高校浴室節(jié)能改造研究

文_陳宏興 中國(guó)勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院

1 國(guó)內(nèi)相關(guān)高校應(yīng)用現(xiàn)狀

“十三五”時(shí)期我國(guó)公共機(jī)構(gòu)累計(jì)開展太陽(yáng)能熱水項(xiàng)目集熱面積約1525萬m2，空氣源熱泵+太陽(yáng)能+多能互補(bǔ)技術(shù)在生活熱水系統(tǒng)中的應(yīng)用日益成熟，在“碳達(dá)峰、碳中和”中將發(fā)揮著越來越重要的作用。太陽(yáng)能作為“十四五”時(shí)期公共機(jī)構(gòu)可再生能源替代行動(dòng)的主要能源品種之一，具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，已成為高校浴室節(jié)能改造的首選。

1.1 國(guó)內(nèi)某高校當(dāng)前現(xiàn)狀的問題

以某高校為例，集中浴室節(jié)能減碳改造內(nèi)容具體分析如下。學(xué)?，F(xiàn)狀，現(xiàn)有學(xué)生3500人，洗浴方式為集中浴室洗浴，共有普通花灑噴頭216個(gè)，其中男浴室96個(gè)、女浴室120個(gè)，采用插卡計(jì)量方式洗浴，熱源采用“電熱鍋爐+太陽(yáng)能”，淋浴供水為管路為單路供水。

該浴室建立于2009年，經(jīng)過超過10年的運(yùn)行之后，當(dāng)前設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了設(shè)備陳舊、老化等問題，已經(jīng)難以充分滿足當(dāng)前大學(xué)生的日常洗浴要求，使得該浴室在實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生了一系列的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)層面。

1.1.1 浴室建設(shè)層面

洗浴方式為集中浴室洗浴，每天洗浴人數(shù)超過2300人，建筑面積1000余m2，學(xué)生洗浴整體較為狹促，洗浴過程中的隱秘性不足，整體上學(xué)生的洗浴活動(dòng)不便。同時(shí)在浴室附近位置，各種類型的洗浴用品擺放較為雜亂，使得學(xué)生洗浴環(huán)境不佳，對(duì)校園整體環(huán)境建設(shè)造成了不良影響。

1.1.2 浴室維修層面

每天洗浴的開放時(shí)間與閉合時(shí)間與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活時(shí)間存在一定沖突，使得學(xué)生課后洗澡時(shí)間不多，難以充分滿足學(xué)生的洗浴需求。在洗浴設(shè)備運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)洗浴設(shè)備損壞的現(xiàn)象，需要將全部的設(shè)備關(guān)閉再進(jìn)行維修，維修工序較為繁瑣，難以有效滿足學(xué)生的洗浴要求。洗浴設(shè)備中使用的淋浴噴頭較為陳舊，節(jié)水性能不足，在具體運(yùn)行過程中存在浪費(fèi)現(xiàn)象，在洗浴中未能達(dá)到相應(yīng)的節(jié)水要求。洗浴采用33～36℃的洗浴溫度，洗浴系統(tǒng)直接連接校園下水系統(tǒng)，此種設(shè)計(jì)方式在具體運(yùn)行過程中容易存在一些問題，主要表現(xiàn)為對(duì)低品位熱源的利用不足，因此在使用過程中未有效降低水體溫度，致使學(xué)生洗浴過程中出現(xiàn)熱污染現(xiàn)象。

1.1.3 能源使用成本層面

在燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)層面，鍋爐的熱源采用的是天然氣，一種常規(guī)性能源，使用成本較高、運(yùn)行中熱效率不足，與當(dāng)前設(shè)備建設(shè)與運(yùn)行要求之間存在一定差異，每年需要繳納的燃?xì)赓M(fèi)用超200萬元，但是最終熱效率利用未達(dá)到60%。

