楊 璐 / 劉志燕

(山東同圓設計集團有限公司， 山東 濟南 250101)

1 引言

我國是能源大國，也是耗能大國，而建筑能耗是總能耗的一個重要組成部分。最新數(shù)據(jù)顯示，在我國，建筑能耗約占社會總能耗的1/3，占能源總消耗量的27.5%，單位建筑能耗比同氣候國家高2～3倍[1]。而學校建筑作為公共建筑的一種，特別是近幾年學校建筑新建、改建項目集中爆發(fā)，項目占地和體量越來越大，學校建筑也成為繼辦公建筑之后的一個耗能大戶[2]。

我國一直非常重視建筑的節(jié)能指標，頒布了一系列的相關規(guī)范法規(guī)，對學校建筑的節(jié)能指標更是嚴格要求。住房和城鄉(xiāng)建設部分別于2009年10月和2012年5月印發(fā)《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術(shù)導則》(建科[2009]163號)、《“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃》(建科[2012]72號)，都提出將學校建筑作為能耗監(jiān)管和節(jié)能改造的重點[3-4]。學校建筑的節(jié)能要求日漸迫切，節(jié)能改造的工作也已經(jīng)陸續(xù)展開。

2 學校建筑的特點

2.1 學校建筑的組成

學校建筑一般由教學樓、實驗樓、辦公樓、圖書館、餐廳、學生宿舍等組成，各建筑的特點見表1。

表1 學校建筑的特點

表3 供配電系統(tǒng)的節(jié)能診斷內(nèi)容

2.2 學校各類建筑的一般用電指標[5]

各類建筑的用電指標見表2。

表2 學校建筑的用電指標

3 學校建筑的節(jié)能改造措施

3.1 供配電系統(tǒng)的改造

3.1.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能診斷

供配電系統(tǒng)節(jié)能診斷的內(nèi)容見表3。

3.1.2 學校建筑供配電系統(tǒng)改造

上述改造措施為公共建筑節(jié)能改造的一般改造原則及措施，對于學校建筑而言，節(jié)能改造又有其特殊性。

分析了學校各類建筑的特點之后，可以看出，圍繞學生的作息時間，學校各單體建筑的使用時間不盡相同，這種時間上的差異，恰恰可以被配電系統(tǒng)所利用，錯開單體建筑的用電高峰。如學生宿舍與學生餐廳、教學樓宜接入同一變壓器，而避免與景觀照明接入同一變壓器。這種做法在學校多臺變壓器負載率高低不均衡的情況下，可以適當考慮。

依據(jù)《民用建筑能耗數(shù)據(jù)采集標準》(JGJ/T 154-2007)及《公共建筑節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(DBJ/T 14-071-2010)中規(guī)定，應把電量按4個分項分別監(jiān)測。即照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電和特殊用電。照明插座用電包括室內(nèi)照明用電、辦公設備插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電4個子項；空調(diào)用電包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電、分散空調(diào)用電3個子項；動力用電包括電梯用電、水泵用電、通風機用電、電開水器用電4個子項；特殊用電包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房、基本不耗能設備(如消防水泵)的用電。學校建筑在節(jié)能改造中，配電系統(tǒng)設計也盡量遵循這個原則，為能耗的基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)計及后期的數(shù)據(jù)分析搭建平臺。但節(jié)能改造畢竟會有許多實際的條件制約，比如在原設計中照明與動力可能在配電線路上并未分開、末端空調(diào)機電源引自層配電箱，節(jié)能改造配電系統(tǒng)時，必須從實際出發(fā)，靈活掌握，末端負荷不好統(tǒng)計時，也可依據(jù)照明、空調(diào)、動力的容量比例，給出大致數(shù)據(jù)，切不可傷筋動骨，盲目改造，過分變更不僅得不償失，而且容易增加安全隱患。

