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關鍵詞：建筑節能；監管系統；安裝；工程應用
1 工程慨況
廣州某醫院創建于1971年，是國家衛生部直管的綜合性三級甲等醫院，總建筑面積約13.9萬平方米，共計27棟建筑。
2 項目建設目標
（1）該系統能正確反映建筑的能源（水，電，燃氣等）使用狀況，實時讀取主要能源計量器具的數值，并且遠程傳輸到數據中心，通過數據采集、軟件統計、分析、比較、輸出報表，反映即時用能狀況、用能查詢、瀏覽歷史記錄。（2）建筑能耗實時監測系統軟件要能對能耗數據進行分析處理，以圖形化的直觀方式顯示和數據的處理結果，同時為后續的能耗分析、建筑診斷分析、節能降耗提供技術平臺。（3）對大型公共建筑統一實施建筑能源計量與遠程監測系統，除按照國家規定的各分類和分項能耗進行在線監測外，同時需要對高能耗建筑進行能效公示。
3 系統組成及網絡架構
醫院建筑能耗監管系統是針對醫院特點，應用信息化技術搭建的面向管理層的節能管理平臺，通過對各分類、分項能耗數據的合理采集，準確地掌握不同功能建筑、核算單元、特殊區域和重點設備的能耗，有效指導醫院能源管理，同時為醫院建筑診斷、節能改造提供依據科學。
醫院建筑能耗監管系統采用分層分布式三層結構，由系統管理操作層、網絡通訊層和數據采集層組成，系統基于互聯網技術，具備能耗數據實時采集和通訊、遠程傳輸、自動分類統計、數據分析、指標比對、圖表顯示、報表管理、數據儲存、數據上傳等功能，滿足醫院節能監管內容及要求，系統總體網絡架構示意圖如圖所示。
4 監控系統組成
4.1 用電計量監測系統。醫院用電計量監測系統包括低壓配電房進線一級計量采集、低壓配電房出線二級計量采集以及建筑樓層科室三級計量，重點設備用電計量監測。
（1）照明、插座用電包括照明用電、插座用電、公共區域照明用電（含應急照明）、室外景觀照明用電。（2）空調用電，包括冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風機等和冬季用采暖循環泵、全空氣機組、新風機組、空調區域的排風機、風機盤管和分體式空調器等。（3）動力用電包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。（不包括空調采暖系統設備）（4）特殊區域用電是醫院建筑能耗密度高、占總電耗比重大的用電區域和核算單元。
4.2 用水計量監測系統。（1）市政管網供水一級計量采集。醫院共有3路市政管網進水總管，擬在進水總管處安裝超聲波流量計，實現醫院總供水一級計量采集。（2）建筑供水二、三級計量采集。在加壓泵房設有多路建筑出水管，擬在院內各棟進水管處安裝流量計，實現對中央空調和生活熱水用水進行計量。同時根據醫院建筑實際狀況，擬在部分大樓和部分部層間加裝遠傳水表，實現建筑樓層用水的三級計量。
4.3 燃氣計量監測系統。醫院燃氣主要用職工食堂，擬分別職工食堂燃氣管安裝電子式燃氣表，實現建筑燃氣消耗二級計量采集。
4.4 冷（熱）量計量采集。醫院冷（熱）量計量采集主要對醫院中央空調冷源及熱水系統等設備進行冷（熱）量計量采集，為統計分析醫院各部門科室的冷（熱）量費用提供數據基礎。由于門診樓人流密集，公共區域較為普遍，擬對門診樓內空調末端空調機、風機盤管、新風機等設備進行冷量計量，以便進一步掌握醫院能耗狀況。
4.5 中央空調冷源冷量計量采集。中央空調是醫院最主要耗能設備之一，為了可以清晰了解各建筑、各科室的冷量消耗狀況，并進行診斷分析。中央空調冷源冷量計量主要通過在中央空調冷源冷凍水供回水總管處加裝溫度傳感器及流量計實現，通過實時采集冷水總流量及冷水供回水溫差計算中央空調冷量消耗，并將數據上傳匯總，從而可實現醫院分科室的冷量計量。
4.6 熱水系統熱量計量采集。根據醫院實際需要，項目擬在住院部、肝病大樓、綜合樓熱水系統供回水管路安裝熱量表，實現住院部熱水系統、肝病大樓熱水系統、綜合樓熱水系統的熱量計量采集。
4.7 空氣品質數據監測系統。項目擬在醫院綜合樓、門診樓、肝病大樓及住院部安裝室內外溫濕度傳感器及室內綜合空氣品質傳感器，實時監測室內溫濕度情況及室內二氧化碳濃度，為醫院室內空氣品質的評價及空調系統的優化控制提供依據。
5 能耗統計
能耗統計服務可通過人工統計與建筑能耗監測系統軟件兩方面同時實現，對院區建筑能耗進行初級統計和高級統計，并出具能耗統計報表，其中初級統計包括全年總能耗量、分類能耗量、全年建筑單位面積能耗量等指標，高級統計則根據實際條件在初級統計指標的基礎上增加分項能耗指標，能耗統計滿足醫院建筑能耗監管系統建設系列要求。
6 軟件功能實現
能耗統計主要是將每年的能耗統數據進行錄入和展示。進入能耗統計，首先查看建筑能耗信息列表，可進行增加、修改、刪除操作；能耗統計信息：建筑類型、建筑功能、區域、建筑地址、竣工時間、建筑面積、建筑層數、供冷方式、建筑名稱、建筑編碼、能耗類型、統計年份、年耗電量、單位面積電耗。
6.1 統計分析。按年份統計各類建筑類型的平均能耗及各個區的建筑的平均能耗，以柱狀圖的形式展示統計結果。
6.2 統計地圖。根據選擇的區域以地圖方式顯示此區域下建筑的單位面積能耗能源情況，還會詳細展示各個區域的名稱、包含有的建筑棟數、建筑面積、總能耗、平均能耗。
7 結語
對醫院建筑進行能耗統計是開展節約型醫院的首要環節，通過如實統計醫院建筑的水、電、燃氣等能源消耗數據，比較分析同類建筑各類能耗數據，挖掘各種資源的使用潛力，及時發現各類能源使用過程中的浪費現象，不斷提高能源的利用效率，為節約各類能源提供數據依據。因此節約型醫院建筑能耗統計工作必須堅持真實性、準確性、實效性原則。
參考文獻
[1] GB50339-2013.智能建筑工程質量驗收規范[S].2013.