當(dāng)前使用的6t鍋爐在運(yùn)行中出現(xiàn)嚴(yán)重問題，表現(xiàn)為無儲(chǔ)備水箱、運(yùn)行容量較大， 經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致在鍋爐使用過程中出現(xiàn)“即時(shí)換熱、啟停頻繁”的現(xiàn)象，使得熱效率利用率不足，同時(shí)在設(shè)備運(yùn)行中容易出現(xiàn)“大車?yán)≤嚒钡默F(xiàn)象，使得設(shè)備運(yùn)用中的節(jié)能效益較為有限。在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，鍋爐高溫蒸汽通過700m的地下管廊進(jìn)行運(yùn)輸，在使用過程中管線保溫的保護(hù)不足，出現(xiàn)了不同程度的損壞現(xiàn)象，這一過程中出現(xiàn)較大程度的熱損失現(xiàn)象，增加了管線維護(hù)成本，同時(shí)在作業(yè)過程中部分熱量的冷凝水被直接排至下水管道之中，導(dǎo)致出現(xiàn)重大的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，是一種較為嚴(yán)重的熱力消耗。當(dāng)前該鍋爐整體運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)接近了鍋爐的使用年限，因此設(shè)備運(yùn)行過程中需要消耗較大的人力與物力資源，存在一定安全隱患。針對(duì)當(dāng)前該洗浴設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，要求充分重視并予以改進(jìn)。

1.2 國(guó)內(nèi)某高校浴室改進(jìn)措施

對(duì)該校洗浴設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)論證與分析，與該校的實(shí)際情況相結(jié)合，制定針對(duì)該浴室的節(jié)能整改方案。原有燃?xì)忮仩t為壓力容器，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，各種設(shè)備逐漸出現(xiàn)老化現(xiàn)象，若繼續(xù)運(yùn)行可能增加安全隱患，因此需要針對(duì)該設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。

1.2.1 供熱系統(tǒng)改造

在熱源選擇上采用空氣源熱泵系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用較低、使用較為環(huán)保，在運(yùn)行中能夠有效滿足師生冬季采暖以及生活熱水的使用需求。在設(shè)計(jì)中使用超低溫空氣源熱泵替代 2臺(tái)6t燃?xì)忮仩t,為學(xué)生提供淋浴熱源，并將常規(guī)能源進(jìn)行清潔能源改造，提升能源建設(shè)的環(huán)保性，降低水源傳輸距離，并減少熱損失、增強(qiáng)熱源利用效率。

同時(shí)，將淋浴單路供水改為冷熱雙路供水，這樣可以減少維修工人對(duì)水溫的調(diào)節(jié)工作，將熱水管道與冷水管道相結(jié)合，學(xué)生洗浴時(shí)可以自行將水溫調(diào)節(jié)到適合自己的溫度，滿足學(xué)生對(duì)洗浴溫度的各種需求。

1.2.2 室內(nèi)淋雨設(shè)備改造

擬將普通花灑改為智能節(jié)水花灑，通過調(diào)節(jié)水壓智能地控制水的流量與流速，根據(jù)進(jìn)水壓力大小自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水面積，即當(dāng)進(jìn)水流量水壓小時(shí)進(jìn)入面積就大?；⒌乃髁刻幱谝环N平衡狀態(tài)，不僅能節(jié)水還能夠增壓。在淋浴時(shí)，打開花灑，冷熱水同時(shí)進(jìn)入混水閥，隨后，花灑經(jīng)過增壓，冷熱水混合的溫度和出水量、水流溫度間達(dá)到一個(gè)平衡的穩(wěn)定點(diǎn)，以保證在淋浴過程中不會(huì)出現(xiàn)水忽冷忽熱的狀況，為學(xué)生提供舒適的洗浴水溫。

