建筑节能设计优化篇（1）

1.对建筑的节能设计评价

节能是绿色建筑的核心，特别是在中国现实的能源供应结构下，建筑节能既可以节约费用，也可以减少环境行染。建筑节能通常都采用开源和节流两种方式，开源是指采用无污染的清洁能源来代替传统能源的使用，如太阳能、风能、地热能、生物质能等等；节流可以分为建筑的被动式设计和主动式设计两方面，被动式设计主要从建筑的选址、朝向、遮阳、自然通风等方面优化建筑物理方面的特性来达到降低能耗的目的；主动式设计主要通过优化建筑的机电系统，提高建筑能耗运营管理效率等方式来降低能耗。为此，中国绿色建筑评价从开源和节流的两大方面对建筑节能进行了明确的规定。

实际上，在建筑节能方面除了对建筑的围护结构的保温性能、机电设备的效率、照明功率等提出最低要求外，还需要对建筑的综合能耗水平提出强制要求。中国绿色建筑评价标准提出了许多具体的技术措施，但是对整体的能耗水平无强制要求。因此，依据LEBD系统进行建筑的节能设计更加灵活，给设计团队留有充分的空间，而且不管什么样的技术整合，只要在总体能耗上能满足节能要求即可。而中国绿色建筑设计标准的条文限制了设计的发挥，条文并不能适用于任何地区、任何形式的建筑.且总体能耗水平无从计量。因此参考中国绿色建筑设计标准的同时，宜采用LEED系统的指导方式，用综合能耗作为检验技术可行性的标准。

在参考两套标准的基础上，我们可以归纳出一些适宜的具体节能技术，如：围护结构的保温方面，可考虑绿化屋顶、垂直绿化等；高效的机电系统和节能空调设计方面，可考虑地源热泵（浅层地热能在国标中算可再生能源的一种）结合区域的新风热回收、自然通风等技术；在照明方面，可考虑绿色照明设计，即在采用节能灯具的同时结合自然采光达到提高室内光环境的品质，同时降低照明能耗的目的；在可再生能源方面，除地源热泵外，考虑太阳能热水这种较经济实用的方式。

2.基于节能对建筑场地优化处理

在绿色建筑的理念中，建筑场地占有相当一部分的比重，因为建筑活动不仅在施工期间对场地有严重的干扰，甚至还会发生根本性的变化。例如，场地原有的自然水循环就因为不透水的建筑的屋顶和路面而被打破，场地内原有的微生态群落和平衡也不复存在。改变单个建筑场地的影响似乎很微小，但是无数的这样的场地集合起来的影响就没有办法忽视。以上海为例，大面积的场地硬化和相对落后的城市排水系统能力造成城市在雨水期的经常性内涝，同时却是城市低下水位的逐年下降大面积的传统屋顶造成了城市严重的热岛效应；城市夜空的光污染让人们很难再抬头看到星空，同时也改变了城市夜间的生态群落；如上等等的负面的结果都是因为我们在进行建筑设计的时候，很少或者从未考虑过如何对场地的自然特性进行保护和优化。

在绿色建筑的评价体系中，无一例外地都考虑到建筑场地的保护。通过全面考虑绿色建筑所有相关特性，还需对比LEED系统和国标对建筑场地优化方面的条款，通过对比分析，我们可以找出适合项目的相关措施。在场地方面，LEED系统的规定较全面，从施工过程到施工完成后，对场地的环境保护、雨水管理等都提出了一些解决办法。上海自然博物馆新馆可以在参考LEED条款的基础上，总结出适宜的技术和管理办法.例如：交通管理、生物多样性景观设计、减少热岛效应、减少光污染等。

3.室内环境节能优化

任何建筑最终都是要给人使用的，而室内环境的品质关系到使用者的舒适度，就建筑节能优化处理来说，对建筑室内环境的节能优化也有相应的规定。有些观点认为提高室内环境的品质和节约能源是矛盾的，因为要靠消耗更高的能源来提升室内的温湿度、声、光环境等，这样的观点不完全正确。首先，无沦是节能和舒适度都不能走向极端，两者之间要建立一种互相平衡的关系。其次，许多提升室内环境品质的做法并不与节能相冲突，反而有利于节约能源，比如自然采光在提供给舒适照明的同时减少了电力的消耗。合理的空调温度设计和控制也能降低制冷和采暖能耗。因此冲突的关键原因是设计和管理问题。许多失败的自然照明设计不是造成眩光就是使得太阳辐射量增加，粗糙的管理措施也造成许多室内不必要的能源浪费。

绿色建筑的室内环境品质要求主要体现在室内通风量、室内化学污染物排放量、室内温湿度控制和室内光环境这几个主要部分：现行国标的通风标准大于LEED的最小通风要求，甚至在按照LEED最低通风要求提高30%后，还是小于国标的要求，因此我国现行通风标淮的最低要求有些侗大，对节能不利。如果考虑节能，通风设计应参考LEED的条义如果考虑提供室内空气品质，那么应该按照国标的要求，考虑到提升好的环境，建议根据国标的要求进行大通风量的设计。在室内污染物排放方面，两套标准都规定了甲醛等常见污染物排放的限值，建议采用就高不就低的原则对室内化学污染源进行控制。在温湿度控制方面，国标的要求较简单，这样规定是由于在夏季和冬季所设的温度相应的偏高和偏低是为了节能的考虑，但是相应地就牺牲了室内人员的舒适度。因此，对于室内温湿度的设计参考国标即可。在自然采光方面，无论节能还是舒适度方面，都应该鼓励自然采光，或者可以考虑采用太阳光导照明技术对地下室进行采光。

4.基于节能的绿色照明

照明不单是建筑直接的电力消耗对象，它还对建筑中其他设备的电力消耗产生很大的影响。因为照明发热时直接在室内进行，会相应增加室内的负荷，这就会增加空调制冷设备的负荷。所以照明设备的节能对整个建筑的节能产生至关重要的影响。对室内空间实施有效的照明，应该尽可能地利用自然光。人工照明应该和自然光照明进行整合，并根据自然光线强度变化进行控制。人工照明用于补充白天自然光照明的不足，并在夜间提供照明。人工照明的节能可以通过高效节能灯具和高效照明控制器来获得。

自然光照明的历史和建筑本身一样悠久，但随着方便高效的电灯的出现，自然光逐渐为人们所忽视。在许多国家，包括我国，许多写字楼和大型商厦就存在这个问题：用人工照明取代自然光。不少现代建筑取消窗户，完全依靠人工照明和空调通风，导致在这种不透风，也不透光的建筑物中工作和购物的人们患上现代建筑综合征，出现种种不健康症状。自然光照明虽然有如上所述的优点，但是其不确定性制约了其在建筑领域的大范围利用。如何提供连续、稳定的照明是自然光照明设计中的重点。

5.结论

针对当前建筑节能环保问题已经成为社会各界活动的焦点话题，文章从住宅建筑的场地优化、室内环境优化以及建筑照明节能优化等方面对住宅建筑的节能优化设计进行分析和阐述，提高了建筑节能效果。

参考文献：

建筑节能设计优化篇（2）

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.14.050

[中图分类号]TU855；TU201.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）14-00-02

近年来，随着现代信息技术以及建筑材料、工艺与技术的发展，智能化建筑发展迅速，规模不断扩大，大大促进了现代建筑业的发展。但从当前智能建筑电气节能设计来看，仍存在一些问题，比如耗能高、设计不合理等，直接影响节能效果。为此，必须对电气智能化节能系统，比如：中央空调管控、能源管控、智能照明等系统，进行设计优化。本文重点探讨这些系统设计的优化情况。

1 建筑电气智能化节能基本概述

1.1 智能建筑

所谓智能建筑，就是应用现代通信、信息控制及能效管控等先进技术，把信息设备及应用系统、电气设备管理系统、安全管控系统进行最优化组合，建立建筑自动化、办公自动化及通信自动化等系统，为人们营造一个舒适、健康、高效、节能及低碳的建筑环境。智能建筑基于智能化控制系统对建筑的中央空调设施、给排水设施、供配电设施及照明设施等的电能参数、运行状态、故障状态、环境参数等进行实时监测与分析以及有效的管控。当前，我国智能建筑的相关节能系统技术、专业理论还不成熟，使建筑的智能效果难以发挥。

