【摘要】為減少建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)不規(guī)范造成的能源消耗持續(xù)增長問題，文章對建筑工程中建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。分析了建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)在降低建筑物能源消耗中的價(jià)值，歸納總結(jié)了建筑物產(chǎn)生能源消耗的成因及問題，并以某住宅工程為例，分析其在建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)上的措施，為減少建筑物能源消耗過大及提高建筑物節(jié)能減排提供參考幫助。

【關(guān)鍵詞】建筑物；能源管理；能源消耗分析；節(jié)能技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）01-0049-03

0 引言

能源是人類生存活動(dòng)及社會(huì)發(fā)展所需要的物質(zhì)基礎(chǔ)，自2012年我國成為全球最大能源消耗國家。2022年《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告》數(shù)據(jù)披露，2000—2022年我國建筑面積快速擴(kuò)張，建筑能源消耗占比全國總能源消耗23.74%，建筑能源消耗指標(biāo)仍處于國家能源總消耗的高位[1]。2022年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，要求2025年完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億 m2以上，建設(shè)超低能源消耗、近零能源消耗建筑0.5億 m2以上，為我國建筑工程建筑物能源管理指明了方向[2]。為減少建筑物能源消耗對社會(huì)生態(tài)造成的負(fù)面影響，文章對建筑工程中的建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，旨在為其運(yùn)用提供參考。

1 建筑工程中建筑物能源消耗的成因分析

可持續(xù)發(fā)展理念下，建筑工程領(lǐng)域能源消耗不斷加劇，與當(dāng)前提倡生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念背道而馳。如何在建筑工程施工中減少能源消耗，強(qiáng)化建筑物能源管理成為新時(shí)代建筑工程領(lǐng)域中討論的熱點(diǎn)話題。在建筑物能源管理中，通過合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇低能耗設(shè)備可大幅度降低建筑物造成的能耗，提高能源利用率的同時(shí)，為國民生活提供舒適環(huán)境。建筑工程中對建筑物能源進(jìn)行管理并應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，對各個(gè)方面均可以起到很大的推動(dòng)作用。建筑工程難免會(huì)涉及大量的能源消耗，例如電力能源消耗、空調(diào)能源消耗等。而積極將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到建筑工程中則可以降低能源消耗，減輕傳統(tǒng)建筑工程對能源的依賴，對于提高建筑工程施工效益具有促進(jìn)意義。建筑物能源消耗水平并非僅受單一因素影響，根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)記載，建筑物能源消耗受多元因素影響，如氣候因素、地理因素、建筑設(shè)施因素及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素。本次研究通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方式對目前國內(nèi)外有關(guān)建筑物能源成因的研究觀點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)與歸納。

1.1 外擾因素形成的建筑物能源消耗

外擾因素泛指建筑物外部因素，常見因素為環(huán)境因素、氣候因素、季節(jié)因素，如建筑物外部氣溫、空氣濕度、太陽輻射等會(huì)對建筑物能源消耗產(chǎn)生較大影響。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前外擾因素形成的建筑物能源消耗占比中，太陽輻射占比50%，空氣滲透占比10%，屋面占比10%，外墻及窗戶占比30%。

1.2 內(nèi)擾因素形成的建筑物能源消耗

內(nèi)擾因素泛指建筑物室內(nèi)設(shè)施使用產(chǎn)生的能源消耗，如照明設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、空調(diào)設(shè)施作用下產(chǎn)生的熱效應(yīng)。從本質(zhì)角度來看，建筑各種設(shè)施熱效應(yīng)形成熱對流的過程中，會(huì)隨著冷熱部門的密度不均而造成流體部位的相對位移引發(fā)的熱量傳導(dǎo)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前內(nèi)擾因素形成的建筑物能源消耗占比中，暖通空調(diào)占比65%，照明、電梯占比14%，生活熱水、給排水占比15%，廚房占比6%。

1.3 建筑物本體形成的能源消耗

根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，目前對建筑物本體形成的能源消耗研究主要以建筑結(jié)構(gòu)如外墻、外窗、屋面、建筑體型系數(shù)及建筑朝向等結(jié)構(gòu)組成[3]。具體能源消耗影響如下。

