廣州某高校建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能策略分析

何 花

(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州510370)

1 引言

目前我國建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3,而且隨著建筑物面積的快速增加以及人們對舒適度要求的提高，這一比例有可能還會(huì)增大。高校建筑集教學(xué)、科研、辦公和生活于一體，擁有多種建筑形式，是社會(huì)的能耗大戶。我國高校數(shù)量已超過2000所，全國校園能耗占到社會(huì)總能耗的8%[1]。高校建筑因其使用人群眾多、時(shí)間周期長、能源管理粗放使得能源浪費(fèi)嚴(yán)重。調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前我國高校生平均能耗和單位建筑面積能耗均高于全國人均水平和全國居民建筑單位面積能耗[2],可見高校建筑能耗存在較大節(jié)能潛力。本設(shè)計(jì)院于2004年對廣州大學(xué)城四個(gè)蓄冰區(qū)域供冷站(初步設(shè)計(jì)階段)及廣東中醫(yī)藥大學(xué)、星海音樂學(xué)院等多個(gè)校區(qū)(施工圖階段)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在某個(gè)高校建筑使用多年后進(jìn)行設(shè)計(jì)回訪，對其近三年的建筑能耗進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，分析該校的能耗特點(diǎn)，并給出節(jié)能改造的建議。

2 校園建筑用能現(xiàn)狀分析

圖1 2012年各種能源消耗比例

圖2 2012年建筑電耗構(gòu)成圖

該校是一所綜合性大學(xué)，占地面積2127畝，建筑面積69萬平方米。校園內(nèi)所有建筑物均采用區(qū)域供冷的中央空調(diào)系統(tǒng)。該校的建筑能耗主要包括照明、辦公設(shè)備能耗、空調(diào)冷耗、電梯能耗、實(shí)驗(yàn)?zāi)芎?、生活用水等?/p>

圖1是該校2012年各種能源的消耗比例圖。從圖中可以看出，電耗和空調(diào)冷耗在所有建筑物的能耗中占主要部分。

2.1 校園建筑電耗構(gòu)成

由于各建筑物規(guī)模、類型以及建筑使用情況有所不同，在電耗(包含空調(diào)冷耗所產(chǎn)生的電耗)比例上存在一定差異，現(xiàn)將它們分為6種類型進(jìn)行電耗統(tǒng)計(jì)，分別為：學(xué)生宿舍、圖書館、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓及其它建筑，詳見圖2。

從圖2中可見學(xué)生宿舍電耗最大，占到了校園建筑總電耗的29%；其次是圖書館、教學(xué)樓和實(shí)驗(yàn)樓，分別占校園建筑總電耗的28%、14%和13%；辦公樓電耗比例較低，僅占到4%；其它建筑電耗主要為體育館、餐廳和校醫(yī)院等的電耗總和。下面就主要電耗大戶進(jìn)行用電分析。

圖3 學(xué)生宿舍2012年逐月電耗

圖4 圖書館2012年逐月電耗

2.2 學(xué)生宿舍電耗分析

學(xué)生宿舍電耗形式為空調(diào)末端、照明、電腦以及小家電等設(shè)備。由于學(xué)生在宿舍停留時(shí)間長，因此電耗比例較高。圖3為學(xué)生宿舍2012年逐月用電變化情況(1-2月份與7-8月份為寒暑假放假期間，2月份用電包含1月份用電；8月份用電包含7月份用電)。由圖可以看出，各月用電量存在一定差異，主要受到室外氣溫和節(jié)假日的影響。5月-11月為空調(diào)季節(jié)，空調(diào)末端裝置的開啟和電扇的使用導(dǎo)致用電量增加。

2.3 圖書館電耗分析

圖5 教學(xué)樓2012年逐月電耗

圖6 實(shí)驗(yàn)樓2012年逐月電耗

圖書館作為高校內(nèi)的常規(guī)建筑，其單體建筑面積一般較大，利用率較高，平均能耗強(qiáng)度最高。圖書館能耗與其閱覽室座位數(shù)、藏書量等密切相關(guān)。該校圖書館的建筑面積為56 541m2,占全?？偨ㄖ娣e的6.5%，能耗占到了全校建筑總能耗的28%。圖4是圖書館2012年逐月電耗情況。1月份、5月份、7月份、11月份為每個(gè)學(xué)期的考試月，圖書館成為眾多學(xué)生復(fù)習(xí)和備考之處，電耗也隨之增大，此時(shí)電耗主要由照明產(chǎn)生。另外，在空調(diào)季節(jié)，空調(diào)末端裝置的用電也占到了整個(gè)電耗的很大比重。

2.4 教學(xué)樓電耗分析

教學(xué)樓是高校教學(xué)建筑的重要組成部分，是學(xué)生上課和自習(xí)的主要場所，利用率較高。教學(xué)樓電耗主要以照明和投影儀為主，夏天有空調(diào)末端裝置耗電。圖5為教學(xué)樓2012年逐月電耗情況。

2.5 實(shí)驗(yàn)樓電耗分析

實(shí)驗(yàn)樓能耗主要包括照明、空調(diào)末端裝置、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和辦公設(shè)備等。圖6為實(shí)驗(yàn)樓2012年逐月電耗情況。從圖中看出，實(shí)驗(yàn)樓用電高峰月是8月，主要原因是暑假期間仍有部分學(xué)生留下來做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，且8月份的電耗包括暑假期間7月份的電耗，導(dǎo)致8月份電耗與其它月份電耗相差較大。

