基于精細(xì)化管理的寧波圖書館能耗分析與測(cè)量

李耀昌，徐益波

0 引言

我國(guó)公共圖書館屬于大型公共建筑，無(wú)論是從建筑物本身、數(shù)字設(shè)備與系統(tǒng)，還是從館藏資源與圖書館管理活動(dòng)等方面進(jìn)行能耗分析，都應(yīng)精確地計(jì)算出圖書館不同方面的能耗[1]，繼而探究圖書館行業(yè)相對(duì)規(guī)范和科學(xué)的“低投入，高成效”的綠色發(fā)展模式，為全球的氣候變化和我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)作出貢獻(xiàn)。在圖書館學(xué)領(lǐng)域，相關(guān)研究較集中于與綠色相關(guān)的理念、內(nèi)容和概念等[2]，研究方法主要是定性分析和案例分析。研究角度較為單一，多集中在圖書館資源建設(shè)和圖書館建筑等方面。宏觀上，圖書館能耗精細(xì)化管理還沒(méi)有相對(duì)較全面的研究框架，缺乏一個(gè)相對(duì)科學(xué)和系統(tǒng)化的研究體系。為實(shí)現(xiàn)圖書館的全面精細(xì)化發(fā)展，應(yīng)具備一個(gè)相對(duì)完整的、系統(tǒng)化的圖書館能耗分析和計(jì)算方法體系，以指導(dǎo)圖書館進(jìn)行能耗分析和計(jì)算。微觀上，針對(duì)圖書館能耗的不同方面，目前尚欠缺較為統(tǒng)一的能耗分析和計(jì)算方法，如數(shù)字設(shè)備、紙質(zhì)圖書和電子圖書等方面的能耗分析應(yīng)該使用定量方法，為圖書館的未來(lái)能耗審計(jì)、精細(xì)化管理奠定基礎(chǔ)。

1 相關(guān)概念與文獻(xiàn)回顧

目前與“圖書館能耗”有關(guān)的研究主要包括“綠色圖書館”“低碳圖書館”“可持續(xù)發(fā)展型圖書館”等方面，而針對(duì)圖書館“能耗精細(xì)化管理”“能耗分析”“能耗測(cè)量”的研究較少。

1.1 精細(xì)化管理

精細(xì)化管理(Delicacy Management)起源于生產(chǎn)制造型企業(yè)，為了實(shí)現(xiàn)低成本，提高利潤(rùn)，需要從管理到生產(chǎn)多個(gè)環(huán)節(jié)和角度進(jìn)行科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)[3]。精細(xì)化管理不僅是一種管理方法，還是一種理念和文化[4]。精細(xì)化管理是人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中分工精細(xì)化的必然趨勢(shì)和自然要求[5]，也是科學(xué)化管理(規(guī)范化、精細(xì)化和個(gè)性化)的主要內(nèi)容之一。精細(xì)化是指組織(如服務(wù)型企業(yè))在生產(chǎn)過(guò)程中將多項(xiàng)業(yè)務(wù)單元進(jìn)行細(xì)分，從服務(wù)產(chǎn)品定制，到目標(biāo)顧客選擇；從客戶服務(wù)，到客戶關(guān)系維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，需要針對(duì)不同環(huán)節(jié)，實(shí)行分而治之，針對(duì)不同受眾群體，提供精準(zhǔn)服務(wù)，繼而獲得可持續(xù)發(fā)展的盈利目標(biāo)[6]。廣義上，精細(xì)化管理將各種管理責(zé)任落實(shí)到具體崗位和人員，通過(guò)把各個(gè)層次的管理活動(dòng)具體化和明確化，實(shí)現(xiàn)分層性、精細(xì)化，繼而實(shí)現(xiàn)整體組織或活動(dòng)主體的低成本化等組織目標(biāo)[7]。狹義上，精細(xì)化管理要求組織中的每一個(gè)管理者(基層、中層、高層)都要明確各個(gè)層次的多項(xiàng)任務(wù)活動(dòng)和管理目標(biāo)，盡職盡責(zé)地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)[8]。例如，生產(chǎn)型企業(yè)追求的現(xiàn)代管理中包括精細(xì)化管理[9]，要求工作一日一結(jié)，每天都要對(duì)當(dāng)天情況進(jìn)行回顧和檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該當(dāng)天處理，繼而落實(shí)規(guī)范化、精細(xì)化和個(gè)性化[10-11]。