進行了探討分析。
【關鍵詞】公共建筑；能耗監測系統；軟件；平臺建設；技術框架
公共建筑能耗監測系統是指為耗電量、耗水量、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量與其他能源應用量的控制與測量提供解決方案的系統。為了達到高效智能化水平，降低運行成本，提高數據分類收集科學性，該監測方法主要應用了計算機自動化控制、無線網絡傳送等技術手段；它不僅能對現場運作的設備進行控制和監視，而且還能實現對實時數據的采集、設備的控制、測量、參數的調節和對各類信號進行報警的功能。
一、國內外能耗監測系統軟件的分析
國外建筑能耗監測軟件已經發展的比較成熟，并且智能化、信息數字化程度較高。現在發達國家的智能建筑系統大都是按照建筑物使用功能進行設置，這是沒有刻意把智能化放在建設目標上，但是智能化系統的裝備方式是先進的，系統的設置是完備的，系統的工程設計是準確的，系統的運行狀態是良好的。
在2008年，住建部頒發了《關于印發國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設相關技術導則的通知》，主要針對建筑能耗監測軟件技術規范做了明確的說明。目前國內大型公共建筑采用的建筑能耗監測手段相對還比較落后，有的甚至還采用手工抄錄的方式，效率低而且容易產生誤差，無法實現實時監測，這對掌握公共建筑用能情況，了解用能問題，方便管理者制定相關的節能措施造成困難。
我國仍缺少高技術的建筑智能化系統集成技術、理念、態度。另外，在準確把握智能建筑的設計定位、高質量的工程實施與系統有效運行管理方面，與國外發達國家相比還有一定的差距。正是因為缺少相應的規范，建筑智能化設計方面也存在缺乏全面性和長遠性的情況，施工質量難以保證，造成一些應用智能化系統的建筑缺少各系統整體運作機制，結果事倍功半，造成投資的浪費。建筑能耗監測系統在實時性、可靠性、穩定性等方面都達到了很高的水準，已經形成了包括美國霍尼韋爾、美國江森自控、德國西門子等公司在內的一系列智能建筑能耗監測系統產品。
國內已有樓宇能耗監測系統軟件在界面、數據實時性、監測結果分析、數據挖掘以及數據傳輸安全可靠性等方面都做的比較好，但是，數據采集基本都是基于在線數據采集分析技術來實現的，對于無線數據傳輸技術以及無線數據傳輸的加密性和安全性的研究比較少，因此，進一步限制了這些系統的環境適用性。
二、公共建筑能耗監督系統軟件平臺建設
能耗監督系統軟件平臺主要有一般信息維護、采集、信息數據輸入、數據處理、顯示平臺、上傳和協同平臺等7個子平臺系統構成。
1、一般信息維護：為了收集到最原始的能耗數據，必須對公共建筑物的功能、用能類型和其他數據進行調查和分析，并做好維護和修正工作。公共建筑一般配備用能采集儀器及建筑物用電回路線并串聯關系圖。
2、采集：顧名思義，采集為一般性信息的采集和匯總，正常安裝建筑物內采集儀器的配置后，采用最新的計算機傳送系統，將采集儀器上的計量表數據收集至數據收集中央系統平臺，待后續分類處理和分析，此過程應保持連續性，確保正確性。
3、信息數據輸入：將收集到的能耗信息進行合理性分析并逐步驗證其正確性，再進行下一步處理。
4、數據處理：根據收集來的能耗信息，采用數學及物理電路信息處理方法，對其進行分析得出分類性的用能信息，逐步劃分出不同類別用能信息。
5、顯示平臺：用圖表或者信息報表的方式顯示出收集、處理后的數據并顯示需要的人群。
6、上傳：為了區域性的分析能耗情況，構建自動傳輸系統，將收集到的信息以規定的XML格式數據包上傳至更高級平臺系統，定時完成調度任務。
7、協同平臺：為了更好的推進建筑能耗監督系統平臺的建立，協同管理、監測、公告等各方面工作正常有序進行，構建協同平臺，逐步統籌和完善監督系統平臺工作。
三、公共建筑能耗監測技術框架
在當下的時展大環境下公共建筑能耗監測系統平臺主要是為了實現能耗的在線監測和動態分析，是通過對公共建筑物樓宇間單個用能點安裝用能手機裝置，采用計算機無線數據傳送技術快速采集樓宇用能情況并將收集來的信息在數據處理中心進行科學化處理。公共建筑能耗監測系統框架如圖1所示。
1、整體性框架。公共建筑物可根據收集來源和終端級別分為：（1）樓宇信息收集。（2）局部區域性信息平臺中心。（3）省級信息平臺中心。（4）國家級數據處理中心。能耗信息從最基礎的用能單位所安裝的監測平臺收集儀器上傳送至局部區域收集平臺，經初步處理上傳至更高級的數據處理中心，實現分區分步完成收集工作，最終針對不同公共建筑用能情況進行分類處理，編制管理報表。
2、計算機自動化傳送框架。計算機傳送框架可根據用途不同分為收集源端和遠程傳送網絡。收集源端網絡構建是以樓宇收集儀器信息為基礎的信息傳送系統。遠程傳送網絡是根據現在無線傳輸功能建立起聯系性網絡。
3、信息交流。根據傳輸方向不同可將信息交流分為上行和下行。（1）上行：局部系統按一定頻率進行采集后傳輸至上級系統平臺，待處理后逐步上傳至數據處理終端，數據處理中心不斷對接收的信息進行融合處理，得出所需的數據分析表有待下一步需求。（2）國家級數據處理中心根據收集到的信息進行能耗的功能性區別，分項數據和建筑物的分類數據的處理分析，并同步更新反饋至下級部門，根據實際可采用自動化調控收集終端采集器的采集頻率。
四、公共能耗監測系統的應用分析
以吉林建筑大學建立的公共建筑能耗監測平臺為例，可對該學校31棟公共建筑物能耗信息進行收集、傳送、動態監測和信息處理。某個公共建筑物通過收集的能耗信息可與該校能耗平均值進行橫向比較，也可進行最高值與最低值之間或與其他建筑物能耗等多維度對比分析，從而定量分析出建筑物的用能階級，對發現用能分配不均和非必要性能耗具有重要的指導性價值，為節能減排提供可能性
結束語
公共建筑能耗復雜，用能監督系統性不強，傳統意義上的單一式記錄工作存在漏洞，缺乏科學性和高效性且運行成本過高。在減低公共建筑實際運行過程中用能并保證必要用能的前提下，規范和引導合理分配用能，減少浪費減低運行成本已經作為一個有待解決的嚴峻問題。
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關鍵字：物聯網智慧園區信息平臺管控平臺
一般而言，園區的管理涵蓋消防、治安、市政、道路、交通、綠化、城管、環境等眾多對象，職責部門繁多，管理條線復雜，專業化程度高，設施運營難度大。傳統的園區管理以“人”為載體，通過人工巡檢與重點設施的半自動管控結合的方式保障園區的運營，存在信息溝通不暢、反饋機制欠缺、管理比較被動等問題。傳統的園區管控模式已越來越不能滿足現代服務性園區精細、實時、主動的管理要求。
物聯網主要分成3層：感知層、傳輸層和應用層。通過紅外感應器、射頻識別、全球定位系統、激光掃描等信息傳感設備，按一定的通訊協議，把相關聯的物體或人進行智能化連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網絡。對于物聯網產業來說，發展的關鍵主要在于把現有的智能物體和子系統的有效鏈接，實現應用的大集成。
