时间：2023-07-06 16:28:23
导语：在建筑能耗的分类的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：建筑节能；监管系统；安装；工程应用
1 工程慨况
广州某医院创建于1971年，是国家卫生部直管的综合性三级甲等医院，总建筑面积约13.9万平方米，共计27栋建筑。
2 项目建设目标
（1）该系统能正确反映建筑的能源（水，电，燃气等）使用状况，实时读取主要能源计量器具的数值，并且远程传输到数据中心，通过数据采集、软件统计、分析、比较、输出报表，反映即时用能状况、用能查询、浏览历史记录。（2）建筑能耗实时监测系统软件要能对能耗数据进行分析处理，以图形化的直观方式显示和数据的处理结果，同时为后续的能耗分析、建筑诊断分析、节能降耗提供技术平台。（3）对大型公共建筑统一实施建筑能源计量与远程监测系统，除按照国家规定的各分类和分项能耗进行在线监测外，同时需要对高能耗建筑进行能效公示。
3 系统组成及网络架构
医院建筑能耗监管系统是针对医院特点，应用信息化技术搭建的面向管理层的节能管理平台，通过对各分类、分项能耗数据的合理采集，准确地掌握不同功能建筑、核算单元、特殊区域和重点设备的能耗，有效指导医院能源管理，同时为医院建筑诊断、节能改造提供依据科学。
医院建筑能耗监管系统采用分层分布式三层结构，由系统管理操作层、网络通讯层和数据采集层组成，系统基于互联网技术，具备能耗数据实时采集和通讯、远程传输、自动分类统计、数据分析、指标比对、图表显示、报表管理、数据储存、数据上传等功能，满足医院节能监管内容及要求，系统总体网络架构示意图如图所示。
4 监控系统组成
4.1 用电计量监测系统。医院用电计量监测系统包括低压配电房进线一级计量采集、低压配电房出线二级计量采集以及建筑楼层科室三级计量，重点设备用电计量监测。
（1）照明、插座用电包括照明用电、插座用电、公共区域照明用电（含应急照明）、室外景观照明用电。（2）空调用电，包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机等和冬季用采暖循环泵、全空气机组、新风机组、空调区域的排风机、风机盘管和分体式空调器等。（3）动力用电包括电梯用电、水泵用电、通风机用电。（不包括空调采暖系统设备）（4）特殊区域用电是医院建筑能耗密度高、占总电耗比重大的用电区域和核算单元。
4.2 用水计量监测系统。（1）市政管网供水一级计量采集。医院共有3路市政管网进水总管，拟在进水总管处安装超声波流量计，实现医院总供水一级计量采集。（2）建筑供水二、三级计量采集。在加压泵房设有多路建筑出水管，拟在院内各栋进水管处安装流量计，实现对中央空调和生活热水用水进行计量。同时根据医院建筑实际状况，拟在部分大楼和部分部层间加装远传水表，实现建筑楼层用水的三级计量。
4.3 燃气计量监测系统。医院燃气主要用职工食堂，拟分别职工食堂燃气管安装电子式燃气表，实现建筑燃气消耗二级计量采集。
4.4 冷（热）量计量采集。医院冷（热）量计量采集主要对医院中央空调冷源及热水系统等设备进行冷（热）量计量采集，为统计分析医院各部门科室的冷（热）量费用提供数据基础。由于门诊楼人流密集，公共区域较为普遍，拟对门诊楼内空调末端空调机、风机盘管、新风机等设备进行冷量计量，以便进一步掌握医院能耗状况。
4.5 中央空调冷源冷量计量采集。中央空调是医院最主要耗能设备之一，为了可以清晰了解各建筑、各科室的冷量消耗状况，并进行诊断分析。中央空调冷源冷量计量主要通过在中央空调冷源冷冻水供回水总管处加装温度传感器及流量计实现，通过实时采集冷水总流量及冷水供回水温差计算中央空调冷量消耗，并将数据上传汇总，从而可实现医院分科室的冷量计量。
4.6 热水系统热量计量采集。根据医院实际需要，项目拟在住院部、肝病大楼、综合楼热水系统供回水管路安装热量表，实现住院部热水系统、肝病大楼热水系统、综合楼热水系统的热量计量采集。
4.7 空气品质数据监测系统。项目拟在医院综合楼、门诊楼、肝病大楼及住院部安装室内外温湿度传感器及室内综合空气品质传感器，实时监测室内温湿度情况及室内二氧化碳浓度，为医院室内空气品质的评价及空调系统的优化控制提供依据。
5 能耗统计
能耗统计服务可通过人工统计与建筑能耗监测系统软件两方面同时实现，对院区建筑能耗进行初级统计和高级统计，并出具能耗统计报表，其中初级统计包括全年总能耗量、分类能耗量、全年建筑单位面积能耗量等指标，高级统计则根据实际条件在初级统计指标的基础上增加分项能耗指标，能耗统计满足医院建筑能耗监管系统建设系列要求。
6 软件功能实现
能耗统计主要是将每年的能耗统数据进行录入和展示。进入能耗统计，首先查看建筑能耗信息列表，可进行增加、修改、删除操作；能耗统计信息：建筑类型、建筑功能、区域、建筑地址、竣工时间、建筑面积、建筑层数、供冷方式、建筑名称、建筑编码、能耗类型、统计年份、年耗电量、单位面积电耗。
6.1 统计分析。按年份统计各类建筑类型的平均能耗及各个区的建筑的平均能耗，以柱状图的形式展示统计结果。
6.2 统计地图。根据选择的区域以地图方式显示此区域下建筑的单位面积能耗能源情况，还会详细展示各个区域的名称、包含有的建筑栋数、建筑面积、总能耗、平均能耗。
7 结语
对医院建筑进行能耗统计是开展节约型医院的首要环节，通过如实统计医院建筑的水、电、燃气等能源消耗数据，比较分析同类建筑各类能耗数据，挖掘各种资源的使用潜力，及时发现各类能源使用过程中的浪费现象，不断提高能源的利用效率，为节约各类能源提供数据依据。因此节约型医院建筑能耗统计工作必须坚持真实性、准确性、实效性原则。
参考文献
[1] GB50339-2013.智能建筑工程质量验收规范[S].2013.
