綠色校園評價體系中的能效評價標(biāo)準(zhǔn)研究*

徐 華， 戴德慈， 劉詩萌， 王 洋

(1. 清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100084； 2. 北京合眾慧能科技股份有限公司，北京 100076)

0 引言

綠色校園是在全生命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為師生提供健康、適用和高效的教學(xué)和生活環(huán)境，與自然和諧共生的校園。

1 調(diào)研目的

高等學(xué)校校園規(guī)模較大，筆者參與JGJ 310-2013《教育建筑電氣設(shè)計規(guī)范》編寫，也曾進(jìn)行了一些學(xué)校用電情況調(diào)研，但由于設(shè)置電能管理系統(tǒng)的學(xué)校數(shù)量有限，不少學(xué)校還是手工抄錄，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。目前，校園普遍存在變壓器配置容量偏大，負(fù)荷率長期處于較低水平運行等問題，增大了變壓器空載損耗和負(fù)載損耗，也增大了變壓器、配電設(shè)備容量帶來的材料損耗，為了控制設(shè)計時過大的變壓器安裝容量，對校園總配變電站變壓器容量提出了參考指標(biāo)，見表1。

校園的總配變電站變壓器容量指標(biāo) 表1

注：表1不含供暖方式為電采暖的學(xué)校。如有的學(xué)校供暖方式為電采暖，則其校園總變壓器容量指標(biāo)根據(jù)學(xué)校所在地區(qū)、建筑外圍護(hù)節(jié)能情況及采暖用電面積等實際情況，可以在此表的基礎(chǔ)上增加50～80 VA/m2。

本課題主要針對學(xué)校中的代表性建筑——教學(xué)樓、圖書館、宿舍和食堂一整年的年用電情況進(jìn)行調(diào)研和分析，希望能夠?qū)ι鲜鋈≈颠M(jìn)行一些對比驗證，隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，設(shè)置電能管理系統(tǒng)的校園逐漸增多，為基礎(chǔ)調(diào)研提供了良好的條件。通過對能耗數(shù)據(jù)的不斷收集、挖掘和研究，還原校園能源消耗數(shù)據(jù)軌跡，發(fā)現(xiàn)校園能耗的潛在規(guī)律和管理盲點；采用預(yù)測等方法獲得校園能源消耗趨勢、區(qū)域、設(shè)備規(guī)律分析、能源花費預(yù)算等，為校園管理、能源使用、設(shè)備選型、節(jié)能降耗等計劃提供決策支撐。

2 調(diào)研學(xué)校情況

本次共調(diào)研全國范圍內(nèi)33所高校年用電能耗(包含了嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū))，高校分布情況見圖1，學(xué)校類型見圖2。

共調(diào)研全國范圍內(nèi)高校建筑314棟，共包括學(xué)生宿舍、教學(xué)樓、食堂、圖書館4類建筑，建筑類型數(shù)量分布、各省建筑數(shù)量分布、各學(xué)校類型建筑分布見圖3～5。

圖1 各省市高校調(diào)研數(shù)量分布

圖2 各類型高校調(diào)研數(shù)量分布

圖3 各建筑類型調(diào)研數(shù)量分布

圖4 各省市高校建筑調(diào)研數(shù)量分布

圖5 各學(xué)校類型高校建筑調(diào)研數(shù)量分布

3 調(diào)研數(shù)據(jù)及分析

各省市各建筑類型年單位面積用電(kWh/m2)分布見圖6。

各省市學(xué)校年單位面積用電指標(biāo)、各省市學(xué)校年生均用電指標(biāo)、各類型高校年單位面積用電指標(biāo)、各類型學(xué)校年生均用電指標(biāo)、 各省市教學(xué)樓年單位面積用電、 各省市圖書館年單位面積用電、 各省市食堂年單位面積用電、 各省市學(xué)生宿舍年單位面積用電見圖7～14。

圖6 各省市各建筑類型單位面積用電分布

圖7 各省市學(xué)校年單位面積用電指標(biāo)/(kWh/m2)

圖8 各省市學(xué)校年生均用電指標(biāo)/(kWh/m2)

圖9 各類型高校年單位面積用電指標(biāo)

圖10 各類型學(xué)校年生均用電指標(biāo)/(kWh/人)

圖11 教學(xué)樓年單位面積用電分布/(kWh/m2)

圖12 各省市圖書館年單位面積用電分布/(kWh/m2)

圖13 各省市食堂年單位面積用電分布/(kWh/m2)

圖14 各省市學(xué)生宿舍年單位面積用電分布/(kWh/m2)

對于校園層面能耗情況，主要考慮總能耗量、單位面積能耗、生均能耗等指標(biāo)，屬于一級指標(biāo)，特別是單位面積能耗、生均能耗指標(biāo)，對于校園能耗評價比較合理和有價值。

從上述內(nèi)容中可看出，單位面積能耗、生均能耗指標(biāo)與氣候的關(guān)系不大，與文科、理科等學(xué)校類別也關(guān)系不大，華東地區(qū)的大學(xué)單位能耗指標(biāo)稍大，藝術(shù)類、文史類學(xué)校單位能耗反而較大，與以前的設(shè)計參數(shù)有出入，剔除離散數(shù)據(jù)后，學(xué)校年單位面積能耗基本上為30kWh/m2比較合理；年生均能耗為800kWh/人比較合理。

對于校園各類型建筑，主要考慮年總能耗、最大月能耗、單位面積能耗和最大月單位面積能耗指標(biāo)，作為二級指標(biāo)。教學(xué)樓、圖書館、宿舍單位面積用電相差不大， 食堂單位面積用電最高，其單位面積用電是教學(xué)樓3倍以上。剔除離散數(shù)據(jù)后，教學(xué)樓、宿舍年單位面積能耗基本上為25kWh/m2比較合理；圖書館年單位面積能耗基本上為30kWh/m2比較合理；食堂年單位面積能耗基本上為105kWh/m2比較合理。

4 校園能源消耗分析

全國各類型建筑月單位面積用電趨勢見圖15。全國各類型建筑月用電趨勢見圖16。

圖15 全國各類型建筑月單位面積用電趨勢/(kWh/m2)

從圖15～16中可看出，各類建筑3～7月、10～1月是用電高峰，2月、8月是用電低谷，正好與學(xué)校的假期相對應(yīng)。教學(xué)樓和圖書館用電較均衡，食堂和圖書館單位面積能耗較大，但從學(xué)校總能耗上比較，學(xué)生宿舍和教學(xué)樓耗能量還是比圖書館和食堂高的，說明教學(xué)樓和宿舍在學(xué)校占建筑比例較大，控制好這兩類建筑的節(jié)能才能使整個校園能耗降低。食堂和圖書館尤其是食堂單位面積能耗較大，有較大的節(jié)能空間。

圖16 全國各類型建筑月用電趨勢/萬kWh

5 結(jié)束語