隨著云南農業大學辦學規模的不斷擴大,在校學生和教職員工人數不斷增加(目前共計約 16 000 人),學校教學實驗辦公區、宿舍生活區、商用區的建筑面積都不斷擴大,使得全校用電量激增.在此緊張局面下,學校后勤部門對校內用電大戶學生宿舍采取了一舍一表、超額付費和限用大功率電器等管理措施,并在其他許多場所安裝了節能電器、太陽能路燈等,但依然不能緩解問題.目前,學校采取開放式管理,學生上課、上自習大多無固定的教室,而樓層管理人手少,加之師生員工很少開展節電教育,致使校內師生員工節電意識相對淡薄、節電氛圍不濃,浪費現象時常見;校內建筑用電不規范、設備老化、技術更新不及時等問題也很突出,供電效率不高.鑒于做好節電工作不僅能為學校節省有限的資金、響應建設節約型社會號召,還能培養大家的節電意識,為社會節電節能樹立典范,因此,筆者認為,若以此為抓手構建綠色節約型大學反而是個良好契機.再者,云南農業大學地處旅游和生態要求較高的春城昆明市,構建綠色節約型大學更顯必要.

一、云南農業大學用電存在的問題

(一)管理不到位、節電意識不足

筆者調查得知,云南農業大學相關管理部門很少對全校用電設備進行全面檢查,也沒有人對各部門或個人的用電行為進行監督,更沒有嚴格的管理制度,久而久之造成師生員工的節電意識淡漠、缺乏節電的動力,校內用電浪費的現象很常見,如教室在沒人時電燈依然全開、多媒體設備依然處于通電狀態;辦公室在無人時依然燈火通明(有的是因為做"形象");深夜里路燈、裝飾彩燈依然燈火通明;假期、周末學校變電設備依然全部運行;有的辦公室、會議室為追求燈光效果而耗電功率過大;有的管理人員和領導辦公面積過大、照明浪費,飲水機等電器整天開,等等,有意識或無意識的行為造成了很大的電能浪費.其次,在學校強調"保證學校正常教學科研用電和生活用電"的前提下,有些部門或個人用電浪費嚴重而無人管.學校部門較多,各部門用電規模不同,用電設備復雜,因此,在制定用電規章制度時很難全面平衡.

(二)用電設備老化、照明布置不合理

云南農業大學部分樓層建筑用電設備嚴重老化,如使用年限較長的 2# 教學樓仍在沿用過去的"電感鎮流器 + 單燈管"照明模式,不僅浪費電,而且頻閃和眩光對同學的視力影響大.學校其他建筑幾乎都采用 T8/36W 日光燈,部分樓道走廊采用白熾燈,這使得學校照明用電率低、用電浪費大.其次,校內建筑布燈不合理,如普通學生宿舍照度達不到標準,而新學生公寓內燈管功率過大;1# 教學樓、2# 教學樓內部燈具布置過少,照度達不到要求,而 6# 教學樓部分教室燈具布置過于密集.

(三)專業人員不夠、技術更新遲緩

目前,由于學校后勤部門技術人員較少,對現有的用電不合理現象未能提出合理的改進意見.加上全校建筑物多,全校性的節電技術更新速度相對遲緩,只是在少數新建建筑物上按照國家最新規定采取了較好的節電措施.經筆者的分析,若分步實施節電改造項目,并不需要很多啟動資金,且效益明顯.

二、云南農業大學節電潛力分析

在全校推廣全方位數字波普型節電裝置.該裝置能實現"光亮夠時燈滅;光亮暗時有人燈亮、無人燈滅"的要求,很好地改善教室長明燈的現象.根據北京理工大學具體使用后得出節電率 21.9%[1],該裝置很適合用在人員流動較大的地方,如教室、辦公室等地點.云南農業大學教室、實驗室、辦公室數量居多,如果能在全校推廣節電效果非常樂觀.