精細(xì)化管理的實(shí)質(zhì)是把組織目標(biāo)進(jìn)行分解、細(xì)化和貫徹。例如，在組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，精細(xì)化管理能夠使企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)有效地落實(shí)到每個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)，并能對(duì)微觀層面的作業(yè)單元進(jìn)行有效的控制，這也是提升組織整體執(zhí)行力的一個(gè)重要方法[12]。將精細(xì)化管理的思想和精髓引入圖書館的能耗管理中，是指在日常管理活動(dòng)和服務(wù)讀者的過(guò)程中，樹(shù)立“節(jié)能減排”“低碳生活”“綠色發(fā)展”的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，逐步建立與實(shí)施完善、規(guī)范、多層次的能耗管理制度和措施，繼而實(shí)現(xiàn)圖書館能耗的精細(xì)化管理。

1.2 能耗分析與測(cè)量

能耗即能源消耗(Energy Consumption)，是指人類在生產(chǎn)生活中對(duì)大自然或環(huán)境造成的能源消耗過(guò)程[14]。角度不同，能耗的分類不同，整體而言，常見(jiàn)的能耗分類包括經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的能耗、環(huán)境保護(hù)指標(biāo)的能耗、建筑方面的能耗、生態(tài)保護(hù)的能耗等[15]。在能耗理論中，能耗分析與測(cè)量是重要內(nèi)容之一。根據(jù)不同的能耗對(duì)象可以使用不同的測(cè)量工具和方法，常見(jiàn)的包括電能計(jì)量?jī)x、水能計(jì)量?jī)x、空氣污染測(cè)量?jī)x等[16]。目前大部分行業(yè)或組織的環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，能耗精細(xì)化測(cè)量處于較粗獷的階段，沒(méi)有形成完善和科學(xué)的能耗考核指標(biāo)和體系，這是能耗理論與實(shí)踐的發(fā)展方向[17]。圖書館的能耗和節(jié)能理論也沒(méi)有形成完整、科學(xué)的體系[18]，需要結(jié)合不同學(xué)科的能耗方法和測(cè)量?jī)?nèi)容，分別對(duì)新建型的圖書館和改造型圖書進(jìn)行能耗分析與測(cè)量[19]，以實(shí)現(xiàn)圖書館領(lǐng)域的綠色發(fā)展和能耗精細(xì)化發(fā)展。

2 寧波圖書館能耗分析與測(cè)量

寧波圖書館包括海曙區(qū)永豐館(老館)和鄞州區(qū)新館，館內(nèi)的安保、衛(wèi)生等后勤服務(wù)管理工作采取物業(yè)托管形式。由于永豐館在2020年7月處于建筑物改造升級(jí)階段，部分能耗數(shù)據(jù)較為不準(zhǔn)確，因此本文主要對(duì)寧波圖書館新館進(jìn)行能耗分析和測(cè)量。

2.1 寧波圖書館新館概況

寧波圖書館新館位于市民廣場(chǎng)區(qū)后塘河北岸，寧波市的中央走廊、行政中心軸在此交匯，北臨城市次干路寧穿路，東以新楊木石契河、濱河綠地為界，綠化率30%；與東部新城寧波市政府毗鄰，地鐵可通達(dá)；占地面積3.18萬(wàn)平方米，屬于“一體式”建筑，地上4層，地下1層，截止到2020年6月，藏書量約150萬(wàn)冊(cè)，其中電子圖書350萬(wàn)種，閱覽座位2，100個(gè)。寧波圖書館新館于2013年立項(xiàng)，由寧波市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司、浙江省華夏工程勘察院、世函盛建筑設(shè)計(jì)咨詢(上海)有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，于2018年12月28 日開(kāi)館。除具有傳統(tǒng)圖書館借閱功能外，還設(shè)有自助圖書館、創(chuàng)客空間、天一音樂(lè)館、研習(xí)室、喬石書房等特色空間，開(kāi)設(shè)流動(dòng)圖書館、汽車圖書館、24小時(shí)自助圖書館、網(wǎng)絡(luò)圖書館、微信圖書館、移動(dòng)圖書館等，為打造“天一講堂”“天一音樂(lè)”等特色品牌奠定了基礎(chǔ)。

2.2 建筑與基礎(chǔ)設(shè)施能耗分析與測(cè)量

寧波圖書館的地理坐標(biāo)為東經(jīng)121.5，北緯29.8，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候、夏熱冬暖的地區(qū)。寧波市的多年平均氣溫16.4℃，平均氣溫以7月最高，為28.0℃，1月最低，為4.7℃。寧波市無(wú)霜期一般為230～240天。多年平均降水量為1，480毫米左右，5-9月占全年降水量的60%，多年(典型年份)平均日照時(shí)長(zhǎng)約1，850小時(shí)。

