某职业技术学院节能改造技术要点

赵琳霞

（广州市设计院集团有限公司）

1 项目背景及建设目标

根据国家相关政策及公共机构节能管理司建设节约型校园的总体工作要求，校方围绕国家建设资源节约型环境友好型社会的发展战略，践行生态文明建设任务，希望通过节能技术改造，结合学校用能管理制度化建设，保障学校顺利完成“十三五”末期生均能耗降低15%以上的节能目标，并力争在2年～3年内将学校打造成为全国职业技术类学校节约型校园建设标杆，为构建绿色智慧校园奠定坚实基础[1]。

节能改造方案涉及内容包括：校园能源管理系统、SCADA动环监控系统、照明改造及节能管理系统、空调节能改造及集中管理系统、校园电梯监控系统、路灯改造及节能管理系统、大型设备综合监控系统、校园节能监控中心等8个方面。

2 项目现状及特点

2.1 项目基本概况

学校于2009年建成并投入使用，校园占地总面积62万㎡，建筑面积约34万㎡，校园拥有44栋建筑，分为六大区域：行政区、教学区、实训区、住宿区、生活区、体育运动区。

校区投入使用多年，部分区域经过改造装修，与建校初期情况完全不同。学校后勤处可提供各年度按月缴纳的水、电、燃气费清单，建校时移交的竣工图纸，部分改造图纸，部分固定资产清单，运维时手写记录的数据等资料。

全面准确可靠的数据是制定节能改造方案的基石，也可较精准地估算出本项目的工程造价，因此需实际勘察学校的改造范围及实际用能现状，并核实图纸内统计的内容（见表1）。

表1 摸查核实部分数据汇总表

在摸查过程中，了解到校方的管理还处于粗放式、人工手动管理。如教学区的照明灯光依赖于后勤人员每天定时开关，费时费力，有时还会影响教学秩序。

2.2 项目特点

①学校建筑面积大，校方提供资料繁杂，整理统计耗时耗力；

②统计项需现场摸查核实，并根据现场情况重新规划改造内容；

③调研日常运维情况，用技术解决校方管理痛点，提高效率；

④项目施工不可影响正常的教学秩序。

3 建设改造要点

3.1 校园节能监管系统（见图1）

图1 校园节能监管平台示意图

系统总体上分为三个层次，底层主要为数据采集及底层控制，实现校园内各类能耗数据的采集、空调设备控制及照明设备控制；中间层为各系统子系统功能模块，如能耗管理系统、空调节能控制子系统、照明节能控制子系统；顶层能耗的监管平台为应用层，支持能耗数据分析、能耗评估、节能策略等，并支持通过接口与其他系统连接。

系统具备信息的采集与数据管理、能耗报表、能耗统计与分析、照明系统集中管理控制、空调系统集中管理控制、能源计费及成本分析、能源故障快速响应、能源信息发布等多种功能，同时预留云服务接口，提供“智慧校园”云服务所需数据及设备控制要求。

3.2 能耗分项计量

按照学校的能耗构成，能耗分项计量主要对校园内的用电计量、用水计量监测、燃气计量监测等进行建设[2]，主要收集校园内的能耗状况，获得基础数据，对数据进行深度挖掘后，形成节能策略，最后通过学校的行政手段对用能习惯进行考核、干预，实现将学校的节能目标逐级分解至各个部门，全方面、深度挖掘学校的节能潜力。