LED/18W 節能燈替換現有 T8/36W 日光燈.LED/18W 的光效是傳統日光燈 T8/36W 光效的 1.5 倍,"使用壽命在 8萬-10 萬小時,壽命為普通日光燈管的 10 倍以上,節電率是普通燈泡的 90%,是普通熒光燈的 60%"[2],甚至比 HID 或白熾燈有更少的熱輻射,安全性能增加 2 倍.通過對云南農業大學教學辦公區、學生宿舍生活區、實驗樓、圖書館、工程樓等建筑的統計,僅僅室內照明所用的普通日光燈就有 4 萬多根,實施節電改造方案將有很好的節電前景.

"學校節電大有潛力,不但應從管理措施上著手,而且還要從技術措施上分析"[3],而筆者認為,鑒于教育單位的特殊性,節電教育也是一個重要的話題,具有長遠的社會示范價值,而從身邊做起更應該是節電教育的重要組成部分.同時,由于電力技術的快速發展,學校在更新設備、節能優化方面已勢在必行.

三、實施節電的主要措施

云南農業大學照明用電約占總用電量的 50%左右,因此提高照明效率是節電工作中的首要任務.根據云南農業大學校園的實際情況,目前建議采取以下措施.

(一)在教室和辦公樓安裝全方位數字波譜型節電裝置

全方位數字波譜型節電裝置是根據對光照度強弱的判別和人體特定紅外波譜感應原理,利用人體感應技術,通過數字電路的精確分析,實現"按需通電",即"光照夠時燈滅、光照暗時有人燈亮、無人時燈滅".該裝置負載功率 40-2 800W,自身功率 <1W,能科學地控制終端開關,以達到節約控電和科學管理的雙重目的.在此項目實施過程中,由于教室面積大小不同、需要安裝設備的方案也有所不同,所以,我們先按照教室的大小分別計算投入預算:中小教室每間安裝一臺設備 680 元,購買安裝材料和改造費 160 元 / 間,每間教室改造費為 840 元.從北京理工大學、大連理工大學等一些高校改造后的效果看,年節電率可達 21.9%.

由于云南農業大學建筑物數量較多,一次性投入需要大量資金,可以分期實現,首先以 2#、5#、7#B 和 7#C 等 4 棟教學樓改造為示范工程,試驗得出效果后再進行其余建筑的照明改造.這 4 棟教學樓共有教室 164 間,需要安裝設備 176臺,總投入為 14.784 萬元.根據北京理工大學使用后節電率達 21.9%、按照本地教學用電價格 0.681 元 /kWh 計算:這些教室共有飛利浦 T8/36W 型燈管 3 780 根,安裝該裝置后每年節電 108 775.5kWh,節約電費 7.41 萬元,兩年內可以收回成本,節電效果非常樂觀.

(二)在教室和宿舍全面換用 LED 節能燈

目前,云南農業大學教學區(包括 2#、4#、5#、7#B、7#C 教學樓和相對分散的研究生自習教室等)、辦公樓、學生普通宿舍 1-8 棟、學生公寓 9-15 棟等建筑內部照明燈具幾乎都使用飛利浦 T8/36W 熒光燈管;學生宿舍區新公寓 16-18 棟使用天彤 T5/28W 熒光燈.教學區除 2# 教學樓采用單燈管 572根,其余教室均使用雙燈管共 4 336 根,兩者合計 4 908 根傳統 T8/36W 日光燈.學生宿舍區 1-15 棟共有 7 230 根傳統T8/36W 日光燈,16-18 棟共有 6 286 根 T5/28W 日光燈.