进行了探讨分析。
【关键词】公共建筑；能耗监测系统；软件；平台建设；技术框架
公共建筑能耗监测系统是指为耗电量、耗水量、耗气量（天然气量或者煤气量）、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量与其他能源应用量的控制与测量提供解决方案的系统。为了达到高效智能化水平，降低运行成本，提高数据分类收集科学性，该监测方法主要应用了计算机自动化控制、无线网络传送等技术手段；它不仅能对现场运作的设备进行控制和监视，而且还能实现对实时数据的采集、设备的控制、测量、参数的调节和对各类信号进行报警的功能。
一、国内外能耗监测系统软件的分析
国外建筑能耗监测软件已经发展的比较成熟，并且智能化、信息数字化程度较高。现在发达国家的智能建筑系统大都是按照建筑物使用功能进行设置，这是没有刻意把智能化放在建设目标上，但是智能化系统的装备方式是先进的，系统的设置是完备的，系统的工程设计是准确的，系统的运行状态是良好的。
在2008年，住建部颁发了《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》，主要针对建筑能耗监测软件技术规范做了明确的说明。目前国内大型公共建筑采用的建筑能耗监测手段相对还比较落后，有的甚至还采用手工抄录的方式，效率低而且容易产生误差，无法实现实时监测，这对掌握公共建筑用能情况，了解用能问题，方便管理者制定相关的节能措施造成困难。
我国仍缺少高技术的建筑智能化系统集成技术、理念、态度。另外，在准确把握智能建筑的设计定位、高质量的工程实施与系统有效运行管理方面，与国外发达国家相比还有一定的差距。正是因为缺少相应的规范，建筑智能化设计方面也存在缺乏全面性和长远性的情况，施工质量难以保证，造成一些应用智能化系统的建筑缺少各系统整体运作机制，结果事倍功半，造成投资的浪费。建筑能耗监测系统在实时性、可靠性、稳定性等方面都达到了很高的水准，已经形成了包括美国霍尼韦尔、美国江森自控、德国西门子等公司在内的一系列智能建筑能耗监测系统产品。
国内已有楼宇能耗监测系统软件在界面、数据实时性、监测结果分析、数据挖掘以及数据传输安全可靠性等方面都做的比较好，但是，数据采集基本都是基于在线数据采集分析技术来实现的，对于无线数据传输技术以及无线数据传输的加密性和安全性的研究比较少，因此，进一步限制了这些系统的环境适用性。
二、公共建筑能耗监督系统软件平台建设
能耗监督系统软件平台主要有一般信息维护、采集、信息数据输入、数据处理、显示平台、上传和协同平台等7个子平台系统构成。
1、一般信息维护：为了收集到最原始的能耗数据，必须对公共建筑物的功能、用能类型和其他数据进行调查和分析，并做好维护和修正工作。公共建筑一般配备用能采集仪器及建筑物用电回路线并串联关系图。
2、采集：顾名思义，采集为一般性信息的采集和汇总，正常安装建筑物内采集仪器的配置后，采用最新的计算机传送系统，将采集仪器上的计量表数据收集至数据收集中央系统平台，待后续分类处理和分析，此过程应保持连续性，确保正确性。
3、信息数据输入：将收集到的能耗信息进行合理性分析并逐步验证其正确性，再进行下一步处理。
4、数据处理：根据收集来的能耗信息，采用数学及物理电路信息处理方法，对其进行分析得出分类性的用能信息，逐步划分出不同类别用能信息。
5、显示平台：用图表或者信息报表的方式显示出收集、处理后的数据并显示需要的人群。
6、上传：为了区域性的分析能耗情况，构建自动传输系统，将收集到的信息以规定的XML格式数据包上传至更高级平台系统，定时完成调度任务。
7、协同平台：为了更好的推进建筑能耗监督系统平台的建立，协同管理、监测、公告等各方面工作正常有序进行，构建协同平台，逐步统筹和完善监督系统平台工作。
三、公共建筑能耗监测技术框架
在当下的时展大环境下公共建筑能耗监测系统平台主要是为了实现能耗的在线监测和动态分析，是通过对公共建筑物楼宇间单个用能点安装用能手机装置，采用计算机无线数据传送技术快速采集楼宇用能情况并将收集来的信息在数据处理中心进行科学化处理。公共建筑能耗监测系统框架如图1所示。
1、整体性框架。公共建筑物可根据收集来源和终端级别分为：（1）楼宇信息收集。（2）局部区域性信息平台中心。（3）省级信息平台中心。（4）国家级数据处理中心。能耗信息从最基础的用能单位所安装的监测平台收集仪器上传送至局部区域收集平台，经初步处理上传至更高级的数据处理中心，实现分区分步完成收集工作，最终针对不同公共建筑用能情况进行分类处理，编制管理报表。
2、计算机自动化传送框架。计算机传送框架可根据用途不同分为收集源端和远程传送网络。收集源端网络构建是以楼宇收集仪器信息为基础的信息传送系统。远程传送网络是根据现在无线传输功能建立起联系性网络。
3、信息交流。根据传输方向不同可将信息交流分为上行和下行。（1）上行：局部系统按一定频率进行采集后传输至上级系统平台，待处理后逐步上传至数据处理终端，数据处理中心不断对接收的信息进行融合处理，得出所需的数据分析表有待下一步需求。（2）国家级数据处理中心根据收集到的信息进行能耗的功能性区别，分项数据和建筑物的分类数据的处理分析，并同步更新反馈至下级部门，根据实际可采用自动化调控收集终端采集器的采集频率。
四、公共能耗监测系统的应用分析
以吉林建筑大学建立的公共建筑能耗监测平台为例，可对该学校31栋公共建筑物能耗信息进行收集、传送、动态监测和信息处理。某个公共建筑物通过收集的能耗信息可与该校能耗平均值进行横向比较，也可进行最高值与最低值之间或与其他建筑物能耗等多维度对比分析，从而定量分析出建筑物的用能阶级，对发现用能分配不均和非必要性能耗具有重要的指导性价值，为节能减排提供可能性
结束语
公共建筑能耗复杂，用能监督系统性不强，传统意义上的单一式记录工作存在漏洞，缺乏科学性和高效性且运行成本过高。在减低公共建筑实际运行过程中用能并保证必要用能的前提下，规范和引导合理分配用能，减少浪费减低运行成本已经作为一个有待解决的严峻问题。
参考文献：
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关键字：物联网智慧园区信息平台管控平台
一般而言，园区的管理涵盖消防、治安、市政、道路、交通、绿化、城管、环境等众多对象，职责部门繁多，管理条线复杂，专业化程度高，设施运营难度大。传统的园区管理以“人”为载体，通过人工巡检与重点设施的半自动管控结合的方式保障园区的运营，存在信息沟通不畅、反馈机制欠缺、管理比较被动等问题。传统的园区管控模式已越来越不能满足现代服务性园区精细、实时、主动的管理要求。
物联网主要分成3层：感知层、传输层和应用层。通过红外感应器、射频识别、全球定位系统、激光扫描等信息传感设备，按一定的通讯协议，把相关联的物体或人进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。对于物联网产业来说，发展的关键主要在于把现有的智能物体和子系统的有效链接，实现应用的大集成。
能效管控平台架构概述
能源管控平台是一个能源管理、控制、优化的系统，通过企业内部的专用网络，将分布在现场的能源数据采集站、检测站、现场控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等联系起来，共同完成能源的分散控制和集中管理的综合管理与控制系统。
能源管控平台一般包含以下功能：1、能耗采集：基于真实抄表数据，按照用户自定义的方式，计算出建筑物的能耗效率；2、能源分析：采用综合的图形化能源数据分析，包括重点能源消耗、能源累加等；3、财务分析：提供季节性或峰谷电价计费率，并以货币方式显示能耗费用；4、超限预报警：采用报表、邮件等预警、报警通告机制；5、用户管理：对应用权限、现场数据存取进行全面管理。
综合能效管控平台设计
平台以地图方式对某园区内的电/水/气能耗情况、环境监测情况、节能减排效果评价进行统一综合展示，地图上标注建筑体的名称、位置、建筑结构信息、当日/当月/当季度/当日能耗统计。在宏观展示能效管控工作的同时，平台通过绘制分类表格，汇总建筑体不同时期的能耗总体情况，并以色彩丰富的图形方式配合说明，使用户通过本能效管控平台对虹桥交通中心区域内能耗情况做到基本全覆盖掌握。
数据监测
数据监测可在不同的能源种类（电力、用水、燃气）之间切换。以电力系统数据监测为例，在平面图上以不同的颜色来区分建筑体逐时用电负荷率的高低，并可按时间段显示单位面积用电量、空调单位面积用电量以及逐时用电负荷，主要体现在在.1、各类监测仪表的读数。2、该建筑或区域能源消耗总量、单位面积均量、空调单位面积均量的逐时数据曲线。3、查看监测园区各类能耗、各类分项能耗总量、单位面积均量、空调单位面积均量的历史曲线。4、查看各类能耗异常报警信息、数据通讯故障信息。
数据汇总
对经过数据处理后的分类分项能耗数据进行分析汇总和整合，通过静态表格或者动态图表方式将能耗数据展示出来，为节能运行、节能改造、信息服务和制定政策提供信息服务。
1、数据报表和数据图表
包括各类日常工作的数据报表，以及对应不同度量值不同展示维度的数据图表。数据报表是反映不同类型建筑体的监测状况和分类分项能耗状况的统计表格和分析说明文字，可分为日报表、周报表、月报表、季度报表、年报表等，格式相对固定。
数据图表是反映各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况的直观图形和对应表格，可分为饼图、柱状图、曲线图、仪表盘或动画等，格式灵活，可交互操作。数据图表的度量值一般包括：能耗（或者总能耗）、单位建筑面积能耗、单位空调面积能耗和其他度量值（比如单位人均能耗）；展示维度一般包括：能耗分类、能耗分项、时间轴（可以细分为逐日、逐周、逐月、逐年、任选时间段等）、建筑体选择。
2、数据分析预处理
数据分析预处理主要是对于确定的时间序列，自动生成数据报表和数据图表。主要是考虑到数据量比较大的时候，即时数据分析展示比较困难，应对数据进行预处理。
平台信息系统