3.2.1 电计量实现五级计量

①一级计量：电网供电局测计量（由供电局建设、计量）

②二级计量：低压配电房进线回路一级计量（SCADA系统建设范围）

14个低压配电间共计24路进线回路已安装多功能电表，可以利旧组网，实现低压配电房进线回路的一级计量监测，同时为电网品质的分析提供基础。

③三级计量：低压配电出线回路二级计量（SCADA系统建设范围）

14个低压配电间共计497路低压配电出线回路设置多功能电表，并按照空调用电、动力用电、照明及插座用电、特殊用电等4类进行用电分项计量监管。

④四级计量

安装远传电能表，计量到各楼层用电，如行政区、教学区、实训区、培训楼等区域。

⑤五级计量

安装远传电能表，计量到行政区各房间用电。

⑥学生宿舍楼栋、教师公寓等区域已设置有自成系统的预付费电表系统；本系统通过与预付费电表系统数据库对接，获取各房间用电量数据。

3.2.2 水计量实现三级计量

1）一级计量

对市政总水管进行计量（计量方式由学校与自来水公司商定）。

2）二级计量

对44栋建筑供水总回路配置远传水表，实现对各建筑供水计量。

3）三级计量

行政区、教学区、培训楼按照楼层设置水表，对用水量进行计量。

学生宿舍楼、教师公寓房间内已设置有自成系统的预付费水表系统；本系统通过与预付费水表系统现有数据库对接，获取各房间用水量数据。

3.2.3 气计量

学校与燃气公司协商，燃气公司同意将校内的现有燃气计量表更换为带远传功能的燃气表，接入能耗分项计量系统内。

3.3 空调设备监控

空调系统是校园内的主要耗能设备，根据空调类型及节能技术手段，拟从以下两大方面对空调系统进行优化控制：

1）中央空调系统部分，包括冷源群控系统和末端节能控制两大部分

中央空调机房主机采用基于AI的群控系统。

采用短期负荷和远期负荷相结合的负荷预测方法，可以直接利用建筑物室内平均温湿度数据、相关影响因子、以及期望的室内温度，计算出未来一个时间段内的负荷需求，依据此负荷需求，推算出最佳的系统控制及节能措施方案，使机房内设备在最佳方式下运行。

风柜、风机盘管等设备进行末端节能控制。

末端设备控制需与冷源群控相配合，以达到整体能耗最低的效果，末端设备监控要求，如表2所示：

表2 末端设备的监控内容

2）多联机及分体机部分

学校分体机数量众多、品牌型号不一，且投入使用年限不同，存在较大的管理控制难度，本项目拟采用红外遥控和联网电控器实现行政区、教学区、实训区等区域分体空调的开关机及温度调节，技术成熟可靠，可有效解决学校内分体空调设备种类多样的难题。

系统可根据学校“课程表”及预约情况，制定运行策略，由平台远程发出控制指令，电控器接到命令后，可控制空调机的开机温度、最高温度、开机时间段等参数，不满足节能要求则可直接关闭分体空调。

多联机控制方式与分体机相同。

3.4 照明系统改造

照明系统改造包括灯具更换和增加智能照明控制两大部分。照明系统在建筑能耗中所占的比重大，是本项目节能改造的重点。通过采用高效的灯具可有效降低灯具功率，同时通过设置智能照明控制，可有效缩短非必要照明时间，两种措施结合在一起可有效降低校园照明系统的能耗。

①对校园室内和室外部分的灯具进行更换，更换前后的灯具选型及相应功率详见表3，更换后照明部分在原来的基础上节省近一半的能耗。

表3 灯具更换类型及功率对比

②增加设置智能照明控制系统，因校园内各单体的使用功能和灯具的选型不同，所以在改造过程中根据实际使用、管理方式采用不同的控制策略，以期达到合理控制照明的目的，具体改造措施如表4所示。

表4 校园照明节能控制措施

4 节能率分析

本项目节能主要由照明节能、空调节能及管理节能三部分组成，前两部分可以通过能耗占比，改造设备数量、设备节能率等计算出来，而管理节能更多依赖于行政手段干预，只能依据以往项目经验估算，节能率在5%～10%之间（见表5）。

表5 学校近3年的生均能耗及节能改造后达到的生均能耗计算

说明：①生均能耗=校园总能耗/人数；生均水耗=校园总用水量/人数（人数包括：所有的教职工、在籍学生、来校培训人员、勤务人员）；单位面积能耗=校园总能耗/校园总面积。

②为对不同的种类的能源消耗进行对比分析，需要统一比较的标准。此处采用一次能源换算方法进行转换，即采用标准煤计算能耗，将消耗的能源按热值单位除以标准煤含热值（29.308MJ/kg标准煤）得到标准煤的耗量。1KWh=0.1229标准煤；1立方米=1.2143标准煤。

经分析验证，学校经过改造后，完全可以达成学校“十三五”末期生均能耗降低15%节能效益目标。

5 结语

经实际改造效果及节能率分析可看出，在既有建筑改造过程中，通过更换节能型产品（如灯具、空调设备）和增加设备节能控制，能大幅有效地降低建筑的能耗指标，达到良好的节能效果。

学校将以建成的能耗监管平台为核心，在管理体制机制建设与完善、节能改造与管理资金保障体系建设、管理运营体系建设、教育与宣传体系的建立等方面积极作为，努力建成节约型校园管理体系。