LED 燈是一種能將電能轉化為可見光的固態半導體器件,它能直接把電轉化為光.它"采用擴散平板式燈盤,燈具光線柔和,不管燈管采用縱向還是橫向的布燈方式,都不會造成眩光問題,并且不會出現熒光燈常見的頻閃現象,可消除燈具頻閃引起眼睛疲勞的問題"[3],彌補了普通熒光燈的燈光缺陷.另外,LED/T8/18W 燈管與 T8/36W 熒光燈管相比具有以下優點:LED/T8/18W 的光效是傳統日光燈 T8/36W 光效的1.5 倍;LED/T8/18W 日光燈的照度要遠高于傳統 40W 日光燈;LED 燈使用壽命是普通日光燈管的 10 倍以上,而且不存在要經常更換燈管、鎮流器、起輝器等問題;節電率在 50%以上等優勢.LED 節能燈既能節電,又提高照明效果,是學校實施節能改造的理想選擇.經過對市場上品牌繁多的LED燈調查發現,彼此價格差距大,對比之下,天彤牌 LED 燈性價比較高.

因此,筆者建議用天彤 LED/T8/18W 和天彤 LED/T5/14W 為新燈管進行照明改造:在教室內全部用LED/T8/18W 替換T8/36W日光燈,在學生宿舍內全部用 LED/T5/14W 替換 T8/36W 和T5/28W 日光燈.通過照度分析,建議在學生普通宿舍和老公寓 8-14 棟內每間安裝 2 根燈管,在新公寓 15-18 棟的 4人間安裝 2 根燈管、6 人間安裝 3 根.

以一間可容納 60 名學生的普通中型教室(如 5# 教學樓)為例來分析:教室面積 =10.6m×6.7m=71m2,依據建筑照明設計規范 GB 50034-2004 取教室照明功率密度標準值9-11W/m2,照度標準值 300lx,則按 36W 日光燈管計算的用燈數量 = 平面面積×功率密度值÷單支日光燈管功率=71×11÷36≈21 支.若保守估計,按每年平均上課時間 8個月、每月 25 天(考慮部分周末教室不使用)、每天開燈 5 小時,額外加 10%整流器耗電,電價按學校教學用電 0.681 元 /度計算,則每年用電 831.6kWh,電費約 566.3 元.若更換成21 支天彤 LED/T8/18W 燈管,光效基本不變,每年用電約378.0 kWh,電費為 257.4 元.因此,這一間教室每年節電約453.6 kWh,節約電費約 308.9 元.同理,對于整個教學區,每年用電約 19.436 萬 kWh.改造后每年用電 8.835 萬 kWh,每年節電約 10.601 萬 kWh,節電率約 54.5%.按學校教學用電0.681 元 / 度計算,節約電費開支約 7.22 萬元.而天彤LED/T8/18W 每套單價為 50 元,整個教學區更換成本共需24.54 萬元;二者折算相當于投入的年回報率約 29.4%,亦即3 年左右能收回投入成本.

對于學生宿舍區:按平均每年使用 8 個月、每月 30 天、每天開燈 6 小時,外加 10%整流器耗能.1-15 棟現有T8/36W燈管 7230 根,年耗能 37.855 萬 kWh;16-18 棟共有 T5/28W燈管 6 286 根,年耗能 25.598 萬 kWh.如果宿舍全部換為天彤 LED/T5/14W 燈管,共需 8542 根,每年耗電 17.221 萬kWh.因此,宿舍區每年節電約 46.233 萬 kWh,節電率為 72.86%.按相應電價 0.473 元 / 度計算,年節約電費開支 21.87 萬元.按每套燈具單價 38 元算,宿舍區共需投入 32.46 萬元;二者折算相當于投入的年回報率達 67.38%,亦即不到2 年就能收回投入成本.

