广州某高校建筑能耗现状及节能策略分析

何 花

(广东省建筑设计研究院，广州510370)

1 引言

目前我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3,而且随着建筑物面积的快速增加以及人们对舒适度要求的提高，这一比例有可能还会增大。高校建筑集教学、科研、办公和生活于一体，拥有多种建筑形式，是社会的能耗大户。我国高校数量已超过2000所，全国校园能耗占到社会总能耗的8%[1]。高校建筑因其使用人群众多、时间周期长、能源管理粗放使得能源浪费严重。调查发现目前我国高校生平均能耗和单位建筑面积能耗均高于全国人均水平和全国居民建筑单位面积能耗[2],可见高校建筑能耗存在较大节能潜力。本设计院于2004年对广州大学城四个蓄冰区域供冷站(初步设计阶段)及广东中医药大学、星海音乐学院等多个校区(施工图阶段)进行了设计，并在某个高校建筑使用多年后进行设计回访，对其近三年的建筑能耗进行能耗统计，分析该校的能耗特点，并给出节能改造的建议。

2 校园建筑用能现状分析

图1 2012年各种能源消耗比例

图2 2012年建筑电耗构成图

该校是一所综合性大学，占地面积2127亩，建筑面积69万平方米。校园内所有建筑物均采用区域供冷的中央空调系统。该校的建筑能耗主要包括照明、办公设备能耗、空调冷耗、电梯能耗、实验能耗、生活用水等。

图1是该校2012年各种能源的消耗比例图。从图中可以看出，电耗和空调冷耗在所有建筑物的能耗中占主要部分。

2.1 校园建筑电耗构成

由于各建筑物规模、类型以及建筑使用情况有所不同，在电耗(包含空调冷耗所产生的电耗)比例上存在一定差异，现将它们分为6种类型进行电耗统计，分别为：学生宿舍、图书馆、教学楼、实验楼、办公楼及其它建筑，详见图2。

从图2中可见学生宿舍电耗最大，占到了校园建筑总电耗的29%；其次是图书馆、教学楼和实验楼，分别占校园建筑总电耗的28%、14%和13%；办公楼电耗比例较低，仅占到4%；其它建筑电耗主要为体育馆、餐厅和校医院等的电耗总和。下面就主要电耗大户进行用电分析。

图3 学生宿舍2012年逐月电耗

图4 图书馆2012年逐月电耗

2.2 学生宿舍电耗分析

学生宿舍电耗形式为空调末端、照明、电脑以及小家电等设备。由于学生在宿舍停留时间长，因此电耗比例较高。图3为学生宿舍2012年逐月用电变化情况(1-2月份与7-8月份为寒暑假放假期间，2月份用电包含1月份用电；8月份用电包含7月份用电)。由图可以看出，各月用电量存在一定差异，主要受到室外气温和节假日的影响。5月-11月为空调季节，空调末端装置的开启和电扇的使用导致用电量增加。

2.3 图书馆电耗分析

图5 教学楼2012年逐月电耗

图6 实验楼2012年逐月电耗

图书馆作为高校内的常规建筑，其单体建筑面积一般较大，利用率较高，平均能耗强度最高。图书馆能耗与其阅览室座位数、藏书量等密切相关。该校图书馆的建筑面积为56 541m2,占全校总建筑面积的6.5%，能耗占到了全校建筑总能耗的28%。图4是图书馆2012年逐月电耗情况。1月份、5月份、7月份、11月份为每个学期的考试月，图书馆成为众多学生复习和备考之处，电耗也随之增大，此时电耗主要由照明产生。另外，在空调季节，空调末端装置的用电也占到了整个电耗的很大比重。

2.4 教学楼电耗分析

教学楼是高校教学建筑的重要组成部分，是学生上课和自习的主要场所，利用率较高。教学楼电耗主要以照明和投影仪为主，夏天有空调末端装置耗电。图5为教学楼2012年逐月电耗情况。

2.5 实验楼电耗分析

实验楼能耗主要包括照明、空调末端装置、实验设备和办公设备等。图6为实验楼2012年逐月电耗情况。从图中看出，实验楼用电高峰月是8月，主要原因是暑假期间仍有部分学生留下来做实验，实验设备仍然运转，且8月份的电耗包括暑假期间7月份的电耗，导致8月份电耗与其它月份电耗相差较大。