平台系统信息模块主要是针对平台需要的所有数据字典和建筑物概况等基础信息、建筑用能支路及监测仪表安装等专业配置信息、时间同步信息和用户权限信息等进行录入和维护。
1、基础信息维护
包括建筑物基本信息、区域信息、建筑物类型、分类分项能耗数据字典及其他数据字典等基础信息维护。所有的基础信息都可更新维护。
2、专业配置信息维护
建筑物的用电回路配置信息对电力分项能耗的拆分计算特别关键。建筑物的电力分项计量方案中必须清晰地包含其配置信息，包括建筑物计量仪表信息、变配电回路信息、各用电回路计量仪表安装信息、设备铭牌上的电器参数信息等。
3、时间信息维护
保持本平台时间与标准时间的一致性，包括机房服务器时间、各建筑监测仪表和数据采集设备的时间。
4、用户权限管理系统
包括用户组维护、用户维护、授权管理、权限验证。
能效管控各区域子平台设计
根据业主方各区域物业管理的需要，对园区内的电力、水、气等能源使用情况、建筑室内环境状况进行全方位的监测、管理。为提高能源利用率、保证建筑内人员健康、舒适提供信息支撑平台。
能耗数据采集系统
数据采集系统面向园区内的BA系统、变配电系统及空调/新风机组能耗采集。平台通过OPC通讯与BA、变配电系统链接，从中采集数据，OPC是为了不同供应厂商的设备和平台应用程序之间的软件接口标准化，使其间的数据交换更加简单可行。
建筑的设备运行参数、环境参数值主要来自于BA系统，通过变配电系统对所有电力相关数据进行采集，以直接存储或间接模型拟合的方式将结果值存储至临时数据缓冲池中，统一汇总处理后通过数据通讯系统送至平台。
本文描述的园区内总计有空调机组、新风机组，在每台机组的电控箱上安装有数字电表，从中采集有功用电量、有功功率、三相电流等能耗数据，结合BA系统中的机组运行参数，对于判断空调设备的运行工况、是否达到最优运行方式，非常有益。采集方式如下：
1、电控箱上数字电表通过RS-485通讯线缆手拉手串联的方式连接，就近连接到弱电机房。
2、弱电机房安装有RS485集线器，从设备房接出的RS-485通讯线接人RS485集线器的通道中。
3、弱电机房安装有前端能耗采集设备。设备可以看作是一台小电脑，操作界面为触摸屏，组态软件，可设定IP地址，用于电能数据采集、本地数据保存查看。RS485集线器的出线端与能耗采集设备相连。
4、弱电机房中前端能耗采集设备通过TCP/IP链入到网络交换机，通过交通中心的主干网络将电能数据发送到机房中的数据通讯服务器。
园区的客户端主要担负着将采集数据发往平台的任务，作为园区和平台的过渡端，主要实现园区的各类能源数据，通过可靠的途径发向平台的任务；该部分设计采用模块定义的设计思路，首先确定作为通讯的核心系统（通讯系统Client端）的基本协同运行模块，其次以功能接口的定义，将内部的数据供给划分为数据源区域。
能耗数据处理系统
平台展示的园区的能耗数据并不是单一仪表采集的数据，也不是单一设备运行的数据，而是多个数据根据平台指定的组合关系而成，对一些环境评价参数、空调效率系数等一些参数需要根据其他参数按照能耗模型进行数学计算得出。数据处理系统对这些数据根据平台规则进行后台数据处理，供平台统计、分析展示之用。部分处理内容罗列如下：
按照功能区、用途或楼层等方式划分为小时、日、周、月、季度、年总用电量、用气量和用水量，单位面积用电量、用气量、用水量，设备运行指标评价等；
环境分析和环境评价；
电力分项计量数据：分项计量的一级目录（空调、照明、动力、特殊）和二级目录（细分）的小时、日、周、月、季度、年统计，指标为总量、单位面积均量、空调单位面积均量、人均量；
能耗数据监测系统
对于每个楼层，包括地下空间，都有一张电子地图，地图上标明用电支路、设备安装位置、设备服务区域、能耗计量仪表安装位置的点位。显示监测能耗数据时，按照能源关系从能耗数据中直接读取并显示在相应的图表中。
设备运行监测系统
设备运行监测系统的总体目标是通过综合集成技术，构造整个园区所有重要设备的状态监视和报警监控，即通过对建筑物内各种设备信息资源的采集、监视和共享以及对这些信息的整理、优化、判断，给建筑物的各级管理者及时提供决策依据和管理的自动化。
系统提供整个园区的中央监控与管理界面，通过可视化的、统一的图形界面，管理人员可以十分方便、快捷地对系统所包容的所有子系统设备（空调、新风机组、排风机、照明、电梯、变配电、冷热源、给排水）进行实时监视和集中的统一管理，生动形象地显示所有子系统设备的运行状态；系统提供彩色动态图形显示，包括楼层的平面图及机电设备系统图。
能耗数据分析系统
分项特征积累：通过长期积累实际末端数据及分项能耗数据，发现各分项能耗客观规律不断修正分项能耗特征，补偿实测过程中的偏差及错误。
对分类能耗的纵向（按时间）和横向（按不同对象）的数据分析：
监测对象（建筑、分项、单一单位、组合查询的单位）在任一时间段（日，月，季度、年）分项能耗组成比例；
监测对象在任一时间段（日，月，季度、年）分项能耗组成的比较；
监测对象各分项能耗在任一时间段（时，日，周，月，年）总量、均量的比较。
根据当前的能耗监测数据，在外部环境（气候温湿度）大致相同的情况下，与昨日、环比的同期数据进行比较，如发现能耗数据偏差较大，则此设备可能是工作异常。因为在环境温湿度相同、作息时间不变的情况下，当前设备的能耗数据与昨日、环比的同期数据偏差不至于太大。系统如发现这样的情况，则告知相关人员某些设备能耗数据有异常，请相关人员检查处理，处理过后，记录相关处理过程。
结论
系统管控平台的建设能很好的解决传统模式中信息量少、流通不畅、缺乏综合分析、难以共享、应对突发事件反应迟缓、安全隐患较大等问题，让常规园区管理更加智能顺畅。项目的技术性能达到了国内领先的水平。
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关键词 公共建筑； 暖通空调系统； 能效分析； 对策措施
中图分类号TU998 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0078-02
能源危机作为时代的课题，追求能源的可持续利用，充分提高能源的利用率，在建筑节能领域日益受到关注。我国作为发展中国家，又是能源消耗大国，坚持能源的高效利用，确保能源与环境的和谐发展，已经成为国家发展的重要战略目标。通过对我国城镇公共建筑的能耗进行统计分析，公共建筑单位面积的能耗约为普通居住建筑的15～20倍，特别是大型、配置全年供暖通风和空调系统的公共建筑，其能耗比将更大，其中暖通空调系统的能耗将超过建筑全部能耗的65%以上。因此，加强对公共建筑的暖通空调系统的能效控制具有重要的现实意义。
1 公共建筑中暖通空调系统的能耗特点
从建筑的分类来看，由工业建筑和民用建筑两大类，而民用建筑中，又分为公共建筑和居住建筑，我们常说的如商场、酒店、娱乐场所、以及写字楼、科教文卫建筑，邮电、通讯、机场、车站等，都属于公共建筑的范畴。由于公共建筑人流量大，人口密度相对集中，对公共建筑的能耗需求较大，通过对北京、上海等大城市的公共建筑能耗与民用建筑进行比较，暖通空调系统的能耗占整个建筑能耗中的比例已超过一半以上，笔者结合郑州地区冬冷夏热的特点，选取25栋公共建筑来作为调研对象，就其建筑内暖通空调系统的能耗进行测试，其结果如下。
从上图表分析可知，暖通空调系统的能耗占整个建筑能耗的比例都在50%以上，其中在对被测查的公共建筑中，商场的照明系统能耗指标在256kWh/m～409kWh/m之间，平均值在328kWh/m，约占整个公共建筑能耗的40.3%；酒店的照明系统能耗指标在56kWh/m～189kWh/m之间，加上油、燃气等能耗折合成电耗约占71kWh/m～296kWh/m之间，约占整个公共建筑能耗的40.9%，综合办公楼的照明系统能耗指标在56-297kWh/m之间，其约占整个公共建筑能耗的41.3%。通过现场实测和调研，郑州市公共建筑的能耗相对较大，利用率水平较低，还存在较大的节能空间，特别是暖通空调系统中，对冷水机组的配备过大，在水系统中“跑冒滴漏”现象严重，管理上缺乏必要的制度和措施等。
2 加强对公共建筑暖通空调系统节能的有效措施和途径
结合郑州地区公共建筑能耗调研分析，从设计阶段的准确计量和控制，以及运行阶段的合理调节和管理，以及制度措施的建立与落实等方面都存在不足，现结合其具体实际提出相应的整治意见和措施。
2.1 从暖通空调系统的设计阶段来强化节能目标
我国对公共建筑节能设计中，从暖通空调系统的设计标准和原则上都提出了相应的要求，为此，加强对公共建筑的暖通空调系统设计环节的节能管理，合理配置建筑冷热负荷指标，因地制宜的选择系统形式，如配置冷水装机容量，设计恰当的输配系统等，都能够实现对节能指标的有效管理。
2.1.1 对建筑空调系统进行动态负荷计算
空调设计通常是采用负荷指标来确定其冷、热负荷，而在公共建筑的负荷计算上，其估算值均比实际值大1/3左右，从对郑州某四星级酒店的调研中发现，其配置的冷水机组的制冷量分别为1584kW、2112kW，在平时的运行中，1584kW的机组就已经够用，及时是在最大的需求下，2112kw的机组也能够完成制冷需求，也就是说，其冗余负荷比实际最大负荷大了一倍，不仅增加了前期投资，还造成了设备利用率降低。从公共建筑节能设计标准中规定来看，在对公共建筑进行冷热负荷计算时，必须要求设计单位逐项逐时的来进行，对于全年动态负荷的计算，也需要计算出供热、制冷负荷的全年能耗，因此，合理的负荷设计和冷热源方案，都能够对公共建筑的节能目标进行改善，特别是针对夏、冬两季的计算和累计，从提高设备的设计容量和总负荷量来合理分配供冷、供热量，以实现整个公共建筑节能目标的完成。
2.1.2 强化对暖通空调系统的输配系统的能效控制
输配系统是暖通空调系统运行的重要环节，也是实现公共建筑节能目标的重要途径。与普通民用建筑不同，大型公共建筑的暖通空调系统中，输配系统所占的能耗约占总系统的60%-70%，因此，抓住输配系统的能耗指标是提高整个系统能耗的关键。从暖通空调系统的构成中，新技术的应用，特别是变频技术的成熟，大大减少了水泵、风机等输配设备的能耗。通过对郑州某酒店水泵变频技术的测试和分析，3台冷冻水泵和3台冷却水泵全部安装变频器后，结合郑州夏季典型日的温度值，通过对变频器的温差进行设定，对进出水温差设置为4.9℃～5.6℃，通过进行实测，冷冻水泵的平均每小时节约电耗为47%，冷却水平均每小时节约电耗为51%。