以上更換燈具的分析匯總如表 1.若學校學生宿舍區和教學區照明改造第一步確定為只更換燈具,則總投入僅約 57萬元,并不算大,其回報是年節約電費約 29.09 萬元,相當于投入的年回報率達 51.03%,亦即 2 年內就能收回投入成本,效益很可觀.(表1略)

(三)調整學校變壓器運行方式

外部電網在進入學校前,要經過學校變壓器降壓,而學校變壓器對電能的損耗較大,所以降低變壓器損耗成為節電工作的重要組成部分.據調查,學校老校區采用老式油式變壓器,新校區采用干式變壓器,但由于油式變壓器的電損耗較大,因此,建議將油式變壓器更換為干式變壓器.在寒暑假、法定節假日等休假期間,學校變壓器處于低負荷運行狀態,變壓器運行效率很低,有的在低載或空載狀態下運行,電損耗很大.因此,建議在休假期間調整變壓器的運行方式,合理地切除幾臺并聯運行的變壓器,以提高變壓器組的運行效率,達到節電的目的.其次,當保證了實驗樓等有專用供電線路時,在夜間、周末停運部分變壓器,也可以減少部分電損耗.

(四)改善布燈方案,調節校園內路燈開通時間,保證現有燈具通光量

根據實際調查,2# 教學樓普通教室和階梯教室燈具過少照度不達標、存在頻閃和眩光現象,這對學生的視力影響很大,相反 6# 樓 D 區有部分教室的燈具布置過于密集,存在不必要的電能浪費.因此,學校應根據教室的不同大小、不同位置和樓層特點采用合適的布燈方案.另外,學校目前有 400多盞路燈、300 多盞裝飾小燈,這些燈具夜晚幾乎通宵工作,實際上可以根據不同位置、選擇性地交叉關閉一些路燈;除在節假日開通一些裝飾燈增加氣氛外,其余均可關閉.另外,教室中的燈具基本采用懸掛式,由于通電的燈具上具有一定磁性,容易吸附空氣中的灰塵,致使燈具光通量減少;因為燈管除了本身在燃點 3 000 小時后自然老化、照度下降 10%-25%外,還會因灰塵的吸附使照度下降 20%[4],因此定期清掃燈具上的灰塵對保證燈管最大光通量輸出也很重要.

(五)完善用電規章制度,實行節電考核機制

除以上多種技術措施外,在管理上,筆者建議學校要完善用電管理制度,如增加對不同用途的教學樓、辦公樓、實驗樓等的用電限量管理、超額付款或罰款;將用電管理納入對部門領導的職責考核與獎罰體系等.同時,增強后勤部門和教室管理部門的職責,做到職責明晰,獎優罰劣;并定期檢查和總結節電經驗、分析超額用電的原因;對節電工作成績突出的部門和個人給于一定的表彰和獎勵,對超額用電、浪費嚴重的部門予以批評和公示;加強建設節約型社會的宣傳力度,激發師生員工的社會責任感和良好的公共意識,引導師生員工積極參與節約行動,形成良好的節電節約氛圍,努力早日建成綠色節約型大學.

四、結論

云南農業大學校園是一個用電大戶,隨著電力技術的快速發展,在技術上及時實行節電改造、節能優化很有必要.如果采用分步實施的辦法,如先從學生宿舍和教室照明改造、更換節能燈具開始,初期投入并不高,而且投入的效益很可觀.同時還可以積累經驗,為全面實施節電改造做鋪墊.

高校作為教育場所,在節電問題上具有特殊性,因為構建節約型大學、讓學生從身邊潛移默化的行為中得到節電節能教育將是一筆寶貴的社會財富,對學生、對社會都有長遠的示范作用,也更加有利于學校的可持續發展.

參考文獻:

[1] 王文煥,王冰.北京理工大學教學樓照明節電改造[J].電力需求側管理,2008,10(6):44-45.

[2] 無名.最適合 LED 燈應用的場所[J].合作經濟與科技,2012,455(下):127.

[3] 陳力新.高校節電技術措施的探討[J].大眾用電,2000,(11):36-37.

[4] 張艷雯.教室照明的經濟分析及節能措施[J].岳陽師范學院學報:自然科學版,2001,(6):73-76.