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绿色节能技术在高校后勤能源管理运营中的应用研究


绿色节能技术在高校后勤能源管理运营中的应用研究

张继德 孙腾阁 王腾 张明贤 刘举进

(潍坊医学院


摘要:结合高校能源管理运营中对绿色节能技术的应用现状,分析了高校后勤能源管理的特点和存在问题,阐述绿色节能技术高校能源管理运营重要性。通过节能技术应用状况高校能源监管平台运行效果及分析提出高校能源管理绿色节能应用思路。

关键词绿色节能技术   管理运营   实施意义

  近年来,高校建设改造工程广泛采用绿色节能建筑理念,增加投资,对学生公寓、教学、实验、办公等建筑进行绿色节能、环保设计与施工。在后期工程运营阶段,针对绿色节能技术在新建和改造工程中的投资应用,更大可能发挥其功效,建设校能源管理监控平台,对水、电、等实施实时监控,做到提高舒适度,又节约能源、提高经济、社会效益。本课题通过对学校现有建筑年运行管理情况的调查和研究,有证明了绿色节能技术和能源监控平台的运用,对学校建设绿色校园节能减排意义重大。

  一、绿色节能技术的应用是高校后勤能源管理的基础保障

  1.绿色节能技术的涵义

  所谓绿色建筑节能是指建筑的节能规划设计和节能施工。在建筑工程项目的规划、设计、新建、改建和使用过程中,按照国家的有关法律法规,执行建筑节能标准,进行现代建筑的绿色节能设计。比如对于建筑项目设计采用新型建筑材料和建筑节能新技术、新工艺,通过新的科技元素的运用,实现建筑围护结构的保温隔热性能效率的提高,对于室内的供热需求,首先要保证建筑物室内热环境质量,在此基础上减少供热采暖、热水供应的能耗问题;通过太阳能、遮阳技术、自然通风设计,节能卫生洁具、节能光源的运用,减少水、电、采光、通风能耗,达到切实保护好生态平衡,改善学校学习生活环境。有数据显示,有25%40%的能耗是可通过建筑节能改造和能源管理运营控制得以实现的。

  2.绿色节能技术的应用宗旨

  因地制宜,节能为本, 整体技术,平衡发展被动优先,主动优化,设计协调,高效运行。

  3.绿色建筑节能技术在工程建设中的应用

  当前,我国高校新建和改造的校园建筑工程,绿色节能技术已被广泛认可和采纳。校园整体规划,要因地制宜,借助气候、山丘、河流、道路等自然环境布局建筑造型、绿地河流,形成与周边环境相融合,充分利用自然通风与光照,做到生态环境与建筑物的和谐统一。单体建筑重点强化外墙、屋面、楼地面保温隔热设计、门窗采用断桥隔热双层中空LOWE玻璃等热效率传递较低的节能措施,体型较大的建筑如综合教学楼采用分块设计、中庭采光通风设计,增加室内通风、加大室内自然照明系统的应用;采用节能节水卫生器具,红外感应、脚踏式延时阀等自动控制出水时间和水量,对生活进行处理,解决学生公寓楼冲厕需求,对天然雨水,进行集中收集,充分利用;采用新型LED节能光源,定时或感应开关控制,加强教室、道路照明系统的节能控制,对地下停车场、地下室走廊、天井等常年较暗空间采用光导管技术,解决长明灯问题;对电量消耗大的实验室设备、通风空调动力设备实行用电定量供给和远程监控;对水、暖管路进行分段分区安装远程超声波水表控制,供暖季节根据各段各楼室温智能调节安装自动调节阀门开关量,调节流量,进而控制室温,减少热量过度使用。总之,建筑绿色节能技术,应根据所在地区的气候和自然环境的特点设计,而高校后勤能源监控平台的实施绿色节能技术应用基础上,保障节能监控效果,从而达到环保、节能、创造绿色校园的目的。

