山東省學校后勤協會
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綠色節能技術在高校后勤能源管理運營中的應用研究

綠色節能技術在高校后勤能源管理運營中的應用研究

張繼德 孫騰閣 王騰 張明賢 劉舉進

(濰坊醫學院


  摘要:結合高校能源管理運營中對綠色節能技術的應用現狀,分析了高校后勤能源管理的特點和存在問題,闡述綠色節能技術高校能源管理運營重要性。通過節能技術應用狀況高校能源監管平臺運行效果及分析,提出高校能源管理綠色節能應用思路。

  關鍵詞綠色節能技術   管理運營   實施意義

  近年來,高校建設改造工程廣泛采用綠色節能建筑理念,增加投資,對學生公寓、教學、實驗、辦公等建筑進行綠色節能、環保設計與施工。在后期工程運營階段,針對綠色節能技術在新建和改造工程中的投資應用,更大可能發揮其功效,建設校能源管理監控平臺,對水、電、等實施實時監控,做到提高舒適度,又節約能源、提高經濟、社會效益。本課題通過對學?,F有建筑年運行管理情況的調查和研究,有證明了綠色節能技術和能源監控平臺的運用,對學校建設綠色校園,節能減排意義重大。

  一、綠色節能技術的應用是高校后勤能源管理的基礎保障

  1.綠色節能技術的涵義

  所謂綠色建筑節能是指建筑的節能規劃設計和節能施工。在建筑工程項目的規劃、設計、新建、改建和使用過程中,按照國家的有關法律法規,執行建筑節能標準,進行現代建筑的綠色節能設計。比如對于建筑項目設計采用新型建筑材料和建筑節能新技術、新工藝,通過新的科技元素的運用,實現建筑圍護結構的保溫隔熱性能效率的提高,對于室內的供熱需求,首先要保證建筑物室內熱環境質量,在此基礎上減少供熱采暖、熱水供應的能耗問題;通過太陽能、遮陽技術、自然通風設計,節能衛生潔具、節能光源的運用,減少水、電、采光、通風能耗,達到切實保護好生態平衡,改善學校學習生活環境。有數據顯示,有25%40%的能耗是可通過建筑節能改造和能源管理運營控制得以實現的。

  2.綠色節能技術的應用宗旨

  因地制宜,節能為本, 整體技術,平衡發展;被動優先,主動優化,設計協調,高效運行。

  3.綠色建筑節能技術在工程建設中的應用

  當前,我國高校新建和改造的校園建筑工程,綠色節能技術已被廣泛認可和采納。校園整體規劃,要因地制宜,借助氣候、山丘、河流、道路等自然環境布局建筑造型、綠地河流,形成與周邊環境相融合,充分利用自然通風與光照,做到生態環境與建筑物的和諧統一。單體建筑重點強化外墻、屋面、樓地面保溫隔熱設計、門窗采用斷橋隔熱雙層中空LOWE玻璃等熱效率傳遞較低的節能措施,體型較大的建筑如綜合教學樓采用分塊設計、中庭采光通風設計,增加室內通風、加大室內自然照明系統的應用;采用節能節水衛生器具,紅外感應、腳踏式延時閥等自動控制出水時間和水量,對生活進行處理,解決學生公寓樓沖廁需求,對天然雨水,進行集中收集,充分利用;采用新型LED節能光源,定時或感應開關控制,加強教室、道路照明系統的節能控制,對地下停車場、地下室走廊、天井等常年較暗空間采用光導管技術,解決長明燈問題;對電量消耗大的實驗室設備、通風空調動力設備實行用電定量供給和遠程監控;對水、暖管路進行分段分區安裝遠程超聲波水表控制,供暖季節根據各段各樓室溫智能調節,安裝自動調節閥門開關量,調節流量,進而控制室溫,減少熱量過度使用??傊?,建筑綠色節能技術,應根據所在地區的氣候和自然環境的特點設計,而高校后勤能源監控平臺的實施,綠色節能技術應用基礎上,保障節能監控效果,從而達到環保、節能、創造綠色校園的目的。

