通过能源审计分析学校节能环保改造

文_刘智伟 上海普可建设工程科技有限公司

节约型校园建设的目标是要在学校办学及校园设施建设、运营管理中遵行科学发展观，充分体现节能、节水、节材、保护环境建设及运营的管理思路和节约教育理念，形成良好节约校园文化的校园。本文通过建筑能源审计对上海市某区“高中/初中+高中”3 所、“初中/小学+初中”5 所、“小学”4 所、“幼儿园”3 所，共计15 所学校进行能源审计，通过对用能单位建筑能源使用的效率、消耗水平和能源利用的经济效果进行客观考察，对用能单位建筑能源利用状况进行定量分析，对建筑能源利用效率、消耗水平、能源经济和环境效果进行审计、监测、诊断和评价，从而发现学校节能潜力，分析讨论学校节能环保改造方案，把节约型校园落到实处。

1 学校能源审计方法

针对学校用能特点，为获得良好的数据和真实情况，对应能源审计的几个重点关注方向，采用的方法分别有：①能源管理：与用能系统管理者、使用者交谈，查看能源管理制度；②能源数据：查看计量数据、能源账单，进行统计汇总分析；③用能设备：现场查看设备，能效对标，典型工况下运行状况检测；④节能方案：针对不同系统，采用相应节能软件模拟计算节能率。

2 学校用能存在的问题

通过能源审计方法，发现学校用能存在的普遍问题有：①较老的建筑热工性能较差，外墙无保温、外窗为单层推拉窗。②有相当部分的空调不是节能空调。③照明灯具大多为普通荧光灯非节能灯。④用水指标普遍偏高，有11 家用水量指标超过定额值。较多使用高位拉线水箱、绿化浇灌采用大水漫灌，非上课期间非本校师生用水（据部分学校解释，主要原因是学校运动场馆对社会开放，增加了用水量，甚至有附近居民在校内洗衣、洗菜，导致用水量失控）、地下管网漏损等。⑤部分教室（主要是一些装修较高档的教室）为了装饰装修效果而使灯具受到一定遮挡，导致室内照度不达标。⑥学校的电力变压器容量普遍偏大，有的变压器负载率甚至低至10%以下，非常不利于节能而且增加了电力基本费。另有部分变压器型号老旧，已列入《高能耗机电产品淘汰目录》。

3 学校主要能耗指标

15 所学校能耗、水耗数据分类统计如表1 所示。

表1 15家学校能耗指标汇总表

建筑用能系统是个多指标系统，其中人均建筑能耗反映了公共能源消费的水平，是考量用能系统的重要参考指标之一，因此选用生均年综合能耗、生均年耗电量这两个指标对系统进行分析，根据数据不同学校生均年综合能耗差异较大，能耗最高值是最低值的3.18 倍，不同学校的生均年耗电量差异更大，能耗最高值是能耗最低值的4.32 倍，同类型的学校用能水平差距也较大，主要是管理水平、设备能效、有无宿舍等方面的差异，学校节能潜力巨大。根据统计数据分析，学校暖通空调系统、照明系统、室内设备系统、综合服务系统占学校用能百分之95%以上，所以学校节能环保改造应主要从这些方面入手。

据学生用水量数据反应出大部分学校学生用水量超过额定值，并且不同学校之间差距较大，且大部分学校生均用水量超标。学生用水量“额定值”应按上海地标《学校、医院、旅馆主要生活用水定额及其计算方法》 （DB31/T 391-2007）和国标《 民用建筑节水设计标准》（GB 50555-2010）。根据统计数据分析，学校教学办公区域用水占比最大，是节约水资源的重点环节。

4 学校节能环保改造

4.1 外窗改造

单层推拉窗的传热系数大、密封性差，改为断热铝合金Low-E 双层平开窗，技术成熟、节能效果明显。鉴于学校用空调的特殊性（最热、最冷即空调负荷最大的季节，学校放假不使用空调），投资回收期比一般公共建筑长。以某中学为例，其办公楼、教学楼、宿舍均安装空调，且外窗均为单层推拉窗，改造为断热铝合金Low-E 双层平开窗后，使用软件模拟冬夏空调负荷及能耗数据，更换玻璃可节约空调电耗10%左右。

4.2 主要用能设备（空调）逐步更换

按国家房间空调器标准，2 级能效比3 级能效大约高6%、1 级能效比3 级能效大约高13%，但投资回收期比一般公共建筑长。

4.3 主要用能设备灯具逐步更换

LED 灯节能效果明显，但是必需符合国标《灯和灯系统的光生物安全性》GB/T 20145 和欧盟标准IEC/EN 62471。

4.4 低负载率的变压器逐步更换或淘汰

除提高效率外，可大幅度降低基本电费，但是变压器改造主要受制于电力部门，学校要制定长期计划。

4.5 太阳能光热和光伏

太阳能光热的节能效果很明显，回收期也较短。太阳能光伏没有政府补贴，回收期较长，实际应用中也存在不少问题，建议学校可少量安装，以起到示范作用。有热水需求的学校普遍采用太阳能加空气源热泵的形式，效果很好。

4.6 雨水回收利用

采用相对简化的处理流程的雨水回用装置，即只对雨水做过滤处理，简化或者取消其他处理过程。雨水只用于浇灌和冲洗道路，不引入教学楼。

4.7 加强学校建筑用水管理

可采用定时锁门、电磁阀关闭水管、刷卡用水、绿地微喷灌系统等措施。

5 学校节能环保改造经济效益与环境效益

仍以某中学为例，提出如下近中远期节能改造建议详情见表2 所示。

综合上海某区15 所中小学、幼儿园的节能改造方案，估算节能率基本上在10%～5%之间（某些方案无法定量估算节能量）。按照10%节能率，学校生均年节约综合能耗13.28 kgce，相当于生均年二氧化碳减排量为32.81kg，生均年二氧化硫减排量为0.27kg，生均年粉尘减排量为0.13kg。据教育部发布的《2018 年全国教育事业发展统计公报》，中小学校、幼儿园在校学生数量为23591.09 万人。如对全国教育系统全面开展能源审计，逐步推动节能改造，则全国中小学校、幼儿园年节约综合能耗313373 万kgce，相当于年二氧化碳减排量为7740310t，年二氧化硫减排量为62670t，年粉尘减排量为31330t；按照学生日用水量达到节能标准上限40L/(人·d)来计算节约水量，每年学校节约水量为8.4 亿t。分析数据均表明，学校节能、节水对环境的贡献不可忽视。

表2 建议实施的节能措施表

6 结语

通过对上海15 所中小学校、幼儿园能源审计数据分析，不同学校之间能耗差异很大，节能空间很大，主要通过外窗改造、更换低效率用能设备、更换低负载率的变压器、利用太阳能光热和光伏、雨水回收利用，加强学校建筑用水管理等6 个方向进行节能改造，对节约环保型校园建设工作顺利开展的助益作用显著。