基于节能减排战略下西部高校既有教学楼宿舍楼节能改造研究与探索

费城

摘要：在構建节约型社会的过程中，节约型校园的构建是作为一个有机成分而存在的。构建节约型校园不仅可以为社会的持续性进步做出贡献，而且可以充分调动各个学校的社会责任感，从而为社会建设尽职尽责。对此，我们必须采取有效措施，合理运用自身主观能动性，对各高校在教研方面的突出特色加以充分运用，进而及早的解决当前所面临的难题。本文以四川建筑职业技术学院校园（以下简称四川建院）为例加以分析研究对于学校建筑的功耗特征与节能手段，指出怎样系统化地进行功耗研究、数据评析以及手段评析。针对学校现有的教学楼、学生宿舍的建设特征，针对其外围护栏、外窗、屋面等部分的节能手段做出评析、探究，给出符合节约一般标准的改造措施和相关的论断与意见，从而为相关节能建设提供参考。

Abstract： In the process of building a conservation-oriented society， the construction of a conservation-oriented campus exists as an organic component. Building a conservation-oriented campus can not only contribute to the sustainable progress of the society， but also fully mobilize the social responsibility of each school to fulfill its responsibility for social construction. In this regard， we must take effective measures to rationally apply our own subjective initiative and make full use of the outstanding features of the colleges and universities in teaching and research， so as to solve the current problems. This paper takes the campus of Sichuan College of Architectural Technology as an example to analyze and study the power consumption characteristics and energy-saving methods of school buildings， and points out how to systematically conduct power consumption research， data analysis and means evaluation. According to the construction characteristics of the existing teaching buildings and student dormitories in the school， the paper analyzes and explores the energy-saving means of the peripheral guardrails， outer windows， roofing and other parts， and gives the transformation measures and related judgments and opinions that meet the general standards of saving， thereby providing reference for relevant energy-saving construction.

关键词：校园建筑能耗;既有建筑;节能改造措施

Key words： campus building energy consumption;existing buildings;energy-saving renovation measures

中图分类号：TU201.5                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0111-03

1  四川省高校校园能耗概况

1.1 校园能耗特点

校园建筑的使用者主要是老师、学生以及教职人员，作为特殊的公共建筑，其能耗特征和其它类型的建筑存在着明显的差异，具体表现在以下四个方面。

①学校建筑类型呈现出多样化特征。当前，校内公共建筑主要包括教学楼、学生宿舍、科研楼、教职工宿舍、行政办公楼、饭堂和浴室等。建筑类型多样化是导致学校建筑耗能类别与能源耗费多样化的重要因素。因此，在构建节约型学校的过程中一定要牢牢紧扣重点目标，依据具体状况而差异化处理。

②学校能耗存在着明确的季节特点。学校每学年放两次长假，每年的最热与最冷月学校耗能要大大小于平常。

③目前，大多数处于寒冷地区的高校宿舍和其他教学建筑并没有安装空调系统，建筑内部耗能设施主要包括各种科研办公仪器、电灯、电脑、电热水器等。因为高校的作息时间大致相似，所以建筑内部耗能设备的使用时间也较为集中。据调查了解，大多数行政办公建筑的作息时间在早上8点到下午6点，教学楼的作息时间在早上7点至晚上11点[1]。

④高校内部有较大的节约潜能。高等学校作为教育的摇篮，拥有着技术、科研以及人员等方面的较大优点。经过有关探究，能够钻研出更多的节能手段，从而为构建节约型校园做出积极贡献。

1.2 校园能耗概况

1.2.1 校园建筑概况

四川建院总建筑面积共计53万平方米左右，其中，办公科研建筑所占据的总面积比例最大，多达39%，其次是宿舍建筑，大约占总面积的32%，再次，教学建筑占本校建筑总面积的19%，三者合计占校园总面积的90%，而饭堂、浴室、医院和超市以及便利店等生活服务建筑仅仅占全校建筑总面积比例的10%。

1.2.2 校园能耗概况

四川建院的能耗重点是电力、天然气和少量的可再生能源。根据有关材料显示，以2017年为例，学校能源结构（如图1）。

在四川建院，目前的重点能源消耗对象是电力，约占总能耗中的80%，对于天然气与可再生能源的利用程度则较低。

①校园用电系统概况。依据学校档案馆、校国资处提供的材料显示，四川建院电力的消耗类型种类繁多复杂，重点有生活照明、教学设备、办公设备与科研仪器、生活热水、空调以及其他用电等。

教研器材耗电主要是指保证教研器材和相关设备以及另外附属设备在正常运行状态下所消耗的电力资源。其次，部分本科生宿舍、教职工宿舍、部分办公建筑中饮水设备耗电占整个生活热水耗电总能耗的绝大部分。