  以下列舉高校在工程建設改造中常用的綠色建筑節能技術  


序號

項目

綠色建筑節能技術

1

校園規劃

根據氣候、地形、河流湖泊等當地實況,合理規劃布局、平面、造型體量,綠化景觀

2

建筑單體

盡量南北朝向布置空間;建筑群之間和建筑物室內,采用自然通風;加大建筑物的間距,增大自然照明;控制建筑物的體形系數;窗戶大小以滿足采光通風要求為限,控制窗墻比和合理選用門窗型材、玻璃;屋頂和外墻既要保溫又要隔熱,加強分戶墻和樓地面的保溫性能

3

資源

充分利用地下空間,建設人防、地下車位、地下試驗室等

4

建材

充分利用當地建筑材料

5

資源

綠色環保管材、節能節水器具、自動控制、中水處理二次利用、透水地面 (植被、植草磚、透水磚)、科學的噴灌、滴灌綠化節水、雨水收集回用

6

能資源

高效節能燈具、智能控制、遠程監控調節,光導管、太陽能技術

7

暖通空調除濕節能

遠程監控調節、太陽能、變頻控制、熱電冷聯產、獨立除濕空調節電、新風處理及空調系統的余熱回收、熱泵、能源系統節能控制、地熱能熱水供暖等技術



  二、綠色節能技術在高校后勤能源管理運營中的應用

  1.綠色節能技術與后勤能源管理運營的關系

       高校對綠色節能技術的投資與能源運營管理是相輔相成的,節能技術建設為節能減排創造條件,是節能運營管理的基礎和保障,而通過節能運營管理能更好的發揮節能技術建設的效果。節能建設是基礎,運營管理是關鍵。通過綠色節能技術建設和合理的節能運營管理,才能充分展現高校在節能減排、建設綠色環保校園的地位。

  2. 高校能源消耗管理的特點

  2.1高校的能源消耗量高,能耗的增長速度快

  高校建筑體量大,功能不一,人員眾多。為向全院師生提供良好的能源管理服務,高校建筑各類基礎設施能源消耗大,與普通公共建筑相比較,高校的能源消耗指標相對較高,為一般公共建筑的1.62倍。我國高校節能水平相對較低,隨著當前高等教育的大力發展和教學科研環境的日益改善,學校的能耗快速增長,給學校的能源管理帶來巨大的壓力。

  2.2高校能源品種多、能耗設備數量大,日常管理工作繁重

  高等醫科院校屬于功能復雜的建筑綜合體,需要配備水、電、暖、蒸汽、燃氣等多種能源,制冷、凈化、鍋爐、醫療科研儀器設備等各類能耗。為保障能源的安全可靠供應、大量科研設備的正常運轉,學校龐大而復雜的基礎保障系統需要消耗大量的后勤管理人才進行運行維護管理,給學校后勤能源運營管理帶來沉重的負擔。

  2. 3高校的能源使用浪費較大,能耗監管體系不健全

  高校人員眾多,節能意識參差不齊。各樓宇、各分區究竟能耗多少,標準多少,歷史數據欠缺,節能管理措施普遍缺失、缺位,高校公共資源被過度使用和浪費。另一方面,高校建筑群較大、功能不一致,能耗設備多且分散、末端能耗節點多,經常存在局部能源消耗去向不明,查找困難,管理漏洞多。

  2. 4 高校節能工作普遍缺乏系統性指導和數據依據

  節能減排是一個復雜的系統性管理工程,多年來粗放型能源管理,導致監管措施不精、不細。況且高校普遍存在重教學一線輕后勤管理的思想,缺少精準的數據控制標準。節能建設重設備節能投入,但運營后管理不善、不節錢的現象,甚至出現節能建設以犧牲環境質量和設備性能為代價,盲目的節能投資反而造成了更大的費用浪費。

  3.針對綠色節能技術和能源消耗管理的特點,高校后勤應加強智能化能源管理運營。

  高校應充分利用建筑節能技術的運用成果,加大能源管理智能化控制,減少能源無辜消耗。近幾年,高校新校區建設及對舊有校舍進行了能源監控設備的投入,如對水、電、暖、氣等安裝智能化遠傳監控儀表、分部門分區域定量供給,實行定額管理,多用能多繳費。智能化監控措施的實施對高校后勤進行能源節約提供可靠的直觀地數量依據。針對高校近幾年節能建設、改造、運營管理積累的經驗,為確保更加科學合理的促進學校節能降耗,根據《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2014、《高等學校校園建筑節能監管系統建筑技術導則》等行業規范的要求,需要設立高校統一的校園能源監管平臺,輔助高校后勤管理人員進行能源供應及能耗設備的運行管理。