能效管控平臺架構概述
能源管控平臺是一個能源管理、控制、優化的系統，通過企業內部的專用網絡，將分布在現場的能源數據采集站、檢測站、現場控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等聯系起來，共同完成能源的分散控制和集中管理的綜合管理與控制系統。
能源管控平臺一般包含以下功能：1、能耗采集：基于真實抄表數據，按照用戶自定義的方式，計算出建筑物的能耗效率；2、能源分析：采用綜合的圖形化能源數據分析，包括重點能源消耗、能源累加等；3、財務分析：提供季節性或峰谷電價計費率，并以貨幣方式顯示能耗費用；4、超限預報警：采用報表、郵件等預警、報警通告機制；5、用戶管理：對應用權限、現場數據存取進行全面管理。
綜合能效管控平臺設計
平臺以地圖方式對某園區內的電/水/氣能耗情況、環境監測情況、節能減排效果評價進行統一綜合展示，地圖上標注建筑體的名稱、位置、建筑結構信息、當日/當月/當季度/當日能耗統計。在宏觀展示能效管控工作的同時，平臺通過繪制分類表格，匯總建筑體不同時期的能耗總體情況，并以色彩豐富的圖形方式配合說明，使用戶通過本能效管控平臺對虹橋交通中心區域內能耗情況做到基本全覆蓋掌握。
數據監測
數據監測可在不同的能源種類（電力、用水、燃氣）之間切換。以電力系統數據監測為例，在平面圖上以不同的顏色來區分建筑體逐時用電負荷率的高低，并可按時間段顯示單位面積用電量、空調單位面積用電量以及逐時用電負荷，主要體現在在.1、各類監測儀表的讀數。2、該建筑或區域能源消耗總量、單位面積均量、空調單位面積均量的逐時數據曲線。3、查看監測園區各類能耗、各類分項能耗總量、單位面積均量、空調單位面積均量的歷史曲線。4、查看各類能耗異常報警信息、數據通訊故障信息。
數據匯總
對經過數據處理后的分類分項能耗數據進行分析匯總和整合，通過靜態表格或者動態圖表方式將能耗數據展示出來，為節能運行、節能改造、信息服務和制定政策提供信息服務。
1、數據報表和數據圖表
包括各類日常工作的數據報表，以及對應不同度量值不同展示維度的數據圖表。數據報表是反映不同類型建筑體的監測狀況和分類分項能耗狀況的統計表格和分析說明文字，可分為日報表、周報表、月報表、季度報表、年報表等，格式相對固定。
數據圖表是反映各項采集數據和統計數據的數值、趨勢和分布情況的直觀圖形和對應表格，可分為餅圖、柱狀圖、曲線圖、儀表盤或動畫等，格式靈活，可交互操作。數據圖表的度量值一般包括：能耗（或者總能耗）、單位建筑面積能耗、單位空調面積能耗和其他度量值（比如單位人均能耗）；展示維度一般包括：能耗分類、能耗分項、時間軸（可以細分為逐日、逐周、逐月、逐年、任選時間段等）、建筑體選擇。
2、數據分析預處理
數據分析預處理主要是對于確定的時間序列，自動生成數據報表和數據圖表。主要是考慮到數據量比較大的時候，即時數據分析展示比較困難，應對數據進行預處理。
平臺信息系統
平臺系統信息模塊主要是針對平臺需要的所有數據字典和建筑物概況等基礎信息、建筑用能支路及監測儀表安裝等專業配置信息、時間同步信息和用戶權限信息等進行錄入和維護。
1、基礎信息維護
包括建筑物基本信息、區域信息、建筑物類型、分類分項能耗數據字典及其他數據字典等基礎信息維護。所有的基礎信息都可更新維護。
2、專業配置信息維護
建筑物的用電回路配置信息對電力分項能耗的拆分計算特別關鍵。建筑物的電力分項計量方案中必須清晰地包含其配置信息，包括建筑物計量儀表信息、變配電回路信息、各用電回路計量儀表安裝信息、設備銘牌上的電器參數信息等。
3、時間信息維護
保持本平臺時間與標準時間的一致性，包括機房服務器時間、各建筑監測儀表和數據采集設備的時間。
4、用戶權限管理系統
包括用戶組維護、用戶維護、授權管理、權限驗證。
能效管控各區域子平臺設計
根據業主方各區域物業管理的需要，對園區內的電力、水、氣等能源使用情況、建筑室內環境狀況進行全方位的監測、管理。為提高能源利用率、保證建筑內人員健康、舒適提供信息支撐平臺。
能耗數據采集系統
數據采集系統面向園區內的BA系統、變配電系統及空調/新風機組能耗采集。平臺通過OPC通訊與BA、變配電系統鏈接，從中采集數據，OPC是為了不同供應廠商的設備和平臺應用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數據交換更加簡單可行。
建筑的設備運行參數、環境參數值主要來自于BA系統，通過變配電系統對所有電力相關數據進行采集，以直接存儲或間接模型擬合的方式將結果值存儲至臨時數據緩沖池中，統一匯總處理后通過數據通訊系統送至平臺。
本文描述的園區內總計有空調機組、新風機組，在每臺機組的電控箱上安裝有數字電表，從中采集有功用電量、有功功率、三相電流等能耗數據，結合BA系統中的機組運行參數，對于判斷空調設備的運行工況、是否達到最優運行方式，非常有益。采集方式如下：
1、電控箱上數字電表通過RS-485通訊線纜手拉手串聯的方式連接，就近連接到弱電機房。
2、弱電機房安裝有RS485集線器，從設備房接出的RS-485通訊線接人RS485集線器的通道中。
3、弱電機房安裝有前端能耗采集設備。設備可以看作是一臺小電腦，操作界面為觸摸屏，組態軟件，可設定IP地址，用于電能數據采集、本地數據保存查看。RS485集線器的出線端與能耗采集設備相連。
4、弱電機房中前端能耗采集設備通過TCP/IP鏈入到網絡交換機，通過交通中心的主干網絡將電能數據發送到機房中的數據通訊服務器。
園區的客戶端主要擔負著將采集數據發往平臺的任務，作為園區和平臺的過渡端，主要實現園區的各類能源數據，通過可靠的途徑發向平臺的任務；該部分設計采用模塊定義的設計思路，首先確定作為通訊的核心系統（通訊系統Client端）的基本協同運行模塊，其次以功能接口的定義，將內部的數據供給劃分為數據源區域。
能耗數據處理系統
平臺展示的園區的能耗數據并不是單一儀表采集的數據，也不是單一設備運行的數據，而是多個數據根據平臺指定的組合關系而成，對一些環境評價參數、空調效率系數等一些參數需要根據其他參數按照能耗模型進行數學計算得出。數據處理系統對這些數據根據平臺規則進行后臺數據處理，供平臺統計、分析展示之用。部分處理內容羅列如下：
按照功能區、用途或樓層等方式劃分為小時、日、周、月、季度、年總用電量、用氣量和用水量，單位面積用電量、用氣量、用水量，設備運行指標評價等；
環境分析和環境評價；
電力分項計量數據：分項計量的一級目錄（空調、照明、動力、特殊）和二級目錄（細分）的小時、日、周、月、季度、年統計，指標為總量、單位面積均量、空調單位面積均量、人均量；
能耗數據監測系統
對于每個樓層，包括地下空間，都有一張電子地圖，地圖上標明用電支路、設備安裝位置、設備服務區域、能耗計量儀表安裝位置的點位。顯示監測能耗數據時，按照能源關系從能耗數據中直接讀取并顯示在相應的圖表中。
設備運行監測系統