2.2.1 建筑體型

建筑體型的不同，會(huì)極大程度地影響建筑物對(duì)外部空氣的儲(chǔ)熱、傳熱等。無(wú)論是公共圖書館還是高校圖書館，都可能是其所在城市或校園的標(biāo)志性建筑，因此圖書館在設(shè)計(jì)階段都會(huì)融入多種元素，例如城市元素、文化元素、人文元素等，這可能會(huì)形成多種體型獨(dú)特、極具藝術(shù)觀賞的圖書館建筑。但是，從建筑能耗角度出發(fā)，需要對(duì)不同造型的圖書館建筑進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)，以測(cè)評(píng)其是否達(dá)到國(guó)家和當(dāng)?shù)氐墓?jié)能標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐中，可參考我國(guó)頒布的《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》和《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 134-2001)條例，對(duì)圖書館建筑的體型系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)公式(1)。

其中，S：建筑體型系數(shù)；F0：建筑的外表面積；V0：建筑體積。圖書館建筑體型系數(shù)越小，節(jié)能效果越好。圖書館體型系數(shù)將會(huì)影響后期圖書館耗能水平，因此圖書館的體型系數(shù)是衡量該圖書館是否為節(jié)能建筑的指標(biāo)之一[20]。

寧波圖書館屬于甲類公共建筑(建筑面積大于300m2)，由于四季室外溫差不大，對(duì)此類環(huán)境下的甲類公共建筑，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確的體型系數(shù)(衡量是否為節(jié)能建筑的指標(biāo)之一)限制。經(jīng)計(jì)算，寧波圖書館新館建筑體型系數(shù)約為0.39，甚至低于我國(guó)寒冷地區(qū)的公共建筑體型系數(shù)，因此具有較好的冬季保溫效果，降低了冬季空調(diào)的耗電負(fù)荷，也節(jié)約了能源。

2.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是指建筑物四周的門廊、窗臺(tái)、天窗、屋頂?shù)?，屬于建筑物的附屬設(shè)施，其目的在于對(duì)建筑內(nèi)部及周圍的自然因素加以利用，形成合理采光、合理通風(fēng)、合理遮陽(yáng)等被動(dòng)式建筑圍護(hù)體系，并輔助審美需要，形成多種造型和功能的建筑結(jié)構(gòu)[21]。寧波圖書館新館圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是指幕墻，包括玻璃、鋁合金、石材、不銹鋼等類型，需要考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性、抗壓性和抗風(fēng)性(見(jiàn)表1)等基本性能。

表1 建筑幕墻抗風(fēng)壓性能分級(jí)值

經(jīng)計(jì)算，寧波圖書館新館各類幕墻的抗風(fēng)壓性能等級(jí)均符合標(biāo)準(zhǔn)：主樓墻面區(qū)最高標(biāo)準(zhǔn)層幕墻的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WK為1.259KN/m2，幕墻抗風(fēng)壓性能等級(jí)應(yīng)為1級(jí)；主樓墻角區(qū)最高標(biāo)準(zhǔn)層幕墻的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值WK為1.679KN/m2，幕墻抗風(fēng)壓性能等級(jí)應(yīng)為2級(jí)。

2.2.3 空間設(shè)計(jì)

圖書館的內(nèi)部空間一般包括門廳、中庭、閱覽空間，以及交通空間、辦公空間、服務(wù)空間和附屬設(shè)施。根據(jù)《圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 38-2015)，圖書館新建公共圖書館的建筑密度不宜大于40%。根據(jù)國(guó)家出臺(tái)的圖書館空間標(biāo)準(zhǔn)——圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范主要包括[22]：閱覽室座位占用面積(m2/座)、書架間距(m)、書架與墻體之間的距離(m)、閱覽室桌椅最小間距(m)。閱覽室每座占使用面積計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表2。

表2 閱覽室每座占使用面積設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)

寧波圖書館新館從設(shè)計(jì)到施工都充分考慮了圖書館的辦公空間需求和讀者使用空間布局需求，經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)量，書架、桌椅等空間均滿足《圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 38-2015)要求。主要空間功能包括：(1)一層附帶夾層。包含大廳、大小報(bào)告廳、自助圖書館、圖書借閱區(qū)、幼少兒閱覽室、采編加工室、配送中心、自修室、咖啡廳等。(2)二樓有古籍閱覽室、專業(yè)古籍修復(fù)區(qū)、恒溫恒濕密集書庫(kù)、展廳。另外，在二樓設(shè)置了東西兩個(gè)可以欣賞到市民廣場(chǎng)生態(tài)的休閑露臺(tái)。(3)三樓為特色館藏區(qū)及音樂(lè)主題閱覽區(qū)。特色館藏區(qū)包含寧波政協(xié)文史資料文庫(kù)、寧波友好城市交流區(qū)、外文閱覽區(qū)、捐贈(zèng)收藏區(qū)等。(4)四樓為喬石書房、創(chuàng)客空間、培訓(xùn)室及沙龍室。(5)地下一層與市民廣場(chǎng)聯(lián)通，設(shè)置讀者餐廳。