2.1.3 强化对室内环境设计标准的合理设定
结合公共建筑的室内环境特点，合理的设定暖通空调系统的冷热参数，对于建筑节能也是重要的关键点。比如对于夏季时室内温度设置过低，冬季室内温度设置过高，不仅加重了暖通空调系统的负荷，也使得能耗增加，运行成本攀升。据统计，在冬季供暖时段，每降低1℃，能够节约能源6%-10%，在供冷时段，每提高1℃，能够节约能源8%-10%，而且长期处于空调环境下，对人的健康是不利的，因此，从人的舒适性来看，合理的温度和湿度是确保健康的前提，也是实现公共建筑节能目标的前提。
同时，需要注意的是，新风量作为输配系统中消耗大量能量的关键指标，在节能目标上，合理的减少新风量，充分利用自然风源，如过渡季节应该加大新风量，或者全部采用新风，可以大大节约建筑能源消耗。
2.1.4 强化对暖通空调系统中节能技术的应用
节能技术的应用是建筑节能工作的重点，从对郑州部分公共建筑的能耗分析中，做好节能技术工作，充分利用过渡季节的新风量，对空调系统中的热量和水系统进行回收和利用，都是节能的重要方向。如变频技术的使用，可以对冷水泵、冷却水泵，以及机组进行高效的利用，减少不必要的管路系统的能源消耗。再如变风量空调系统，通过对末端装置变风量的调节，从而合理调节空调机组的风量，已达到节省设备和能源的目标。热回收系统通过对内外余热进行回收，以便于充分利用加热设备的余热，实现提高能源利用率的要求。同时，增加太阳能、热泵技术等也可以大大提高建筑节能水平。
2.2 加强对暖通空调运行中的姐能控制
运行过程中的节能控制是实现建筑节能的重要方向，特别是空调系统在运行过程中，通过对各设备进行合理的调节和控制，通常可以实现对能耗的精确计算。如对投入运行的空调机组台数进行控制，对启停进行控制，对供水系统进行有效调节等。楼宇自动化控制系统是专门针对建筑物内部各设备的工作状况进行实时监测和控制，以实现对人力、物力、能源等安全可靠控制。同时，对于智能化建筑来说，加强对空调系统的自控能力，也是提高建筑设备利用率的有效途径。
2.2.1 加强对建筑系统内各能耗的准确计量
能耗计量是实现公共建筑节能目标的关键，只有将建筑内部的各个用能系统进行分类、分时、分项统计和计量，对于不合理的用能问题要进行及时的改进，如在结算能耗时，侧重于对房间面积、使用时间的控制，而忽视了对使用者节约能源意识的提高，以致于冬季房间温度过高，夏季房间温度过低，不仅有害健康，也对能源造成了严重浪费。
2.2.2 对部分负荷进行合理的调节和控制
暖通空调系统中，对水系统的设计和控制是节约能源的重要环节。从建筑设计负荷来看，一年中大部分时间系统实际负荷都远远小于设计负荷，制冷机长时间的启停都是能源浪费的重要环节，因此，改进和完善机组部分负荷的运行效率，以实现对建筑节能目标的完成。
2.3 健全和完善公共建筑节能制度
不同地区、不同类型的公共建筑，其能耗也不尽相同，为此，必须结合本地实际，制度规范的建筑设计和施工标准，对建筑节能工程进行严格的审查和监督，从管理条例和制度措施上来推动公共建筑的节能目标的实现。同时，作为公共建筑管理部门，也应该加强对管理人员的节能意识的培养，从制度上明确国家对节能政策的实施要求，尤其是政府事业单位的建筑节能工作，更应该从严格管理上来突出节能的意义和重要性。
3 总结
作为公共建筑节能的重点，暖通空调系统的节能具有重要的意义，为此，必须从建筑设计阶段加强，加大对建筑冷热负荷的准确计量和合理配置，在运行管理阶段，加大对暖通空调系统的能效监测和控制，从制度管理上不断完善，以真正将公共建筑节能工作落实到具体的实践中。
参考文献
关键词：零能建筑;生态建筑;常规能源;生物科技;未来建筑
Abstract: This paper briefly introduced the "origin, development and current situation of zero energy building". At the same time, the new "zero energy building" new energy technology for a number of classification, the architect of reverie future construction, put forward "zero to the future direction of development of building".
Keywords: zero energy building; ecological building; energy; Biotechnology; future architecture
中图分类号：[J59] 文献标识码：A 文章编号：
【大纲】：
1.什么是“零能建筑”
1.1“零能建筑”的概念和起源
1.2“零能建筑”的现实意义
2.“零能建筑”的现状
2.1国际现状
2.2国内现状
“零能建筑”的生态化需求
3.1什么是生态学和生态建筑
3.2建筑的生态化意义
3.3“零能建筑”的技术手段
4.未来“零能建筑”的设想
4.1其他科学家的概念设计
4.2本人对生物“零能建筑”的遐想
参考文献
【正文】
零能建筑即“零能耗建筑”
建筑能耗一般指建筑在正常使用条件下的采暖、通风、空气调节和照明所消耗的总能量，不包括生产和经营性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常规能源的建筑。
--《百度百科》
无论任何形式的建筑，在日常使用时，总是在不断的消耗能源来保证室内各种环境条件符合人类活动的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是现在“零能建筑”中最主要的环节。
随着全球经济的不断发展，对传统自然资源的需求越来越大。据IEA的《世界能源展望 2007》预测，全球2005年到2030年间的一次能源需求将增加55%，年均增长率为1.8%。能源需求将达到177亿吨油当量，而2005年为114亿吨油当量。
另根据联合国环境规划署（UNPE）的统计显示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其产生的固体废弃物占全球总量的30~40%，其发排放的温室气体占全球总排放量的20~40%。在中国现在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全国总能耗的40%。
根据以上数据，控制建筑耗能将成为控制全球能耗的重中之重。解决好建筑能耗问题是人类解决能耗问题的关键。
“零能建筑”是随着建筑节能技术不断发展而提出新的目标。早在1952年德意志标准研究所（DeutschesInstitutFür Normen）就制定了建筑保温的设计标准：《DIN4108-建筑保温（Wärmeshutz in Hochbau）》。上世纪末，保护环境在全球引起普遍重视。各种绿色计划在不同国家地区推出。北美推出绿色建筑计划，美国和加拿大前后成立半官方性质的绿色建筑委员会（Green Building Council）。1992年，德国弗赖堡落成了一个实验项目--全零能耗建筑。2010年6月，由美国能源部设计、建造的“研究支持设施”（The Research Support Facility，简称RSF），隶属于美国能源部的国家再生能源实验室正式启用美国启用，并且通过了LEED Rating System（绿色建筑评价标准）的环保建筑认证，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生产的能源高于其消耗的能源，除了自给自足，更能供给他人，是目前世上已知最大的环保建筑，在节能减排方面更是领先世界标准15年。
中国绿色建筑起步较晚，但在国内也有多家单位进行尝试。如：浙江绍兴滨海工业区东亚大厦；莘庄工业区上海太阳能科技有限公司办公大楼；万通生态城新新家园零能耗会所等不断涌现，均称自己为国内第一个“零能建筑”。
同时，国内对于“绿色建筑、零能建筑”的过分商业化行为，也引发了不同的声音，在“2011年国际低碳城市暨可持续建筑环境技术研讨会”的清华大学建筑学院副院长朱颖心教授表示，应堵住“把绿色建筑当成纯粹商机来炒作”。 这就涉及到未来5年甚至更长时间内绿色建筑应该如何健康发展的问题，这个问题处理不好，将彻底改变节能、环保和绿色指数的规划初衷。
国内现有的零能建筑。大多强调使用新能源技术去减少旧能源消耗；而把建筑空间本身的生态作用（也就是所谓的被动节能作用）放在第二位。一个建筑空间本身形体、主要的空间设置都从根源上决定了一个建筑的基础能源消耗量。美国能源部的“研究支持设施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，这也是其能达到零能标准的重要因素。
如果节能建筑仅仅是建立在使用一种新的非可再生能源去替代一种旧的非可再生能源，那本身就不是生态的行为。即便建筑本身达到了旧能耗的自我平衡，也不能算是一个合格的零能建筑。只能看做是新能源技术的堆砌物。
生态建筑应该是零能建筑的基础，而零能建筑应该是生态建筑的目标。
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生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其相互规律的科学，其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。任何事物都不能从与其他事物的关系中分离出去，它强调共生和再生原则。