2.6 校園建筑空調(diào)冷耗分析

該校各建筑物均設(shè)置有集中供冷的空調(diào)系統(tǒng)。圖7為近三年(2010年-2012年)該校集中供冷的逐年冷量消耗情況。由此可見，近三年耗冷量呈上升趨勢。這主要是由于學(xué)校不斷擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)逐年增多，且人們對室內(nèi)熱舒適性的要求增高。表1為逐年總耗冷量情況與單位面積耗冷量指標(biāo)。

2.7 校園建筑能耗水平及節(jié)能潛力

表2為該校2012年各類型建筑單位面積平均電耗指標(biāo)，可以看出圖書館的單位面積電耗指標(biāo)明顯高出其他類型校園建筑，具有較大節(jié)能潛力。

該校2010年-2012年人均電耗指標(biāo)分別為978.12kWh/(人·a)、929.42 kWh/(人·a)、716.24 kWh/(人·a)。具體情況見表3。

表1 逐年耗冷量與單位面積冷耗指標(biāo)

年份2010年2011年2012年總耗冷量(萬kWh)1 4061 6011 777單位面積耗冷量指標(biāo)(kWh/(m2·a))20.3823.2025.75

表2 2012年各類型建筑單位面積平均電耗指標(biāo)

建筑類型學(xué)生宿舍圖書館教學(xué)樓實(shí)驗(yàn)樓建筑面積(m2)224 71756 541146 663137 803單位面積平均電耗指標(biāo)(kWh/(m2·a))28.25107.6220.5420.54

表3 2010年-2012年總電耗和人均電耗

年份2010年2011年2012年總用電量(萬kWh)2 666.942 541.1262 094用能人數(shù)27 25127 35529 229人均電耗(kWh/(人·a))978.65928.94716.41

由上表可以看出，近三年電耗呈下降趨勢，但2012年人均電耗仍是節(jié)約型校園人均電耗484 kWh/(人·a)的1.48倍。因此，該校校園建筑存在巨大的節(jié)能空間，應(yīng)采取必要的節(jié)能改造措施。

3 節(jié)能改造建議

首先要針對能耗較大的建筑進(jìn)行節(jié)能改造，通過對外墻、屋頂使用環(huán)保、節(jié)能型保溫材料[3]，建筑向陽部分玻璃幕墻增加外或內(nèi)遮陽，更換節(jié)能門窗等措施，減少通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱。照明系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用高效率的光源和節(jié)能燈具進(jìn)行節(jié)能，采取聲控、光控、紅外等智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)[4]，充分地利用自然光源以降低照明系統(tǒng)能耗，并且降低夏季照明系統(tǒng)產(chǎn)生的冷負(fù)荷。倡導(dǎo)三層以下樓層減少使用電梯以降低能耗。

其次要利用大學(xué)校園面積大的優(yōu)勢，大力應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù)，進(jìn)行太陽能屋頂改造。學(xué)校由于擁有較大的校園面積，因此有很多空間可以安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，尤其是各個(gè)教學(xué)樓的頂部，可利用面積很大，是良好的太陽能發(fā)電的平臺。利用太陽能這一可再生能源可大大減少電能的耗費(fèi)。

再有就是可優(yōu)化現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)。對于體育比賽場館，由于建筑使用的間歇性，為了節(jié)約冷耗，可以將體育比賽場館的空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)域設(shè)置：經(jīng)常使用的輔助功能房間(辦公、后勤等房間)采用分體空調(diào)或智能多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng)；比賽大廳采用集中供冷的空調(diào)系統(tǒng)。這樣合理地設(shè)置系統(tǒng)可減少該類建筑的空調(diào)日常運(yùn)行費(fèi)用。對于圖書館建筑內(nèi)大風(fēng)量的空調(diào)器增加變頻控制技術(shù)：當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，優(yōu)先控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(變頻)，當(dāng)風(fēng)量減少到設(shè)定值，仍未能達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)工況時(shí)，再控制冷凍回水管上的電動(dòng)二通閥(比例、積分式)動(dòng)作，調(diào)節(jié)冷凍水量，以達(dá)到室內(nèi)溫度的控制；電動(dòng)二通閥與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。

最后，提高人們的環(huán)保節(jié)能意識非常重要。因?yàn)樗械挠秒娫O(shè)備都是由人控制的，所以在健全節(jié)能管理機(jī)制的同時(shí)，通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙、學(xué)生社團(tuán)宣傳節(jié)約能源的知識，讓大家認(rèn)識到節(jié)約能源的重要性，從生活的點(diǎn)滴開始節(jié)約能源。

4 結(jié)語

通過對廣州某高校近三年的校園建筑能耗統(tǒng)計(jì)，獲得該校的建筑能耗特點(diǎn)。校園內(nèi)建筑類型多樣性決定了各種類型建筑不同的能耗特征，不同類型建筑能耗存在較大差異。該校近三年人均能耗呈下降趨勢，但仍高于節(jié)約型校園人均指標(biāo)，具有較大節(jié)能潛力。本文還提出了相應(yīng)的節(jié)能改造措施，為進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)約型校園建設(shè)提供方法和思路。

[1] 譚洪衛(wèi)，徐鈺琳，胡承益，等.全球氣候變化應(yīng)對與我國高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2010,29(1)：36-40

[2] 高彪，譚洪衛(wèi)，宋亞超.高校校園建筑用能現(xiàn)狀及存在問題分析[J].建筑節(jié)能,2011,39(2):41-44

[3] 范彬，趙樹興.天津高校建筑能耗現(xiàn)狀分析及節(jié)能對策[J].建筑節(jié)能,2012,40(8):52-54

[4] 張過有，黃宇，張明錢.大學(xué)校園電力節(jié)能的研究進(jìn)展[J].科技風(fēng)，2011,(19):24