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能源系統(tǒng)設(shè)備節(jié)能改造方案論文
摘要：高校作為教育體系的重要組成部分，隨著教育的不斷數(shù)字化，其必須樹立節(jié)能減排的理念，促使資源合理利用，探索能源系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能新途徑以及新方法。同時(shí)，充分利用校園網(wǎng)絡(luò)對(duì)能源系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造，對(duì)資源消耗進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高校能源系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)字化節(jié)能。
關(guān)鍵詞：高校節(jié)能；能源設(shè)備；節(jié)能改造
高等學(xué)校的能源系統(tǒng)主要由電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等組成，如圖1所示。根據(jù)天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)近三年來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖2），以熱力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)所占總能源費(fèi)比重最大。因此，建立能源系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主要用能系統(tǒng)和用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)、記錄和儲(chǔ)存，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各用能系統(tǒng)的分項(xiàng)計(jì)量和在線監(jiān)測(cè)，為能源系統(tǒng)的設(shè)備節(jié)能改造提供依據(jù)和改進(jìn)方向。
1高校能源系統(tǒng)的設(shè)備節(jié)能工作中的技術(shù)問(wèn)題
高等院校大多建校時(shí)間較早，有部分校區(qū)、校舍使用年限達(dá)到數(shù)十年，能源系統(tǒng)的設(shè)備管理過(guò)程中技術(shù)設(shè)備材料較落后，可統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控程度低，而且計(jì)量設(shè)施很難覆蓋能源系統(tǒng)的各個(gè)使用部位，能源系統(tǒng)的設(shè)備節(jié)能技術(shù)缺陷還導(dǎo)致不合理的能源供需，造成能耗增加。以天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)為例，該校能源計(jì)量系統(tǒng)由天然氣、電力、熱力和自來(lái)水四類組成，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況看，在計(jì)量?jī)x表配置方面，學(xué)校對(duì)外購(gòu)能源系統(tǒng)的設(shè)備（電、天然氣、水）的計(jì)量?jī)x表配置完善，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但對(duì)校區(qū)內(nèi)各部門及重點(diǎn)耗能設(shè)備的儀表配置不夠完善，根據(jù)采暖設(shè)計(jì)要求，各棟樓熱力入口應(yīng)安裝熱計(jì)量表，但現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，未按圖施工安裝熱計(jì)量表，給學(xué)院的能源統(tǒng)計(jì)和分析帶來(lái)一定難度，同時(shí)計(jì)量器具的不全也不利于學(xué)校自身查找運(yùn)行過(guò)程中各種跑冒滴漏現(xiàn)象。
2高校能源系統(tǒng)的設(shè)備節(jié)能措施
2.1節(jié)能工程的工作原理和實(shí)現(xiàn)功能
2.1.1工作原理使用標(biāo)準(zhǔn)化的大型公建能耗數(shù)據(jù)模型作為節(jié)能監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型，系統(tǒng)能計(jì)算各種能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括單位面積能耗指標(biāo)、人均能耗指標(biāo)、實(shí)時(shí)能耗指標(biāo)等各種分項(xiàng)能耗指標(biāo)。能源系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)采集器采集，再通過(guò)單位的以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，并提供標(biāo)準(zhǔn)能耗指標(biāo)和能耗對(duì)標(biāo)，提高使用者管理水平并有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)能改造或維修。由于整個(gè)設(shè)備節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)通過(guò)純Web的應(yīng)用模式提供所有的應(yīng)用功能，各個(gè)用戶均可以使用瀏覽器，通過(guò)以太網(wǎng)訪問(wèn)設(shè)備節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)，依據(jù)權(quán)限使用其全部或部分應(yīng)用功能。2.1.2實(shí)現(xiàn)功能能源監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三種功能。