20世纪60年代美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞（Paolo Soleri）把生态学（Ecology）和建筑学（Architecture）两词合并为Arcology，即生态建筑学。生态建筑学首先提倡的是建筑的节能性；其次是建筑材料的环保可再生性；最后的与地域文化的兼容性。所以生态建筑也被称为绿色建筑，可持续建筑。
零能建筑未必一定是生态建筑。部分所谓低能耗/零能耗建筑，仅仅是新能源技术的堆砌。为了所谓节能而增加的初期投入与节能的后期成效不成正比；单独考虑新能源而不注意新能源的可持续化问题。这些有失偏颇的建筑背后体现的不是绿色建筑的核心思想，而是社会的功利主义。
一个真正地零能建筑，设计首先要从被动节能入手。增加建筑自身的节能效能。采用建筑的生态化手段，充分利用环境中的地形、自然光、自然风、降雨等天然要素，使建筑达到被动节能的最佳状态，再依靠新能源、新科技调节现有环境，使建筑达到零能状态，甚至负能状态。
建筑的生态化设计手段：
关键字： 节能设计 窗墙比建筑体型系数 优化
中图分类号：TE08文献标识码： A
Abstract:The construction industry energy consumption has increased year by year, and become a big energy consumption of public buildings. This paper introduce how to optimize the shape coefficient and the area ratio of window to wall design, providing reference for building energy-saving plan selection. And pointed out that in all aspects of building energy saving design should have the awareness of energy conservation through the whole, in order to achieve the maximization of energy efficiency of buildings.
Key words:energy saving design； Building shape coefficient；area ratio of window to wall； majorization
1．我国建筑能源消耗现状
目前，能源短缺问题已成为世界可持续发展所面临的重大问题之一。【1】随着我国城市化建设进程的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅上升，目前达到全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13%，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95%以上仍是高能耗建筑，而我国建筑能源利用率处于世界下游水平（我国能源利用率28%，欧美平均近50%,日本57%）所以建筑节能是节能的重点之一
2．公共建筑能耗现状
我国房屋建筑面积巨大，其中公共建筑面积约为45亿m2。据统计，公共建筑面积占城镇建筑总面积的比例不到4%，但能耗的电量却占20%以上。【2】据推算，我国大型公共建筑单位面积耗电量达到70～300KWH，是普通居民住宅的10～20倍。以北京为例，全市的宾馆、商厦、写字楼等大型公共建筑面积仅占民用建筑的5.4%，但全年耗电量却高达33亿KWH，接近全市居民用电的一半。这类建筑面积较大，能耗较高，单位面积耗电量是普通公共建筑的4～6倍，住宅的10～15倍。
3、建筑能耗的组成及影响因素
【3】建筑能耗受诸多因素的影响，主要是建筑本身的因素。一是结构能耗；二是使用能耗。对于结构能耗，主要在于提高建筑的保温隔热性能以及气密性等，降低从建筑围护结构中散失的能量；而在使用能耗方面，主要是冬季供热和夏季空调制冷，占整个建筑能耗的55%以上。具体到办公建筑来说办公建筑的基地、方位、体型、护结构的材料和性能及内部空间的形式和大小等是影响其能耗的主要因素。
本文就以中核科技综合楼节能设计为例，针对建筑体型设计、窗墙面积比设计两方面对建筑能耗的影响来分析如何实现建筑节能。
4．科技园综合楼的节能设计概况
科技园综合楼位于北京房山高新产业区，建筑物地下室为2层。用地面积73859，总建筑面积138622，其中地上建筑面积107022，地下建筑面积31600M，共有塔楼2栋，共计138622平方米。早在设计初期就倡导节能环保技术的运用，积极建成创新、节能建筑，实现经济效益、社会效益、环境效益的统一。因此在该建筑的方案设计中从建筑平面、护结构、玻璃幕墙的使用、窗墙面积比的设计、地下室采光系统、中水回收利用系统、雨水回收利用系统、外墙楼板材料的选择都根据国家《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005标准设计，广泛采取节能措施达到建筑的高效节能。本文着重从建筑体型系数、窗墙面积比，二方面来分析不同建筑体型系数和窗墙面积比对能耗的影响，及如何更有效得优化体型系数和窗墙比。
4.1建筑平面体型分析
科技园综合楼建筑物由建设地块北侧塔楼A和南侧塔楼B两座地上高度75.9M的17层高层塔楼和两座塔楼之间及西侧地上高度21.3米的4层裙房三部分建筑物共同组成，建筑分类为一类高层建筑。按照建筑物功能及维护机构能耗站全年建筑总能耗的比例特征划分，本项目属于甲类公建。
基地东、南临城市道路，西、北与城市道路间以绿化带隔离，基地的两个主入口在东侧和南侧。塔楼A栋位于基地北侧，塔楼B于基地南侧，两者之间以CD裙房相连，建筑群整体呈半围合的”L”如右简图：
4.2体型系数对传热耗能的影响
遵照《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009,综合楼按甲类公建设计。在建筑设计规范会对建筑体的体型系数会做明确规定。建筑体型系数是指：“建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值”。其公式为:S=F0/V0式中:S―建筑体型系数F0―建筑的外表面积V0―建筑体积。从上述的定义和公式,可见它是单位建筑体积占用的外表面积,它反映了一栋建筑体型的复杂程度和围护结构散热面积的多少,体型系数越大,则体形越复杂,其围护结构散热面积就越大,建筑物围护结构传热耗热量就越大,因此建筑体型系数是影响建筑物耗热量指标的重要因素之一。综合楼位于冬寒夏热地区，从建筑采光、艺术和人体的热舒适角度考虑，公共的建筑体型系数往往偏高，从建筑节能角度，宜降低体型系数。判断一办公楼节能效果不应是护结构总面积大小，而是以南墙面尺寸够大，其他外墙面尽可能少为标准来评价。建筑体型应尽量采用长轴朝向东西的长方形体型最好。【4】为分析体型系数的影响将参照建筑比较，模拟不同计算高度下的传热量进行对比分析计算结果如表1表中数据为计算软件条件下单位建筑面积通过外维护结构的显热传热量
表1
从计算表格看出，建筑面积不同，只要体型系数相同，单位建筑面积通过外维护结构的显热差传热量相差非常小，不超过2%。随着体型系数的增加，单位建筑面积通过外维护结构的显热传热量按一定比例线性增加。由于在各大中城市中的超高层建筑所占比例非常小，因此建筑的极限体型接近0.13，其耗能量也最小。当体型系数增大到0.2时单位建筑面积通过外维护结构的显热传热量增加约25%；当体型系数达到标准所要求的最大的最大值0.400时，单位建筑面积通过外维护结构的显热传热量增加约110%。单位建筑面积通过外维护结构的显热传热量的增长速度大于体型系数的增长速度。
因此 通过分析比较可得，对于体型系数相同的建筑，不论建筑面积的大小，平面形状如何，只要维护结构的节能措施相同，则单位面积通过的外维护结构的显热传热量相同，因此建筑方案设计时，只要建筑体型系数相同，可以灵活的选择建筑的平面形状和建筑体型。
综合楼的体型系数为0.097
4.3窗墙面积比的设计对节能的影响
在建筑围护结构的能耗中，外窗（包括透明幕墙和阳台门）是屋顶、墙体、外窗三大维护构件中热工性能最差的构件。是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。目前我国公共建筑中，窗的能耗是墙体的3倍，屋面的4倍，约占建筑维护结构总能耗的40%--50%，因此加强对窗户热损失的研究，尤其是不同朝向，不同窗墙比窗户热损失的研究对于降低建筑的总能耗有很重要的作用。以利于设计低能耗建筑，本文就各朝向、不同窗墙面积比情况下，窗墙面积比对冬寒夏热地区公共建筑能耗的影响作一分析：
4.2.1窗墙比面积概念
窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位抽线围城的面积）的比值。在公共建筑的规定性指标中，用单一朝向外窗（包括透明幕墙）来限定。同时还提出了平均窗墙
窗墙比对冬季采暖能耗的影响分析
综合楼建筑物地下室为2层。用地面积73859，总建筑面积138622，其中地上建筑面积107022，地下建筑面积31600，窗墙比（各朝向窗包括透明幕墙）：东0.43，西0.36，南0.43，北0.43。该建筑物位于北京属于冬寒夏热地区，其建筑设计应满足保温要求。遵照《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009强制性条文规定：【1】建筑的每个窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70，当窗墙面积比小于0.40，玻璃的可见光透射比不应小于0.40。 其各项热工性能均达到节能标准的规定值，现在一定范围内分别改变对能耗有影响的建筑的窗墙比，模拟计算分析对能耗的影响。【6】计算软件采用清华大学开发的公共建筑节能设计计算软件DeST-c.