設備運行監測系統的總體目標是通過綜合集成技術，構造整個園區所有重要設備的狀態監視和報警監控，即通過對建筑物內各種設備信息資源的采集、監視和共享以及對這些信息的整理、優化、判斷，給建筑物的各級管理者及時提供決策依據和管理的自動化。
系統提供整個園區的中央監控與管理界面，通過可視化的、統一的圖形界面，管理人員可以十分方便、快捷地對系統所包容的所有子系統設備（空調、新風機組、排風機、照明、電梯、變配電、冷熱源、給排水）進行實時監視和集中的統一管理，生動形象地顯示所有子系統設備的運行狀態；系統提供彩色動態圖形顯示，包括樓層的平面圖及機電設備系統圖。
能耗數據分析系統
分項特征積累：通過長期積累實際末端數據及分項能耗數據，發現各分項能耗客觀規律不斷修正分項能耗特征，補償實測過程中的偏差及錯誤。
對分類能耗的縱向（按時間）和橫向（按不同對象）的數據分析：
監測對象（建筑、分項、單一單位、組合查詢的單位）在任一時間段（日，月，季度、年）分項能耗組成比例；
監測對象在任一時間段（日，月，季度、年）分項能耗組成的比較；
監測對象各分項能耗在任一時間段（時，日，周，月，年）總量、均量的比較。
根據當前的能耗監測數據，在外部環境（氣候溫濕度）大致相同的情況下，與昨日、環比的同期數據進行比較，如發現能耗數據偏差較大，則此設備可能是工作異常。因為在環境溫濕度相同、作息時間不變的情況下，當前設備的能耗數據與昨日、環比的同期數據偏差不至于太大。系統如發現這樣的情況，則告知相關人員某些設備能耗數據有異常，請相關人員檢查處理，處理過后，記錄相關處理過程。
結論
系統管控平臺的建設能很好的解決傳統模式中信息量少、流通不暢、缺乏綜合分析、難以共享、應對突發事件反應遲緩、安全隱患較大等問題，讓常規園區管理更加智能順暢。項目的技術性能達到了國內領先的水平。
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關鍵詞 公共建筑； 暖通空調系統； 能效分析； 對策措施
中圖分類號TU998 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）94-0078-02
能源危機作為時代的課題，追求能源的可持續利用，充分提高能源的利用率，在建筑節能領域日益受到關注。我國作為發展中國家，又是能源消耗大國，堅持能源的高效利用，確保能源與環境的和諧發展，已經成為國家發展的重要戰略目標。通過對我國城鎮公共建筑的能耗進行統計分析，公共建筑單位面積的能耗約為普通居住建筑的15～20倍，特別是大型、配置全年供暖通風和空調系統的公共建筑，其能耗比將更大，其中暖通空調系統的能耗將超過建筑全部能耗的65%以上。因此，加強對公共建筑的暖通空調系統的能效控制具有重要的現實意義。
1 公共建筑中暖通空調系統的能耗特點
從建筑的分類來看，由工業建筑和民用建筑兩大類，而民用建筑中，又分為公共建筑和居住建筑，我們常說的如商場、酒店、娛樂場所、以及寫字樓、科教文衛建筑，郵電、通訊、機場、車站等，都屬于公共建筑的范疇。由于公共建筑人流量大，人口密度相對集中，對公共建筑的能耗需求較大，通過對北京、上海等大城市的公共建筑能耗與民用建筑進行比較，暖通空調系統的能耗占整個建筑能耗中的比例已超過一半以上，筆者結合鄭州地區冬冷夏熱的特點，選取25棟公共建筑來作為調研對象，就其建筑內暖通空調系統的能耗進行測試，其結果如下。
從上圖表分析可知，暖通空調系統的能耗占整個建筑能耗的比例都在50%以上，其中在對被測查的公共建筑中，商場的照明系統能耗指標在256kWh/m～409kWh/m之間，平均值在328kWh/m，約占整個公共建筑能耗的40.3%；酒店的照明系統能耗指標在56kWh/m～189kWh/m之間，加上油、燃氣等能耗折合成電耗約占71kWh/m～296kWh/m之間，約占整個公共建筑能耗的40.9%，綜合辦公樓的照明系統能耗指標在56-297kWh/m之間，其約占整個公共建筑能耗的41.3%。通過現場實測和調研，鄭州市公共建筑的能耗相對較大，利用率水平較低，還存在較大的節能空間，特別是暖通空調系統中，對冷水機組的配備過大，在水系統中“跑冒滴漏”現象嚴重，管理上缺乏必要的制度和措施等。
2 加強對公共建筑暖通空調系統節能的有效措施和途徑
結合鄭州地區公共建筑能耗調研分析，從設計階段的準確計量和控制，以及運行階段的合理調節和管理，以及制度措施的建立與落實等方面都存在不足，現結合其具體實際提出相應的整治意見和措施。
2.1 從暖通空調系統的設計階段來強化節能目標
我國對公共建筑節能設計中，從暖通空調系統的設計標準和原則上都提出了相應的要求，為此，加強對公共建筑的暖通空調系統設計環節的節能管理，合理配置建筑冷熱負荷指標，因地制宜的選擇系統形式，如配置冷水裝機容量，設計恰當的輸配系統等，都能夠實現對節能指標的有效管理。
2.1.1 對建筑空調系統進行動態負荷計算
空調設計通常是采用負荷指標來確定其冷、熱負荷，而在公共建筑的負荷計算上，其估算值均比實際值大1/3左右，從對鄭州某四星級酒店的調研中發現，其配置的冷水機組的制冷量分別為1584kW、2112kW，在平時的運行中，1584kW的機組就已經夠用，及時是在最大的需求下，2112kw的機組也能夠完成制冷需求，也就是說，其冗余負荷比實際最大負荷大了一倍，不僅增加了前期投資，還造成了設備利用率降低。從公共建筑節能設計標準中規定來看，在對公共建筑進行冷熱負荷計算時，必須要求設計單位逐項逐時的來進行，對于全年動態負荷的計算，也需要計算出供熱、制冷負荷的全年能耗，因此，合理的負荷設計和冷熱源方案，都能夠對公共建筑的節能目標進行改善，特別是針對夏、冬兩季的計算和累計，從提高設備的設計容量和總負荷量來合理分配供冷、供熱量，以實現整個公共建筑節能目標的完成。
2.1.2 強化對暖通空調系統的輸配系統的能效控制
輸配系統是暖通空調系統運行的重要環節，也是實現公共建筑節能目標的重要途徑。與普通民用建筑不同，大型公共建筑的暖通空調系統中，輸配系統所占的能耗約占總系統的60%-70%，因此，抓住輸配系統的能耗指標是提高整個系統能耗的關鍵。從暖通空調系統的構成中，新技術的應用，特別是變頻技術的成熟，大大減少了水泵、風機等輸配設備的能耗。通過對鄭州某酒店水泵變頻技術的測試和分析，3臺冷凍水泵和3臺冷卻水泵全部安裝變頻器后，結合鄭州夏季典型日的溫度值，通過對變頻器的溫差進行設定，對進出水溫差設置為4.9℃～5.6℃，通過進行實測，冷凍水泵的平均每小時節約電耗為47%，冷卻水平均每小時節約電耗為51%。
2.1.3 強化對室內環境設計標準的合理設定
結合公共建筑的室內環境特點，合理的設定暖通空調系統的冷熱參數，對于建筑節能也是重要的關鍵點。比如對于夏季時室內溫度設置過低，冬季室內溫度設置過高，不僅加重了暖通空調系統的負荷，也使得能耗增加，運行成本攀升。據統計，在冬季供暖時段，每降低1℃，能夠節約能源6%-10%，在供冷時段，每提高1℃，能夠節約能源8%-10%，而且長期處于空調環境下，對人的健康是不利的，因此，從人的舒適性來看，合理的溫度和濕度是確保健康的前提，也是實現公共建筑節能目標的前提。