1.2.3 擬增加空氣源熱泵提供熱源。

學(xué)校洗浴現(xiàn)有熱源為電熱鍋爐+太陽(yáng)能。太陽(yáng)能作為一種環(huán)保、可再生的“免費(fèi)”能源，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)應(yīng)用多年，技術(shù)較為成熟。該學(xué)校地處華北平原，是太陽(yáng)能資源較豐富地區(qū)，太陽(yáng)能輻射值在冬季為14MJ/(m3·d)、夏季為20MJ/(m3·d)、太陽(yáng)能日照時(shí)數(shù)≥6h、天數(shù)為250d。

空氣源熱泵熱水系統(tǒng)采用逆卡諾循環(huán)原理，以空氣為低溫?zé)嵩矗蒙倭侩娔茏龉牡蜏貍?cè)吸收熱量用于加熱生活用水。學(xué)校處于華北地區(qū)，其氣候特征是夏季悶熱，7月份平均地區(qū)氣溫25～30℃，年日平均氣溫大于25℃的日數(shù)為40～100d；冬季濕冷，1月平均氣溫0～10℃，年平均氣溫小于5℃的日數(shù)為0～90d。氣溫日較差較小、年降雨量大、日照偏小，此氣候特點(diǎn)非常適合應(yīng)用空氣源熱泵。

熱泵熱水機(jī)組遵循能量守恒定律和熱力學(xué)第二定律，運(yùn)用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機(jī)械功（電能），就能將處于低溫環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水器中，用于加熱制取高溫?zé)崴?。熱泵通過壓縮機(jī)的壓縮，將空氣中或低溫水中的熱量取出并提升為高溫?zé)崮芩偷礁邷丨h(huán)境中應(yīng)用，所以能耗低、效率高、速度快、安全性好、環(huán)保性強(qiáng)，可以源源不斷地供應(yīng)熱水。

目前已有超低溫空氣源熱泵可在零下30℃內(nèi)正常運(yùn)行，技術(shù)應(yīng)用也已成熟，如遇到極端情況，電熱鍋爐可以進(jìn)行燒水補(bǔ)充。學(xué)校一般1月中旬到2月處于放寒假期間，完美避開了每年中的最冷階段，因此將熱泵技術(shù)與太陽(yáng)能+電熱鍋爐結(jié)合供應(yīng)熱水就是一套比較理想的節(jié)能供熱體系。

2 對(duì)比分析

學(xué)校以前在用“電熱鍋爐+太陽(yáng)能”時(shí)，每年消耗的電量約45萬kWh、消費(fèi)資金22.5萬元，添加空氣源熱泵后，只有在學(xué)生寒假放假前和剛開學(xué)階段的極端嚴(yán)寒天氣時(shí)，才需要使用電熱鍋爐供熱，大大降低了電能使用，保守估計(jì)能降低70%的電力消耗。

近年來，隨著可再生能源的大力推廣，太陽(yáng)能熱水、空氣源熱泵系統(tǒng)在熱水需求量大的建筑中逐漸普及。在節(jié)能減排已經(jīng)成為時(shí)代潮流的今天，節(jié)約能源、減少碳排放是最時(shí)尚的生產(chǎn)生活方式?？諝庠礋岜?太陽(yáng)能+電熱鍋爐相結(jié)合的供應(yīng)熱水形式，在引入綠電后，完全屬于綠色能源。

3 結(jié)語(yǔ)

高校節(jié)能減排是國(guó)家節(jié)約能源資源的重要組成部分，能耗支出在高校支出中占據(jù)相當(dāng)大的比例。高校的節(jié)能減排是未來的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，在學(xué)校現(xiàn)有的條件下，利用學(xué)校區(qū)域優(yōu)勢(shì)，采用先進(jìn)理念和技術(shù)提高能源利用率，降低能耗，減少浪費(fèi)，推進(jìn)節(jié)能設(shè)備更新?lián)Q代，是高校后勤節(jié)能工作的重要內(nèi)容，也是為建設(shè)綠色校園提供助力。