約84.2萬元，平均年收益18.7萬元。

3）學(xué)校教室照明用電節(jié)能管理的建議：目前本校大一新生要求晚自習(xí)，故周日至周四共五日使用教學(xué)區(qū)大部分教室，共占用60間教室。一方面，將其他不用的自習(xí)教室分區(qū)開放，將其余自習(xí)的學(xué)生集中起來安排到指定的教室。另一方面，更換普通照明燈具，積極采用節(jié)能照明燈具。

2.2 學(xué)生宿舍用電優(yōu)化

圖1給出了學(xué)校宿舍樓用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，由圖1可以看出，插座用電占了總用電比重的三分之二，而根據(jù)問卷調(diào)查的結(jié)果可以看出宿舍樓插座的用電主要在于電腦用電。

1）學(xué)生電腦使用節(jié)能建議：平常用電腦建議關(guān)閉后臺軟件，提升系統(tǒng)流暢度；改進散熱風(fēng)路或水路來提高散熱效率，降低能耗。

2）學(xué)生宿舍空調(diào)節(jié)電：通過計算，一臺空調(diào)優(yōu)化后的效率為原來的115%，本?？照{(diào)裝機數(shù)約為5000臺，夏季每臺空調(diào)的運行功率大約為1000kW，根據(jù)電費0.53元/kWh，一天大約能節(jié)約5172元，一年理論上可以在空調(diào)方面節(jié)約95萬元。以下給出有效空調(diào)節(jié)能建議：1）出風(fēng)口保持順暢。不要堆放大件家具阻擋散熱，出風(fēng)口設(shè)計要合理，也可以配合電扇加速室內(nèi)冷氣流通，保持冷氣均勻充足。2）出風(fēng)口調(diào)節(jié)高度適中。制熱時導(dǎo)風(fēng)板向下，制冷時導(dǎo)風(fēng)板水平，效果較好。3）過濾網(wǎng)要經(jīng)常清洗。太多的灰塵會塞住網(wǎng)孔，使空調(diào)加倍費力，通風(fēng)口堵塞容易造成換熱過慢，增加空調(diào)的使用功率。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益分析

優(yōu)化方案中，每間教室70盞30W熒光燈可替換成40盞28W的T5型三基色熒光節(jié)能燈，計算兩間教室的用電差值， 得出節(jié)能燈的節(jié)電效率，同時考慮其舒適程度與經(jīng)濟效益，得到節(jié)電率為46.7%。一個周期內(nèi)可節(jié)約84.2萬元，平均年收益18.7萬元。達到實現(xiàn)綜合能效提升10%～15%、年度節(jié)能10萬元的目標(biāo)。

3.2 社會效益分析

大多數(shù)高?；旧隙加兴姽?jié)能管理人員，但大多數(shù)管理人員只是日復(fù)一日，年復(fù)一年地從事計量抄表和水電收費工作，未能開展更深層次與水電節(jié)能更貼近的、更專業(yè)的能效分析、節(jié)能挖潛、節(jié)能監(jiān)管和督查等全方位的節(jié)能管理工作。而基于節(jié)能減排的校園建設(shè)，能為高校水電管理提供參考。

3.3 環(huán)境效益分析

實現(xiàn)環(huán)境友好，是構(gòu)建節(jié)約型生態(tài)校園的環(huán)境目標(biāo)。環(huán)境友好既包括環(huán)境美好又包括人與環(huán)境和諧共處、協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。在構(gòu)建節(jié)約型生態(tài)校園過程中，既要重視對原生態(tài)自然環(huán)境的保護，又要合理配置和安排人工環(huán)境資源。在校園范圍內(nèi)還應(yīng)該倡導(dǎo)有利于環(huán)境的生產(chǎn)和消費方式，形成人人關(guān)愛環(huán)境、人人保護環(huán)境的校園風(fēng)尚和文化氛圍，實現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。通過構(gòu)建節(jié)約型校園，不但節(jié)約了資源而且還實現(xiàn)校園環(huán)境的優(yōu)化，人與環(huán)境的友好共處，通過節(jié)能做到對環(huán)境保護。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]