同時，需要注意的是，新風量作為輸配系統中消耗大量能量的關鍵指標，在節能目標上，合理的減少新風量，充分利用自然風源，如過渡季節應該加大新風量，或者全部采用新風，可以大大節約建筑能源消耗。
2.1.4 強化對暖通空調系統中節能技術的應用
節能技術的應用是建筑節能工作的重點，從對鄭州部分公共建筑的能耗分析中，做好節能技術工作，充分利用過渡季節的新風量，對空調系統中的熱量和水系統進行回收和利用，都是節能的重要方向。如變頻技術的使用，可以對冷水泵、冷卻水泵，以及機組進行高效的利用，減少不必要的管路系統的能源消耗。再如變風量空調系統，通過對末端裝置變風量的調節，從而合理調節空調機組的風量，已達到節省設備和能源的目標。熱回收系統通過對內外余熱進行回收，以便于充分利用加熱設備的余熱，實現提高能源利用率的要求。同時，增加太陽能、熱泵技術等也可以大大提高建筑節能水平。
2.2 加強對暖通空調運行中的姐能控制
運行過程中的節能控制是實現建筑節能的重要方向，特別是空調系統在運行過程中，通過對各設備進行合理的調節和控制，通常可以實現對能耗的精確計算。如對投入運行的空調機組臺數進行控制，對啟停進行控制，對供水系統進行有效調節等。樓宇自動化控制系統是專門針對建筑物內部各設備的工作狀況進行實時監測和控制，以實現對人力、物力、能源等安全可靠控制。同時，對于智能化建筑來說，加強對空調系統的自控能力，也是提高建筑設備利用率的有效途徑。
2.2.1 加強對建筑系統內各能耗的準確計量
能耗計量是實現公共建筑節能目標的關鍵，只有將建筑內部的各個用能系統進行分類、分時、分項統計和計量，對于不合理的用能問題要進行及時的改進，如在結算能耗時，側重于對房間面積、使用時間的控制，而忽視了對使用者節約能源意識的提高，以致于冬季房間溫度過高，夏季房間溫度過低，不僅有害健康，也對能源造成了嚴重浪費。
2.2.2 對部分負荷進行合理的調節和控制
暖通空調系統中，對水系統的設計和控制是節約能源的重要環節。從建筑設計負荷來看，一年中大部分時間系統實際負荷都遠遠小于設計負荷，制冷機長時間的啟停都是能源浪費的重要環節，因此，改進和完善機組部分負荷的運行效率，以實現對建筑節能目標的完成。
2.3 健全和完善公共建筑節能制度
不同地區、不同類型的公共建筑，其能耗也不盡相同，為此，必須結合本地實際，制度規范的建筑設計和施工標準，對建筑節能工程進行嚴格的審查和監督，從管理條例和制度措施上來推動公共建筑的節能目標的實現。同時，作為公共建筑管理部門，也應該加強對管理人員的節能意識的培養，從制度上明確國家對節能政策的實施要求，尤其是政府事業單位的建筑節能工作，更應該從嚴格管理上來突出節能的意義和重要性。
3 總結
作為公共建筑節能的重點，暖通空調系統的節能具有重要的意義，為此，必須從建筑設計階段加強，加大對建筑冷熱負荷的準確計量和合理配置，在運行管理階段，加大對暖通空調系統的能效監測和控制，從制度管理上不斷完善，以真正將公共建筑節能工作落實到具體的實踐中。
參考文獻
關鍵詞：零能建筑;生態建筑;常規能源;生物科技;未來建筑
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
中圖分類號：[J59] 文獻標識碼：A 文章編號：
【大綱】：
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”的現實意義
2.“零能建筑”的現狀
2.1國際現狀
2.2國內現狀
“零能建筑”的生態化需求
3.1什么是生態學和生態建筑
3.2建筑的生態化意義
3.3“零能建筑”的技術手段
4.未來“零能建筑”的設想
4.1其他科學家的概念設計
4.2本人對生物“零能建筑”的遐想
參考文獻
【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條件下的采暖、通風、空氣調節和照明所消耗的總能量，不包括生產和經營性的能量消耗。零能耗建筑即不用任何常規能源的建筑。
--《百度百科》
無論任何形式的建筑，在日常使用時，總是在不斷的消耗能源來保證室內各種環境條件符合人類活動的需求。如何保障建筑在使用中的能源收支平衡，是現在“零能建筑”中最主要的環節。
隨著全球經濟的不斷發展，對傳統自然資源的需求越來越大。據IEA的《世界能源展望 2007》預測，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長率為1.8%。能源需求將達到177億噸油當量，而2005年為114億噸油當量。
另根據聯合國環境規劃署（UNPE）的統計顯示，建筑能耗占全球能耗的25~40%。其產生的固體廢棄物占全球總量的30~40%，其發排放的溫室氣體占全球總排放量的20~40%。在中國現在每年的新建房占世界的一半，建筑能耗占全國總能耗的40%。
根據以上數據，控制建筑耗能將成為控制全球能耗的重中之重。解決好建筑能耗問題是人類解決能耗問題的關鍵。
“零能建筑”是隨著建筑節能技術不斷發展而提出新的目標。早在1952年德意志標準研究所（DeutschesInstitutFür Normen）就制定了建筑保溫的設計標準：《DIN4108-建筑保溫（Wärmeshutz in Hochbau）》。上世紀末，保護環境在全球引起普遍重視。各種綠色計劃在不同國家地區推出。北美推出綠色建筑計劃，美國和加拿大前后成立半官方性質的綠色建筑委員會（Green Building Council）。1992年，德國弗賴堡落成了一個實驗項目--全零能耗建筑。2010年6月，由美國能源部設計、建造的“研究支持設施”（The Research Support Facility，簡稱RSF），隸屬于美國能源部的國家再生能源實驗室正式啟用美國啟用，并且通過了LEED Rating System（綠色建筑評價標準）的環保建筑認證，是一座“零耗能建筑”。建筑物本身生產的能源高于其消耗的能源，除了自給自足，更能供給他人，是目前世上已知最大的環保建筑，在節能減排方面更是領先世界標準15年。
中國綠色建筑起步較晚，但在國內也有多家單位進行嘗試。如：浙江紹興濱海工業區東亞大廈；莘莊工業區上海太陽能科技有限公司辦公大樓；萬通生態城新新家園零能耗會所等不斷涌現，均稱自己為國內第一個“零能建筑”。
同時，國內對于“綠色建筑、零能建筑”的過分商業化行為，也引發了不同的聲音，在“2011年國際低碳城市暨可持續建筑環境技術研討會”的清華大學建筑學院副院長朱穎心教授表示，應堵住“把綠色建筑當成純粹商機來炒作”。 這就涉及到未來5年甚至更長時間內綠色建筑應該如何健康發展的問題，這個問題處理不好，將徹底改變節能、環保和綠色指數的規劃初衷。
