【解決方案】上海地區(qū)高校學生宿舍生活熱水能耗現(xiàn)狀分析

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

     上海屬于夏熱冬冷氣候區(qū)，四季分明，除去每年*熱的7月、8月（平均*高氣溫31.6℃，平均氣溫27.8℃）外，其余時間洗澡皆需要熱水，熱水的使用量較大，在熱水器的選擇上需要綜合考慮安全、投入及運營成本。

     截至2005年，全國普通高校共1794所，建筑面積達到5.08億m2；在校學生數(shù)超過2300萬人，教職工數(shù)189.1萬人，占全國城鎮(zhèn)總?cè)丝跀?shù)的4.4%，而且人均能耗高。經(jīng)統(tǒng)計，全國45所高校人均生活用水量是145.2t，是全國人均用水量的1.95倍。45所高校的人均年能耗折算為0.775噸標準煤，相當于人均能耗用電折算為2152kW·h，是全國人均生活用能的4.32倍。實際電耗占總能耗26.8%。人均電耗2152×26.8%為576kW·h，是2003年全國人均電耗(173kW·h)的3倍；是上海(484kW·h)、北京(483kW·h)人均電耗的1.2倍；是2006年全國生活能源電力人均消費量(3252億kW·h÷13億人=250kW·h)的2.3倍。

1 電耗現(xiàn)狀淺析

    用電設(shè)備包含：電熱水器、電腦、照明、風扇、插座。2月、7月、8月正值假期，用電量為留校生產(chǎn)生，因人數(shù)不確定，地點不集中，不足以衡量所有學生用電情況，暫不參與分析。3月～7月、9月～1月為學習期間，1月、3月、4月、10月、11月、12月這幾個月用電量從圖1中可看出遠高于9月，根據(jù)上海氣候以及生活習慣，除了7月、8月會洗冷水澡外，其余月份基本洗熱水澡，較冷的3月、4月、11月、12月尤為突出，從表1中看到用電量明顯高于其余月份。以12月為例，其耗電量甚至是9月的2倍，7月份的3倍。通過圖1、表1分析，可初步判斷，電熱水器耗電量在學生宿舍電耗中的比例遠高于其他電器的電耗。

2有無使用電加熱器宿舍電耗分離

   在16～20#樓內(nèi)，其中16#～18#樓無電加熱器，洗澡依賴公共浴室；19#、20#樓有電熱水器，如果能將這兩種情況進行拆分，即可得到本研究想要的數(shù)據(jù)。

2.1電器功率多元統(tǒng)計分析法

16#～18#樓宿舍類型一致，用電設(shè)備包含：電腦、照明、風扇、插座，現(xiàn)對宿舍各種電器通過電功率以及每天使用運行時間進行分析。

2.1.1電腦全年能耗

通過對這3棟公寓120個宿舍、235人的隨機調(diào)研得知，電腦的普及率為94%，筆記本占到了97%，在計算中可視為人均1臺筆記本電腦，筆記本電腦的功率(P)平均為0.04kW/h，每天工作從18：00－23：00，工作時間(H)為5h，每年工作時間為270s(D)，3棟公寓一共1696人(N)。

電腦全年能耗：

T電腦=P×H×N×D=0.04kW/h×5h×1696×270=91548kW·h(1)

2.1.2照明全年能耗

每個宿舍2個節(jié)能燈管，每個燈管的功率(P)平均為0.03kW/h，每天工作從17：00－23：00，工作時間(H)為6h，每年工作時間為270d(D)，3棟公寓一共848間宿舍(B)。

照明全年能耗：

T照明=P×H×B×2×D=0.03kW/h×6h×848×2×270=82425kW·h(2)

2.1.3風扇全年能耗

每個宿舍1臺吊扇，每臺吊扇的功率(P)平均為0.08kW/h，每天工作從18：00－6：00，工作時間(H)為12h，每年工作時間為60d(D)，3棟公寓一共848間宿舍(B)。

風扇全年能耗：

T風扇=P×H×B×D=0.08kW/h×12h×848×60=48845kW·h(3)

2.1.43棟公寓樓2010年各電器總電耗及總電費

3棟公寓總電耗：

T1總耗=T電腦+T照明+T風扇+T插座(暫不考慮)

=91548+82425+48845

=222818kW·h(4)

