摘要:建筑節(jié)能是近年來世界建筑發(fā)展的一個(gè)基本趨向，也是當(dāng)代建筑科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的生長點(diǎn)。抓住機(jī)遇，不失時(shí)機(jī)地推進(jìn)建筑節(jié)能，有利于國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)國家發(fā)展的第二步和第三步戰(zhàn)略目標(biāo)，并引導(dǎo)我國建筑業(yè)與建筑技術(shù)隨同世界大潮流迅速前進(jìn)。

關(guān)鍵詞: 建筑;節(jié)能;技術(shù)

1 發(fā)展節(jié)能建筑的必要性

1.1經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要

發(fā)達(dá)國家建筑用能一般占到全國總能耗的30%一40%，所占比重很大。建筑用能的狀況如此，浪費(fèi)還是節(jié)約，是個(gè)牽動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)全局的大問題。以我國來說，我國采暖區(qū)城鎮(zhèn)人口只占全國人口的13.6%，而采暖用能卻占到全國總能耗的9.6%。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采暖范圍日益擴(kuò)大，空調(diào)建筑迅速增加，建筑能耗增長的速度將遠(yuǎn)高于能源生產(chǎn)增長的速度，從而成為國民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要的制約因素。由此可見，如果建筑這個(gè)用能大戶的能源省不下來，勢必會(huì)限制國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2減輕大氣污染的需要

近年來，世界上許多國家越來越關(guān)心燃燒礦物燃料所產(chǎn)生的污染問題。各發(fā)達(dá)國家節(jié)能的政策，也是以減少燃料燃燒的排放物為明確的目標(biāo)。其原因是，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，所排放的硫和氮的氧化物，會(huì)危害人體健康，造成環(huán)境酸化，而產(chǎn)生的二氧化碳的積累，將導(dǎo)致地球產(chǎn)生重大氣候變化，危及人類生存。建筑采暖用能無疑是造成大氣污染的一個(gè)主要因素。

1.3改善建筑熱環(huán)境的需要

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，舒適的建筑熱環(huán)境已成為人們生活的需要。在發(fā)達(dá)國家，適宜的室溫已成為一種基本需要，他們通過越來越有效地利用好能源，滿足了這種需要。在我國，這種需要也在日益迫切。這和我國大部分地區(qū)冬寒夏熱的氣候特點(diǎn)關(guān)系很大。與世界同緯度地區(qū)相比，1月平均氣溫我國東北低14—18℃，黃河中下游低10-14℃，長江以南低8—10℃，東南沿海低5℃左右;而七月平均氣溫，我國絕大部分地區(qū)卻要高出1.3—2.5℃。加之熱天整個(gè)東部地區(qū)濕度均高，冷天東南地區(qū)仍保持高濕度、因此，夏天悶熱，冬天潮涼，使人更加難受。而且冷熱的時(shí)間相當(dāng)漫長。而人民生活越是改善，越不堪忍受寒冬暑夏的折磨，冬天需要采暖，夏天想用空調(diào)，這都需要用能源。而我國的能源供應(yīng)十分緊缺。也就是說，只有在節(jié)能的條件下改善熱環(huán)境，這種改善才有可能，否則只能是無米之炊。

從以上可以看出，建筑節(jié)能是一種客觀的社會(huì)需要，是一種必然性。

2 推廣建筑節(jié)能的措施

2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)建筑節(jié)能的影響

2.1.1設(shè)計(jì)方案影響工程建造直接能源消耗

在工程設(shè)計(jì)中，其建筑和結(jié)構(gòu)方案的選擇對(duì)建筑的直接能耗有較大影響，如建筑方案中的平面布置為內(nèi)廊式還是外廊式、進(jìn)深與開間的確定、立面形式的選擇、層高與層數(shù)的確定、基礎(chǔ)類型選用、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析問題。 中國住宅建設(shè)用鋼平均每平方米55公斤，比發(fā)達(dá)國家高出10%~25%，水泥用量為221.5公斤，每一立方米混凝土比發(fā)達(dá)國家要多消耗80公斤水泥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在滿足同樣功能的條件下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可達(dá)10%～20%。

2.1.2設(shè)計(jì)方案影響建成后使用的能耗

建筑是牽涉到很多專業(yè)的復(fù)合體，并且完整的建筑節(jié)能工作包括了從最初的規(guī)劃、方案到設(shè)計(jì)、施工，以及多年的運(yùn)營使用，直至最后拆除重建的全生命周期過程。 但以往只注重直接建造成本的降低，輕運(yùn)營階段能耗的使用情況。從住宅使用過程中的資源消耗看，與發(fā)達(dá)國家相比，我國住宅使用能耗為相同技術(shù)條件下發(fā)達(dá)國家的兩到三倍。2020年，中國的建筑能耗將達(dá)到29430億度電，比三峽電站34年的發(fā)電量總和還要多。現(xiàn)在，我們必須用全壽命周期的節(jié)能理念對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即以較低的壽命周期能耗實(shí)現(xiàn)必要的功能，獲得豐厚的壽命周期經(jīng)濟(jì)效益。