（1）能耗監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)智能電表、燃?xì)饬髁坑?jì)和熱（冷）量表實(shí)時(shí)采集以及分析，實(shí)現(xiàn)各種能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。
（2）能耗查詢。能耗查詢包括能耗數(shù)據(jù)的屬性查詢、分析查詢、對(duì)比查詢、表值查詢等。支持分類、分項(xiàng)來(lái)查詢?cè)O(shè)備的用能情況；用戶可以根據(jù)自己的需要，在權(quán)限范圍內(nèi)自由組合能耗查詢項(xiàng)。
（3）能耗對(duì)標(biāo)。對(duì)標(biāo)管理，指的是在廣泛采集設(shè)備能耗基礎(chǔ)上，先逐漸總結(jié)出設(shè)備的平均能耗，并以此作為普遍參照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其他設(shè)備的能耗是偏高還是偏低。
2.2高校能源系統(tǒng)的節(jié)能改造方案
2.2.1實(shí)現(xiàn)能源分項(xiàng)計(jì)量天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)目前使用的能源品種有電力、熱力、天然氣和自來(lái)水。在能源審計(jì)和節(jié)能診斷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)校只對(duì)購(gòu)入的電、熱、氣、水等的總量實(shí)行裝表計(jì)量，而沒(méi)有按照《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》（GB17167-2006）和《用能單位水計(jì)量器具配備和管理通則》（GB24789-2009）的要求對(duì)主要功能區(qū)域（辦公、學(xué)生公寓、培訓(xùn)中心等）、用能系統(tǒng)（空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)）、主要用能設(shè)備（制冷機(jī)、機(jī)械加工設(shè)備、水泵、燃?xì)忮仩t等）的用電量、用熱量、用氣量和用水量等裝表計(jì)量，也沒(méi)有根據(jù)《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能源審計(jì)導(dǎo)則》等的要求進(jìn)行分項(xiàng)能耗計(jì)量。在用電管理中，由于不能量化各功能區(qū)的用電量，放假期間用電量仍然較大，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。供水系統(tǒng)的四套地下管網(wǎng)互相溝通，中水和高壓中水沒(méi)有單獨(dú)表計(jì)量（見(jiàn)圖3），干管、支管沒(méi)有水表檢測(cè)，一旦發(fā)生地下漏水，無(wú)法及時(shí)判斷具體漏水位置，只能逐個(gè)管路排查，工作量大，時(shí)間長(zhǎng)。自投用以來(lái)，已出現(xiàn)多次水管破裂而長(zhǎng)時(shí)間不能發(fā)現(xiàn)和處理的情況；衛(wèi)生間經(jīng)常有閥門關(guān)閉不嚴(yán)，漏水不止也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺少計(jì)量?jī)x表和能耗監(jiān)控設(shè)施，造成大量水資源浪費(fèi)。本次設(shè)備節(jié)能改造制定專門的分項(xiàng)計(jì)量解決方案，對(duì)改造設(shè)備和重點(diǎn)用能系統(tǒng)、用能設(shè)備配備計(jì)量?jī)x表，并加強(qiáng)計(jì)量管理工作，保障計(jì)量數(shù)據(jù)的全面、完整和準(zhǔn)確，便于在今后的能源管理工作中進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決存在的問(wèn)題。
