高校节能降耗系统解决方案

安科瑞 Acrel-Tu1990

0引言

近年来，国家对节能减排的政策持续加强，对这一领域的重视程度也在稳步提升。2022年1月24日，国务院颁布了《国务院关于印发“十四五”节能减排综合工作方案的通知》（国发〔2021〕30号），明确指出全国单位国内生产总值能耗需比2020年降低13.5%。作为社会的重要耗能主体，大学应积极采取措施，响应国家的号召，为实现“碳达峰、碳中和”的宏伟目标贡献自己的力量。

1研究方法

经过对国内江西省、山东省、广东省、福建省等地高校建筑能耗状况的调查研究，并结合苏州市S校2019年与2020年的能耗统计数据，我们得出以下结论：宿舍楼、综合教学楼、图文信息中心以及食堂是校园内主要的能耗建筑，它们的总能耗占据了全校能耗的近70%。附图1和附图2分别展示了S校2019年和2020年的建筑物能耗结构。

在评估单栋建筑的能耗状况时，我们发现信息中心具有显著的节能潜力。相比之下，食堂的能耗在不同高校之间存在较大差异，这主要是因为大多数高校的食堂都是外包给企业独立经营。鉴于此，我们的团队将重点放在对宿舍、综合教学楼以及信息中心这三类建筑的能耗调研和节能方案设计上。

1.1 问券调查

针对宿舍楼，我们的团队对空调、照明、常用电器以及公用设施等方面进行了学生行为习惯和管理现状的调查。该调查通过问卷星软件进行，并利用苏州市S校的室长群和班级群作为目标用户群体。本次调查共收集了598份问卷，经过筛选剔除无效问卷后，最终得到574份有效问卷，有效率达到95.99%。问卷覆盖了所有宿舍区域，能够大致反映学生宿舍的用电状况。在调研样本中，本科生占87.65%，研究生占12.35%。在性别分布上，男性占49.58%，女性占50.42%。通过数据整理，我们汇总了较为普遍的能耗问题，具体情况详见表1。

1.2 现场勘查

经过现场勘查，我们的团队对学校内不同功能的建筑进行了细致的调研，特别关注了几栋具有代表性的综合教学楼。以下是部分勘查结果的概述：C4和C6教学楼共配备了1445台照明设备，这些设备既支持集中控制也支持个人控制；电风扇设备总计632台，同样具备集中和个人控制功能；至于弱电设备，其功率和数量各异，例如饮水机的功率为6kW，共安装了4台，它们也采用集中控制方式。在环境A楼中，走廊的照明设备共有374台，办公室的照明设备则有672台，这些均采用个人控制；空调设备总计77台，也均为个人控制模式。

1.3 系统检测

如图4所示，信息中心能耗在校园建筑能耗中占比大，在独栋建筑能耗中占比也大。团队通过系统地对用电情况进行分析，发现2019年信息中心照明、弱电系统、空调用电占总用电的94.59%，2020年信息中心照明、弱电系统、空调用电占总用电的93.78%（见图5）。因此重点对空调、照明、弱电系统情况进行了为期2周、每天24h的系统监控，据此对能耗状况、功率因数和谐波状况等进行分析。

图6展示了基于系统监测数据绘制的普通照明系统时段柱状图。通过该图表，我们可以观察到照明用电的高峰出现在中午时段，而下班后用电量则逐渐减少。这一现象揭示了办公人员可能存在的不规范用电行为——即便在午间自然光线充足的情况下，照明设备仍然保持开启状态。

汇总系统监测发现的问题，具体如表3所示。

2综合解决方案

在综合调研的基础上，我们提出了一个综合节能方案，该方案涵盖了设备、系统和管理三个层面。针对苏州市这样的亚热带地区高校，已有研究指出，亚热带地区在盛夏实施降温措施最为有效。因此，本文特别强调了适用于夏季的节能措施。

2.1 设备节能

面对能源费用高昂、设备功率不足以及能耗过高的挑战，高校往往不得不考虑更换设备作为解决方案。为此，我们的团队对设备节能的策略进行了详尽的总结，具体细节请参见表4。

2.2 系统节能

人力资源管理难以全面覆盖大型公共建筑的各个层面。通过计算机辅助管理，可以更有效地优化能源使用，将节能研究从定性分析转变为定量分析。与设备节能相比，投资成本较高，以及管理节能人员所需资金投入的问题不同，系统节能不仅成本更低，而且应用范围更广。系统节能措施的具体内容，详见表5。

2.3 管理节能

针对用电行为中出现的异常耗电问题，主要采取高校管理策略以节约能源消耗。在这些策略中，高校组织的节能减排宣传活动是最直接的管理手段，能够有效地引导学生将节能理念内化于心。通过专项节能宣传与规定约束相结合，可以更有效地实现高校的节能目标。具体的管理节能措施详见表6。