2.2.4 自然采光

圖書館設(shè)計(jì)采用“被動(dòng)式設(shè)計(jì)”原理，通過(guò)“中庭采光”與“側(cè)墻采光”相結(jié)合的方法，最大程度提高室內(nèi)自然采光，并在必要的時(shí)間段使用人工光源進(jìn)行照明，滿足工作人員的辦公和讀者的使用需求[23]。寧波圖書館新館的中庭采光是以中庭為中心，通過(guò)中部回廊向上連接3個(gè)巨大的開(kāi)放式布置空間，連接?xùn)|、西、南3幢建筑?！澳粔Σ晒狻笔菍幉▓D書館新館采光的重要部分，為實(shí)現(xiàn)最大程度利用自然光源的目的，設(shè)計(jì)了有采光功能要求的幕墻，光學(xué)性能基本上能滿足《玻璃幕墻光熱性能》(GB/T 18091-2015)規(guī)定，其透光折減系數(shù)高于0.45。有辨色要求的幕墻，其顏色透視指數(shù)高于Ra80，因此寧波圖書館新館的幕墻屬于3級(jí)。

2.2.5 自然通風(fēng)

寧波市夏季主導(dǎo)風(fēng)向以東南偏東為主，冬季主導(dǎo)風(fēng)向以西北為主，寧波圖書館新館充分考慮了當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向，實(shí)現(xiàn)館內(nèi)多個(gè)空間(包括地下車庫(kù)、餐廳等)的自然通風(fēng)，降低有害氣體的濃度。館內(nèi)每樓層開(kāi)設(shè)的窗戶較多，并在外墻設(shè)計(jì)中設(shè)置大量的外平開(kāi)窗，具有良好的通風(fēng)換氣功能。經(jīng)計(jì)算可開(kāi)啟的面積比例約40%，在多個(gè)幕墻玻璃中，可開(kāi)啟的面積約占14%。另外，為提高圖書館室內(nèi)空氣流通性，在多個(gè)空間安置了換氣裝置，并將地下車庫(kù)和一樓的食堂風(fēng)道與地面上層建筑風(fēng)道分開(kāi)，避免了污染。由于寧波圖書館新館的幕墻玻璃較多，需要考慮墻體的通風(fēng)性。寧波圖書館新館的幕墻氣密封性按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑幕墻》(GB/T 21086-2007)的規(guī)定，到達(dá)了3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 電能和水能分析與測(cè)量

寧波圖書館新館屬于大型公共建筑，電能和水能的分析與測(cè)量是計(jì)算該館能源消耗的主要內(nèi)容之一。

2.3.1 電能

寧波圖書館新館每月對(duì)整個(gè)館的耗電情況進(jìn)行了記錄和匯總，能準(zhǔn)確地反映每個(gè)月的耗電情況。在圖書館的能耗計(jì)算思路中，電能消耗能較為準(zhǔn)確地反映圖書館中各種用電設(shè)備的能耗(如照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)等)，因此可以從電能消耗角度計(jì)算其各種耗電設(shè)備的用電情況，繼而實(shí)現(xiàn)該館部分能耗的精確計(jì)算。圖1是寧波圖書館新館2019年1月至2020年5月耗電量情況。

通過(guò)實(shí)地測(cè)量和觀察，發(fā)現(xiàn)寧波圖書館新館的整個(gè)耗電系統(tǒng)中，占比較大的設(shè)備分別是照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和電梯系統(tǒng)。寧波圖書館新館使用了2 臺(tái)變壓器，安放在該館的地下室一樓，并設(shè)立了多個(gè)電力抽屜柜，實(shí)時(shí)記錄各種耗電設(shè)備的用能數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)對(duì)寧波圖書館新館強(qiáng)弱電室的數(shù)據(jù)查詢、整理，記錄了7月下旬某天(室外氣溫32°，晴天)上午10點(diǎn)左右的主要耗電設(shè)備(能耗大于50kW·h)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

圖1 寧波圖書館新館17個(gè)月的耗電量(單位：度)

圖2 上午10點(diǎn)左右主要設(shè)備耗電量排行圖(單位：度)