1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵御建筑外部環(huán)境氣候變化能力較差。部分外墻遮陽系數(shù)、熱傳系數(shù)、氣密性、透光率不符合標(biāo)準(zhǔn)，炎熱天氣外部熱量極易導(dǎo)入室內(nèi)，或嚴(yán)寒天氣造成室內(nèi)熱損較大[4]。

2）窗墻比。窗墻比對建筑物能源消耗產(chǎn)生的影響相對復(fù)雜。窗墻面積比為50%，負(fù)荷可能會(huì)增加至17%～35%。東西朝向的大面積窗戶，對于建筑能源消耗標(biāo)準(zhǔn)管理極為不利。

3）體形系數(shù)。建筑物體形系數(shù)泛指建筑物與室外大氣接觸外表面與其包圍建筑空間的體積比。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑物體形系數(shù)越大，建筑物面積熱損失越高，產(chǎn)生的能源消耗越大。

4）建筑物朝向。因不同地區(qū)的氣候環(huán)境存在一定差異，不同區(qū)域內(nèi)的建筑物朝向?qū)ㄖ锬茉聪漠a(chǎn)生的影響不盡相同，朝向應(yīng)根據(jù)地理位置、太陽角度調(diào)整，以此確保建筑物能源消耗管理標(biāo)準(zhǔn)[5]。

2 建筑工程中建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)的實(shí)例分析

2.1 項(xiàng)目概述

某住宅小區(qū)建筑面積27 647 m2，由1棟3層框架商業(yè)樓、3棟5層磚混樓及4棟10層的框架小高層組成。合同中明確規(guī)定該項(xiàng)目工程的工作內(nèi)容將包括以下幾個(gè)方面：施工現(xiàn)場場地的清理、工程周邊圍墻的建立、樓體結(jié)構(gòu)和管樁工程以及照明設(shè)施等。樓體的初裝修包括砌筑樓板墻體、樓體的外裝修、對公共區(qū)域的初裝修，以及所有的防火門和屋面工程的建設(shè)等。

2.2 能源管理

2.2.1 圍護(hù)模擬

本工程能源管理主要采用BIM技術(shù)核心軟件Revit構(gòu)建三維建筑物信息模型，通過對其中機(jī)械能的提取與分析，再對建筑物模型中的各階段能源消耗進(jìn)行模擬與計(jì)算，最終確定節(jié)能技術(shù)。通過BIM技術(shù)可對工程建筑物能源消耗進(jìn)行分類、分區(qū)識(shí)別，結(jié)合全年最熱日、最冷日逐時(shí)得熱失熱曲線圖繪制后，可以判斷不同區(qū)域內(nèi)的能源消耗高峰。

結(jié)合案例工程判斷來看，按照既定施工方案組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)得失熱波動(dòng)較小，冬季、夏季值域偏差較低，表明熱傳性相對問題。

2.2.2 設(shè)施模擬

案例工程不同設(shè)備功率負(fù)荷方案見表1。

工程采用Oringe8.0對原始數(shù)據(jù)、研究方案的熱導(dǎo)率、負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性模擬。按照Oringe8.0給出的模擬數(shù)據(jù)，將設(shè)備功率變化曲線與負(fù)荷水平線性進(jìn)行擬合計(jì)算后，得出功率和單位面積冷負(fù)荷函數(shù)，進(jìn)而確定設(shè)備功率和單位制熱負(fù)荷的函數(shù)對設(shè)備功率和單位總負(fù)荷確定。根據(jù)計(jì)算得出為有效提高建筑物設(shè)備能源消耗管理。

2.3 節(jié)能技術(shù)

2.3.1 建筑物墻體保溫

本工程墻體保溫施工主要以墻體內(nèi)外側(cè)設(shè)置保溫層為主，因施工工藝難度較大，對施工材料質(zhì)量要求較高。綜合上述分析可以看出，建筑物墻體內(nèi)外側(cè)保溫系統(tǒng)節(jié)能消耗效果存在差異，并通過模擬本工程后，決定在墻體外側(cè)設(shè)置保溫系統(tǒng)。墻體能源管理用式（1）進(jìn)行計(jì)算。