1.2 建筑电气智能化节能

建筑的智能化管控在于创新智能化电气节能技术，降低建筑内各种设施的整体能耗，使其高效运行。因此，电气智能化节能是智能建筑建设的主要内容。当前，国内建筑电气工程建设对于智能节能的认识通常是以降低能耗为出发点。原因在于现代建筑中，电气能耗占整个建筑能耗的首位。所以，优化智能建筑电气节能设计是创新和发展智能建筑的重要任务。如何对建筑内配电设施、给排水设施、中央空调设施以及其他设施等实现智能化节能是建筑电气智能化节能技术的核心内容。

2 现阶段我国建筑电气智能化节能现状

2.1 现状分析

从现阶段我国建筑能耗情况看，电力消耗占主要部分。太阳能、风能等是应用在建筑电气智能技术中的最重要的新能源。当前，太阳能、风能等发电技术越来越成熟，这类电气技术在诸多领域得到应用，特别是在智能建筑电气节能优化设计中有着广泛的应用，获得了较理想的经济及环境效益。我国在建筑电气智能化节能的优化设计中仍存在诸多不足或问题，例如：在建筑电气节能控制系统的设计中，一些技术工程师对既有建筑电气节能技术未能全面分析，使设计、安装等环节受到一定影响，导致一些电气智能化节能系统不能正常运行，非但没有达到预期节能效果，反而给用户造成了困扰。

2.2 存在的问题

现阶段，我国建筑电气智能化设计中仍存在一些问题，具体表现在：①电气智能化节能系统尚未建立全面、统一的协调管理机制，使电气节能系统在使用过程中可靠性不高，运行不稳定；②电气节能自动化基础性设施不足，比如缺乏中央空调、给排水等设施，导致节能效果不显著；③电气智能化节能控制机制存在不足，控制方式和方法缺乏合理性，导致建筑设施无法实现更高效运行。

3 建筑电气智能化节能设计优化

3.1 电气智能控制优化

在建筑电气智能化节能系统设计的优化中，智能控制系统是最为主要的内容，包括管理方式方法的改进和优化、控制策略的优化、智能控制装置的优化以及网络构建的优化等。

本文以中央空调控制系统的智能化节能设计优化为例，从管控产品设计的优化看，替代零散的配电与监控产品，采用驱动与智能一体化，可实现供电、驱动、测量、控制与通讯等必要功能一体化集成装置，提高了产品的可靠性，降低了选型、施工、维护及保养的难度。从控制策略设计的优化看，不仅采用系统群控、还融入变频调节、能效管控技术，对中央空调综合能效进行分析，在满足建筑需求的条件下，实现空调设备运行能耗最优化。从实施设计的优化看，采用强弱电一体化方式，取代了大量的线缆敷设、接线调试等现场施工、组装、调试工作，大大缩短了施工周期，降低了施工难度。最后，从网络设计优化看，依照建筑电气工程的实际类型，明确拓扑结构控制网络的作用，有选择地应用总线、以太网、无线等综合方式控制网络，以此对中小型建筑电气智能化节能设计予以优化，或应用分层多级网络对大型建筑电气节能智能化系统设计进行优化。通过对以上设计进行优化，达到了良好的降耗、节能、环保效果。

3.2 质量安全监控优化

电气质量安全监控设计优化在建筑电气智能化节能中有着重要地位，其可确保建筑电气智能化节能系统的稳定、有序运行，同时可确保整个系统的安全。电气质量安全监控设计优化，主要从以下两个方面进行。①对建筑电气智能化节能系统的保护措施予以改进和优化。例如：通过网络启动智能保护装置，应用人工识别系统对建筑电气质量安全予以有效监控，如此可及时发现和掌握存在的安全隐患，比如：建筑电气系统某个地方短路，可通过系统迅速找到并识别故障部位，然后迅速通知管理人员进行排故。②对建筑电气智能化节能的安全系统予以优化，主要包含视频监控、门禁管控、数字及网络视频监控、入侵报警以及安全防范等系统的智能化节能优化。信息采集及处理是建筑电气安全防范的关键，其主要应用现场总线布控技术、微机控制技术、智能调试技术等。建筑电气智能化节能的安全监控设计优化对监控人员的专业水平和技术能力有较高要求。因此，在重视建筑电气智能节能系统的设计优化及安装的同时，需要对质量安全监控系统相关设备安全性进行重点监控，以提升建筑电气智能化节能相关设备的质控系统效用。

3.3 照明及配电优化

在建筑照明智能化节能系统的设计优化中，需要应用现代节能性能良好的灯具，比如：采用声控、光感、红外、微波等技术的照明智能控制开关，可有效减少电能的浪费。此外，在设计建筑时需要充分考虑并充分利用自然光，可设置一定的采光井，以改善建筑的室内采光性。对于建筑内部照明设备而言，尽量设计采用节能灯具，在降低能耗的同时确保用户的舒适性。最后，对智能照明系统予以改进和优化，例如：控制模块自带感光与计量功能，当室内光线不足时，控制模块可自动对照明负载进行开闭控制，提高了响应实时性，系统也可远程通过控制模块对照明负载进行统一或局部的开闭控制，同时，系统将采集的耗电量进行电能统计与分析，实现电能精细化的管理，为节能增效行动提供数据支持。

在电气配电系统智能化节能设计优化方面，应从全局出发，统筹兼顾，充分考虑建筑电气设备的运行特点、用电负荷容量及设备的布设等情况，确定选用合适的供配电节能设施，保证设备在正常运行的同时，最大限度地减少能耗。具体而言，应做到以下三点：一是合理选用电气运行电压；二是供配电布线尽量直，缩短距离，以减少线路损耗；三是尽量改进和简化建筑的电气系统。

4 结 语

智能化不仅是建筑未来的一个发展趋向，同时也是建筑电气智能化节能设计的国际趋势。而降低电耗、节约电力是建筑电气智能化节能设计优化的重点。在进行建筑电气节能的智能控制设计优化时，要重视和加强建筑电气质量安全监控技术创新，优化照明及配电系统设计，进而实现建筑电气智能化节能效益的最大化。

主要参考文献

[1]黄文.建筑电气照明系统节能优化设计技术要点探讨[J].科技创新与应用，2012（14）.

[2]范臻.基于智能化建筑电气节能优化设计的分析[J].中国高新技术企业，2012（19）.

建筑节能设计优化篇（3）

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

随着我国的节能环保观念的深化与发展，在实践生活中有很多的行业都采取和应用了节能技术来促进我国的环保节能事业的发展。在建筑行业中建筑业对于能量的消耗是较高的，因此在建筑业采取节能措施，有利于建筑行业的健康发展，也促进我国的节约型社会的建设与发展。但在其发展过程中，还存在一些问题，尤其在施工过程中，仍存在不少弊端。建筑节能技术作为建筑行业中的一项重要技术，常常被建筑企业所忽视，造成了巨大的能源浪费。所以，在我国建筑行业中，节能减排与可持续发展理念是一致的，而节能减排对建筑电气节能设计提出了更高的要求。

一、建筑节能以及优化设计

建筑能耗是能源消耗的一个重要组成部分，调查研究表明建筑业在我国还是一个蓬勃发展的行业，社会需求量巨大。现有的建筑量不能满足人们的需求，对于住宅建筑的要求也是越来越高。建筑能耗包括建筑全生命周期内发生的建造能耗和使用能耗，占能源消耗的很大份额，而在建筑中建筑围护结构的能量损耗又是最大的。我国建筑围护结构的热工性能相比较与发达国家有很大的距离。因此节能措施的研究还是有很大意义。

我国是建筑业大国，建筑业也是我国国民经济重要组成之一。我国每年完成的建筑工程总量约为 20 亿平方米,约占全世界建筑总量的 50%，每年的新增建筑中只有很少的一部分工程能够达到国家制定的节能目标能够成为节能建筑。我国已建成的建筑面积总量约430亿平方米,累计已建成节能建筑总面积约有28.5亿平方米,仅占城镇既有建筑总量的 6%，今后建筑节能任务十分艰巨。

有关资料统计表明,建筑用钢量约占全国钢总用量的 25%;水泥用量占全国水泥总用量的 70%,木材用量占全国总用量的 40%,建筑用水占全国总用量的 32%。以上总计约高出发达国家耗能 2~3 倍,加剧了给环境带来的压力。在建筑能耗方面,我国已建工程的外墙、外窗、屋面等采暖耗能量比气候相近的发达国家约高出 3~4倍。建筑能耗随国家建筑工程量增长而增加，大大超过了我国能源生产增长速度。