2.3.2 水能

寧波圖書館新館的水能系統(tǒng)包括3類：飲用水、清潔用水和消防用水。其中，消防用水消耗量幾乎沒(méi)有，可以忽略不計(jì)。館內(nèi)的工作人員和讀者飲用水使用直飲機(jī)供水模式，一共有10臺(tái)直飲機(jī)。在平時(shí)數(shù)據(jù)記錄中，該館沒(méi)有將直飲機(jī)用水和清潔用水分開(kāi)計(jì)量，因此耗水量包括了飲用水和清潔用水量。根據(jù)寧波圖書館新館17個(gè)月的耗水量情況，對(duì)其進(jìn)行了排序和比較，可以發(fā)現(xiàn)2019年7月的耗水量最大，原因可能與7月氣溫較高以及館內(nèi)人數(shù)較多有關(guān)；而在2020年2月，耗水量最小，原因應(yīng)是此期間處于假期閉館階段。具體如圖3所示。

圖3 寧波圖書館新館17個(gè)月的耗水量(單位：度)

2.4 數(shù)字設(shè)備能耗分析與測(cè)量

寧波圖書館新館的數(shù)字設(shè)備相關(guān)設(shè)計(jì)嚴(yán)格依據(jù)國(guó)家有關(guān)的設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，如《圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ38-2015)《公共圖書館服務(wù)規(guī)范》(GB/T 28220-2011)《公共圖書館評(píng)估指標(biāo)第2 部分：市級(jí)公共圖書館》(WH/T70.2-2015)《千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3z》等。

根據(jù)智能化信息化現(xiàn)狀及新館未來(lái)應(yīng)用需求，寧波圖書館新館中與數(shù)字設(shè)備相關(guān)的主要建設(shè)內(nèi)容應(yīng)包括新館智慧化建設(shè)和設(shè)備設(shè)施購(gòu)置兩大方面，具體包括BMS系統(tǒng)集成、智能照明系統(tǒng)、多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心機(jī)房、RFID圖書管理系統(tǒng)、圖書館專業(yè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及安全系統(tǒng)、服務(wù)器及存儲(chǔ)系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。

寧波圖書館新館的電子閱覽區(qū)位于2 層南樓，有44個(gè)座位。各類數(shù)據(jù)庫(kù)30余個(gè)，數(shù)字資源讀者年訪問(wèn)量5000余萬(wàn)人次。新館的電子閱覽區(qū)設(shè)有50臺(tái)終端電腦，為讀者免費(fèi)提供各類數(shù)字資源的閱覽、檢索、下載等服務(wù)，進(jìn)一步滿足了讀者的數(shù)字化閱讀需求。寧波圖書館新館的培訓(xùn)教室位于4層西樓，占地面積60平方米，有50個(gè)座位。該區(qū)用于公益性教育培訓(xùn)，配置了24臺(tái)電腦。另外，在平時(shí)的辦公和服務(wù)讀者過(guò)程中，使用相應(yīng)的各類專業(yè)設(shè)備和自助設(shè)備，主要耗電設(shè)備如表3所示。

表3 寧波圖書館新館主要業(yè)務(wù)數(shù)字設(shè)備一覽表

寧波圖書館新館的電子設(shè)備能耗計(jì)算主要是指耗電量的大小，涉及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括設(shè)備額定功率和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。由于這些電子設(shè)備實(shí)際能耗沒(méi)有專門的單獨(dú)測(cè)量?jī)x進(jìn)行耗電量計(jì)算，加上有些電子設(shè)備具備多種工作模式(睡眠模式、工作模式)，在待機(jī)狀態(tài)中，實(shí)際功率低于額定功率，因此，為計(jì)算出主要業(yè)務(wù)類電子設(shè)備的功率，使用額定功率作為耗電量。根據(jù)計(jì)算，寧波圖書館新館主要業(yè)務(wù)類電子設(shè)備的每天耗電量上限約為237.75kW·h。

2.5 館藏資源能耗分析與測(cè)量

2.5.1 電子圖書靜態(tài)能耗計(jì)算

電子圖書的能耗包括靜態(tài)能耗和動(dòng)態(tài)能耗。靜態(tài)能耗是指電子圖書“從無(wú)到有”的過(guò)程，該過(guò)程的能量消耗相對(duì)固定，是電子圖書能耗的重要內(nèi)容。因此，電子圖書的靜態(tài)能耗是指圖書館具有版權(quán)的電子圖書，不包括外部提供商(數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件提供商)提供的各種電子數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI、維普、Emerald、Wiley等)。圖書館購(gòu)買的電子圖書(電子期刊)具有使用權(quán)限，不具備資源管理、轉(zhuǎn)移和再加工等權(quán)利，因此暫時(shí)不納入靜態(tài)能耗計(jì)算的范圍。電子圖書的靜態(tài)能耗是電子圖書所有能耗的起始和基礎(chǔ)，使用電子圖書過(guò)程中的下載、閱讀、復(fù)制和維護(hù)(包括數(shù)據(jù)中心能耗)等環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生能耗。電子圖書館的動(dòng)態(tài)能耗是指生產(chǎn)商在制作電子圖書過(guò)程中的能耗和讀者在使用電子圖書館過(guò)程中的能耗。雖然《圖書館館藏資源數(shù)字化加工規(guī)范 第二部分：文本資源》(GB/T31219.2-2014)對(duì)電子圖書進(jìn)行規(guī)范，但是缺少各個(gè)制作過(guò)程的能耗計(jì)算。本文在對(duì)電子圖書靜態(tài)能耗分析和幾個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上，提出了電子圖書靜態(tài)能耗的通用公式，見(jiàn)公式(2)和簡(jiǎn)潔公式，見(jiàn)公式(3)。其中，Ee-book：每張電子圖書能耗，單位：度(kW·h)；Ke-book：每兆電子圖書單位能耗，約為0.0058333(kW·h)；S：電子圖書大小，單位：兆(MB)；P：電子圖書張數(shù)，單位：張(p)。