3.2 照明系統(tǒng)的改造

3.2.1 照明系統(tǒng)的節(jié)能診斷

照明系統(tǒng)的節(jié)能診斷內(nèi)容見表4。

表4 照明系統(tǒng)的節(jié)能診斷內(nèi)容

3.2.2 學校建筑照明系統(tǒng)改造

更換節(jié)能光源是一種立竿見影的節(jié)能改造措施。近幾年，隨著科技水平的飛速發(fā)展，燈具及光源也有了進一步的提高。很多數(shù)據(jù)限于篇幅不再羅列，但一個比較直接的結(jié)果是國家住建部在2013年11月底，頒布了新的《建筑照明設計標準》(GB 50034-2013)，并于2014年6月1日起開始實施。該規(guī)范的一大亮點就是普遍調(diào)低了照明功率密度限值。這不是政策干預的強硬結(jié)果，而是由于燈具及光源的發(fā)展水平已經(jīng)自然地達到了更高的水平。新的規(guī)范中，對教育建筑的照明標準值及照明功率密度限值有了嚴格的規(guī)定，如表5和表6所示。

在保證規(guī)定照度的前提下，依據(jù)新的照明功率密度限值，必定會減少照明的單位容量，達到節(jié)能的效果。

另外，近幾年LED光源發(fā)展迅猛，尤其LED光源具有效率高、功耗小、壽命長、響應快、可控性高、綠色環(huán)保等獨特優(yōu)勢，越來越引起大家的注意。但由于當前照明領域關于照明質(zhì)量的評價指標多是基于熒光燈等傳統(tǒng)光源制定的，而LED作為一種新型光源，不能簡單套用相關的評價指標，其適應性還在研究階段；同時，LED光源自身的顏色漂移、藍光危害等缺陷，制約了它在室內(nèi)照明中的大面積應用。雖然在長時間工作的室內(nèi)不宜大面積采用LED光源，但對于學校的景觀照明、學生餐廳等短時間停留的場所，在照明節(jié)能改造時，LED光源還是一個不錯的選擇。況且，LED光源的自身問題必將在新一輪的技術(shù)革新中得到解決，據(jù)美國預測，最晚2020年，LED光源將取代其他光源被廣泛應用。

表5 教育建筑照明標準值

表6 教育建筑照明功率密度限值

照明的控制系統(tǒng)近幾年隨著智能照明系統(tǒng)的發(fā)展也得到長足進步。對照明除了進行集中、自動控制外，還可利用軟件編程技術(shù)，對教室、實驗室、自習室等學生學習時間相對固定的場所，進行自動的時間控制；對衛(wèi)生間等學生短暫停留的場所還可進行自動人體感應控制，對景觀照明、立面照明等可采用光照與時間相結(jié)合的自動控制方式。太陽能照明作為一種成熟技術(shù)也可用在學校道路照明上。

3.3 監(jiān)測與控制系統(tǒng)的改造

3.3.1 監(jiān)測與控制系統(tǒng)的節(jié)能診斷

監(jiān)測與控制系統(tǒng)的節(jié)能診斷內(nèi)容見表7。

表7 監(jiān)測與控制系統(tǒng)的節(jié)能診斷內(nèi)容

3.3.2 學校建筑監(jiān)測與控制系統(tǒng)改造

一般來說，學校建筑監(jiān)測與控制系統(tǒng)的實現(xiàn)一般是借助建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)(BA系統(tǒng))來完成的，若單體建筑無該系統(tǒng)，需要依據(jù)相關規(guī)范及需要增設；若已經(jīng)具備該系統(tǒng)，則需要根據(jù)建筑節(jié)能改造后的具體情況改造現(xiàn)有的BA系統(tǒng)，使之與節(jié)能的需求相匹配。另外，BA系統(tǒng)是依靠設備現(xiàn)場大量的傳感器、閥門、執(zhí)行器等穩(wěn)定工作來發(fā)揮作用的，故這些末端器件的安裝會直接影響B(tài)A系統(tǒng)的控制功能和控制精度，因此要特別注意嚴格按設備產(chǎn)品說明書的要求，規(guī)范施工設備的安裝及線路的敷設，并嚴格執(zhí)行《自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50093-2013)中的相關規(guī)范。