以下列举高校在工程建设改造中常用的绿色建筑节能技术   


序号
项目
绿色建筑节能技术
1
校园规划
根据气候、地形、河流湖泊等当地实况,合理规划布局平面、造型体量,绿化景观
2
建筑单体
尽量南北朝向布置空间建筑群之间和建筑物室内,采用自然通风加大建筑物的间距增大自然照明控制建筑物的体形系数窗户大小以满足采光通风要求为限,控制窗墙比和合理选用门窗型材、玻璃屋顶和外墙既要保温又要隔热加强分户墙和楼地面的保温性能
3
资源
充分利用地下空间,建设人防、地下车位、地下试验室等
4
建材
充分利用当地建筑材料
5
资源
绿色环保管材、节能节水器具、自动控制、中水处理二次利用、透水地面 (植被、植草砖、透水砖)、科学的喷灌、滴灌绿化节水、雨水收集回用
6
能资源
高效节能灯具、智能控制、远程监控调节,光导管、太阳能技术
7
暖通空调除湿节能
远程监控调节、太阳能、变频控制、热电冷联产独立除湿空调节电新风处理及空调系统的余热回收热泵能源系统节能控制地热能热水供暖等技术



  二、绿色节能技术在高校后勤能源管理运营中的应用

  1.绿色节能技术与后勤能源管理运营的关系

      高校对绿色节能技术的投资与能源运营管理是相辅相成的,节能技术建设为节能减排创造条件,是节能运营管理的基础和保障,而通过节能运营管理能更好的发挥节能技术建设的效果。节能建设是基础,运营管理是关键。通过绿色节能技术建设和合理的节能运营管理,才能充分展现高校在节能减排、建设绿色环保校园的地位。

  2. 高校能源消耗管理的特点

  2.1高校的能源消耗量高,能耗的增长速度快

  高校建筑体量大,功能不一,人员众多。为向全院师生提供良好的能源管理服务,高校建筑各类基础设施能源消耗大,与普通公共建筑相比较,高校的能源消耗指标相对较高,为一般公共建筑的1.62倍。我国高校节能水平相对较低,随着当前高等教育的大力发展和教学科研环境的日益改善,学校的能耗快速增长,给学校的能源管理带来巨大的压力。

  2.2高校能源品种多、能耗设备数量大,日常管理工作繁重

  高等医科院校属于功能复杂的建筑综合体,需要配备水、电、暖、蒸汽、燃气等多种能源,制冷、净化、锅炉、医疗科研仪器设备等各类能耗。为保障能源的安全可靠供应、大量科研设备的正常运转,学校庞大而复杂的基础保障系统需要消耗大量的后勤管理人才进行运行维护管理,给学校后勤能源运营管理带来沉重的负担。

  2. 3高校的能源使用浪费较大,能耗监管体系不健全

  高校人员众多,节能意识参差不齐。各楼宇、各分区究竟能耗多少,标准多少,历史数据欠缺,节能管理措施普遍缺失、缺位,高校公共资源被过度使用和浪费。另一方面,高校建筑群较大、功能不一致,能耗设备多且分散、末端能耗节点多,经常存在局部能源消耗去向不明,查找困难,管理漏洞多。

  2. 4 高校节能工作普遍缺乏系统性指导和数据依据

  节能减排是一个复杂的系统性管理工程,多年来粗放型能源管理,导致监管措施不精、不细。况且高校普遍存在重教学一线轻后勤管理的思想,缺少精准的数据控制标准。节能建设重设备节能投入,但运营后管理不善、不节钱的现象,甚至出现节能建设以牺牲环境质量和设备性能为代价,盲目的节能投资反而造成了更大的费用浪费。

  3.针对绿色节能技术和能源消耗管理的特点高校后勤应加强智能化能源管理运营。

  高校应充分利用建筑节能技术的运用成果,加大能源管理智能化控制,减少能源无辜消耗。近几年,高校新校区建设及对旧有校舍进行了能源监控设备的投入,如对水、电、暖、气等安装智能化远传监控仪表、分部门分区域定量供给,实行定额管理,多用能多缴费。智能化监控措施的实施对高校后勤进行能源节约提供可靠的直观地数量依据。针对高校近几年节能建设、改造、运营管理积累的经验,为确保更加科学合理的促进学校节能降耗,根据《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014、《高等学校校园建筑节能监管系统建筑技术导则》等行业规范的要求,需要设立高校统一的校园能源监管平台,辅助高校后勤管理人员进行能源供应及能耗设备的运行管理。