" " "Q = k .A .ΔT " " " （1）

式中：Q為墻體能源；k為墻體的傳熱系數(shù)；A為墻體的面積；ΔT為室內(nèi)外溫差。

根據(jù)計(jì)算公式確定墻體保溫設(shè)計(jì)，針對性處理柱、梁以及墻等混凝土構(gòu)造物，墻體外側(cè)的保溫系統(tǒng)還需要進(jìn)行干掛處理，選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的金屬掛件完成裝飾材料的懸掛，以此有效確保裝飾材料與結(jié)構(gòu)體牢固連接，形成實(shí)用性、美觀性均達(dá)標(biāo)的飾面，提高墻體保溫系數(shù)。

2.3.2 建筑物門窗安裝

門窗安裝作為建筑物能源消耗管理的重要組成部分，本工程結(jié)合建筑物門窗節(jié)能技術(shù)，從建筑物實(shí)際情況出發(fā)，著重對門窗熱傳導(dǎo)系數(shù)進(jìn)行分析，從而提高門窗安裝細(xì)節(jié)，促進(jìn)門窗在降低建筑物能源消耗上的優(yōu)勢。

1）窗墻比確定。本工程窗墻比主要根據(jù)上述提出的原則，在確定窗墻面積比β，即窗戶面積與墻體面積的比值時(shí)，按照熱傳熱增長率η計(jì)算確定最終窗墻比。

2）門窗材料。目前建筑物門窗工程材料主要以金屬材質(zhì)為主，金屬材質(zhì)門窗框的熱傳導(dǎo)系數(shù)比塑料材質(zhì)門窗框、木質(zhì)門窗框的熱傳導(dǎo)系數(shù)更高。為減少因材料造成的建筑物能源消耗較高的問題，結(jié)合工程所處區(qū)域的自然氣候條件，對門窗所處方位等因素進(jìn)行確定后，部分建筑物門窗可采用木質(zhì)材質(zhì)進(jìn)行施工。

2.3.3 建筑物屋面保溫

建筑物屋面保溫技術(shù)可有效降低建筑物能源消耗。本工程施工前選擇導(dǎo)熱系數(shù)、密度、吸水率均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的屋面保溫材料，做好有關(guān)材料儲(chǔ)存與預(yù)處理工作后為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。值得注意的是，建筑物屋面保溫施工材料應(yīng)根據(jù)不同施工部位進(jìn)行選擇，如建筑吊頂、屋頂部位應(yīng)選擇膨脹珍珠巖、玻璃棉等材料，提高保溫性能。在隔熱材料施工階段，通過整鋪法進(jìn)行施工，從建筑物屋面頂部防水層逐步過渡至下部防水層，提高建筑物屋面保溫性能，降低建筑物能源消耗。

2.3.4 熱橋阻斷構(gòu)造

熱橋阻斷構(gòu)造可有效降低建筑物能源消耗，更在減少熱導(dǎo)效應(yīng)上發(fā)揮著積極作用。本工程根據(jù)建筑工程設(shè)計(jì)要求及方案，對建筑物窗洞、圈梁、陽臺(tái)板、構(gòu)造柱等位置設(shè)計(jì)進(jìn)行處理，降低施工難度后展開熱橋阻斷構(gòu)造施工。值得注意的是，熱橋作為熱量傳遞的通道，熱橋阻斷構(gòu)造會(huì)引起冷熱量損失產(chǎn)生局部結(jié)露問題。針對這個(gè)問題，本工程施工階段著重對局部結(jié)露問題進(jìn)行處理，在實(shí)現(xiàn)建筑能源消耗降低的同時(shí)，增加整體舒適度。在建筑施工技術(shù)綠色化、生態(tài)化及節(jié)能化的發(fā)展趨勢下，熱橋阻斷技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用頻率顯著提高。目前我國現(xiàn)有熱橋阻斷技術(shù)主要借鑒其他國家發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步發(fā)揮熱橋阻斷構(gòu)造技術(shù)，可積極借鑒德國先進(jìn)技術(shù)，如通過引進(jìn)消除陽臺(tái)樓板冷橋構(gòu)造技術(shù)及鋼筋或絕緣保溫材料等技術(shù)，減少建筑物能源消耗，對于提高建筑物能源管理質(zhì)量具有促進(jìn)意義。