所谓的建筑节能主要是指在建筑在发挥其基本功能的同时降低对于能量的消耗以及在建筑的中设置一些隔热或者保温的设置来提高建筑的能量的使用效率进而降低能耗。在建筑中达到节能的目的需要从这两个方面进行才可以获得较好的节能效果。建筑节能对于国家发展会产生较大的影响，需要重视节能问题，配合国家的节能环保战略，促进经济发展的同时，建筑行业也可以通过建筑节能来降低建设成本，获得较好的经济效益以及社会效益。

对于建筑节能的设计进行优化主要是指在建筑节能的设计过程中，将各种节能方案进行对比与分析，从这些方案中找出最为节能的优化方案，这样可以最大程度上实现节能的目标。但是什么样的节能方案是最好的，怎样做到节能方案的最优化，这并没有一个规范的标准，每一种方案都有其利弊，在节能设计中对方案进行优化需要综合各种方案的突出优势，结合具体的建筑设计，整合出一种比较理想的节能方案。

二、智能建筑节能评估方法

（一） 照明监控系统的节能评估

根据照明系统能耗分项计量的能耗监控点，可以得出照明系统节能评估表，如表 1 所示。

表1 照明系统节能统计表

没有使用智能化技术的能耗，须运用各分项灯具功率和使用时间进行计算，照明监控设备由 DDC 控制器、红外线控制开关、红外控制器、多功能传感器、模拟量输出和各种继电器组合而成。在照明系统中分项之间的节能评估可以按照未使用节能技术的能耗和监控的设备能耗进行计算，将各项能耗进行累加所得结果就是对照明系统的节能评估。

（二）空调监控系统的节能评估

空调监控系统主要由冷站监控系统、热源监控系统和风量空调系统组成。在测量的过程中，要依据各系统中的能耗监控点，绘制空调节能评估表。

空调系统设备的能耗要依据冷站系统增加的监控点进行计算，未使用节能技术的设备耗能的计算要依据设备的功率和运转时间来，计算其能耗 ；对热源系统能量的计算，要依据供热热量对设备监控系统能耗的计量来实现。投入的监控设备有 DDC 控制器，流量、压力、温度传感器和变频器等，电磁阀也可根据功率计算出其能耗。空调监控系统各分项的节能量可根据“节能量 = 未使用智能化技术的能耗－实际能耗－投入监控设备的能耗”计算出来，最后累加就可得出空调监控系统总体的节能效果。其中热源系统可以以热量和电能混合的形式表现出来，也可根据相关国家标准将热量转换成电耗量来统计。

（三）给排水监控系统的节能评估

给排水系统分为给水系统和排水系统。根据给排水系统增加的监测点，绘制排水系统节能评估表。给排水系统中，给、排水泵实际能耗可由增加的监测点计量出来，未使用智能化技术的能耗可根据其功率与工作时间计算出来 ；给、排水泵系统监控设备有 DDC 控制器，变频器，压力传感器等设备，其能耗也可根据功率计算出来。各分项节能量可根据“节能量＝未使用智能化技术的能耗－实际能耗－投入监控设备的能耗”计算出来。给排水系统的节能效果根据各分项能耗节能量累计相加计算出来。

三、智能化建筑电气节能的优化设计

（一） 供配电系统的节能优化设计

智能建筑电气节能优化设计的目的在于减少能耗，这需要从电气的多个方面进行考虑，包括建筑用电设备的特点、用电负荷容量和设备具体布置。要对这些问题进行仔细的分析，从而科学、合理地建设供配电节能设施，确保设备的正常运行。供配电系统的节能设计可以从以下两个角度着手：①用电电压。应尽量保持用电电压的稳定性。②供配电布线。应尽量使供配电布线短且直，从而简化电气系统，减少能源的损失。

（二）电梯、通风和供水系统的节能优化

选择合适的电梯型号，并减少小机房的电梯数量，以减少电梯的电能消耗。在设计通风系统时，应当以电力需求作为设计标准，同时考虑设备的配置，进而选择高效益的产品。在选择空调系统时，应首选水源热泵空调，因为其有节能性能优、零排放和无污染等优势，且其机组效能远比传统空调高。在设计供水系统时，可以优先选择无负压供水设备，这样不仅能够做到节能环保，同时还能对水质进行净化。

（三）利用再生资源

在系统设计中积极利用可再生能源，例如太阳能、风能等，这既能有效减少高耗能设备的使用，又能减少非节能设备的使用。此外，在智能建筑电气施工时，还可以使用光电幕墙，并采用新型的节能保温材料建造，以达到节能的目的。

（四）照明系统的节能优化

由于我国各地区经济条件差别较大，建筑风格不同，因此在选用照度标准时应在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准。在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据照明要求的档次高低来选择照度标准值。

表2 居住建筑每户每户照明功率密度值

1. 在建筑电气照明设计过程中，应严格按照国家规定的有关建筑电气照明设计标准执行，对建筑电气照明设计进行深入研究分析，进而确定合理的设计方案；具体来讲，建筑电气照明节能设计时应根据建筑房屋的实际情况进行分区设置照明类型；比如，建筑空调房内采用照明空调组合系统，在控制好照明用电指标的基础上采用多光源方式满足特殊高照度要求；对色光要求高的场所可选用混合照明的方式满足照明需求；建筑房屋的墙面、地面等部位应采用浅色的建筑材料，可以有效利用太阳光等天然光源提高建筑室内的照度；对于生产车间、教室可选用一般的照明系统；如果同一个建筑空间内要求同时具有不同的照度和色光，可根据具体的照明要求进行分区设置照明装置。

2.推广使用高光效光源，采用高效率节能灯具。建筑电气照明节能设计时应根据建筑功能性、照明灯具的数量和用户对光源质量等要求科学选择光源，尤其是在照明灯具的发光效率、显色性、价格等方面严格控制，为高效节能的建筑电气照明系统的构成奠定基础；建筑物室内灯具选择时，应选择控光效果好的灯具，可有效节约电能；另外在灯具选择时还应注意其它的一些因素，如灯具的配光曲线，根据配光曲线确定来降低建筑单位面积内的耗电量，可有效控制照明灯具安装时的成本投入费用；根据建筑室内的空间面积确定照明灯具的光束所照射的区域范围，根据有关光学只是计算地面反射系数，进而确定所选的照明灯具安装数量及节能灯具类型；通常情况下，建筑房屋内一般采用直管的荧光灯作为首选照明灯具，直管荧光照明灯具通常造价低廉，显色性能好，使用寿命长的特点；可将直管荧光灯具在建筑房屋照明方面广泛的推广及应用；对于酒店大厅内可选用高频无极荧光灯，这种灯具显色性能好，安全可靠性强，并且维修维护方便，易于操作。

结束语

随着我国的城镇化建设与发展，建筑物的数量越来越多，对于建筑物的节能设计进行优化变得更加迫切，对于节能设计的优化的策略的探析可以更好地提高节能技术的应用性，提高建筑的节能效果，促进我国资源节约型社会的建设与发展。

参考文献：

建筑节能设计优化篇（4）

【导言】：伴随着经济的迅猛发展，能源消耗的额度也逐年增大，能源问题已成为焦点，其严重违背了可持续发展原则，制约了国家经济建设，阻碍社会发展。目前，建筑业耗能居于首位，我国出台了一系列的节能标准，切实贯彻落实可持续发展原则。

1、我国建筑节能设计的现状分析

由于建筑节能设计具有很强的综合性与系统性，涉及到的专业领域较为广泛，技术含量较高，使得在节能建筑设计方面依然缺乏完善的建筑设计技术，建筑设计体系也不成熟。具体现状归纳如下：

1.1建筑节能标准执行率低

由于我国各地区的气候条件和经济条件差异较大，与当前的能源节能标准尚未细化，也没有充分考虑当地的经济条件，导致所有的标准在实施过程中存在一定的问题。

1.2设计人员缺乏J识

虽然建筑业已经成为我国经济的支柱产业，但仍然存在着很多问题，在建筑行业的发展上建筑设计没有充分展现出建筑节能创新的理念，这主要是由于设计人员缺乏充分认识和了解建筑节能设计，仍沿用传统的设计过程中的设计理念，从而导致在建筑行业的建筑节能理念和技术不能得到充分的体现和应用，阻碍了节能建筑的开发应用。