  4.高校能源监管智能化建设的基础建设

  高校能源运营管理智能化的基础建设,即校园能源监管平台设立。平台就是采用现代化的计算机技术、数据库技术、网络通讯技术、仪表测量技术,对学校各类能耗数据进行在线实时监控、核算计量和统计分析,使高校的能源采集数字化、能源监测动态化、能源消耗可视化、能源管理精细化。能源监管平台可监测各供电单元的用能变换,供暖、给水管路的跑冒滴漏异常等信息,为能耗诊断、管网维修改造提供真实的基础数据。

  校园能源监管平台由各类计量监测仪表、数据采集器、数据服务器和能耗数据分析管理软件系统组成。数据采集器由分布在各能耗点的智能电表、水表、热量表、环境监测传感器等组成,采用带有现场总线连接的各控制器构成数据采集终端,通过弱电网络系统向数据服务器上传能耗数据;采集到的能耗数据再通过学校内部局域网、或者组建光纤通讯专网等把采集到的能耗数据传递到监平台;监平台由能源管理软件和必要的计算机设备进行人机交互界面,对采集的各类能耗数据信息计算、分析与处理,并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。各用能点能耗实际数据通过收集、传输、处理,直观地展现给平台管理人员,这样通过长期的数据积累、调查、整理,将高校内的暖气、照明、动力、给水等能源使用情况进行比较、查漏,实现智能化管理。

  5、高校节能管理实施措施

  5.1能耗数据全校分时段公示

  能耗数据分时段公示是对高校用能效率和能源消耗量,以直观数字化信息向全校师生进行公示的活动,是节能减排工作的重要组成部分。通过公示学校能耗主要信息,明示学校的能耗水平,引导学校的节能建设与能源合理使用,评估各部门能耗水平、为实施经济激励措施提供依据,以加强高校用能管理、降低能耗水平。同时激励全校师生加强节能意识教育,实现人人懂节能,人人能节能的目的。

  5.2校园能源监管平台实时监控,出现异常及时报警处置,减少能源浪费

  通过校园能源监管平台实时数据的检测,让管理人员实时掌握各用电节点电流、电压、功率、谐波、电能、负荷率等参数,进行电能质量分析,保证各配电点的安全运行,如对某个重点实验室设备用能进行动态监测、记录功率峰值,掌握重点用能高峰曲线、用能超标点等关键运行时段;对水、暖、气各仪表动态检测,可知此处用量常态,出现检测数据异常超标,及时处置,如对报警点的警示,使管理人员能在第一时间发现故障,进行排查,避免造成能源损失。

  5.3对能源监管数据进行统计比较分析,及时调整定额标准

  按能源消耗的时间段进行分析,可知电能的峰谷用电、昼夜能耗、工作时间与非工作时间能耗情况,总结出各部位随时间能耗变化的规律。同样,可实现单位面积能耗分析、人均能耗分析、设备能耗水平分析等,实现用能再分配、用能分时段分配,能源均恒供应。通过各测温点实时传回的数据,分时段分区域对自动调温供暖阀门进行调节,在保证室温达标前提下,调整锅炉烧煤用量,节约能源。

  能源管理部门以实际能耗数据为依据,按照学校的建筑区域、教研科室、能源分类、年月时节等不同的维度对数据进行统计分析,以表格、曲线图、柱状图、饼状图、面积图等方式直观展示学校的各类能源消耗的规律,制定新的用能标准范围,实现定点定额供给。

  三、能源管理实例分析

  1.用电情况分析图

  下图是某校全校24小时用电量柱状图及用电分析,通过此图可清楚地了解24小时随时间推移用电量的变换与上月、上年同期用电对比情况,更直接展现了随着用电设备的不断充实,用电量增加情况日环比用电、日同比用电分析,教学、办公、实验等个体用电量的比较,可为学校电力增容与调配提供直接数据。