2.3.5 遮陽系統(tǒng)

遮陽系統(tǒng)作為建筑物能源管理中的重要組成部分，該技術(shù)決定了建筑物能源消耗高低。本工程主要根據(jù)建筑實(shí)際情況設(shè)計(jì)外遮陽系統(tǒng)，該系統(tǒng)以保障遮陽設(shè)施質(zhì)量為基礎(chǔ)，確保太陽輻射熱量被充分阻擋，從而降低空調(diào)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)建筑能源消耗降低的目標(biāo)。值得注意的是，為達(dá)到智能化控制遮陽系統(tǒng)的效果，有效促進(jìn)遮陽系統(tǒng)的運(yùn)行效率提升，工程通過引入智能化控制技術(shù)，增強(qiáng)居住環(huán)境私密性，具有防眩光與降低空調(diào)負(fù)荷的優(yōu)勢。

2.3.6 通風(fēng)系統(tǒng)

綠色建筑理念持續(xù)推進(jìn)下，房屋通風(fēng)系統(tǒng)對于降低建筑能源消耗具有促進(jìn)作用。目前常見通風(fēng)系統(tǒng)主要由“外墻進(jìn)風(fēng)設(shè)備＋衛(wèi)生間出風(fēng)口＋屋頂排風(fēng)扇”組成。案例工程通風(fēng)系統(tǒng)中，新風(fēng)豎井設(shè)置在起居室、臥室等區(qū)域，排風(fēng)豎井則設(shè)置在浴室、衛(wèi)生間、廚房等區(qū)域。在施工階段綜合考量通風(fēng)風(fēng)量及通風(fēng)時(shí)間，最大程度地提高房屋通風(fēng)系統(tǒng)在降低建筑能源消耗方面的作用。

2.3.7 空調(diào)系統(tǒng)

建筑工程裝置中采用高效空調(diào)系統(tǒng)可有效降低建筑能源，對此建筑工程裝修階段應(yīng)選擇變頻空調(diào)、節(jié)能型中央空調(diào)等能效比高的設(shè)備。根據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，能效比越高的空調(diào)，制冷效果越強(qiáng)，可滿足人們舒適需求的同時(shí)，減少能源消耗。建筑工程裝修階段，該智能控制系統(tǒng)可根據(jù)室內(nèi)溫濕度及人員活動(dòng)情況進(jìn)行智能化調(diào)整，確保室內(nèi)溫度長期處于合適水平，從而在滿足居住舒適溫濕度需求的同時(shí)，減少能源消耗。此外，當(dāng)前建筑工程能源管理中，通過依托智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理，便于使用者遠(yuǎn)程操控。大量工程實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，建筑工程送風(fēng)管道、換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理會(huì)產(chǎn)生大量能耗，對此建筑工程施工階段應(yīng)對空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)管道和換熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在確保管道設(shè)計(jì)方案、規(guī)劃方案滿足業(yè)主需求的同時(shí)，減少因管道阻力增大而產(chǎn)生更大能耗的情況出現(xiàn)。

3 結(jié)語

綜上所述，本文通過對建筑工程中建筑物能源管理與節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析得到了如下結(jié)論。

1）建筑工程中建筑能源消耗主要以外擾因素、內(nèi)擾因素及建筑本身形成的能耗為主。外擾因素主要涵蓋環(huán)境因素、氣候因素、季節(jié)因素，內(nèi)擾因素包括照明設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、空調(diào)設(shè)施作用下產(chǎn)生的熱效應(yīng)，建筑物本體涵蓋外墻、外窗、屋面、建筑體形系數(shù)及建筑朝向等因素。

2）通過引入BIM技術(shù)對某住宅工程建筑能源管理與節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析，對建筑能源管理各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工模擬，運(yùn)用BIM技術(shù)對建筑能源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終各階段能源消耗得到大幅度降低。

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[作者簡介]嚴(yán)舟波（1975—），男，浙江紹興人，本科，高級工程師，研究方向：建筑工程管理。