3 节能效果验证

,团队对信息中心进行了为期1周的实时能耗数据采集，然后利用计算机对图文-信息中心实施部分节能策略后的能耗进行数据模拟，获取了节能效果的部分对比图（见图7和图8）。

团队实施了一系列节能措施，包括更换人防区域的照明灯为LED灯泡；在节假日统一关闭电脑和电热开水器等设备；并设定了固定时间来关闭照明、弱电系统和空调设备，同时统一调节室内温度（夏季设定为26℃，冬季则为20℃）。

据初步数据显示，系统在试运营一周后，照明、空调以及弱电回路的能耗节约达到了每周3804.9千瓦时，折合每月15219.6千瓦时。

4高校综合能效解决方案

4.1校园电力监控与运维

集成所有设备数据，进行综合分析、协同控制以及优化运行。实现集中调控和监控，采用数字化巡检和移动运维技术。同时，对班组进行重新优化整合，以减少人力配置。

4.2后勤计费管理

运用尖端的网络抄表和付费管理技术，能实现对水、电、气等能源的统一计费。这包括远程抄表、费率设定、账单统计和汇总等功能。我们支持多种支付方式，如微信、支付宝和一卡通等，同时允许设置各种补贴方案。通过这种能源付费管理方法，我们旨在培养用户和部门的节能意识。

4.2.1宿舍用电管理

针对学生宿舍的电力使用，实施了有效的管理与控制措施：能够统一部署基础用电配额，并启用定时开关功能；具备识别不当负载的能力，能够检测并记录违规电器使用情况，同时提供违规用电导致的跳闸记录。

4.2.2商铺水电收费

针对校园内的超市、商铺、食堂以及其他个体商户的水电用能，实施预付费管理。

4.2.3充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充”的信息能源架构中扮演着不可或缺的角色。同样，充电桩的应用管理也是校园生活服务中不可或缺的一环。

4.2.4智能照明管理

通过全面监控高校路灯系统，我们能够实现对路灯的灵活智能管理。这包括对校园内任意线路和路灯进行定时开启、关闭、亮度调整，以及灵活设定定时控制方案，从而确保路灯照明的智能化控制和高效节能。

4.3能源管理系统

对校园内的水、电、气等各类能源接入进行详尽的统计与分析，涵盖同比分析、环比分析以及损耗分析等关键领域。全面掌握能源消耗总量及其流向。

对校园内的不同建筑类型进行数据采集和统计，包括办公建筑、教学楼以及学生宿舍等的电力消耗情况。通过细致的分类分析这些数据，旨在为领导层提供决策支持，进而提升管理效率。

构建一个与校园节能监管标准和需求相匹配的数据库，该数据库能够自动执行能耗数据的采集，并自动生成多样化的报表、图表以及系统化的能耗审计报告。此外，它还能监控能耗设备的运行状况，并设定相应的控制策略，以实现节能目标。

4.4智慧消防系统

智慧消防云平台，依托于物联网、大数据和云计算等前沿信息技术，成功地将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器以及智慧消防用水等设备互联成一个网络。该平台智能化地感知、识别和定位这些设备的状态，实时动态地采集消防信息，并通过云平台进行深入的数据分析、挖掘和趋势预测，从而助力实现科学预警火灾、网格化管理以及多元责任监管等目标。它实现了无人值守的智慧消防，满足了消防的“自动化”、“智能化”和“系统化”需求。从火灾预防、火情报警到控制联动，整个流程在统一的系统大平台中无缝运行。用户、安保人员和监管单位均能通过平台直观地监控每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状态。在出现潜在隐患或火情等紧急或非紧急情况下，相关信息能够通过手机短信、语音电话、电子邮件提醒以及APP推送等多种方式，在几秒钟内迅速通知到相关责任人。

6 结束语

在国家实施“碳达峰、碳中和”战略的背景下，高校作为主要能源消耗单位，应减少能源消耗，助力国家节能减排目标。尽管高校间存在设施、设备和人员差异，但普遍存在着因行为习惯和管理不当导致的能源浪费。我们的团队通过问卷调查、现场勘查和系统监测，提出了一套包括设备、系统和管理节能的综合节能方案，已通过数据模拟证明每周可节能3804.9千瓦时。该方案在现有设施条件下提供全面解决方案，包括设备更新和管理策略应用，但需进一步细化管理策略和制度，这需要自上而下的推动和节能理念的普及。管理策略直接影响用户体验，因此需根据高校实际情况调整和完善。

参考文献

[1] 黎俊旗，唐毅，潘杨，刘思呈，仲晨阳.高校节能降耗系统解决方案[J]苏州科技大学环境科学与工程学院.2023（6）：88-94.

[2] 国务院.国务院关于印发“十四五”节能减排综合性工作方案的通知：国发〔2021〕33号［A］.2022-01-24.

[3]高校综合能效解决方案2022.5版.

[4]企业微电网设计与应用手册2022.05版.