  2.用暖情况分析图

  通过12小时用热概况柱形图,直观的展现给管理人员12小时内每小时耗热量。通过每天随时间用热量高峰、低峰情况,做到点到晚十点增加供暖流量热量,而夜间,供暖流量在保证管路安全的条件下,减少热水供应量和温度。这样既节约用暖,又保证采暖效果。经对多年用暖数据分析,以及外墙保温外窗节能改造后用热量比较,可为校区原有旧楼保温门窗改造提供节能数据参考,提高绿色节能技术的实施。

  3.某用水点检测图

  上图为校区24小时用水量柱状图。通过此用水流量图,清晰看出每小时用量。若发现在非上班时间,柱状明显变化,则可判断用水出现异常,可初步判断管网出现跑水现象,安排巡人员巡查原因,以便及时发现维修,防止水资源流失浪费,以节约能源。

  4.某高校能源监管平台实施前后年用水量对比效果

  校园能源监管平台及节水洁具更换实施两年,通过实施前后校园用水量比较,可明显显示出能源监管平台对用水量的增减效果。下表为能源监管平台实施后2016年、2017年明显实施2014年、2015年用水减少。实施前后每年用水量分别差值在四五千方左右,而能源监平台实施后较实施前每年节约用水量在四万方左右,节约8%,按潍坊市现在水价计算,每年用水节约费用在十四万左右。监管平台的实施,年用水量的减少,既体现了节能卫生洁具大量使用的实际效果,又体现了监管平台在能源节约方面的的现实意义。通过用水实时监控,及时发现用水异常,及时排查维修,减少水资源浪费。

某高校能源监平台实施前后用水量统计分析表(吨)


行政楼
图书馆
教学楼
公寓
基础楼
科技楼
餐厅
体育场
合计
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、绿色节能技术及能源管理运营实施意义

  1.为实现绿色节能,创建节约型校园提供技术、制度创新支持

  通过绿色节能技术在工程建设中的运用,保障了校园建筑节能的基础和居住的舒适度;能源监管平台在校园能源管理中的实施,节水、节电、供暖效率的提高,促进节能管理制度的完善。同时,监管平台的运行,提高了职能管理人员的素质,减少了人员配备,使高校后勤管理向精细化、智能化、高效化层级迈进。

  2.对既有建筑节能改造提供实际运行数据支撑

  绿色节能技术和能源监管平台是为同一目标而所处的不同阶段,均为系统性、综合性、专业性很强的工作,前者是后者的基础和保障,后者是前者的补充和实践证实。通过能源监管平台真实节能数据的比较,确定一定时期学校的整体能耗水平,查找节能改造、能源管理过程存在的问题,挖掘节能潜力,提出切实可行的节能技术措施和优化建议,为学校的能源管理和节能降耗提供科学的理论数据依据。

  3.绿色节能技术及能源监管平台实施效果,对全社会节能减排创造良好的示范效应

  由于学校绿色节能技术的广泛应用和能源监管平台的建设实施,2018年医学院办公楼工程以年单位面积能耗51.2kwh/m2被授予山东省公共建筑“节约之星”称号,学校国家级节约型公共机构示范单位创建工作获省检查组通过。这不仅使学校降低能耗,帮助提高管理水平,获得良好的声誉,同时在广大师生中牢固树立起节能观念、节能意识,为全社会倡导节能行为、促进节能建设、创建绿色节能社会带来良好的社会效益和经济效益。

  4.学校办公楼在绿色节能技术及能源监管平台实施后取得的效果范例

  办公楼绿色建筑节能技术主要采用了外墙苯板保温、断桥铝合金门窗改造,选址北靠山,南广场,利于保温通风节能设计。

  近几年,对办公楼等建筑采用节水改造,如红外线感应小便斗冲水、大便器延时阀的更换,单元水表远传监控;节电设计节能日光灯具的安装,专用定量空调配电箱安装;采暖室内安装感温装置,阀门远控调节等节能设备及控制装置。

  2018年9月办公楼节能改造被授予山东省公共建筑“节约之星”牌匾