1.3管理人员节能意识薄弱

建筑节能设计不仅体现在建筑中，它与建筑的管理密切相关。但在建筑节能技术应用的现状并不乐观，原因是创新和管理意识缺乏，不会使用节能建筑的设计理念，施工管理，施工企业的管理模式仍然是传统的粗放式管理应用，这显然不利于建筑节能技术。

1.4先进节能技术应用不足

当前，我国的建筑行业对国外先进技术的依赖性强，特别是在建筑节能设计技术领域。因此，先进的节能技术在节能建筑设计中不能得到充分的应用，许多设计理念仍然沿用传统的设计理念和方法，严重制约了资源的保护和环境的保护。

2、建筑设计中的节能措施分析

2.1屋面节能措施

屋面是建筑围护结构的重要组成部分，对于屋面的节能措施，在屋面进行保温隔热处理显得尤为重要。在夏季，太阳辐射很强，经受太阳辐射后的建筑屋面的温度能够达到七十摄氏度或以上的高温；在冬季，虽然太阳的辐射要弱得多，但是室内外温差却很大，从屋顶散发到室外热量非常多。基于这方面原因的考虑，很有必要对屋面采取节能设计。在屋面节能设计方法上，以把保温层铺设到建筑屋面这种方法运用得比较多。然而，为了使屋面的保温隔热效果更加的理想，则需要严格要求和控制保温材料质量。具体的做法是：第一，在设计上对保温材料的吸水率以及密度要把握好尺度，屋面自重更是要控制在合理范围之内。第二，在选取保温材料的时候，应尽量选用具有环保的、优良保温隔热性能的以及性价比高的等优点的材料。第三，设计人员还可以用蓄水或者是绿色种植的方法运用到屋面设计中。其中蓄水式的屋面能够散热，还能使屋面温度降低，绿色种植式的屋面不但可以增加建筑的绿化，队环境起到美化的作用；还可以使屋面的保温隔热效果更加理想。

2.2墙体节能措施

墙体也是建筑围护结构的重要组成部分，在墙体上采取行之有效的节能措施，能够使建筑墙体的节能效果得到很大程度的提升。对于墙体的节能设计，主要采用以下几种方法：在建筑外墙的材料选择上，采用隔热保温性能较为理想的材料；在墙体中间，将保温的材料放入其中，形成墙体和保温材料凝结在一起的复合墙体；在建筑的外墙添加保温层，不但能起到隔热的效果，还能为墙体充当保护的功能，这种方法也叫外墙外保温。如果只考虑保温节能的效果，第三种方法可以说是最佳的选择，因为室外的温度不会对外墙外的保温材料产生太大的影响。

2.3门窗节能设计

2.3.1控制建筑窗墙比

窗墙比顾名思义就是窗和墙之间的面积比，指的是窗户洞口的面积和房间立面单元面积之比，常常把窗墙比作为指标参数运用到建筑和建筑工节能设计中。其中房间立面单元面积指的是建筑的层高与开间定位线所围成的面积。不同的区域，不同的气候条件，在窗墙比的要求也很不同。尽管如此，对于门窗节能方面的措施来说，控制好建筑外窗的面积是很好的也是有效的一个途径。

2.3.2门窗玻璃的选择

建筑节能设计优化篇（5）

一、供配电系统的节能设计

根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

二、变压器的节能设

减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：ΔP=P0+β2Pk。式中：ΔP为变压器的有功损耗（KW）；P0为变压器的空载损耗（KW）；Pk为变压器的短路损耗（KW）；β为变压器的负载率。（1）P0作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。（2）Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2Pk用微分求它极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。

三、照明的节能设计

建筑节能设计优化篇（6）

目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的28%，其中最主要的是采暖和空调，占到20%。而这“28%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，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%），和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。现在中国既有的约430亿平方米建筑中，只有4%采取了能源效率措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。 因此，建筑节能已迫在眉睫，要把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施可持续发展的战略高度来认识。因此，通过优化设计来有效控制能源消耗，应得到广泛重视。

一、优化设计对建筑节能的影响

1、设计方案影响工程建造直接能源消耗

在工程设计中，其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。 中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤，比发达国家高出10%~25%，水泥用量为221.5公斤，每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗；某综合办公楼，在优化设计中，因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋，单此一项优化设计，共节约钢筋1000T，钢筋总节约率达30%左右。

2、设计方案影响建成后使用的能耗

建筑是牵涉到很多专业的复合体，并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工，以及多年的运营使用，直至最后拆除重建的全生命周期过程。 但以往只注重直接建造成本的降低，轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看，与发达国家相比，我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年，中国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在，我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计，即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能，获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗，包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗，而且还影响使用阶段的能源消耗，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等，一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低，全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高，以及采暖空调设备能效的提高等等，来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中，建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化，必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时，也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计，工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率，比对各种影响因素，最后向客户提供最佳的设计方案。例如，在空调与采暖设备的市场上，各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同，那么通过模拟量化，计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用，消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中，为减少能耗，设计者没有采用普通的新风系统和空调系统，而是经过多次优化设计，寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境，采用了智能电动窗，很好的解决了新风问题；在场馆空调设计中（包括“水立方”和“鸟巢”）都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用，节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置，在空气处理机中采用了新型热管热回收装置，可以回收场馆排放总热量的50%，回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水，另一部分用于加热新风。

二、现阶段推行优化设计运作困难的成因

1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力

长期以来，主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题，它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加，它需要定量化。例如，人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等，但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益，从多方面影响因素出发，以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计节能成果进行量化全面审查。

2、业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上，而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因：一是对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位要让利等，殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约；二是对建筑节能的认识不到位，没有一个节能环保绿色建筑意识。

3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系，使得节能工作缺少内在经济利益推动力，政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全，造成执法不严、监督不力，国家政策不配套，缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目，有关行政审批单位在审核初步方案时，只注重设计的建设规模和投资限额，对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析；另外，由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行节能分析，而是追求高标准，造成能源浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少了，从而挫伤了优化设计的积极性。

三、搞好优化设计的几点建议

1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控

为保证建筑节能优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力，而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求，可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标，转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果，特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量（包括供暖、通风和热水供应）和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时，建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”，证明清楚地列出了该住宅每年的能耗，及节能等级。以上措施，必须逐步实施，特别是国有投资项目要先于执行。

2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计

国家制定节能政策，并要求以多样化的经济激励等扶持举措，形成推动建筑节能的市场机制，推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持，减免税费等优惠措施，并可建立评价机制，对因建造节能建筑而超支部分资金，国家应给予无偿免息贷款或奖励机制，使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。

3、开展积极有效的宣传引导工作

建筑节能政策要取得理想的实施效果，重在宣传引导。不但政府职能部门对节能政策的推行不遗余力，而且有关企业也应加入到宣传节能政策的行列。政府职能部门应免费对社会公众提供节能政策咨询、进行节能知识宣传和相关培训，以及进行节能技术、产品的展示、讲解等方面做大量的工作。力争实现多方参与节能政策的宣传引导，大大提高人们的节能意识和对节能知识、技术的认知、把握能力，从而使节能政策得到有力的贯彻实施。

建筑节能设计优化篇（7）

中图分类号：TE08文献标识码： A

正文

变电站建筑节能设计的进步与时展及科技进步之间的关系日益紧密。人类新技术发展一日千里，令人目不暇接。这也带动或催生了各行各业的技术革新，由此影响了新的生产、技术、管理等方式的系列进步。新型生产、制造、管理、运行方式以及普遍应运的新技术，让变电站也广为受益，同时，对变电站的管理方式、建筑设计也都提出了新目标，准备了新方法。传统的人工操作正日益为智能操作所取代，配件、设备逐步由散装、单个更换向集成化模块方面发展，操作的智能化、自动化程度的提高标致着日前的变电站设计、施工、操作、运行正在走向更高的集约型方向发展。鉴于此种客观现象，在变电站的设计上，方式已与以往发生了根本性变革，变电站的建筑设计理念也日益向低碳、环保、节能、绿色、低耗、集约化方向迈进。