2.5.2 紙質(zhì)圖書靜態(tài)能耗計(jì)算

紙質(zhì)圖書能耗也包括靜態(tài)能耗和動(dòng)態(tài)能耗。紙質(zhì)圖書靜態(tài)能耗是指其“從無(wú)到有”的主要過(guò)程，不考慮管理和使用過(guò)程中的能耗變化，是所有紙質(zhì)圖書的基本能耗組成部分，分析紙質(zhì)圖書的靜態(tài)能耗具有十分重要的意義[24]。紙質(zhì)圖書能耗計(jì)算包括以下5個(gè)步驟：

(1)參與計(jì)算的3個(gè)基本參數(shù)。首先，計(jì)算每千克紙質(zhì)圖書能耗(kgce/kg)。紙張能耗有3個(gè)數(shù)值，分別表示“高能耗”“一般能耗”“低能耗”，考慮到各個(gè)環(huán)節(jié)的誤差，在計(jì)算紙質(zhì)圖書能耗時(shí)，使用“高能耗值”“低能耗值”計(jì)算圖書紙張的能耗區(qū)間。其中，非涂布印刷書寫紙(紙質(zhì)圖書)單位能耗：0.3～0.45(kgce/kg)。其次，計(jì)算單本紙質(zhì)圖書的重量(kg/本)。從中國(guó)出版集團(tuán)、新華書店和京東商城3家網(wǎng)上商城按照文學(xué)藝術(shù)類、人文社科類、少兒類、教育考試類、經(jīng)濟(jì)金融類、生活休閑類和科學(xué)技術(shù)類等7個(gè)類別，分別隨機(jī)選擇樣本量為111的3種尺寸紙質(zhì)圖書，記錄下重量(kg)和頁(yè)數(shù)。最后，計(jì)算單本紙質(zhì)圖書總張數(shù)(p/本)。部分網(wǎng)上商城的商品簡(jiǎn)介中顯示出了每本紙質(zhì)圖書的總頁(yè)碼，因此可以查看圖書總頁(yè)數(shù)，并匯總得出每本圖書的總張數(shù)。

(2)計(jì)算單張圖書能耗。紙質(zhì)圖書能耗計(jì)算通用公式見(jiàn)公式(4)，簡(jiǎn)潔公式見(jiàn)公式(5)。其中，Et-book：每張紙質(zhì)圖書能耗，單位：度(kW·h)；Kt-book：紙張單位能耗，單位：千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千克(kgce/kg)；B：圖書重量，單位：千克(kg)；P：圖書張數(shù)，單位：張(p)；φ：千克標(biāo)準(zhǔn)煤轉(zhuǎn)化為電量的固定值：8.1391563，單位：度(kW·h)，其 中1Kgce＝7000Kcal＝8.1391563 千 瓦·時(shí)(kW·h)。

(3)計(jì)算單張圖書能耗區(qū)間值。紙質(zhì)圖書能耗上限簡(jiǎn)潔公式見(jiàn)公式(6)。其中，KL表示每張圖書紙能耗下限，單位：千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千克(kgce/kg)；Ku表示每張圖書紙能耗上限，單位：千克標(biāo)準(zhǔn)煤/千克(kgce/kg)；B：圖書重量，單位：千克(kg)；P：圖書張數(shù)，單位：張(p)；φ：千克標(biāo)準(zhǔn)煤轉(zhuǎn)化為電量的固定值：8.1391563，單位：度(kW·h)。