教学设备耗电主要是指运用到保证教学器材能够运作的电力耗费，像多媒体教具、复印机、计算机和打印机等设备所消耗的电能[2]。

②天然气。四川建院饭堂所运用的天然气设备主要有两种，即燃气灶具和燃气锅炉，通常是根据后勤机构所提供的材料来统计燃气消耗量，表1就是本校2017年的用气量数据统计表。

③可再生资源。具体到四川建院，其校园在这方面的应用还不理想，单一化的可再生能源结构是其突出特点，太阳能热水器成为其唯一的能源形式，满足饭堂的相关需求。

1.2.3 校园能耗分布概况

通过对校園能耗使用及分布情况的调研，得到校园能耗使用分布情况如图2。

1.3 校园重点用能建筑确定

据调查了解，四川建院内的办公科研建筑、教学建筑和宿舍建筑这三种建筑的能源消耗指数最高，节能改造价值也极高。

2  四川建院既有建筑外围护结构调研

2.1 德阳市区位概况

四川建院地处四川省德阳市。德阳作为成都平原的重镇，区位优势非常明显，交通非常便利，毗邻成都，多条铁路和重要公路线成为其发展的良好依靠，加之其距离机场较近，陆空一体的良好优势很显著。德阳下辖六个区县市，面积接近6000平方公里，人口超过400万。其经济各方面发展水平都位居四川省前列[3]。

2.2 四川建院既有建筑能耗现状分析

在德阳众多高校中四川建院是国家示范高职院校，在校生人数为16162人[4]。历史悠久、院系众多，是涵盖了理、工、经济、管理、的综合性高职院校。它们代表了进入新世纪以来高职院校发展的现状，反应了高职教育不断前进的历程。调研过程中根据建筑类型、建筑年代和建筑功能进行筛选，选择7号学生宿舍建筑作为测试和分析对象。从发展时间来看，7号学生宿舍楼是四川建院在本世纪初扩大校园规模以后的建筑，已经有十多年的历史。宿舍楼房间按照长廊式形式设计，其优点是：占地面积小、平面紧凑、利用率高、工程造价低、便于学校统一管理;其缺点是：通风条件差、走廊内人员来往较嘈杂、自然采光也差。外墙大部分是清水砖墙，其并不具备任何的保温功能，加之其外窗选用的是铝合金窗，密闭性表现不佳。实地考察以后发现其在冬季没有供暖设施，主要靠关闭门窗来取暖;夏季没有制冷设施，主要靠自然通风来降温。

3  四川建院既有建筑围护结构节能技术应用与改造措施

3.1 改造策略

德阳当下实行的节能战略主要结合了本地的实地调研结果以及测试等等来达成，对于德阳本地的节能改造，当下的策略有围护结构、可再生能源以及其他照明、供热等等设备安装等等[6]。

①围护结构——关注围护结构本身节能效果，重视其整体性的效果，关注外墙、外窗。②空调系统——不断提升空调的运行效率，建立降低资源耗费指数。③提高照明系统效率——对于一些较长适用年龄的灯具进行替换，强化调光控制设备，装备在走廊、楼梯的节电装置。④水资源综合利用——搜集水资源，特别是雨水资源。⑤可再生能源的利用——结合周边资源状况，参照气象条件，选择适当的再生能源技术。⑥供热及部分高能耗设备。关注改造一些高耗能的设备，及时的替换相关设备，对于空调设备需要考虑到冷热源对应设备，选择一些前沿的能源、技术领域的创新，有效的提升设备管理效率，展开智能管控操作。⑦完善节能环保结构体系。完善高校建筑节能环保结构体系则需要为节能建筑安装节能环保型门窗，修建节能屋面。⑧设计建筑节能屋面，在此环节，技术人员应该选用密度、导热系数和吸水率适宜的材料来修建屋面，切忌吸水率大、导热系数高和密度大的材料。而且，要为屋面设置适量的排气孔，确保屋面材料无污染[7]。⑨安装节能电气，在过程中，技术人员必须注重改善高校建筑照明系统。从宏观层面来区分，照明系统可分为两大类，即视觉照明系统和装饰照明系统。当前高校建筑的照明装备面积都比较大，照明系统在高校建筑总能耗中所占的能耗比例也相对较多，因此，要全面优化照明节能系统以降低能耗，提升建筑照明设备的电能利用率[8]。

3.2 改造措施

①围护结构节能改造技术措施。对于建筑来说，其耗热量基本都是围护结构的传热耗能，数值上达到了总耗能的70%以上，传耗热量当中有将近30%左右的热量属于外墙部分，在楼梯间隔墙占据15%，因此可以说要强化整栋建筑的节能效果，可以从墙体传热耗热角度来着手[6]。