一．环保、新型建筑材料的运用

科技发展使得当今建筑材料更加多元，新材料的建筑效果更加符合人们的各种要求，不少可以再生循环利用的、多功能、污染少、能耗小的环保型建筑材料相继问世，为建设更加环保、节能、符合现代人们生活、工作要求的建筑物提供了极大便利。比如，混凝土多孔砖是具有生产能耗低、节土利废、施工方便和体轻、强度高、保温效果好、耐久、收缩变形小、外观规整等特点的材料，是一种替代烧结粘土砖的理想材料。其取代以往的粘土实心砖的直接好处在于：不毁坏农田、不用燃煤生产、消耗能源不足烧结粘土砖的一半，减少了因烧制粘土实心砖等所导致的浪费污染等方面，有着不可估量的推动意义有着非常良好的推广前景。

而诸如岩棉板一类的隔热保温材料则具有很好的隔音、保温、消防（燃点低）等方面功能，同时，岩棉板这种新材料的透气性能很高，热传导系数小，这都具备了保温材料的本质要求。因此，在屋面、墙体建筑中，它们就运用得更为广泛。

二．变电站建筑物节能优化、设计

要实现现代变电站的节能优化、设计，在项目立项时，必须考虑以下一些方面的因素。

首先，目的、意义必须要弄清楚。现代建筑物强调的环保节能并不是简单的一句话说说了事。落实到实际工作上，必须体现出建筑物设计上的合理性，同时，墙体建筑材料、门窗、隔热材料、空调等等的选用，必须要在符合节能减排要求的同时，能明显改变建筑物本身性能，必须要实现冬暖夏凉这一节能根本目标，这样要求的潜在意义表现在：室内无需再添加辅助设备来进行采暖或制冷，因为建筑物本身便可以保证夏天的热浪被阻挡在门外，冬天室内的暖气无法外泄，在减少辅助制冷或制热设施的同时，有效节约了成本投入，电能的利用效率也获得根本性提升。

其次，现代变电站的节能优化、设计在必须要考虑气候环境的同时，更要关注建筑物的体形系列。设计建筑时要充分考虑气候因素将会产生的影响。日照条件好、风速流动性强，空气透明等因素都有利于变电站的建设、运行。但是，具有关键的变电站建筑节能设计表现在建筑体形系数这方面。通俗来讲就是，一方面要减少建筑表面不必要的坑坑凹凹、沟沟坎坎，外表立面能多简单就多简单，建筑平面尽可能的选择光滑平整，减少光的接触面积，增加墙体等外立面对于光的反射和折射，以此减少热能；另外一方面是，建筑物的体型，也就是大小也至关重要。资料表明，建筑物越大，其所耗费的能量便越多，太大的建筑物直接导致节能设计徒有其名，节能理念无法实现。所以说，变电站的外观形体越小越好，当然，必须要能满足站内设备的正常运行为原则，而不是无原则的小。

第三．屋面、地面及外墙体节能优化设计。事实上，前述墙体节能原理与屋面相同，其根本原理在于：阻止热量传递。也就是说运用节能材料，让夏天的热空气不能向室内传射，同时，使得冬天室内热空气不向外辐射，以此保证室内的冬暖夏凉。要实现这样的效果并不难，只要采用对屋面进行绿化、建立斜坡屋面、使用保温建造材料等等措施就可以实现了；对于地面节能优化设计，其实也很简单，有一个很直观的例子就是，居民的车库一般都在负一层，如果我们进入车库，夏天会很凉爽，冬天则很暖和。那么，变电站在建筑时可以充分考虑、借用这一优势，在保证设备安全运行的前提下，可以把室内地面设计得比室外低一些，同时，采用诸如挤塑聚笨乙烯泡沫板等绝热材料进行保温，这样就可以充分实现地面热量损失减少，从而实现节能目标；至于外墙优化设计方式，更要考虑气候特点，如果变电站处于极寒地区，可以实行外保温方法，也就是在变电站墙体外设置保温隔热系统，这样处理的好处在于，能极大减少热传导，有效降低热损失。

三．建筑物结构布置的优化、创新

变电站的设计必须符合时代与地域特色，当前，工业化进程使得有人值守人手紧张，那么，设计变电站时，要求要在满足基本运行要求前提下，尽可能减少有人值守现象，将其变身为高度智能化的少人或无人值守机房，这是变电站节能优化、设计的总体目标。

首先，变电站总体建筑布局方面，要尽可能地降低建筑物占地使用面积，节约空间，这个要求可以通过优化建筑物的总体布局等方法来实现。这样的目的在于，在优化结构基础上，节约占地面积，全面降低变电站建筑物的建造以及运行时将会发生的材料消耗与能源消耗等。

其次，要求变电站的内部构造尽可能的实现平面布局的分区适当，以保证设备功能的最大限度发挥，同时要求建筑物内的内部功能区分紧凑，最终实现变电站内部空间的整合、优化、不浪费。与此同时，在变电站建筑物的单体平面分布方面，要求室内尽可能的少留或者直接到消楼梯间、人行过道等，至于多余的房间、门厅之类的设置就更不必要了，可以直接在设计环节取消它们，房间内只留出设备位置，以便于设备运行为基本原则，多余位置一概不留。要求室内设计面积设备使用率在95%至100%。这样一来，原本室内人工动作基本上疏散至室外进行，就会从根本上实现变电室内的房间面积的充分利用，相对传统庞大的变电空间，面积最少降低一半，甚至可以节约2/3使用面积。智能变电站就采用了隔离式断路器等新型一次设备等集约化、智能化技术，优化主接线设计和总平面布局，很多程度的优化了变电站的内部构造、减小了变电站的土地使用面积、压缩了建筑的立体空间。由于建筑物空间体积空前减少，水消防可以直接取缔，这样不但便于消防要求，也节约了相应的消防投入，同时，因为所需建筑材料的减少，直接降低了变电站建筑物的工程造价，可谓一举多得。目前，节约型、集约型智能变电站正不断在设计建设中推广利用并将迎来爆发式的增长。

第三．变电站建筑物的立面造型设计的优化。如传统的变电站立面的最醒目标志也仅为电网LOGO，其余则并不明显。当前时代则不同，设计师们为了提高变电站的辨识度，统一采用电网典设内规定的几种标准色彩，并尽可能地将这几种色彩、LOGO等喷涂至变电站的建筑物上，此举既改变了以往那种色调单一、枯燥的感觉，而且，辨识度极高，使人眼一瞄就知道是变电站，而且建筑物本身造型也不再过分拘泥于陈旧传统，这就使得现代变电站建筑物本身显得更为简单、轻便、紧凑、色彩明亮，让人赏心悦目，也能全面展示当代设计师高超的设计水准、建筑师精湛的施工水平和电网公司本身的既有风格特征：现代、明快、简约。而且，这种建筑物很容易与周边办公、居民建筑融合为一体。

四．综述

节能环保意识是发展的大势所趋，变电站建筑节能设计优化和创新正走在一条正确的道路之上，新型建筑材料的选择、使用，更加简洁、明快的建筑物造形、小巧紧凑的空间设置等，都让现代变电站的节能设计优化、创新一览无余。相信在不久的未来，更加节约、节能、环保、功能齐全的变电站会出现在公众生活之中。

参考文献：

[1] 刘国生. 电力建设建筑施工区域标准化管理建设[J]. 管理观察. 2013(32)

[2] 王鹏. 电厂建筑设计的节能因素分析[J]. 黑龙江科技信息. 2010(34)

建筑节能设计优化篇（8）

随着生活水准的提高，建筑节能、建筑舒适度及健康居住已成为未来建筑设计的重要话题[1]。我国东北部地区的1～3月份与世界同纬度地区相比的平均气温要低20℃左右，黄河中下游一带普遍低15℃左右，长江以南一带平均低10℃左右，东南沿海地区低5℃左右；而7～9月份的平均气温，绝大部分地区比世界同纬度地区要高出5℃左右，再考虑我国大部分东部地区的夏天、冬天的湿度较高[2]，出现长时间的夏天闷热，潮凉局势。在建筑使用过程中，为维持内环境舒适度，对空调有非常高的需求，会产生大量能耗。在我国大力推行绿色建筑的政策背景下，如在建筑方案决策初期就为设计者提供一系列的基本参考标准，将节省节能建筑设计的时间成本。