  4.高校能源監管智能化建設的基礎建設

高校能源運營管理智能化的基礎建設,即校園能源監管平臺設立。平臺就是采用現代化的計算機技術、數據庫技術、網絡通訊技術、儀表測量技術,對學校各類能耗數據進行在線實時監控、核算計量和統計分析,使高校的能源采集數字化、能源監測動態化、能源消耗可視化、能源管理精細化。能源監管平臺可監測各供電單元的用能變換,供暖、給水管路的跑冒滴漏異常等信息,為能耗診斷、管網維修改造提供真實的基礎數據。

  校園能源監管平臺由各類計量監測儀表、數據采集器、數據服務器和能耗數據分析管理軟件系統組成。數據采集器由分布在各能耗點的智能電表、水表、熱量表、環境監測傳感器等組成,采用帶有現場總線連接的各控制器構成數據采集終端,通過弱電網絡系統向數據服務器上傳能耗數據;采集到的能耗數據再通過學校內部局域網、或者組建光纖通訊專網等把采集到的能耗數據傳遞到監平臺;監平臺由能源管理軟件和必要的計算機設備進行人機交互界面,對采集的各類能耗數據信息計算、分析與處理,并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。各用能點能耗實際數據通過收集、傳輸、處理,直觀地展現給平臺管理人員,這樣通過長期的數據積累、調查、整理,將高校內的暖氣、照明、動力、給水等能源使用情況進行比較、查漏,實現智能化管理。

  5、高校節能管理實施措施

  5.1能耗數據全校分時段公示

  能耗數據分時段公示是對高校用能效率和能源消耗量,以直觀數字化信息向全校師生進行公示的活動,是節能減排工作的重要組成部分。通過公示學校能耗主要信息,明示學校的能耗水平,引導學校的節能建設與能源合理使用,評估各部門能耗水平、為實施經濟激勵措施提供依據,以加強高校用能管理、降低能耗水平。同時激勵全校師生加強節能意識教育,實現人人懂節能,人人能節能的目的。

  5.2校園能源監管平臺實時監控,出現異常及時報警處置,減少能源浪費

  通過校園能源監管平臺實時數據的檢測,讓管理人員實時掌握各用電節點電流、電壓、功率、諧波、電能、負荷率等參數,進行電能質量分析,保證各配電點的安全運行,如對某個重點實驗室設備用能進行動態監測、記錄功率峰值,掌握重點用能高峰曲線、用能超標點等關鍵運行時段;對水、暖、氣各儀表動態檢測,可知此處用量常態,出現檢測數據異常超標,及時處置,如對報警點的警示,使管理人員能在第一時間發現故障,進行排查,避免造成能源損失。

  5.3對能源監管數據進行統計比較分析,及時調整定額標準

  按能源消耗的時間段進行分析,可知電能的峰谷用電、晝夜能耗、工作時間與非工作時間能耗情況,總結出各部位隨時間能耗變化的規律。同樣,可實現單位面積能耗分析、人均能耗分析、設備能耗水平分析等,實現用能再分配、用能分時段分配,能源均恒供應。通過各測溫點實時傳回的數據,分時段分區域對自動調溫供暖閥門進行調節,在保證室溫達標前提下,調整鍋爐燒煤用量,節約能源。

能源管理部門以實際能耗數據為依據,按照學校的建筑區域、教研科室、能源分類、年月時節等不同的維度對數據進行統計分析,以表格、曲線圖、柱狀圖、餅狀圖、面積圖等方式直觀展示學校的各類能源消耗的規律,制定新的用能標準范圍,實現定點定額供給。

  三、能源管理實例分析

  1.用電情況分析圖

  下圖是某校全校24小時用電量柱狀圖及用電分析,通過此圖可清楚地了解24小時隨時間推移用電量的變換,與上月、上年同期用電對比情況,更直接展現了隨著用電設備的不斷充實,用電量增加情況,日環比用電、日同比用電分析,教學、辦公、實驗等個體用電量的比較,可為學校電力增容與調配提供直接數據。