4.2.2冬季采暖耗能模拟计算分析
从东、西、南、北方向对不同窗墙面积比下办公楼的整个供暖季节单位建筑面积累计耗热量做模拟计算：调整一个朝向的窗墙面积比分别为0.2、0.3、0.4、0.5，保持其他方向的窗墙面积比、外窗传热系数和遮阳系数等其他维护结构的热工参数不变。计算各种情况下的建筑能耗。见表1-4表中第二列为计算建筑单位建筑面积采暖能耗，第四列为计算建筑与参照建筑能耗相同时只改变同朝向墙体需要达到的传热系数，第五列为计算建筑能耗相同时只改变同朝向窗需要达到的传热系数。
表1 南向窗墙比变化对采暖能耗的影响
表2西向窗墙比变化对采暖能耗的影响
表3北向窗墙比变化对采暖能耗的影响
表4 东向窗墙比变化对采暖能耗的影响
4.3.3模拟分析结论
根据上表1-4各向不同窗墙面积比条件的采暖能耗情况可以得出：【5】窗墙比的变化能耗的影响随朝向不同变化不大，窗墙比增加0.1，能耗量约增加3%，但南向窗墙比变化时，采暖能耗指标最小，北向窗墙比变化时，采暖能耗指标最大，相差大约7%。从表1-4可以看出：【6】当窗墙比由0.4增加到0.5时如果只改变墙体的传热系数，达到建筑的能耗指标，那么要减小到0.1左右，这在目前工程实践中是不能做到的；当窗墙比由0.4增加到0.5时如果只改变窗的传热系数，达到建筑的能耗指标，那么要减小到2.0左右，窗墙比如果增加到0.6，窗的传热系数减小到1.8左右。国家标准并无规定对具体地区，具体建筑给出最佳的窗墙面积比，给的只是一个指导范围。为达到国家建筑节能50%的目标，我们必须对特定地区，特定建筑类型对外窗进行节能优化设计。
因此，对于同一建筑随着各朝向窗墙面积比的增加，单位建筑面积的采暖能耗增加比例接近，但改变南向窗墙比能耗指标增加量最小，因此在选择设计方案时，如果需要增加洞口面积，应尽量增加南向窗洞口的面积。当建筑的能耗指标超过节能标准的限值，而建筑要求需要较大的窗墙比时，不应单独采用减小 墙体传热系数的做法，应该减小窗的传热系数或者同时改变墙体和窗的传热系数，这是既经济又切实可行的方法。在公共建筑节能设计中，各朝向的最佳平均窗墙面积比为0.4，平均窗墙面积比如果超过0.6，在目前的节能技术条件下，要满足公共建筑节能设计标准的要求就不经济了。
4．结论
综上所述，针对建筑体型设计、窗墙面积比设计两项做了详细的节能数据分析，揭示了优化建筑体型、窗墙面积比都会对建筑节能产生重要的影响。除此之外，通过对综合楼建筑节能设计的梳理，对建筑节能也有更深刻的认识：节能意识应贯穿建筑节能设计的各个环节；建筑工程中的节能理念，涉及到建筑物的外墙隔热、屋顶的隔热、建筑照明系统的技能、建筑通风系统的节能等多个方面,这是建筑行业节能发展的需要。在科学的节能理念的引导下，达到建筑物节能高效的最大化。
建筑节能是城市建筑发展的主要方向,也是建筑企业在建筑施工中需要不断加强的方面,做好建筑节能工作,将会为建筑企业创造更多的经济效益,也为社会环境的良性发展做出更大的贡献。
参考文献：
【1】中华人民共和国住宅与城乡建设部 《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）
【2】张爱萍 《浅谈公共建筑节能设计的必要性》2009.13
【3】 张涛《建筑节能技术经济分析》环境保护科学 2008
【4】张方 《办公建筑节能研究》 中国建筑工业出版社2011
关键词：工业建筑；节能措施；节能设计
Abstract: the industrial building energy consumption in total energy consumption society represents a significant proportion, as China's energy conservation and emission reduction work thorough development, industrial building energy saving more and more attention. Combining with the project example, the energy saving design in a factory to analysis.
Keywords: industrial architecture; Energy saving measures; Energy saving design
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
1 我国工业建筑能耗现状
中国是一个能源消耗大国，其中建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）占全社会总能耗的30%以上，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源（占全社会总能耗的16.7%），则建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7％。随着我国工业化程度的不断提高，建筑能耗的比例将继续提高。按目前的趋势发展， 到2020 年，我国建筑能耗将达到10.9 亿吨标准煤。
目前，我国的工业建筑处于持续增长阶段，调查表明，我国每年完成的建筑工程投资额中，工业建筑占了多半。以东莞地区为例，该地区是我国制造业名城，
工业企业数量庞大。2011 年工业企业用电量接近450 亿千瓦时。各类型企业所占的比例及构成见下图。
根据近年东莞地区工业用电占总用电量以2005 年耗电量比例为基础，5 年来，工业耗电量占总用电量的比例依次为12.3%、13.7%、31.3%、19.3%、30.2%，工业耗电量占总用电量的平均增长率为21.3%，工业建筑的能耗比例增长很大。
由此可见，提高工业建筑节能意识，降低工业建筑能耗，是当前建筑节能的重要领域，是需要迫切解决和深入研究的问题。
2、项目概况
该项目为某食品的生产基地。建设用地面积23．2万m2，规划总建筑面积19万m2，其中一期总建筑面积10．5万m2。
3、建筑节能设计
一个全厂区的节能生态设计是一个系统工程，必须从前期的规划设计阶段就考虑建筑节能生态策略，注重节能、生态、绿色、环保部等概念的引入。
3．1节能目标
节能设计首先应明确节能目标，目标设定应科学合理，同时应具有一定的前瞻性，参照现阶段国家对公共建筑节能50％目标，本项目提出综合节能目标不低于50％，在个别建筑单体适当超越。有了明确的节能目标，下一步就是综合选用
科学合理的技术手段去实现。
3．2主体结构节能
建筑节能必须系统规划，在建筑方案设计中，注意良好的朝向与通风，控制体形系数、窗墙比、护结构(外墙、屋面、地面)传热系数等指标．这些指标是建筑节能设计的根本。护结构墙体的传热得热量计算是空调冷负荷计算关键环节之一。通过对围护结构散热公式的分析可知，一个有着足够总热阻的房屋。只需一盏40W灯泡所产生的余热就可以在冬季保持室内适宜的温度。由此说明，提高围护结构的总热阻具有很大的节能潜力．这是建筑节能前先应该考虑的问题。降低护结构的传热系数主要包括降低外墙及屋面传热系数和门窗传热系数。
（1）外墙及屋面
墙体和屋面是建筑同护结构的主体．其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。以建筑采暖耗热量看，我国北方建筑外周护结构热量损耗大体上为气候条件接近的发达困家的4—5倍。因此，使用新型墙体及屋面保温材料是推进工业建筑节能的关键所在。随着我国建筑节能工作的纵深发展，不断涌现众多品种的保温隔热材料。根据外保温形式和保温材料的不同，我国现在使用较多的外保温技术有薄抹灰膨胀聚苯乙烯保温板外墙保温系统(下面简称EPS板系统)、聚苯颗粒保温系统、聚氨酯外墙外保温系统和外挂式保温系统等几种外保温形式． 建筑保温节能技术是建筑节能技术的一个重要分支，而外墙及屋面保温技术义是建筑保温节能技术的核心部分。