1建筑能耗及舒适度模型的建立

1.1能耗模型影响建筑能耗的因素复杂，如建筑物外墙、外窗及屋顶的传热系数、建筑布局、窗墙比、建筑物的体形系数、朝向及光照等。从报道的文献资料来看，建筑能耗计算通常采用三种方法：基于热力学定律、基于人工神经网络及集成计算平台[3]。一些集成化的计算平台也为建筑设计的能耗计算提供了有效的方法，如Energyplus、DeST和DOE-2，其中Energyplus作为一种开放的全能耗模拟分析软件，其功能强大，已在建筑节能设计领域产生了充分的认可度。1.2人工神经网络的建筑能耗及舒适度模型构想，BP神经网络模型的训练样本数据可由Energyplus软件工具进行多次模拟获得。文章住宅建筑能耗和室内舒适度的BP神经网络模型为一个三层的BP神经网络，输入层节点个数为21，选择隐层节点个数为25，输出层节点数为2。21个输入的设计参数的选择范围如表1所示。通过Energyplus软件工具对上述21个输入参数在输入范围内进行反复计算，产生250组样本数据，其中200组用来训练3层的BP网络模型，50组用来对训练的神经网络进行检验。1.3模型的训练及校验按输入参数的上、下限范围，用Energyplus软件工具进行全能耗的分析处理，产生覆盖面广泛的300组数据作为BP神经网络的样本数据。设置BP神经网络的学习率为0.5，训练的误差精度为0.01，最大迭代数为1000。考虑输入参数的量纲影响，为了提高模型的预测准确度和收敛速度，在进行网络训练与测试之前，需要对所有的样本数据进行归一化处理，如公式（1）所示：（1）使用已处理好的数据分别对传统的BP网络进行训练和测试。对BP网络的输出结果，再进行反归一化处理，如公式（2）所示：（2）从训练的结果来看：建筑能耗的模拟值和预测值吻合较好，训练的平均绝对精度为1.7kWh/m2，平均相对精度为1.21%；室内舒适度的平均绝对精度为0.35，平均相对精度为0.82%。然后，用训练后的BP网络对50组样本测试数据进行预测。当运用BP网络对数据进行预测时，得出网络的预测精度较高，对建筑能耗预测的平均绝对误差为2.25，相对误差为1.61%，对舒适度检验的平均绝对误差为0.46，相对误差为1.08%。从以上结果得出，用测试样本来检验训练后的网络模型，预测结果是比较理想的。

2建筑节能和舒适度的多目标优化方法

2.1NSGA-II多目标优化方法多目标优化获得的是被优化目标的非劣解集。NSGA-II操作的主要思想为：首先按二进制或实数等进行编码，生成一定的初始种群，对初始种群进行基本的交叉变异遗传操作，产生了子代种群，将父子两代种群合并，进行快速的非支配排序、精英保留和拥挤度排序操作[4]；然后选择前沿中的前若干个个体进入下一父代中，继续以上循环操作，直至达到最大循环代数。基本的算法流程如下：①随机产生初始种群0P，对0P作复制、交叉、变异操作，产生子代种群0Q，令t=0；②对父代及子代种群进行合并操作，即ttt=QPR，对tR进行快速非支配排序，生成非劣前沿n,,,FFF21；③对非劣前沿进行拥挤度排挤和精英保留选择操作，选择N个个体，组成新一代种群t+1P；④对新种群t+1P进行复制、交叉、变异操作，生成种群t+1Q；⑤如果达到终止条件，则退出；否则tt+=1，返回执行②；程序结束最后所得的非劣前沿n,,,FFF21即为所需要的多目标解集。2.2NSGA-II的优化应用以矩形平面布局的建筑类型为设计对象，将NSGA-II用于建筑的能耗和室内的舒适度的双目标优化设计，优化目标函数描述如公式（3）所示：

3优化设计应用

根据NSGA-II的优化设计结果，本研究结合具体案例，以平面布局为矩形的民用住宅为典型设计案例，设计中固定了一部分参数，来验证优化结果的合理性，如：建筑方位为南向，建筑面积为100m2，建筑层数为5层，层高为3.0m，建筑来流方向风速为均匀分布，来流风速大小为2.0m/s，方向与建筑法线方向平行，设备功率为25W/m2，照明密度为9W/m2，保暖温度为18℃，制冷温度为26℃，锅炉效率为0.89。当建筑的东、西、北向窗墙比从约0.38增大到约0.62时，建筑的能耗从约142.2kWh/m2增大到约142.7kWh/m2，而室内的舒适度约从42.6%减少到42.2%，尤其以南向的窗墙比变化比较明显，建筑能耗从约142.2kWh/m2增大到约155.4kWh/m2，而室内的舒适度约从42.6%减少到40.8%；当外窗传热系数发生变化时，对建筑节能和室内舒适的影响不明显；随着外墙传热系数的不断增大，从3.02W/m2k变化到3.52W/m2k时，建筑能耗变化不明显，而舒适度随之减少，而屋顶传热系数对于建筑能耗的影响显得比较敏感。

4结束语

实现低能耗和高舒适度是节能建筑的目标。文章通过选择对建筑能耗和舒适度密切相关的若干个设计参数，选择了一典型的南向矩形平面民用建筑为案例，借助EnergyPlus全能耗模拟分析软件，生成了250组覆盖广泛的样本数据，用BP神经网络对样本数据进行学习训练，从而建立了建筑能耗和室内舒适度的模型，并用所建的BP网络对建筑能耗和室内舒适度进行了检验，50组样本数据对能耗检验的平均绝对误差达2.25，相对误差达1.61%，对舒适度检验的平均绝对误差达0.46，相对误差达1.08%。在今后的研究中，如果能更进一步对影响建筑能耗、舒适度的因素进行挖掘，建立更加完善的样本数据，完善神经网络模型。

参考文献：

[1]李明浩,李华东.可持续性主题下的绿色建筑战略[J].建筑学报,2003,(2):16-17.

[2]王俊懿.寒冷地区建筑的节能设计分析[J].科学导报,2015,(7).

建筑节能设计优化篇（9）

1、建筑节能发展现状

面对能源短缺问题，我国积极倡导节约能源、可持续发展，建设部将建设节能型建筑纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规相继出台，要求将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合。《民用建筑节能设计标准》规定通过在建筑设计和采暖系统设计中采用有效的技术措施将节能率从原来的50%提高为65%，对围护结构的技术与产品、部品以及供热系统的要求提高到一个新水平。

优化节能设计方法从本质上要求设计者从整体综合设计概念出发，根据大范围的气候条件影响，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。但在实际操作中，设计者习惯于以往的设计思路，只考虑建筑、结构及水暖等方面的合理与否，并不用心去考虑节能的问题，因此实际的节能效果普遍达不到设计标准的规定，建筑能耗仍然处于一个很高的水平，形势不容乐观。

在我国既有城乡建筑中，只有3.2亿m2房屋是节能建筑，尚不足全国既有建筑的1%；在每年新竣工的建筑中，节能建筑面积不到1亿m2，尚不足竣工建筑面积的5%。以居民住宅能耗与建筑业能耗为例（居民住宅能耗近似地以综合能源平衡表中居民生活能耗表示，建筑施工能耗以建筑业能耗表示）， 我国建筑节能设计虽然已经得到政府主管部门的高度重视，但历年的能耗数据却反映出其实施结果令人担忧。

2、建筑节能设计重点

2.1整体环境规划

建筑选址、朝向、间距以及相互组合关系是整体综合环境规划的设计重点。合理的选址和布局对建筑节能的影响很大，应综合考虑气候、地质、水质、地形及周围环境条件等相关因素加以确定；适宜的外部环境能使建筑在其整个生命周期中保持良好的微气候环境，为建筑节能创造条件，同时维持整体生态环境的平衡；主要朝向应迎合当地夏季的主导风向，使住区内风速流畅，有效加强建筑物与空气的热交换，提高居住的舒适度。由于太阳高度角和方位角的变化规律，我国大部分地区以南北向或接近南北向布局为宜，与东西朝向的建筑物相比，南北朝向的建筑物在夏季可以减少太阳辐射的热，冬季可以增加太阳辐射的热，从而节约了建筑保温所需的能耗，是最有利的建筑朝向。

2.2单体节能设计

2.2.1合理的建筑体形与空间组织

合理的建筑体形能够减少建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，建筑的体型系数（外表面积和外表面积所包的体积之比）对建筑能耗的影响非常显著，其值越大，单位面积散热量越大，对节能不利。从降低建筑能耗的角度出发，应将体形系数控制在一个较低的水平上，但体形系数还与建筑造型、平面布局、采光通风等紧密相关，体形系数过小将对建筑使用功能造成一定影响，因此应权衡利弊，合理确定。合理的空间组织设计应在充分满足建筑使用功能要求的前提下，对建筑平面进行竖向、横向的合理分隔，以改善室内的保温、通风、采光等环境，达到节能舒适的目的。

