低能耗建筑的节能途径

摘要：建筑能耗涉及采暖、空调、生活用能、办公用能、工业建筑用能等，本文从建筑维护结构、空调系统、太阳能建筑一体化、热电冷联产系统及节能政策机制等方面阐述了建筑的节能途径，为低能耗建筑的节能技术发展奠定基础。

关键词：建筑节能 维护结构 空调系统 节能机制

0 引言

低能耗建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。我国城镇建筑能耗主要体现在北方地区采暖、居民住宅生活、公共建筑办公、工业建筑生产等方面的能耗。建筑节能指无论是在规划、设计建筑物时，还是在建造、使用建筑物时，都要严格遵守建筑节能标准，认真执行施工验收规程，使建筑围护结构的热工性能达到最佳效果，在原料的选择上，注意采用那些能耗较低的建筑材料，使采暖、制冷、照明、给排水和通风系统在运行效率上都得到明显的改善，严格管理建筑物的用能设备，充分使用可再生能源，使建筑物使用功能达到相应的标准，创造高质量的室内热环境的同时，建造低能耗建筑，合理、有效地利用能源[2]。

目前发达国家的建筑能耗一般大约占总能耗的1/3。我国城市化进程的不断推进，第三产业占GDP的比重越来越多，进一步的产业结构调整，都推动了我国建筑能耗的比重不断攀升，与发达国家的水平越来越近了。因此，我国在建筑节能方面存在巨大的发展潜力，如优化建筑结构设计、采用新型建筑围护结构及材料、通风装置和排风热回收装置、降低输配系统能源消耗技术、湿温度独立控制的空调系统、热泵技术、热电冷三联供系统、新能源利用系统等。因此，建筑节能将成为各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的节能方式，就目前科学技术水平而言，在建筑维护结构、空调系统、热电冷联产系统及节能政策机制等方面可实现节能。

1 建筑围护结构节能技术

围护结构的保温性能是低能耗建筑成功的关键因素，对建筑环境起主导作用。围护结构的保温性能与建筑体形系数、朝向、窗墙面积比、外窗、屋面及门窗材料的传热性能有着密切的关系[3]。建筑环境的性能首先是通过对建筑围护结构设置与调控来实现的，而只有当建筑围护结构本身无法实现人们所期望的建筑内环境时，将借助主动式的环境控制系统（如空调）来实现。从能量利用效率的角度考虑，通过调整建筑围护结构来控制室内外的声、光、热等各种形式的能量流通，要比将这些能量流入室内后再通过环境控制系统来消除，更符合节能环保的理念。这也是建筑围护结构承担更多环境功能的体现。

建筑围护结构主要有视野、采光、遮阳（隔热）、保温、通风、隔声等六大方面的重要功能。这些功能都是相互关联、相互矛盾的，他们都不是独立存在的。智能围护结构是指建筑构件的综合体，这些构件具有各自不同的功能，各司其职，这样便能更好地保证建筑构件独立或联合做出调整，做好环境变化的应对措施，防患于未然，我们的目标是，不仅要使建筑物内部的环境健康舒适，还要使能源消耗最低。应对建筑物内环境的变换是智能围护结构最关键的功能，因此，围护结构本身必须具备可变性。这种围护结构的可变性能可以是物理结构本身的可调节性，也可以是围护结构自身的物理性能可变性。

得热和遮阳——要想改变透明围护结构冬季得热、夏季遮阳的问题，可选用透过性能高、传热系数低的玻璃幕墙（能使围护结构冬季得到大量太阳辐射热量，使室内热量的流失的少些），再加上活动遮阳装置（在夏季或太阳辐射较强的过渡季节遮挡太阳辐射的效果比较明显）的围护结构形式。

散热与保温——为了解决围护结构不同季节保温与散热的矛盾，可以采用一些结构可调的双层围护结构形式，例如，夹层通风可调双层保温外墙结构，冬季不要开着通风夹层的进出风口，使外墙的保温性能大大改善，而在夏季或需要散热的过渡季节不要关闭夹层的进出口进行通风散热，不仅能够不让通过外墙体进入室内而是室内温度过高，又能使建筑物更好的散热。

通风与密闭——采用双层的围护结构形式，可很好的解决围护结构不同季节通风与密闭的矛盾。内外层结构可开启的部位都非常大，若要进行通风排热，内外层的开口可一起打开；若要想密闭不通风，就不要打开这些开口。因为每层围护结构开口比较大导致密闭性不好，但是，对于内层围护结构来说，一方面夹层的空气温度会和室内温度差距比较小，另一方面由于外层围护结构的阻挡，其内层围护结构两层的压力差要比外层围护结构两侧的压力差小很多，因为通过内层围护结构的渗漏量就较单层围护结构时要少许多。

2 建筑空调系统节能技术

在公共建筑中，中央空调是主要的耗能设备。据相关数字的统计，普通中央空调的能耗约大约占建筑总能耗的一半，所以要高度重视关于改善中央空调系统能效的问题[4]。

空调系统的两大功能是温度和湿度的调节。夏季空调的使用空调主要是为了降低温度以及进行除湿处理，其中除湿的能耗在空调能耗中占得比例为30%—50%。在空调系统中，要降低温度时，要使冷源的温度不高于室内空气的干球温度，而进行除湿处理时，则要求不高于房间的露点温度。传统空调系统使用统一冷源对空气进行降温和除湿处理，这样可能不会充分利用能源。同时采用冷凝的方式对空气进行除湿，还要对空气进行冷却，其吸收的显热与潜热比的变化范围是有一定限制的。如果这个变化的范围过大，一般情况下是不能适应实际需要的。

采用温湿独立控制策略的基本思路是，通过不同的系统分别单独控制室内湿度和温度，通常采用末端装置有：送风系统，它的目的是去除潜热负荷；辐射板，它的目的是除显热负荷。采用机械方式解决室内空调要求，除湿系统使新风达到某种干燥标准的时候，可以用来排除室内人员和其他产湿源产生的水分，同时还以新风的形式进行二氧化碳和室内异味的排除，提高室内空气质量。通常情况下，这些排湿和排除有害气体的负荷只与室内人员数量的多少有关，并随之发生相应的变化，因此可采用变风量方式，依据室内空气的湿度或二氧化碳浓度来决定风量的大小，这种系统能够分别控制室内温度和湿度，具有冬夏末端装置的功用，特别是能够使新风量能够随着人员数量的变化而变化，这样就解决了变风量系统冬季人员的增加，热负荷降低。因为送风量变少了，新风量也会跟着变少，不仅能使运行能耗减少，还可某种程度上避免因室内外温差过大造成的热冲击危及人身健康。