（2）门窗
门窗是建筑护结构的主要耗能构件，一般是薄壁的轻质构件，是建筑保温隔热、隔声的薄弱环节，尤以绝热性能最差，它通过辐射传递、对流传递、导热传递和空气渗透等四种形式导致建筑物能量流失，普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑冬季保温和夏季降温能耗的50％以上。因此门窗是改善窜内热、光环境的重中之重，其性能直接决定着建筑节能的效果。增强门窗的保温隔热性能，减少门窗的能耗，是改善建筑热、光环境质量、实现建筑节能目标的重要步骤。其措施有：
①提高门窗的热工性能。通常，玻璃占整个建筑门窗面积70％以上，因此建筑门窗的节能应当首先考虑玻璃的因素。对全空调系统的中央控制楼或严寒、寒冷地区经常有人办公的综合楼可采用双层窗户或采用中空玻璃，以达到节能目的。
中空玻璃是由两层以上玻璃将空气层密封起来，其间层中充以黏度系数大而导热系数小的惰性气体以减小间层中的对流换热，其节能特性的主要指标传热系数为2．7～3．3 W／m2•K，而普通单片玻璃为5．8 W／m2•K。目前中空玻璃的生产技术已经相当成熟，实际使用广泛，节能效果明显，而投资则增加不多；
②增强门窗的密闭性。可以通过提高门窗的气密性，如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封；框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等；扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等；扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。以减少冬季室外冷空气的侵入以及夏季热气流的渗透；
③控制窗墙比。在保证日照、采光、通风、观察等要求的条件下，尽量减小外门窗洞口的面积；
④注意外门窗框材质的导热性能。在生产环境许可的情况下，尽量选用导热系数小的材料制作门窗框，如外门外窗采用塑钢门、塑钢窗代替钢门、钢窗，或采用百页窗帘、窗板等，以提高门窗的保温隔热性能。对于严寒地区的综合楼、或是
采用全空调系统的中央控制楼，外门需设防风门斗，减少冷热气流的交换，以提高建筑物整体的节能效果。
（3）水
水作为一种资源，减少用水量、用足可再生资源，可循环利用就是节能的基本原则。此项目中，在设计过程进行水的分类规划和管理，如自来水、雨水、中水、生产清洁废水和冷凝水等，尽量做到“高质高用，低质低用”。
3.3设备节能
关键词：绿色建筑；主动式；被动式
一、被动式绿色建筑技术
建筑节能以建筑本身为主体，以高新技术和新型材料为载体实现建筑产业绿色化。被动式建筑节能，是通过非机械式的技术手段，通过改变建筑自身因素来实现节能目的的节能技术。在设计绿色建筑项目时，首先被纳入考虑范围的就应该是结合地域特点和气候特性，从被动式建筑节能技术中做选择。被动式建筑节能技术从建筑本身入手，从设计根本上降低建筑能耗问题，大大降低绿色建筑开发成本，是收益率最高的节能手段。
（一）建筑外墙保温技术。（1）外墙内保温。墙内保温是在外墙的室内一侧铺设保温材料，常用增强水泥型聚苯板材、增强石膏型聚苯板材、聚合物砂浆型聚苯板材等，以期达到保温效果。内保温板材因自重较轻对粘合剂要求较低，亦不影响外墙面装饰。该技术具有操作简单、价格优惠、施工安全等优点。（2）外墙外保温。外保温是指将保温材料粘结或悬挂在建筑外墙外侧的保温做法。外保温隔热层可以消除传统墙体的冷热桥效应，绝热效率最高可至90%，在达到保温要求的同时，既兼顾保护主体结构的功能，又保证室内空间。外墙外保温系统分为，现场喷洒、涂抹的保温材料和外挂式预制板的保温材料。外墙外保温施工环境在户外，工程的实施易受到季节性影响，且在高层建筑施工中安全性较低。
（二）建筑窗体节能技术。建筑外窗是建筑护结构中面积比重较轻的部分，相比于常规保温墙体能耗比较高，建筑外窗改造一是窗体本身的保温隔热性能，二是对外窗增设外遮阳系统来降低热辐射。常用断桥铝窗框、LOW-E低辐射玻璃和外窗外遮阳系统三者搭配应用为建筑窗体提供多种节能方案。
（三）建筑通风技术。建筑自然通风是建筑设计中必须充分考虑的内容。由于气候环境的变化以及家用空调的普及，建筑室内环境温度调节逐渐依赖空调系统，随之提出了被动式通风的概念，它是指通过对建筑场地环境、所处地区气候条件等多方面因素的综合考虑，在不借助机械式消耗能源设备的帮助下，主动的通过自然手段来达到调节建筑内部空气环境的通风方式。被动式通风系统的设计原理依赖于科学的设计和一部分零能耗的空气诱导构件，实现对室内空气质量和温度进行调节。一方面是通过变换建筑朝向、开口大小和位置、导风系统的选择、建筑形体和建筑组团的排布方式等，来实现自然通风对建筑内环境降温的目的，降低建筑空调系统的负荷从而减少能源消耗；另一方面是通过借助热量交换构件，对进入建筑的空气进行预降温或预加热，辅助温控设备对室温进行调控。目前比较常见的热交换设计有太阳能换热器和地下管道空气预处理系统。
二、主动式绿色建筑技术
（一）水资源回收利用技术。中水的净化原理是将污水处理厂收集来的人类生产生活中的污水、废水，经过传统的二级处理，使净化后的污水能够达到向自然水体排放的标准，再将这些水经过过滤、消毒或新型膜技术的深度处理，所得到的中水达到足够低菌群含量才能进行二次利用。
雨水作为一种清洁的非传统水源，其收集相对简单，城市降雨或流经城市下水管网汇集至污水处理厂，或从地表向下渗透用作绿化灌溉。雨水水质的各项指标均优于城市污水，经过初步的过滤和消毒步骤可以应用于绿化、消防、洗车等对水质要求不高的用水项目中去，是缓解水资源消耗的有效途径。
（二）太阳能利用技术。光伏发电系统是利用太阳能光伏电池板对太阳能的收集，将光能转化为电能的过程。光伏发电系统是最具发展前景的能源转换方式之一，它是对自然能源和消费型能源间最直接的转换，光伏发电系统的发展将会很大程度缓解城市电力系统的压力。
三、结语
绿色建筑技术具有较强的技术针对性，在设计工作之前应明确各项绿色建筑技术的定义和分类。本文首先对被动式、主动式绿色建筑技术进行区分，介绍了具有普适价值的绿色建筑技术，这为各类建筑节能设计工作提供参考方案，是降低建筑能耗最根本的方法。
关键词:建筑能耗;建筑节能;设计
中图分类号:TU201.5 文献标志码:B 文章编号:1672－4011(2016)02－0003－02
1建筑能耗的基本内容
1.1建筑能耗
建筑能耗主要指非工业建筑耗费的能源，如公寓、小区、花园、商城、旅馆、地铁、体育馆等建筑，它是众多民用建筑耗费能源的总称，民用建筑建设使用过程中，会以照明、供冷、供水、供电等形式不断耗能，能源消耗是民用建筑提供各种服务的基础，见表1。
1.2全球建筑能耗近况
在当今，建筑能耗是能源消耗的主要方式之一，它极大影响了全球能耗量。建筑用能的规模与国家经济实力呈正比关系，经济实力越强，建筑用能比例越大。建筑用能需要国家支付庞大的能源费用，不是一般发展中国家可以承担的，所以基本上建筑能耗较多的国家综合国力较强。如发达国家的典型代表美国，全球近20%的能源是美国消耗的，而其中近一半的能源消耗属于建筑耗能。美国、中国的人均建筑能耗位列第一、第二，美国是因为建筑耗能较多导致数据庞大，但是我国是因为13亿的人口导致数据庞大。但是我国城镇人口人均建筑用能数量远远低于美国。
1.3中国建筑能耗近况