伴随着外墙保温性能逐步的强化，目前仅仅是单一材料构成的保温墙体已经滞后于实际的需求，当下的外墙保温系统进行节能改造的方法有外保温和内保温两种形式。通过内外两种保温构造方法相比发现，外保温更具备优势，首先是不会产生建筑冷热桥现象，从而避免了内表面的潮湿现象，也不至于发生发霉、漏水等等事故;此外墙体也能具备较好的蓄热性能，具备较强的蓄热容量，能够确保室内温度不会出现较大的起伏变动，方便形成更好的室内热环境;第三也能够避免主体墙面出现裂痕甚至破损等等，控制热应力，提升墙体耐久性等，强化其结构寿命，从而降低后期维修成本支出;第四还可以避免影响学生的作息活动，尽可能的保持建筑面积;第五可以强化施工，提升其经济效益，尽可能的节约不必要的能源耗费[7]。就目前来看，国内已经发展较为成熟的，可以满足川西平原气象、地貌条件约束的外保温方案主要有这几类。

1）模塑聚苯板外墙外保温方案。

这一方案主要是在建筑物的外墙上安装保温装置，使用模塑聚苯板以及胶粘剂来组成，并且在需要的时候，选择锚栓进行，此外还包括抹面胶浆以及耐碱网格布、涂料等等，业内将其称之为EPS 板薄抹灰方案（如图3）。该方案强化防护层厚度基本维持在3-5毫米左右，强化型的可达到5-7毫米的厚度。这一方案主要是选择粘接固定的手段将其连接到墙体位置，这个过程可以辅助使用一些锚栓;在制作板材保温层的时候选择质量较好，具备较好保温效果的阻燃型绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料，这样能控制成本，并提升效率。目前来看对于混凝土结构和砖墙结构的外墙使用该方案保温效果非常好。

2）胶粉EPS颗粒保溫浆料外墙外保温方案。这一方案是在外墙外侧进行施工，包括界面层、胶粉聚苯颗粒保温层以及抗裂保护层这几个构成部分，保温隔热的效果相对较好，并且能够满足防护、装饰的需要，被称作是保温浆料方案（见图4）。这一方案设计下的保温层并无空腔，因此本身的抗风压能力很好，也满足抗震的需要，在高层建筑当中较为普及，本身的隔热、耐候、耐水、耐火能力都较强，施工过程的工艺简单，操作简便，成品效果很好，能满足构造为混凝土、砌体结构的外墙保温需要，并且适合一些隔墙、走廊等等部分的保温。

②外窗户节能改造技术措施。一般来讲，外部门窗是建筑能耗散失量最多的区域，其传热损失和冷风渗透比例均有三分之一，因此，要尽量缩小外部门窗面积，提升其气密性与保温性能，降低其传热量与冷风渗透系数。

1）改善窗户气密性。为有效的维护建筑外观美感，在建筑的过程当中，可以选择配套保温材料对缝隙进行填充操作，而后选择砂浆封闭的方式，借助密封胶来提升密闭性的性能，与此同时，可以在门缝、墙壁间和窗框间适当填入弹性较为松软的材料和密闭性材料，像毛毡和聚乙烯泡沫材料等或者使用多层玻璃来改善门窗的保温隔热效果。

2）降低窗户传热系数。目前在四川建院多数的教学楼以及宿舍等等都选择铝合金窗户，这就造成了不小的热损失，对此可以借助有效的对策控制窗户、窗框的传热系数是外窗节能的关键。很明显，铝合金的窗框具备较强的传热系数，对此选择断桥做法，让热断型铝合金窗框明显的降低了传热系数，控制热量损失状况，对于传热系数一般来说其优势就在于PVC塑钢窗框，热工特性能够使其有效的控制窗框热量损失现象，并且PVC的结实耐用性能比较的杰出，抵触环境不良因素，避免其日后时间推移出现的腐蚀现象，强化其可靠性。

4  结语

全面优化高校建筑节能改造方案，顺应节能减排战略的发展趋势，技术人员应紧密结合当地特点，全面优化围护结构节能改造技术措施和外窗户节能改造技术措施。

参考文献：

[1]李旭辉，赵一.我国高校建筑节能存在的问题与措施[J].科技信息（科学教研），2008（20）.

[2]王阳.对高校建筑节能的几点建议[J].山西建筑，2010（11）.

[3]樊东坡.低碳时代下高校建设低碳校园的路径探讨[J].当代经济，2012（12）.

[4]王军.建筑能耗与建筑节能设计[J].城市管理和科技，2006.

[5]卜雪玲.建筑节能设计的探讨[J].黑龙江电力，2005.

[6]聂梅生，张雪舟，赵凤山.建筑节能优化设计案例分析[J].建筑学报，2005（10）.

[7]韩爱兴.中国建筑节能政策[J].中国能源，1999（2）.

[8]戚豹.太阳墙技术在节能型建筑中的应用[J].北京：建筑节能，2008.