國內現有的零能建筑。大多強調使用新能源技術去減少舊能源消耗；而把建筑空間本身的生態作用（也就是所謂的被動節能作用）放在第二位。一個建筑空間本身形體、主要的空間設置都從根源上決定了一個建筑的基礎能源消耗量。美國能源部的“研究支持設施”本身的能源消耗量就比普通建筑降低了50%，這也是其能達到零能標準的重要因素。
如果節能建筑僅僅是建立在使用一種新的非可再生能源去替代一種舊的非可再生能源，那本身就不是生態的行為。即便建筑本身達到了舊能耗的自我平衡，也不能算是一個合格的零能建筑。只能看做是新能源技術的堆砌物。
生態建筑應該是零能建筑的基礎，而零能建筑應該是生態建筑的目標。
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生態學是研究生物生存條件、生物及其群體與環境相互作用的過程及其相互規律的科學，其目的是指導人與生物圈（即自然、資源與環境）的協調發展。任何事物都不能從與其他事物的關系中分離出去，它強調共生和再生原則。
20世紀60年代美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞（Paolo Soleri）把生態學（Ecology）和建筑學（Architecture）兩詞合并為Arcology，即生態建筑學。生態建筑學首先提倡的是建筑的節能性；其次是建筑材料的環保可再生性；最后的與地域文化的兼容性。所以生態建筑也被稱為綠色建筑，可持續建筑。
零能建筑未必一定是生態建筑。部分所謂低能耗/零能耗建筑，僅僅是新能源技術的堆砌。為了所謂節能而增加的初期投入與節能的后期成效不成正比；單獨考慮新能源而不注意新能源的可持續化問題。這些有失偏頗的建筑背后體現的不是綠色建筑的核心思想，而是社會的功利主義。
一個真正地零能建筑，設計首先要從被動節能入手。增加建筑自身的節能效能。采用建筑的生態化手段，充分利用環境中的地形、自然光、自然風、降雨等天然要素，使建筑達到被動節能的最佳狀態，再依靠新能源、新科技調節現有環境，使建筑達到零能狀態，甚至負能狀態。
建筑的生態化設計手段：
關鍵字： 節能設計 窗墻比建筑體型系數 優化
中圖分類號：TE08文獻標識碼： 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．我國建筑能源消耗現狀
目前，能源短缺問題已成為世界可持續發展所面臨的重大問題之一。【1】隨著我國城市化建設進程的高速發展，我國的建筑能耗逐年大幅上升，目前達到全社會能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生產能耗約13%，建筑總能耗已達全國能源總消耗量的45%。我國現有建筑面積為400億m2，絕大部分為高能耗建筑，且每年新建建筑近20億m2，其中95%以上仍是高能耗建筑，而我國建筑能源利用率處于世界下游水平（我國能源利用率28%，歐美平均近50%,日本57%）所以建筑節能是節能的重點之一
2．公共建筑能耗現狀
我國房屋建筑面積巨大，其中公共建筑面積約為45億m2。據統計，公共建筑面積占城鎮建筑總面積的比例不到4%，但能耗的電量卻占20%以上。【2】據推算，我國大型公共建筑單位面積耗電量達到70～300KWH，是普通居民住宅的10～20倍。以北京為例，全市的賓館、商廈、寫字樓等大型公共建筑面積僅占民用建筑的5.4%，但全年耗電量卻高達33億KWH，接近全市居民用電的一半。這類建筑面積較大，能耗較高，單位面積耗電量是普通公共建筑的4～6倍，住宅的10～15倍。
3、建筑能耗的組成及影響因素
【3】建筑能耗受諸多因素的影響，主要是建筑本身的因素。一是結構能耗；二是使用能耗。對于結構能耗，主要在于提高建筑的保溫隔熱性能以及氣密性等，降低從建筑圍護結構中散失的能量；而在使用能耗方面，主要是冬季供熱和夏季空調制冷，占整個建筑能耗的55%以上。具體到辦公建筑來說辦公建筑的基地、方位、體型、護結構的材料和性能及內部空間的形式和大小等是影響其能耗的主要因素。
本文就以中核科技綜合樓節能設計為例，針對建筑體型設計、窗墻面積比設計兩方面對建筑能耗的影響來分析如何實現建筑節能。
4．科技園綜合樓的節能設計概況
科技園綜合樓位于北京房山高新產業區，建筑物地下室為2層。用地面積73859，總建筑面積138622，其中地上建筑面積107022，地下建筑面積31600M，共有塔樓2棟，共計138622平方米。早在設計初期就倡導節能環保技術的運用，積極建成創新、節能建筑，實現經濟效益、社會效益、環境效益的統一。因此在該建筑的方案設計中從建筑平面、護結構、玻璃幕墻的使用、窗墻面積比的設計、地下室采光系統、中水回收利用系統、雨水回收利用系統、外墻樓板材料的選擇都根據國家《公共建筑節能設計標準》GB50189－2005標準設計，廣泛采取節能措施達到建筑的高效節能。本文著重從建筑體型系數、窗墻面積比，二方面來分析不同建筑體型系數和窗墻面積比對能耗的影響，及如何更有效得優化體型系數和窗墻比。
4.1建筑平面體型分析
科技園綜合樓建筑物由建設地塊北側塔樓A和南側塔樓B兩座地上高度75.9M的17層高層塔樓和兩座塔樓之間及西側地上高度21.3米的4層裙房三部分建筑物共同組成，建筑分類為一類高層建筑。按照建筑物功能及維護機構能耗站全年建筑總能耗的比例特征劃分，本項目屬于甲類公建。
基地東、南臨城市道路，西、北與城市道路間以綠化帶隔離，基地的兩個主入口在東側和南側。塔樓A棟位于基地北側，塔樓B于基地南側，兩者之間以CD裙房相連，建筑群整體呈半圍合的”L”如右簡圖：
4.2體型系數對傳熱耗能的影響
遵照《公共建筑節能設計標準》DB11/687-2009,綜合樓按甲類公建設計。在建筑設計規范會對建筑體的體型系數會做明確規定。建筑體型系數是指：“建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值”。其公式為:S=F0/V0式中:S―建筑體型系數F0―建筑的外表面積V0―建筑體積。從上述的定義和公式,可見它是單位建筑體積占用的外表面積,它反映了一棟建筑體型的復雜程度和圍護結構散熱面積的多少,體型系數越大,則體形越復雜,其圍護結構散熱面積就越大,建筑物圍護結構傳熱耗熱量就越大,因此建筑體型系數是影響建筑物耗熱量指標的重要因素之一。綜合樓位于冬寒夏熱地區，從建筑采光、藝術和人體的熱舒適角度考慮，公共的建筑體型系數往往偏高，從建筑節能角度，宜降低體型系數。判斷一辦公樓節能效果不應是護結構總面積大小，而是以南墻面尺寸夠大，其他外墻面盡可能少為標準來評價。建筑體型應盡量采用長軸朝向東西的長方形體型最好。【4】為分析體型系數的影響將參照建筑比較，模擬不同計算高度下的傳熱量進行對比分析計算結果如表1表中數據為計算軟件條件下單位建筑面積通過外維護結構的顯熱傳熱量
表1