(4)計(jì)算3種尺寸圖書單張能耗。分別計(jì)算出3種尺寸紙質(zhì)圖書的每張能耗，具體數(shù)值見(jiàn)表4。

表4 3種尺寸圖書單張能耗

(5)計(jì)算紙質(zhì)圖書總能耗。當(dāng)?shù)弥繌埣堎|(zhì)圖書的能耗后，就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行能耗估算。首先對(duì)圖書的尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以使用抽樣統(tǒng)計(jì)的方法得到3種尺寸的紙質(zhì)圖書重量和張數(shù)。其次分別將這兩個(gè)參數(shù)代入“單張紙質(zhì)圖書能耗公式”進(jìn)行計(jì)算。最后估計(jì)出圖書館紙質(zhì)圖書總能耗。

2.5.3 寧波圖書館紙張靜態(tài)能耗

寧波圖書館館藏豐富，包括一般圖書、地方文獻(xiàn)、古籍和電子圖書，藏書量約150萬(wàn)冊(cè)。地方文獻(xiàn)閱覽區(qū)有115個(gè)座位，主要收藏寧波人著述、涉及寧波內(nèi)容的文獻(xiàn)、參考文獻(xiàn)、捐贈(zèng)文獻(xiàn)，其中地方文獻(xiàn)15，600種共42，000冊(cè)，參考文獻(xiàn)12，580冊(cè)。地方文獻(xiàn)室承擔(dān)文獻(xiàn)征集、保存、展覽、整理與研究等功能，是寧波圖書館收藏和研究浙東文獻(xiàn)的重要窗口。根據(jù)對(duì)寧波圖書館新館的紙質(zhì)圖書資源進(jìn)行分析得知，16開(kāi)紙質(zhì)圖書和32開(kāi)紙質(zhì)圖書占比最大，64開(kāi)圖書資源只有少量一部分，主要以工具書為主。本研究分別從該館中隨機(jī)抽取101冊(cè)16開(kāi)圖書和54冊(cè)32開(kāi)圖書，涵蓋多個(gè)學(xué)科，具有一定的代表性。經(jīng)過(guò)計(jì)算，寧波圖書館新館16開(kāi)紙質(zhì)圖書的單張靜態(tài)能耗約0.055kW·h；32開(kāi)紙質(zhì)圖書的單張靜態(tài)能耗約0.037kW·h。

3 研究結(jié)論與展望

3.1 研究結(jié)論

(1)建筑與基礎(chǔ)設(shè)施能耗情況。通過(guò)以上對(duì)寧波圖書館新館建筑與基礎(chǔ)設(shè)施的能耗分析與測(cè)量，得知其在地理位置上具有較強(qiáng)的便利性，處于寧波市東部新城核心區(qū)，毗鄰地鐵站及10余條公交線路，具有較強(qiáng)的交通可達(dá)性與便利性。寧波圖書館新館建筑體型系數(shù)約為0.39，低于我國(guó)公共建筑物體型系數(shù)，在冬季具有較好的冬季保溫效果，從而減少了冬季館內(nèi)空調(diào)的電能消耗。寧波圖書館新館的護(hù)圍結(jié)構(gòu)多為玻璃和鋁合金材質(zhì)，從耗材的選擇到安裝，均達(dá)到了我國(guó)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有較低的能源消耗值。該館的圖書借閱區(qū)約占整體空間的54%，最大程度地實(shí)現(xiàn)了圖書館的主要功能，書架、桌椅和通道的寬度都稍大于《圖書館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)，工作人員和讀者的空間舒適度較好。寧波圖書館新館的建筑設(shè)計(jì)采用了被動(dòng)式設(shè)計(jì)理念，例如中庭式采光和40%的可開(kāi)啟玻璃幕墻，最大程度地利用了自然通風(fēng)和自然采光，因此可以減少人工照明和空調(diào)的使用。寧波圖書館新館耗電量和耗水量的峰值出現(xiàn)在每年的7-8 月份，在其多項(xiàng)耗電因素中，照明、空調(diào)和數(shù)據(jù)中心的耗電占比較大，因此需要在日常能耗監(jiān)測(cè)和管理中，加強(qiáng)此類項(xiàng)目的分析和對(duì)比，努力尋求一條既能滿足需求亦節(jié)能的運(yùn)行模式。

(2)數(shù)字設(shè)備能耗情況。在寧波圖書館新館的眾多數(shù)字設(shè)備中，從耗電量角度分析，發(fā)現(xiàn)耗電量最大的設(shè)備是數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器。該圖書館的多個(gè)服務(wù)器承擔(dān)著館內(nèi)日常工作數(shù)據(jù)交換和電子資源的訪問(wèn)，7*24小時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，并配備了UPS、恒溫和恒濕控制設(shè)備等輔助設(shè)備，因此需要安排專職人員每天記錄數(shù)據(jù)中心的耗電變化，方便后期單獨(dú)對(duì)其數(shù)據(jù)中心的能耗進(jìn)行分析與測(cè)量。