3棟公寓總電費：

T1總電費=T總耗×電費單價(0.617元/kW·h)

=222818kW·h×0.617=137478元(5)

2.2上門訪問問卷調(diào)查法

在對這3棟公寓120個宿舍、235人的隨機調(diào)研的過程中，有82個宿舍明確告知了每個月的電費繳費情況，總和平均之后，算得每個人月均繳納電費(M)10元。

3棟公寓總電費：

T2總電費=人月均電費M×人數(shù)N×9個月

=10×1696×9=152640元(6)

3棟公寓總電耗：

T2總電耗=T2總電費/電費單價(0.617元/kW·h)

=152640/0.617=247390kW·h(7)

2.3兩種方法對比、分析

功率多元統(tǒng)計分析法*終算得2010年T1總電費為137478元，上門訪問問卷調(diào)查法*終算得2010年T2總電費為152640元。兩種算法相差15162元。由于功率多元統(tǒng)計分析法在計算過程中，插座無規(guī)律可循，暫未考慮在內(nèi)，可將兩種算法的差價定義為插座電耗，因此，16～18#學生公寓樓2010年總電耗為247390kW·h，電力總消費為152640元(不含寒暑假)。

3電加熱器電耗現(xiàn)狀分析

19#、20#樓共1460人，兩棟公寓年總電耗費用：

T3=(16#～20#)樓T總電費-(16#～18#)樓T2總電費

=654775(不含寒暑假)-152640(不含寒暑假)

=502135元(8)

19#、20#樓電熱水器電耗費用：

T電熱水器=T3-其他電耗

=502135-10元/月×9×1460

=502135-131400=370735元(9)

電熱水器電耗費用占總電耗比例：

能耗比R=T電熱水器/T3=370735/502135=74%(10)

19#、20#樓電熱水器人均月電耗費用：

U電熱水器=T電熱水器/1460人/9=370735/1460人/9=28.2元/人月(11)

4AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺

4.1平臺概述

    AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充”多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統(tǒng)一的需求下“實現(xiàn)能源互補、信息互通”等管理模式。助力學校管理智能化、數(shù)字化、綜合化，實現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園、低碳校園。

4.2平臺組成

    AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用層組成。平臺融*電力監(jiān)控、電能統(tǒng)計、電氣安全、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、預付費等功能，用戶通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)用電進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運維，同時滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、有序的要求。

4.3平臺架構(gòu)

圖1安科瑞高校綜合能效管理方案架構(gòu)拓撲

5高校綜合能效解決方案

5.1校園電力監(jiān)控與運維

集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運維，班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

5.2后勤計費管理

采用先進的網(wǎng)絡(luò)抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設(shè)置、賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

5.2.1宿舍用電管理

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能；

可進行惡性負載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄；

5.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理

5.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。

5.2.4智能照明管理

通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和節(jié)能。

5.3能源管理系統(tǒng)

針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統(tǒng)計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導決策，提高管理效能。

構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達到節(jié)能目的。

5.4智慧消防系統(tǒng)

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災自動報警設(shè)備、電氣火災監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。

6平臺部署硬件選型

6.1電力監(jiān)控與運維平臺

6.2后勤計費管理

6.2.1宿舍/商業(yè)預付費平臺

6.2.2充電樁管理平臺

6.2.3智能照明管理

6.3能源管理系統(tǒng)

6.4智慧消防系統(tǒng)

6.4.1電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

6.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

6.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

6.4.4消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

7結(jié)束語

本文通過電器功率多元統(tǒng)計分析法和上門訪問問卷調(diào)查法對上海地區(qū)高校學生宿舍生活熱水能耗現(xiàn)狀數(shù)據(jù)量化，并進行節(jié)能潛力綜合分析與評估，得到包括電腦、照明、風扇、插座、電熱水器的學生宿舍電耗，電熱水器占到了總電耗的74%能耗指標(見圖2)，是其他4種電耗總和的2.8倍(見圖3)，電加熱器電耗過高，在總電耗中比例大，如果能通過切實有效的方法消*或降低此處電耗，將會從根本上大幅度降低宿舍高能耗問題。并且通過人均熱水器電耗，可推算出人均熱水使用量，對以后學生公寓熱水水量設(shè)計提供參考依據(jù)。