從計算表格看出，建筑面積不同，只要體型系數相同，單位建筑面積通過外維護結構的顯熱差傳熱量相差非常小，不超過2%。隨著體型系數的增加，單位建筑面積通過外維護結構的顯熱傳熱量按一定比例線性增加。由于在各大中城市中的超高層建筑所占比例非常小，因此建筑的極限體型接近0.13，其耗能量也最小。當體型系數增大到0.2時單位建筑面積通過外維護結構的顯熱傳熱量增加約25%；當體型系數達到標準所要求的最大的最大值0.400時，單位建筑面積通過外維護結構的顯熱傳熱量增加約110%。單位建筑面積通過外維護結構的顯熱傳熱量的增長速度大于體型系數的增長速度。
因此 通過分析比較可得，對于體型系數相同的建筑，不論建筑面積的大小，平面形狀如何，只要維護結構的節能措施相同，則單位面積通過的外維護結構的顯熱傳熱量相同，因此建筑方案設計時，只要建筑體型系數相同，可以靈活的選擇建筑的平面形狀和建筑體型。
綜合樓的體型系數為0.097
4.3窗墻面積比的設計對節能的影響
在建筑圍護結構的能耗中，外窗（包括透明幕墻和陽臺門）是屋頂、墻體、外窗三大維護構件中熱工性能最差的構件。是影響室內熱環境質量和建筑能耗最主要的因素之一。目前我國公共建筑中，窗的能耗是墻體的3倍，屋面的4倍，約占建筑維護結構總能耗的40%--50%，因此加強對窗戶熱損失的研究，尤其是不同朝向，不同窗墻比窗戶熱損失的研究對于降低建筑的總能耗有很重要的作用。以利于設計低能耗建筑，本文就各朝向、不同窗墻面積比情況下，窗墻面積比對冬寒夏熱地區公共建筑能耗的影響作一分析：
4.2.1窗墻比面積概念
窗墻面積比是指窗戶洞口面積與房間立面單元面積（即建筑層高與開間定位抽線圍城的面積）的比值。在公共建筑的規定性指標中，用單一朝向外窗（包括透明幕墻）來限定。同時還提出了平均窗墻
窗墻比對冬季采暖能耗的影響分析
綜合樓建筑物地下室為2層。用地面積73859，總建筑面積138622，其中地上建筑面積107022，地下建筑面積31600，窗墻比（各朝向窗包括透明幕墻）：東0.43，西0.36，南0.43，北0.43。該建筑物位于北京屬于冬寒夏熱地區，其建筑設計應滿足保溫要求。遵照《公共建筑節能設計標準》DB11/687-2009強制性條文規定：【1】建筑的每個窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應大于0.70，當窗墻面積比小于0.40，玻璃的可見光透射比不應小于0.40。 其各項熱工性能均達到節能標準的規定值，現在一定范圍內分別改變對能耗有影響的建筑的窗墻比，模擬計算分析對能耗的影響。【6】計算軟件采用清華大學開發的公共建筑節能設計計算軟件DeST-c.
4.2.2冬季采暖耗能模擬計算分析
從東、西、南、北方向對不同窗墻面積比下辦公樓的整個供暖季節單位建筑面積累計耗熱量做模擬計算：調整一個朝向的窗墻面積比分別為0.2、0.3、0.4、0.5，保持其他方向的窗墻面積比、外窗傳熱系數和遮陽系數等其他維護結構的熱工參數不變。計算各種情況下的建筑能耗。見表1-4表中第二列為計算建筑單位建筑面積采暖能耗，第四列為計算建筑與參照建筑能耗相同時只改變同朝向墻體需要達到的傳熱系數，第五列為計算建筑能耗相同時只改變同朝向窗需要達到的傳熱系數。
表1 南向窗墻比變化對采暖能耗的影響
表2西向窗墻比變化對采暖能耗的影響
表3北向窗墻比變化對采暖能耗的影響
表4 東向窗墻比變化對采暖能耗的影響
4.3.3模擬分析結論
根據上表1-4各向不同窗墻面積比條件的采暖能耗情況可以得出：【5】窗墻比的變化能耗的影響隨朝向不同變化不大，窗墻比增加0.1，能耗量約增加3%，但南向窗墻比變化時，采暖能耗指標最小，北向窗墻比變化時，采暖能耗指標最大，相差大約7%。從表1-4可以看出：【6】當窗墻比由0.4增加到0.5時如果只改變墻體的傳熱系數，達到建筑的能耗指標，那么要減小到0.1左右，這在目前工程實踐中是不能做到的；當窗墻比由0.4增加到0.5時如果只改變窗的傳熱系數，達到建筑的能耗指標，那么要減小到2.0左右，窗墻比如果增加到0.6，窗的傳熱系數減小到1.8左右。國家標準并無規定對具體地區，具體建筑給出最佳的窗墻面積比，給的只是一個指導范圍。為達到國家建筑節能50%的目標，我們必須對特定地區，特定建筑類型對外窗進行節能優化設計。
因此，對于同一建筑隨著各朝向窗墻面積比的增加，單位建筑面積的采暖能耗增加比例接近，但改變南向窗墻比能耗指標增加量最小，因此在選擇設計方案時，如果需要增加洞口面積，應盡量增加南向窗洞口的面積。當建筑的能耗指標超過節能標準的限值，而建筑要求需要較大的窗墻比時，不應單獨采用減小 墻體傳熱系數的做法，應該減小窗的傳熱系數或者同時改變墻體和窗的傳熱系數，這是既經濟又切實可行的方法。在公共建筑節能設計中，各朝向的最佳平均窗墻面積比為0.4，平均窗墻面積比如果超過0.6，在目前的節能技術條件下，要滿足公共建筑節能設計標準的要求就不經濟了。
4．結論
綜上所述，針對建筑體型設計、窗墻面積比設計兩項做了詳細的節能數據分析，揭示了優化建筑體型、窗墻面積比都會對建筑節能產生重要的影響。除此之外，通過對綜合樓建筑節能設計的梳理，對建筑節能也有更深刻的認識：節能意識應貫穿建筑節能設計的各個環節；建筑工程中的節能理念，涉及到建筑物的外墻隔熱、屋頂的隔熱、建筑照明系統的技能、建筑通風系統的節能等多個方面,這是建筑行業節能發展的需要。在科學的節能理念的引導下，達到建筑物節能高效的最大化。
建筑節能是城市建筑發展的主要方向,也是建筑企業在建筑施工中需要不斷加強的方面,做好建筑節能工作,將會為建筑企業創造更多的經濟效益,也為社會環境的良性發展做出更大的貢獻。
參考文獻：
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【2】張愛萍 《淺談公共建筑節能設計的必要性》2009.13
【3】 張濤《建筑節能技術經濟分析》環境保護科學 2008
【4】張方 《辦公建筑節能研究》 中國建筑工業出版社2011
關鍵詞：工業建筑；節能措施；節能設計
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
中圖分類號：TE08文獻標識碼：A 文章編號：
1 我國工業建筑能耗現狀
中國是一個能源消耗大國，其中建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空調等）占全社會總能耗的30%以上，如果再加上建材生產過程中耗掉的能源（占全社會總能耗的16.7%），則建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7％。隨著我國工業化程度的不斷提高，建筑能耗的比例將繼續提高。按目前的趨勢發展， 到2020 年，我國建筑能耗將達到10.9 億噸標準煤。
目前，我國的工業建筑處于持續增長階段，調查表明，我國每年完成的建筑工程投資額中，工業建筑占了多半。以東莞地區為例，該地區是我國制造業名城，
工業企業數量龐大。2011 年工業企業用電量接近450 億千瓦時。各類型企業所占的比例及構成見下圖。