  2.用暖情況分析圖

  通過12小時用熱概況柱形圖,直觀的展現給管理人員12小時內每小時耗熱量。通過每天隨時間用熱量高峰、低峰情況,做到點到晚十點增加供暖流量熱量,而夜間,供暖流量在保證管路安全的條件下,減少熱水供應量和溫度。這樣既節約用暖,又保證采暖效果。經對多年用暖數據分析,以及外墻保溫外窗節能改造后用熱量比較,可為校區原有舊樓保溫門窗改造提供節能數據參考,提高綠色節能技術的實施。

  3.某用水點檢測圖

  上圖為校區24小時用水量柱狀圖。通過此用水流量圖,清晰看出每小時用量。若發現在非上班時間,柱狀明顯變化,則可判斷用水出現異常,可初步判斷管網出現跑水現象,安排巡人員巡查原因,以便及時發現維修,防止水資源流失浪費,以節約能源。

  4.某高校能源監管平臺實施前后年用水量對比效果

  校園能源監管平臺及節水潔具更換實施兩年,通過實施前后校園用水量比較,可明顯顯示出能源監管平臺對用水量的增減效果。下表為能源監管平臺實施后2016年、2017年明顯實施2014年、2015年用水減少。實施前后每年用水量分別差值在四五千方左右,而能源監平臺實施后較實施前每年節約用水量在四萬方左右,節約8%,按濰坊市現在水價計算,每年用水節約費用在十四萬左右。監管平臺的實施,年用水量的減少,既體現了節能衛生潔具大量使用的實際效果,又體現了監管平臺在能源節約方面的的現實意義。通過用水實時監控,及時發現用水異常,及時排查維修,減少水資源浪費。

某高校能源監平臺實施前后用水量統計分析表(噸)


行政樓

圖書館

教學樓

公寓

基礎樓

科技樓

餐廳

體育場

合計

前后年

之差

2014

1589

16980

58780

327681

6456

7335

15780

1621

436222


2015

1529

16827

57747

324826

6564

7699

15357

1534

432083

-4139

2016

1757

11859

48418

304104

6033

5798

13200

1529

392698

-39385

2017

1560

12321

49228

307415

6325

5846

13560

1498

397753

5055


  四、綠色節能技術及能源管理運營實施意義

  1.為實現綠色節能,創建節約型校園提供技術、制度創新支持

  通過綠色節能技術在工程建設中的運用,保障了校園建筑節能的基礎和居住的舒適度;能源監管平臺在校園能源管理中的實施,節水、節電、供暖效率的提高,促進節能管理制度的完善。同時,監管平臺的運行,提高了職能管理人員的素質,減少了人員配備,使高校后勤管理向精細化、智能化、高效化層級邁進。

  2.對既有建筑節能改造提供實際運行數據支撐

  綠色節能技術和能源監管平臺是為同一目標而所處的不同階段,均為系統性、綜合性、專業性很強的工作,前者是后者的基礎和保障,后者是前者的補充和實踐證實。通過能源監管平臺真實節能數據的比較,確定一定時期學校的整體能耗水平,查找節能改造、能源管理過程存在的問題,挖掘節能潛力,提出切實可行的節能技術措施和優化建議,為學校的能源管理和節能降耗提供科學的理論數據依據。

  3.綠色節能技術及能源監管平臺實施效果,對全社會節能減排創造良好的示范效應

  由于學校綠色節能技術的廣泛應用和能源監管平臺的建設實施,2018年醫學院辦公樓工程以年單位面積能耗51.2kwh/m2被授予山東省公共建筑“節約之星”稱號,學校國家級節約型公共機構示范單位創建工作獲省檢查組通過。這不僅使學校降低能耗,幫助提高管理水平,獲得良好的聲譽,同時在廣大師生中牢固樹立起節能觀念、節能意識,為全社會倡導節能行為、促進節能建設、創建綠色節能社會帶來良好的社會效益和經濟效益。

  4.學校辦公樓在綠色節能技術及能源監管平臺實施后取得的效果范例

  辦公樓綠色建筑節能技術主要采用了外墻苯板保溫、斷橋鋁合金門窗改造,選址北靠山,南廣場,利于保溫通風節能設計。

近幾年,對辦公樓等建筑采用節水改造,如紅外線感應小便斗沖水、大便器延時閥的更換,單元水表遠傳監控;節電設計節能日光燈具的安裝,專用定量空調配電箱安裝;采暖室內安裝感溫裝置,閥門遠控調節等節能設備及控制裝置。

  2018年9月辦公樓節能改造被授予山東省公共建筑“節約之星”牌匾。