近幾年，隨著技術(shù)的發(fā)展及人們對電氣安全的越發(fā)重視，智能變配電管理系統(tǒng)已經(jīng)在很多工程上得到廣泛應用。該系統(tǒng)具有安全可靠，使用方便等特點，而且可以通過網(wǎng)關將數(shù)據(jù)傳輸給BA系統(tǒng)，系統(tǒng)雖然分別設置，但統(tǒng)一管理，在節(jié)能改造的項目中應用廣泛。

智能照明目前也是從BA系統(tǒng)中剝離出來，從主機到末端設備，再到軟件，都自成系統(tǒng)，并且可以通過數(shù)據(jù)接口將相關數(shù)據(jù)傳輸給BA系統(tǒng)，統(tǒng)一管理。這點在節(jié)能改造時也應該注意。

3.4 建立能耗管理平臺

近幾年，我國已經(jīng)越來越重視節(jié)能問題，也出臺了一系列的規(guī)范、標準來強制性的推廣一些節(jié)能措施，如《民用建筑節(jié)能條例》、《建設部、財政部關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實施意見》、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導則》(住房和城鄉(xiāng)建設部，2008)等，而地方上也積極響應，如山東省出臺了《公共建筑節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(DBJ/T 14-071-2010)。從國家到省市，再到具體單體建筑，構(gòu)建公共建筑能耗監(jiān)測平臺，及時了解能耗信息，全面掌控能耗水平。因此，學校建筑在節(jié)能改造時，應注意同時搭建能耗管理平臺，在自己管理能耗，分析能耗數(shù)據(jù)的同時，及時將能耗數(shù)據(jù)上傳至上級平臺。能耗數(shù)據(jù)包括電量、水耗量、燃氣量(天然氣量或煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量及其他能源應用量(如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等)6項。其中電量還要統(tǒng)計4個分項的能耗數(shù)據(jù)(前面已經(jīng)闡述)。具體細節(jié)可參考相關規(guī)范文件執(zhí)行。對于節(jié)能改造項目，能耗管理平臺應該一步到位，雖然目前從國家到省市級的平臺還在陸續(xù)建設中，平臺發(fā)揮的作用還未完全顯現(xiàn)，但在不久的將來，能耗管理平臺必將在節(jié)能控制中發(fā)揮巨大作用。

4 結(jié)束語

學校建筑作為能耗大戶，應該與時俱進，走在節(jié)能改造的前列，體現(xiàn)出高校所應該具備的社會責任感，為改善環(huán)境、節(jié)約能源盡心盡力。以上是筆者在學校建筑節(jié)能改造中的一點體會，愿在建筑節(jié)能方面盡自己的微薄之力。

[1] 王陽. 對高校建筑的幾點建議[J]. 山西建筑，2010，36(11)：240-241.

[2] 中國教育統(tǒng)計網(wǎng).2011年全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[EB/OL].[2014-01-07].http://www.stats.edu.cn.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部. http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/200911/t20091110_196722.html[EB/OL].

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.教育部. 高等學校節(jié)約型校園建設管理與技術(shù)導則(試行)[EB/OL].[2014-01-07].http://wenku.baidu.com/view/bc3ca34d852458fb770b56ee.html.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司，中國建筑標準設計研究院編.全國民用建筑工程設計技術(shù)措施節(jié)能專篇：電氣(2007年版)[M].北京：中國計劃出版社，2007.

[6] 中國建筑科學研究院，中國建筑業(yè)協(xié)會建筑節(jié)能專業(yè)委員會.公共建筑節(jié)能設計標準(GB 50189-2005)[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.