2.2.2门窗的节能设计

在建筑保护结构中，门窗的保温隔热能力差，门窗缝隙是冷风渗透的主要渠道，因此解决好门窗节能的问题是节能工作的一个重点。门窗的节能设计应主要考虑：由于采暖耗热量随窗墙面积比的增加而增加，因此可在采光允许的条件下控制建筑不同朝向的窗墙面积比并在夜间设置保温窗帘、窗板；对门窗的相对位置及开启方式进行合理安排，以便组织穿堂风通过；设置可调节的活动遮阳（如遮阳棚、窗盖板、窗帘、热反射帘或自动卷帘等），减少夏季太阳辐射的热，增强冬季的热；提高门窗制作质量，对金属窗框进行断热处理，加设密封条以加强门窗的气密性，选择高性能的建筑门窗材料和幕墙技术，适当选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃或中空玻璃等节能玻璃品种。

2.2.3墙体的节能设计

墙体能够达到保暖的效果，就能够实现能量的损耗减少，从而达到节能的目的。墙体保温分为内保温和外保温两种，相对于墙体内保温而言，墙体外保温的保温效果更理想，可完全避免热桥，还可以起到保护墙体的作用，延长墙体的使用寿命，因此采用墙体外保温是在经济条件允许的情况下较好的选择。对于加强墙体的外保温设计，最直接有效的方法就是采用节能型建筑材料，利用高效保温隔热材料附着或填入墙体内来实现墙体热阻的提高，在一定程度上能有效地避免室外气候变化对墙体内部温度变化的影响，使结构主体寿命延长；也有利于消除或减弱冷、热桥的影响，避免室温发生较大的波动。同时墙体的节能设计还应适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施，能够改善微气候环境条件的特殊构造也应作为考虑的重点。

2.2.4屋顶的节能设计

屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分，由于太阳直射和大气长波辐射的双重作用，冬季散热量大、保温性能较差，夏季吸收大量辐射热、室内气温过高。屋顶的节能设计应注重冬季保温、夏季通风隔热，常用的技术措施要点为：①采用架空隔热屋面、浅色屋面、种植屋面、通风屋面、蓄水屋面等，隔离太阳辐射热，减少阳光直射；②铺设高效保温隔热材料并适当采取其他辅助措施，减少热量传递；③密度较大、导热系数较高、吸水率较大的保温材料不宜选为屋面保温层材料，以免屋面重量厚度过大、保温层大量吸水而降低保温效果等；④“冷屋顶”节能：利用高反射率涂料的使用，提高屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。

3、节能设计优化建议

主管部门应加强对建筑节能设计工作的监控。政府主管部门应利用其职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务，对设计图纸、节能计算书、节能设计表进行系统化监控，使其保持一致并在施工中得到落实。制定切实可行的节能标准。建筑节能设计技术与建筑物的安全性和长期使用寿命有关， 我国现阶段的建筑节能技术水平低下，性能还不完善，市场机制规范程度也欠佳，可借鉴国外成熟经验，在原有建筑节能标准的基础上进行完善、改革，使其更具有实践性。

加强建筑节能设计宣传，提高全社会节能意识。充分利用网络、电视、报刊、杂志等媒体，开展形式多样、内容丰富的节能设计与绿色建筑宣传，广泛宣传建筑节能设计的重要性，增强业主方优化建筑节能设计意识，提高各有关部门、单位贯彻建筑节能设计标准的自觉性，努力营造各级领导重视、相关部门理解支持、建设各方积极主动、人民群众普遍关心的良好氛围。

建筑节能设计优化篇（10）

中图分类号：TU96+2英文表示吗：A

Abstract: with China's rapid economic development, improve the people's living standard continuously, HVAC has become an essential and important facilities in construction project, but in the construction of heating and air conditioning engineering project is the largest energy consumption accounted for more than half of the project, with the total energy consumption of buildings, so in the construction engineering design of HVAC system and construction process should pay particular attention to environmental protection and energy saving. Here the author from the heating energy conservation perspective, to study and analyze the existing problems, and puts forward the corresponding countermeasures and HVAC energy-saving optimization design measures, in order to achieve building HVAC part of energy-saving target.

关键词：建筑工程；暖通空调；节能设计；分析；

Keywords: building engineering; HVAC energy-saving design; analysis;

清空内容

引言：暖通系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用，节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础，政府职能部门的重视和支持，则是实现大幅度节能降耗的重要保障。作为工程建设的重要组成部分，暖通空调系统在节约工程建设成本与节能减排等方面占据重要的位置，起着重要的作用[1]。近年来，我国的建筑行业得到了质的飞跃，但是其中一个很重要的版块暖通空调却存在着很多问题，造成了能源的浪费，现如今在世界能源正在逐渐减少，已经出现了能源危机，在这种情况下，降低暖通空调的耗能势在必行。建筑行业的能源损耗，暖通空调系统所消耗的占到了60%之多，随着人们生活水平的提高，建筑工程中的暖通空调的应用也将不断增多，其能源消耗势必也会加大，再加上我国空调系统本身能耗就很大，这样造成的能源损耗是无法预计的。因此注重暖通空调的节能设计具有十分重大的意义[2]。

能源为经济的发展提供了动力，但是能源的发展往往滞后于经济的发展。近几年，我国的国民生产总值增长率维持在10％，但能源增长率只有3％～4％。这样的形势要求我们必须节能。建筑能源消耗占社会总能耗的比例较大，建筑节能是建筑发展的基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新的生长点。现代建筑的必要组成部分――暖通空调领域也已经受到这种趋势的影响，暖通空调系统中的节能正在引起暖通空调设计者的注意，并且针对不同国家、地区的能源特点和不同建筑的采暖、通风、空调要求发展着相关的节能技术。现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生型能源，其中电能占了绝对比例。研究建筑环境，了解暖通空调负荷产生的原因及影响因素，可以更加合理地提出解决问题的方法。

建筑暖通空调设计现状

空调系统的节能系统的设计具有重要的影响。在实践中，由于没有足够的重视，设计部门一些设计人员添加了当前工程设计普遍周期短，设计取费低和设计师自身经济效益不佳的各种因素，不从技术角度出发解决如何降低能耗的问题，而是加大设计值选取；一些设计单位更是重数量，忽视质量，不仅使系统设计初始投资加大，能耗增高，也超出国家标准。

在行业层面的暖通空调专业设计人员素质是非常不均匀的，非资深专业人员占了很大一部分的比例，对一些现场存在或可能发生的问题无法做出设计方案的调整、完善，造成日后施工中难以妥善处理和解决的问题，导致工程最终出现了不良后果，对日后的系统运行管理带来极大弊端。

二、目前暖通空调节能设计中出现的相关问题

1、方案设计上的问题

现如今在进行暖通空调的设计时，大多数的设计人员在确定负荷时都是用估算值来进行的，很少人会真正切实考虑到房屋的实际情况，根据具体结构情况来进行冷热负荷计算，这样大多情形下就会发生选取了非常大的负荷值，进而加大了能源的浪费。由于现阶段我国的新技术研制方案层出不穷，每一种技术都有其自己独特的优势或者缺陷，因而在选择设计方案上，不同的人对于方案的看法也有所不同，那么其得到的相应设计数值也不尽相同，同时一些设计人员为了赶进度，往往会忽视某些特殊的情况，造成了局部的损失过大，没有使设计方案进行平衡处理，造成风量分配不均，进而引起各个房间冷热不均情况的发生，达不到应有的设计目标[3]。建筑施工人员在进行结构施工作业时，有时选用的建筑材料不能保证其隔热系数达标，造成该围护结构隔热系数与设计参考值发生偏差，从而导致室内微气候条件与设计方案上的出入。故此在进行设计的时候要在结合当地的气候特征的同时，也要注意建筑结构的实际热力特性，这些都是决定设计方案是否合理的重要方面。