建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的途徑主要是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫和氣密性能的提高，以及采暖空調(diào)設(shè)備能效的提高等等，來達(dá)到減少空調(diào)和采暖等能源的消耗。在方案設(shè)計(jì)當(dāng)中，建筑師需要對(duì)建筑的方位、體型、朝向進(jìn)行優(yōu)化，必需要為充分利用自然風(fēng)、陽光等自然資源創(chuàng)造條件。同時(shí)，也必須對(duì)建筑材料優(yōu)化;外墻、樓板、分戶墻、屋面、玻璃、窗框的設(shè)計(jì)等都需要量化與優(yōu)化;窗墻比須要以節(jié)能和居住舒適度為前提進(jìn)行優(yōu)化。從方案設(shè)計(jì)開始到初步設(shè)計(jì)，工程師需要根據(jù)不斷調(diào)整的設(shè)計(jì)方案模擬量化建筑的能耗情況、計(jì)算空調(diào)和采暖設(shè)備的裝機(jī)功率，比對(duì)各種影響因素，最后向客戶提供最佳的設(shè)計(jì)方案。

2.2結(jié)構(gòu)節(jié)能與空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取節(jié)能措施，是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。由于我國建筑節(jié)能是從采暖居住建筑起步的，因此，建筑節(jié)能首先考慮加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫?zé)o疑是正確的決策。從管理的角度看，可以對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)制訂限定性指標(biāo)，易于評(píng)價(jià)。但是，建筑節(jié)能的關(guān)鍵是空調(diào)采暖系統(tǒng)的效率，最終的節(jié)能量也要從空調(diào)采暖系統(tǒng)來體現(xiàn)。北方地區(qū)在墻改之后又發(fā)展到熱改。如果沒有調(diào)節(jié)閥和熱計(jì)量，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好，可能浪費(fèi)的熱量越多。

而在間歇運(yùn)行的空調(diào)建筑中，在空調(diào)關(guān)機(jī)之后，室溫升高，當(dāng)室外氣溫低于室溫時(shí)，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的逆向傳熱可以降低第二天空調(diào)的啟動(dòng)負(fù)荷。因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好，蓄熱量越大，空調(diào)負(fù)荷也越大。

對(duì)公共建筑而言，圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的負(fù)荷在總負(fù)荷中所占比例很小，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能潛力有限。

2.3設(shè)備節(jié)能和系統(tǒng)節(jié)能

節(jié)能設(shè)備不一定能連成節(jié)能系統(tǒng)。例如，空調(diào)冷水系統(tǒng)的揚(yáng)程與樓高無關(guān)，一般在30m～40m。如果水泵的揚(yáng)程選擇過大，定水量系統(tǒng)中會(huì)使流量過大，水溫差往往只有2～3℃。這時(shí)測得的離心機(jī)COP僅在2～3之間。這說明，空調(diào)系統(tǒng)的配置合理是系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。

我國正在積極推廣建筑熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。但在熱電冷聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用上，存在一些誤區(qū)。似乎凡熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)就一定是節(jié)能系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵并不在于其動(dòng)力裝置用微型燃?xì)廨啓C(jī)還是用內(nèi)燃機(jī)，也不在于其理論效率有多高。實(shí)際上如果系統(tǒng)配置不當(dāng)，熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能效益便完全不能發(fā)揮。熱電冷聯(lián)產(chǎn)的理論效率達(dá)到70%或80%的前提是設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行。在我國熱電聯(lián)產(chǎn)電力尚不允許上網(wǎng)的條件下，還必須將熱電聯(lián)產(chǎn)所發(fā)電力和所產(chǎn)熱量全部用掉，才能體現(xiàn)出效益。

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn)熱和發(fā)電之間存在著平衡關(guān)系。取得的熱量多、得熱的品位(溫度)高，就勢必要降低發(fā)電效率;反之亦然。無論從熱力學(xué)第一定律還是從熱力學(xué)第二定律的觀點(diǎn)分析，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)都應(yīng)該充分發(fā)揮發(fā)電效率、充分利用排熱，而不應(yīng)該是相反。

在建筑節(jié)能中，選擇設(shè)備不僅要看它在額定工況下的效率，更要看它在部分負(fù)荷條件下的效率。對(duì)制冷機(jī)而言，就是綜合部分負(fù)荷值(IPLV)。

制冷機(jī)的綜合部分負(fù)荷值IPLV在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中是一個(gè)十分重要的參數(shù)。我國的制冷機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中基本沿用了美國空調(diào)與制冷學(xué)會(huì)(ARI)標(biāo)準(zhǔn)。而ARI最初制訂IPLV標(biāo)準(zhǔn)時(shí)是用美國亞特蘭大市的氣象參數(shù)、通過對(duì)一幢假想辦公樓的模擬計(jì)算得到的。即使對(duì)美國的不同氣候區(qū)，這一IPLV都不能完全適用，ARI用不同緯度的美國29個(gè)城市的數(shù)據(jù)得到新的IPLV(ARI 550.590-1998)。因?yàn)闆]有自己的數(shù)據(jù)，我國新版的制冷機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中沒有IPLV。

3 結(jié)論

3.1對(duì)建筑設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分解，提出建筑節(jié)能并行設(shè)計(jì)微循環(huán)模型，實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)與節(jié)能評(píng)價(jià)的并行。

3.2通過比較建筑節(jié)能綜合指標(biāo)隨窗墻比、構(gòu)件類型的變化率大小，指出窗墻比設(shè)計(jì)和建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)的修正次序。

3.3采用以極端情況為規(guī)則的回溯搜索策略，可避免試探性設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)方案組合爆炸，有利于提高設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn):

[1]龍惟定，周輝.對(duì)建筑節(jié)能的幾點(diǎn)思考.

[2]宋樹全.淺析建筑節(jié)能與優(yōu)化設(shè)計(jì).