2.2.2培訓(xùn)公寓洗浴熱水供應(yīng)系統(tǒng)改造目前，天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)培訓(xùn)公寓206個(gè)房間的洗浴熱水由鍋爐房3#、4#兩臺(tái)額定熱功率均為0.48MW的立式燃?xì)鉄崴仩t提供，由于鍋爐房距離培訓(xùn)公寓較遠(yuǎn)，并且公寓培訓(xùn)人員流動(dòng)大和熱水需要量波動(dòng)大，每年需要消耗大量的高品質(zhì)天然氣對(duì)熱水儲(chǔ)罐進(jìn)行維溫，造成一定的能源浪費(fèi)。節(jié)能改造中在培訓(xùn)公寓的屋頂加裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，作為生活熱水的主要熱源，以現(xiàn)有的2臺(tái)燃?xì)忮仩t作為輔助熱源，減少天然氣消耗，優(yōu)化學(xué)校的能源結(jié)構(gòu)，降低能源消耗和費(fèi)用。節(jié)能改造將充分利用H座5號(hào)樓屋頂現(xiàn)有的2000m2空地，安裝300個(gè)2.5m2的真空管太陽(yáng)能集熱器，組成太陽(yáng)能集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，作為206個(gè)房間生活熱水的主要熱源，在太陽(yáng)能供熱量不足時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)空氣源熱水器和電加熱器。另外，以現(xiàn)有的2臺(tái)燃?xì)忮仩t作為輔助熱源，組成“太陽(yáng)能-空氣源-電熱器-燃?xì)忮仩t”復(fù)合熱源生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。
2.2.3空調(diào)自控系統(tǒng)改造中西培訓(xùn)中心及工業(yè)中心由兩臺(tái)約克公司生產(chǎn)的額定制冷量為2110kW的水冷式離心冷水機(jī)組提供冷源，由循環(huán)水泵送至空調(diào)末端系統(tǒng)，末端采用風(fēng)機(jī)盤管形式向中心內(nèi)供冷。但現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制裝置和控制功能不全，缺少室內(nèi)溫濕度傳感器、控制器、控制程序等，因此，無(wú)法對(duì)室內(nèi)溫度、濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)缺少室內(nèi)人體感應(yīng)傳感器，無(wú)法對(duì)供用能設(shè)備進(jìn)行及時(shí)控制和調(diào)節(jié)，影響設(shè)備的高效和正常運(yùn)行。針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，結(jié)合主要耗能設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)中西培訓(xùn)中心及工業(yè)中心的空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，具體改造方案如下：完善培訓(xùn)中心及工業(yè)中心室內(nèi)溫度傳感器和濕度傳感器，以便能及時(shí)檢測(cè)到室內(nèi)溫度和濕度信號(hào)，并分析和判斷其是否在合理范圍內(nèi)，增加人體感應(yīng)傳感器開(kāi)關(guān)；更新和升級(jí)改造空調(diào)系統(tǒng)控制程序，為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行和靈活調(diào)節(jié)，本次節(jié)能改造擬對(duì)現(xiàn)有控制程序進(jìn)行升級(jí)，在現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充和強(qiáng)化，通過(guò)在獨(dú)立的風(fēng)機(jī)盤管供電線路上安裝溫、濕控和人體感應(yīng)傳感器開(kāi)關(guān)等方法，檢測(cè)室內(nèi)溫度、濕度及是否有人，實(shí)現(xiàn)供斷電控制；通過(guò)智能控制和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電壓、電流、冷熱媒、溫度、壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這樣可以滿足不斷變化的控制和調(diào)節(jié)功能需求，使得空調(diào)設(shè)備的控制更靈活、調(diào)節(jié)更方便、運(yùn)行更可靠、整體更節(jié)能。空調(diào)系統(tǒng)自控邏輯示意圖如圖4所示。多聯(lián)機(jī)空調(diào)設(shè)備的節(jié)能原理與中央空調(diào)設(shè)備一樣，通過(guò)改造，在現(xiàn)有控制功能的基礎(chǔ)上，增加室內(nèi)人體感應(yīng)傳感器，使系統(tǒng)根據(jù)房間內(nèi)人員密度情況及時(shí)合理調(diào)節(jié)空調(diào)負(fù)荷，同時(shí)加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)和管理，達(dá)到節(jié)能目的。
3結(jié)論
大力推進(jìn)高校能源系統(tǒng)設(shè)備節(jié)能改造，有助于進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)能減排工作，建設(shè)節(jié)約型校園。在為國(guó)家節(jié)約大量能源，創(chuàng)造巨大環(huán)保效益的同時(shí)，這也有利于降低學(xué)校辦學(xué)費(fèi)用，使廣大青年學(xué)生樹立節(jié)能環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成珍惜能源的良好習(xí)慣，因此具有重大的研究意義和示范價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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