2、盲目选择先进的节能产品

有很多的设计者会被市场牵着走，认为能提升系统性能或者是节能的产品在任何情况下都能够发挥其作用，造成资金投入加大了，但是却往往得不到该有的效果，跟风走的情况很严重，会直接导致设计者过于信赖所谓质量好的产品，做不到具体问题具体分析，在设计上不能够结合相关因素进行方案上的优化设计，所有的产品没有最好，只有最适合，设计者如果不能切合实际立足根本，就设计不出最好的方案。

3、施工、设计相互配合上的问题

由于设计方案与施工方案是由不同的承包方负责，双方也会有各自的利益倾向，往往很难达到极高程度上的默契配合；同时还有施工人员素质能力方面的问题，例如不能充分理解图纸设计的内容等原因，进而造成施工过程中的偏差。

4、运行及维护不科学

在暖通空调的运行过程中，由于设计方案的不科学，相关的管理人员对空调的运行系统就得不到充分的了解与认识，就无法科学的区分系统的运行高峰期，，通常情况下就会把正常期与高峰期的机器运行数量设置为一样，这样就会造型很能源的极度浪费。管理人员如果在系统维护方面做得不到位，就会发生很多的问题，例如风道渗漏会造成长期热损失，空调的重要设备上的附着物会引发机器的下降等[4]。

三、暖通空调节能设计优化措施

1、设计方法方面优化措施

暖通空调的设计方案对于节能方面有着非常重大深远的意义、暖通空调系统非常复杂，特别是其中的中央空调系统，设计人员对的系统设计的好坏会直接影响到系统的运行效果、耗能状况以及系统运行的经济性如何？在进行优化设计时要注意一下几点：（1）设计方案要有可行性以及可操作性。设计方案的制定要符合相关的法律法规，同时还要符合环境保护的相关标准。设计方案最基本的就是要满足正常的供电、供水以及供气，并能够保证这些方面的长期有效的正常运行，对其的变化状况能够做出及时的反应[5]。比如说在设计水源热泵时就要考虑到当地的地下水资源以及地质的实际情况以及未来的发展趋势，对于由于夏天冷负荷和冬天热负荷之间的失衡造成的热冷蓄积反应要做出提前应对的相关措施，做到未雨绸缪。在进行设计方法选定时还要考虑到天气变化的状况，特别是针对工艺性暖通空调设计办法以及参数配置比较高的温湿度时，还要展开对设计方案进行年度的工作情况分析，增强设备的适应能力。（2）要为设计方提供一个公平的竞争环境，提高国内暖通空调设计收费水平，促进国内外设计方案的共同发展。相关的管理部门对此也要制定完善的法律法规，保证暖通设计有合理的设计周期，提升暖通设计人员工作的积极性和创造性，使设计人员在设计的各个方面都能够投入自己更多的精力，以设计出更好更高效的暖通节能方案[5]。（3）在进行暖通设计时要时刻站在节能的角度上，对设计方案进行认真仔细的对照比较，以求寻找到更好的设计方案。例如在选择冷热源系统时，就要考虑到暖通空调系统的能耗大部分都是在这个环节产生的，因此不仅要结合实际情况进行设备选择，还要考虑到它的初投资与后续运营成本情况，对其耗能的标准进行深刻的分析、研究，同时还应该注意周边区与内区差别的存在，系统需要进行细致的划分、设定，有效的调节和监控各分支或分系统，防止某些区域冬天过热或夏天过冷状况的发生，减少不必要的能源消耗。（4）进行全系统的优化。目前对于空调系统的节能优化研究都集中在各个设备节能的模型研究上，没有考虑系统中各个设备之间的相互影响。然而空调系统的运行是由各个设备组成的一个完整系统．某些设备的优化并不一定就会带来整个系统的优化，而只有整个系统优化了，才能保证系统的节能。所以在空调系统的节能研究中必须坚持系统化的观点，对整个系统进行最优化设计。

2、设计人员方面优化措施

对于设计人员来说专业素质是基本，因此要努力提高他们的专业素质，定时展开暖通空调设计的相关培训工作，提升设计人员的专业技巧以及业务素质，同时理论要与实践相结合，让他们在工作实践中更深入的学习暖通空调的专业知识内容，同时还要注重对设计人员的节能意识的培养，时刻把节能意识带到工作中，贯彻落实到暖通空调设计的方方面面，从根本上提高暖通空调设计的节能性。

设计人员除了具备相当的专业素质外，还须具备前瞻性意识，最大程度地优化暖通设计参数，以避免暖通系统的实际应用和期望产生较大的偏差或者造成不必要的改造而导致资源的浪费。这就要求设计人员本身具备优良的素质，具备足够丰富的工作经验，熟悉相关的专业规范，能事先全面地考虑到设计中可能存在的问题，并能够与暖通设备的安装人员保持良好沟通，随时掌握第一手真实详细的现场资料，从而根据现场实际情况做出适当的调整和改进。大型建筑应该具备基本的能耗监控和分析功能，掌握具体的能耗数据，这对暖通设备的运营和节能减排的管理是非常必要和十分有利的。

3、能源选择方面的优化措施

不可再生能源是不能够进行回收利用，是无法通过人工科技手段进行再生的，同时使用过量还会导致能源的加速枯竭，因此在进行暖通空调设计工作的时候要尽量选择低品位能源或者可再生能源的空调系统，保证能源的有效合理利用，在建筑以及工业等领域里推行节能减排的工作，加强保护能源的思想意识建设，同时相关部门也应当积极的研发可再生能源，扩大可再生能源的使用范围，在技术上不断创新，是系统得到优化的组合，进一步达到节约能源的目的。暖通空调方式的选择要认真思考与节能相关的，选取辐射范围广的，这样能源保护的效果就能更加的突显出来[6]。

暖通空调要想真正实现节能，就必须发现解决节能设计工作中出现的所有相关问题，如加强建筑行业的相关管理工作，建立完善的制约体系，同时提高设计人员的节能意识[7]。

4．新技术、新能源的引用

空气调节系统的冷热源宜采用集中设置的冷(热)水机组或换热设备。当前各种机组、设备品种繁多，电制冷机组、溴化锂吸收式机组及冰冷蓄热设备等各具特色，由于机组或设备的选择受占地面积、使用特征、当地能源种类、投资和运行费用、环保规定等多种因素的影响和制约，设计人员只有在充分做好上述因素的调研后，客观全面地对冷热源方案进行综合论证，才能真正达到既节能、又能有良好使用效果的双赢局面。

传统暖通设备能源消耗极大，而我国的能源资源相对来说又十分紧张，新技术和新能源的引入有利于缓解这一状况。所以暖通设计人员应当密切关注新技术的发展和新能源的开发，尽量采用资源消耗低、环境污染少的新技术和绿色能源。比如在具备丰富的地热资源的地区，应大力推广地源热泵空调系统[8]。此外，作为绿色能源典型代表的太阳能，其开发利用也一直为人们所瞩目。如果能提高其利用效率，它将成为人类最取之不尽用之不竭的清洁能源。由此可见，新技术和新能源的引入将是今后空调系统发展的重要方向，也是实现经济效益和环境效益新的平衡点。

四、总结

综上所述，暖通空调系统的节能设计不仅在建筑中不可忽视，还关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染等方面，因此，暖通空调设计工作时,要考虑到方方面面的因素，暖通空调设计的从业人员应给予足够的重视,充分做好对中央空调系统的优化控制工作以及自身专业素质的提高，设计出合理、可操作的设计方案，在设计方案时要切合实际，并综合考虑各方面因素，以实现暖通空调的节能设计经济、节能、安全舒适等目的，促进我国建筑行业的健康发展以及能源的可持续发展。

参考文献：

[1] 程，高政翔．结合工程实际谈建筑暖通空调设计[J]．中华民居，2011（8）：102-103.

[2] 李志荣．建筑工程的暖通空调设计[J]．广西质量监督导报，2008（7）：56-57.

[3] 王清喜,曹丛霞.谈暖通空调系统在设计中的节能问题[J]．河南机械工业出版社,2009,(15):89-90.

[4] 杨芊.建筑电气设计原则与设计中常见问题[J]．民营科技(J).2012,09:304

[5] 浦至．大型现代化多功能建筑工程暖通空调系统设计[J]．广东科技，2009（22）：102-103.

[6] 王明理.有关暖通空调节能设计的探索与实践[J].城市建设理论研究（电子版）,2012,(20)：56-58.

[7] 朱文思.暖通设计中常见问题分析[J]．科技情报开发与经济.2008,18,（16）：202-203.