(3)館藏資源能耗情況。在寧波圖書館新館的館藏資源中，雖然單本16開(kāi)的紙質(zhì)圖書與32開(kāi)的紙質(zhì)圖書能耗差別不大，但是如果該類圖書資源日益豐富，16開(kāi)的紙質(zhì)圖書總能耗要低于32開(kāi)的紙質(zhì)，因此寧波圖書館在滿足讀者需求和平衡其他利弊的前提下，可以優(yōu)先選擇采購(gòu)16開(kāi)本的紙質(zhì)圖書。另外，寧波圖書館新館在電子圖書資源建設(shè)方面還有較大的提升空間，可以嘗試建設(shè)具有自主產(chǎn)權(quán)的、相對(duì)完善的電子圖書資源，與紙質(zhì)圖書共同發(fā)展，以多種形式滿足讀者的需求，并逐步實(shí)現(xiàn)能耗精細(xì)化管理、繼而實(shí)現(xiàn)低碳和綠色化的發(fā)展模式。

(4)制定詳細(xì)、科學(xué)的能耗管理制度。詳盡的規(guī)章和管理制度是寧波圖書館新館開(kāi)展精確能耗計(jì)算的前提，基于能耗測(cè)量和計(jì)算的角度，指定科學(xué)的圖書館建筑、電能、水能、電子設(shè)備、人員管理活動(dòng)方面的管理制度，可以為后期整個(gè)圖書館的能耗計(jì)算奠定基礎(chǔ)，并隨著統(tǒng)計(jì)方法、測(cè)量技術(shù)等不斷優(yōu)化而不斷完善能耗管理制度，這將是寧波圖書館未來(lái)精細(xì)化管理的重要內(nèi)容之一。

(5)需要安排專人專崗，加強(qiáng)室內(nèi)各個(gè)空間耗能檢測(cè)。雖然寧波圖書館新館安排了工作人員每月上報(bào)耗水量、耗氣量和耗油量，但是還沒(méi)有安排專門的人員對(duì)整體能耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與能耗數(shù)據(jù)分析。雖然寧波圖書館新館目前對(duì)多個(gè)樓層和多個(gè)房間進(jìn)行精細(xì)化耗電計(jì)量，但是劃分標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)“就近原則”對(duì)“電量負(fù)荷”程度進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量，在后期的改造升級(jí)中，應(yīng)該重點(diǎn)優(yōu)化升級(jí)。

3.2 研究展望

(1)完善圖書館能耗分析角度。本研究雖然對(duì)圖書館的建筑能耗、數(shù)字設(shè)備與信息系統(tǒng)能耗和館藏資源能耗進(jìn)行了較為全面的分析，但是在上述三項(xiàng)能耗分析中，暫時(shí)未能全面覆蓋圖書館各項(xiàng)子內(nèi)容的能耗。比如，圖書館建筑能耗分析只是對(duì)地理位置、建筑體型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空間設(shè)計(jì)、自然采光、自然通風(fēng)7個(gè)方面進(jìn)行能耗分析和計(jì)算，還需要考慮圖書館建筑的其他方面，如室內(nèi)聲音分析等。

(2)優(yōu)化圖書館能耗計(jì)算方法。在對(duì)圖書館各項(xiàng)能耗計(jì)算過(guò)程中，重點(diǎn)分析了影響較大的部分能耗，暫時(shí)還沒(méi)有進(jìn)行全面的精確化計(jì)算。例如，紙質(zhì)圖書能耗只是考慮了紙張的靜態(tài)能耗，尚未考慮閱讀、運(yùn)輸、營(yíng)銷等環(huán)節(jié)的能耗，具有一定的局限性。后續(xù)研究中將予以加強(qiáng)，不斷優(yōu)化圖書館能耗計(jì)算方法。

(3)增加案例分析，進(jìn)行能耗橫向比較。由于寧波圖書館新館部分能耗數(shù)據(jù)的暫時(shí)缺失和保密性等原因，本文的能耗測(cè)量?jī)?nèi)容尚未夠精確(如使用隨機(jī)抽樣方法)，沒(méi)有完全獲取到寧波圖書館新館的能耗數(shù)據(jù)，并且在實(shí)地觀察和測(cè)量中存在一定的系統(tǒng)誤差和主觀誤差，影響了能耗全面評(píng)估的準(zhǔn)確性。為使圖書館能耗精細(xì)化管理的分析和測(cè)量更加全面和準(zhǔn)確，需要實(shí)地調(diào)查更多的圖書館，將分析和測(cè)量的結(jié)果與寧波圖書館新館進(jìn)行橫向比較，繼而不斷優(yōu)化能耗測(cè)量的角度和精度。