2.6 校园建筑空调冷耗分析

该校各建筑物均设置有集中供冷的空调系统。图7为近三年(2010年-2012年)该校集中供冷的逐年冷量消耗情况。由此可见，近三年耗冷量呈上升趋势。这主要是由于学校不断扩招，学生人数逐年增多，且人们对室内热舒适性的要求增高。表1为逐年总耗冷量情况与单位面积耗冷量指标。

2.7 校园建筑能耗水平及节能潜力

表2为该校2012年各类型建筑单位面积平均电耗指标，可以看出图书馆的单位面积电耗指标明显高出其他类型校园建筑，具有较大节能潜力。

该校2010年-2012年人均电耗指标分别为978.12kWh/(人·a)、929.42 kWh/(人·a)、716.24 kWh/(人·a)。具体情况见表3。

表1 逐年耗冷量与单位面积冷耗指标

年份2010年2011年2012年总耗冷量(万kWh)1 4061 6011 777单位面积耗冷量指标(kWh/(m2·a))20.3823.2025.75

表2 2012年各类型建筑单位面积平均电耗指标

建筑类型学生宿舍图书馆教学楼实验楼建筑面积(m2)224 71756 541146 663137 803单位面积平均电耗指标(kWh/(m2·a))28.25107.6220.5420.54

表3 2010年-2012年总电耗和人均电耗

年份2010年2011年2012年总用电量(万kWh)2 666.942 541.1262 094用能人数27 25127 35529 229人均电耗(kWh/(人·a))978.65928.94716.41

由上表可以看出，近三年电耗呈下降趋势，但2012年人均电耗仍是节约型校园人均电耗484 kWh/(人·a)的1.48倍。因此，该校校园建筑存在巨大的节能空间，应采取必要的节能改造措施。

3 节能改造建议

首先要针对能耗较大的建筑进行节能改造，通过对外墙、屋顶使用环保、节能型保温材料[3]，建筑向阳部分玻璃幕墙增加外或内遮阳，更换节能门窗等措施，减少通过围护结构传热。照明系统应优先选用高效率的光源和节能灯具进行节能，采取声控、光控、红外等智能化的自动控制系统[4]，充分地利用自然光源以降低照明系统能耗，并且降低夏季照明系统产生的冷负荷。倡导三层以下楼层减少使用电梯以降低能耗。

其次要利用大学校园面积大的优势，大力应用太阳能发电技术，进行太阳能屋顶改造。学校由于拥有较大的校园面积，因此有很多空间可以安装太阳能发电系统，尤其是各个教学楼的顶部，可利用面积很大，是良好的太阳能发电的平台。利用太阳能这一可再生能源可大大减少电能的耗费。

再有就是可优化现有的空调系统。对于体育比赛场馆，由于建筑使用的间歇性，为了节约冷耗，可以将体育比赛场馆的空调系统分区域设置：经常使用的辅助功能房间(办公、后勤等房间)采用分体空调或智能多联中央空调系统；比赛大厅采用集中供冷的空调系统。这样合理地设置系统可减少该类建筑的空调日常运行费用。对于图书馆建筑内大风量的空调器增加变频控制技术：当室内温度低于设计值时，优先控制风机转速(变频)，当风量减少到设定值，仍未能达到室内设计工况时，再控制冷冻回水管上的电动二通阀(比例、积分式)动作，调节冷冻水量，以达到室内温度的控制；电动二通阀与风机联锁，降低风机运行能耗。

最后，提高人们的环保节能意识非常重要。因为所有的用电设备都是由人控制的，所以在健全节能管理机制的同时，通过学校网络、报纸、学生社团宣传节约能源的知识，让大家认识到节约能源的重要性，从生活的点滴开始节约能源。

4 结语

通过对广州某高校近三年的校园建筑能耗统计，获得该校的建筑能耗特点。校园内建筑类型多样性决定了各种类型建筑不同的能耗特征，不同类型建筑能耗存在较大差异。该校近三年人均能耗呈下降趋势，但仍高于节约型校园人均指标，具有较大节能潜力。本文还提出了相应的节能改造措施，为进一步推进节约型校园建设提供方法和思路。

[1] 谭洪卫，徐钰琳，胡承益，等.全球气候变化应对与我国高校校园建筑节能监管[J].建筑热能通风空调，2010,29(1)：36-40

[2] 高彪，谭洪卫，宋亚超.高校校园建筑用能现状及存在问题分析[J].建筑节能,2011,39(2):41-44

[3] 范彬，赵树兴.天津高校建筑能耗现状分析及节能对策[J].建筑节能,2012,40(8):52-54

[4] 张过有，黄宇，张明钱.大学校园电力节能的研究进展[J].科技风，2011,(19):24