以下是建筑运行需要的能耗量:全国总发电量中的近1/5属于城镇建筑能耗，全国非发电用煤量的近3/10用于偏冷城镇的供暖，全国商品能耗超过1/5的部分属于建筑能耗。经分析，不同类型的建筑能耗，除了农村住宅建筑能耗最低外，其他三种建筑能耗差别较小。但这三种建筑按平均单位面积能耗量比较，能耗量差距较大，从低到高为住宅能耗量、采暖能耗量及商业和公共建筑能耗量。
1.4中国住宅建筑能耗分析
城镇住宅用能(不包括采暖)是指除严寒和寒冷地区采暖能耗外，城镇住宅所消耗的能源。2011年我国的城镇住宅能耗为15350万tee，占我国建筑总能耗的22.34%。该类建筑的各终端用能用途能耗相关数据分别占住宅总能耗的10.4%，18.5%，22.2%，31.1%，9.5%和8.3%(见图1～2)。
2建筑节能的定义
建筑节能从广义来看，泛指建筑全寿命周期内的能耗降低。建筑全寿命周期是指建筑从收集原材料、设计施工、安装使用、维护保养直至拆毁的过程，该过程涉及到建筑配件的加工、现场施工等环节，可以通过合理技术和手段，降低该过程中能源的消耗。这种定义包含较广的建筑节能范围。但是狭义的建筑节能仅需要在运营过程中实现能耗降低。这一阶段建筑能耗量占总体能耗量的近80%，本文论述的整体内容参考广义的建筑能耗，但是在论述个体建筑群或者绿色建筑时，通常以狭义的建筑节能进行研究。
3绿色建筑
其定义如下:在建筑使用期限范围内，尽可能地避免资源浪费(节约能源、土地、水资源及材料)、避免环境遭受破坏及降低污染程度，从而让人们拥有一个更加健康、适宜且高效的生活环境，实现建筑与自然谐调。
4《绿色建筑评价标准》
GB/T50378－2014《绿色建筑评价标准》(以下简称为《绿标》)，在国内对建筑进行标准评价时，其把绿色建筑当作核心内容，把“星级绿色建筑评价标识”当作统一标识。这个评价标准遵循“四节一环保”基本原则，在确定某绿色建筑是否达到标准时，主要考虑土地、能源、水、材料的节约使用情况及建筑外部环境质量情况、建筑管理等6个指标。对“绿色化程度”进行界定时，6个指标中又分成3个等级，分别是控制、一般等级和优选项。对所有参加评价的建筑来说，控制项是必不可缺少的前提条件，接下来才是根据符合后两项的条件要求，从而确定建筑的级别是属于一星、二星、三星。从这个标准来看，其把绿色建筑进行了类型划分，包括两种类型，一是公共建筑类型，二是住宅建筑类型。本文重点对后一种类型作出研究。
5绿色建筑的评价要求
1)节约土地和室外空间。其控制项有:建筑对环境造成的影响情况、建址情况、平均每人使用土地的指标情况、建筑每天阳光照射情况、建筑小区绿化情况及平均每人绿地面积情况、有无场地污染情况和施工情况。一般项有:旧建筑循环使用情况、物理声、风、热环境等情况、公共设施设备建设情况、绿化植物适植性情况及品种、数量情况、公交情况、水渗透情况等;优选项有:地下及废弃空间使用情况等。2)能源节约和使用。其控制项有:热工性情况、集中供热供冷情况、以户为单位进行集中暖气供应计算测量及室内温度调控情况等;一般项有:通风情况、光照情况、设备最大化程度运用情况、室内照明情况、能源循环使用情况等;优选项有:最大程度上使用建筑综合能源节约比率及可再生能源循环运用的比率等情况。3)水资源节约和使用。大力倡导推行“开源”“节流”策略，最大程度上运用水资源，尽可能实现节约，在对废水进行处理的基础上循环使用，采取控制水使用量、阶梯供应水资源、循环用水、加大雨水利用率等手段，尽可能实现水资源的最大程度使用。4)材料资源节约与使用。申报的建筑项目有没有降低用料量，最大程度上使用本地原料及减少高能耗用料量，尽可能加大可循环可再用原料量，降低纯粹只起点缀作用的构件用量等，从而最大程度上降低用料对环境、资源产生的负面影响。因为这部分仅是降低纯粹只起点缀作用的构件的用料量和建筑设计存在关联，和其他指标基本上没有关联，本文对其他指标不再进行讨论。5)室内环境质量。该部分在居住建筑方面的控制项指标主要涉及每套户型对日照和采光的要求、室内背景噪声要求以及围护结构隔声性能要求、居住空间的自然通风能力、室内空气污染物浓度的要求;一般项主要包括建筑视野情况、围护机构防结露性能、建筑的耐高温热工性能、采暖系统和空调系统的调控能力、建筑外遮阳使用情况、建筑室内通风换气装置设置情况等相关内容;优选项主要指标有建筑室内新型功能材料的相关要求。6)运营管理。运营管理阶段要求合理处理建筑、住户以及自然三者之间的关系，达到满足住户对空间环境的建筑安全性、舒适性要求，同时又能达到保护周边自然环境的要求。运营管理部分的评价指标主要有物业对节能、节水、节材、绿化、垃圾、智能化系统等方面的管理。由于该部分主要评价的是建筑使用情况部分的内容，与建筑设计关联不大，本文对其讨论和研究较少。
6建筑节能的主要方式
1)主动式节能方式。指的是在建筑的运营阶段由于使用高效低能的建筑设备和建筑电气而减少的建筑用能。2)被动式节能方式。是指减少甚至取消建筑设备和建筑电气，采用非设备化的方式减少建筑用能。这种节能方式是通过直接利用现有的气候和环境，即风力、太阳能、环境温湿度、植被、场地地形等条件与建筑设计融合来减少与外界的热交换，从而达到降低建筑能耗的目的。“被动式”和“主动式”是针对建筑对能源的使用方式以及降低方式提出来的，不同的方式对建筑降低能耗的措施也不同。
7目前绿色建筑设计存在的问题
1)生硬套用绿色建筑技术。我国依照《绿标》审核申报的绿色建筑，但是当下众多绿色建筑仅仅是为了满足绿色建筑的评价标准，生搬硬套地使用绿色建筑技术，不能以合理、科学的手段实现绿色建筑技术的应用。比如《绿标》中将遮阳设置纳入到绿色建筑技术中，但是很多建筑完全不需要使用遮阳设置，可是为了符合评价标准，设计人员还是生硬地使用类似的绿色建筑技术，甚至没有系统、整体地设计建筑就整合应用多种绿色建筑技术，导致绿色建筑设计非常不科学。2)投入设备过多。建筑需要依靠建筑设备提供相应的服务，根据建筑服务的需求量决定建筑设备的投入量。但是很多时候建筑服务需要的设备数量往往和实际提供的设备数量存在偏差。建筑设备提供过多或过少的情况，都属于建筑资源的不合理应用。投入设备过多，浪费建筑设备资金，同时导致预估能耗的偏差;投入设备过少，会降低建筑的服务能力。3)设计师的惯性设计理念。在如今，众多设计师不能跟着时展更新自己的设计理念。绿色建筑和绿色建筑技术都属于新时代的建筑理念，但是很多设计师仍然用传统的思维方式进行绿色建筑的设计。认为设计师在建筑设计中不需要考虑节能减排，而应当由电气工程师等完成节能减排的目标，将设计“绿色建筑”理解为“绿色化”的建筑设计，缺乏创造性的思维去设计新时代下的绿色建筑。4)不能因地制宜设计绿色建筑。“具体问题，具体分析”“因地制宜”是设计绿色建筑的参考原则。每个地区自然环境、气候不同，这就要求设计师能够将绿色建筑融合到当地环境中。但是我国目前的绿色建筑基本按照统一的模式设计建设，没有体现以上参考原则，缺乏特色。
8建筑节能设计的基本特征
按照建筑节能设计中考虑内容的不同，可以总结它的两个基本特征。首先，是建筑节能设计的需求差异导致需要考虑地区性差异，这是它的第一个基本特征。建筑节能设计地区不同，地区内不同的环境、自然气候、地域特色以及不同的风俗习惯，都会导致建筑形式和建筑节能设计的不同。其次，自然气候不断变化，建筑能耗也随之变化，这就要求注重过程控制，这是它的第二个基本特征。每个地区季节的变化、天气的变化都会影响当地的温度、紫外线照射等，这会导致建筑能耗的变化。而且，即使是相似地区、类似环境下，建筑使用者的需求不同也会引起建筑能耗的差异。本文以建筑节能设计的两个基本特征展开讨论，从各种绿色建筑技术(可再生能源系统、自然通风技术等)为论述点进行更加详细的研究。
参考文献:
［1］祁会祥．谈绿色建筑和建筑节能设计［J］．山西建筑，2014，40(32):205－207．
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