根據近年東莞地區工業用電占總用電量以2005 年耗電量比例為基礎，5 年來，工業耗電量占總用電量的比例依次為12.3%、13.7%、31.3%、19.3%、30.2%，工業耗電量占總用電量的平均增長率為21.3%，工業建筑的能耗比例增長很大。
由此可見，提高工業建筑節能意識，降低工業建筑能耗，是當前建筑節能的重要領域，是需要迫切解決和深入研究的問題。
2、項目概況
該項目為某食品的生產基地。建設用地面積23．2萬m2，規劃總建筑面積19萬m2，其中一期總建筑面積10．5萬m2。
3、建筑節能設計
一個全廠區的節能生態設計是一個系統工程，必須從前期的規劃設計階段就考慮建筑節能生態策略，注重節能、生態、綠色、環保部等概念的引入。
3．1節能目標
節能設計首先應明確節能目標，目標設定應科學合理，同時應具有一定的前瞻性，參照現階段國家對公共建筑節能50％目標，本項目提出綜合節能目標不低于50％，在個別建筑單體適當超越。有了明確的節能目標，下一步就是綜合選用
科學合理的技術手段去實現。
3．2主體結構節能
建筑節能必須系統規劃，在建筑方案設計中，注意良好的朝向與通風，控制體形系數、窗墻比、護結構(外墻、屋面、地面)傳熱系數等指標．這些指標是建筑節能設計的根本。護結構墻體的傳熱得熱量計算是空調冷負荷計算關鍵環節之一。通過對圍護結構散熱公式的分析可知，一個有著足夠總熱阻的房屋。只需一盞40W燈泡所產生的余熱就可以在冬季保持室內適宜的溫度。由此說明，提高圍護結構的總熱阻具有很大的節能潛力．這是建筑節能前先應該考慮的問題。降低護結構的傳熱系數主要包括降低外墻及屋面傳熱系數和門窗傳熱系數。
（1）外墻及屋面
墻體和屋面是建筑同護結構的主體．其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。以建筑采暖耗熱量看，我國北方建筑外周護結構熱量損耗大體上為氣候條件接近的發達困家的4—5倍。因此，使用新型墻體及屋面保溫材料是推進工業建筑節能的關鍵所在。隨著我國建筑節能工作的縱深發展，不斷涌現眾多品種的保溫隔熱材料。根據外保溫形式和保溫材料的不同，我國現在使用較多的外保溫技術有薄抹灰膨脹聚苯乙烯保溫板外墻保溫系統(下面簡稱EPS板系統)、聚苯顆粒保溫系統、聚氨酯外墻外保溫系統和外掛式保溫系統等幾種外保溫形式． 建筑保溫節能技術是建筑節能技術的一個重要分支，而外墻及屋面保溫技術義是建筑保溫節能技術的核心部分。
（2）門窗
門窗是建筑護結構的主要耗能構件，一般是薄壁的輕質構件，是建筑保溫隔熱、隔聲的薄弱環節，尤以絕熱性能最差，它通過輻射傳遞、對流傳遞、導熱傳遞和空氣滲透等四種形式導致建筑物能量流失，普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑冬季保溫和夏季降溫能耗的50％以上。因此門窗是改善竄內熱、光環境的重中之重，其性能直接決定著建筑節能的效果。增強門窗的保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善建筑熱、光環境質量、實現建筑節能目標的重要步驟。其措施有：
①提高門窗的熱工性能。通常，玻璃占整個建筑門窗面積70％以上，因此建筑門窗的節能應當首先考慮玻璃的因素。對全空調系統的中央控制樓或嚴寒、寒冷地區經常有人辦公的綜合樓可采用雙層窗戶或采用中空玻璃，以達到節能目的。
中空玻璃是由兩層以上玻璃將空氣層密封起來，其間層中充以黏度系數大而導熱系數小的惰性氣體以減小間層中的對流換熱，其節能特性的主要指標傳熱系數為2．7～3．3 W／m2•K，而普通單片玻璃為5．8 W／m2•K。目前中空玻璃的生產技術已經相當成熟，實際使用廣泛，節能效果明顯，而投資則增加不多；
②增強門窗的密閉性。可以通過提高門窗的氣密性，如設置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料(如毛氈)、彈性密閉型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及邊框設灰口等密封；框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等；扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等；扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。以減少冬季室外冷空氣的侵入以及夏季熱氣流的滲透；
③控制窗墻比。在保證日照、采光、通風、觀察等要求的條件下，盡量減小外門窗洞口的面積；
④注意外門窗框材質的導熱性能。在生產環境許可的情況下，盡量選用導熱系數小的材料制作門窗框，如外門外窗采用塑鋼門、塑鋼窗代替鋼門、鋼窗，或采用百頁窗簾、窗板等，以提高門窗的保溫隔熱性能。對于嚴寒地區的綜合樓、或是
采用全空調系統的中央控制樓，外門需設防風門斗，減少冷熱氣流的交換，以提高建筑物整體的節能效果。
（3）水
水作為一種資源，減少用水量、用足可再生資源，可循環利用就是節能的基本原則。此項目中，在設計過程進行水的分類規劃和管理，如自來水、雨水、中水、生產清潔廢水和冷凝水等，盡量做到“高質高用，低質低用”。
3.3設備節能
關鍵詞：綠色建筑；主動式；被動式
一、被動式綠色建筑技術
建筑節能以建筑本身為主體，以高新技術和新型材料為載體實現建筑產業綠色化。被動式建筑節能，是通過非機械式的技術手段，通過改變建筑自身因素來實現節能目的的節能技術。在設計綠色建筑項目時，首先被納入考慮范圍的就應該是結合地域特點和氣候特性，從被動式建筑節能技術中做選擇。被動式建筑節能技術從建筑本身入手，從設計根本上降低建筑能耗問題，大大降低綠色建筑開發成本，是收益率最高的節能手段。
（一）建筑外墻保溫技術。（1）外墻內保溫。墻內保溫是在外墻的室內一側鋪設保溫材料，常用增強水泥型聚苯板材、增強石膏型聚苯板材、聚合物砂漿型聚苯板材等，以期達到保溫效果。內保溫板材因自重較輕對粘合劑要求較低，亦不影響外墻面裝飾。該技術具有操作簡單、價格優惠、施工安全等優點。（2）外墻外保溫。外保溫是指將保溫材料粘結或懸掛在建筑外墻外側的保溫做法。外保溫隔熱層可以消除傳統墻體的冷熱橋效應，絕熱效率最高可至90%，在達到保溫要求的同時，既兼顧保護主體結構的功能，又保證室內空間。外墻外保溫系統分為，現場噴灑、涂抹的保溫材料和外掛式預制板的保溫材料。外墻外保溫施工環境在戶外，工程的實施易受到季節性影響，且在高層建筑施工中安全性較低。
（二）建筑窗體節能技術。建筑外窗是建筑護結構中面積比重較輕的部分，相比于常規保溫墻體能耗比較高，建筑外窗改造一是窗體本身的保溫隔熱性能，二是對外窗增設外遮陽系統來降低熱輻射。常用斷橋鋁窗框、LOW-E低輻射玻璃和外窗外遮陽系統三者搭配應用為建筑窗體提供多種節能方案。
（三）建筑通風技術。建筑自然通風是建筑設計中必須充分考慮的內容。由于氣候環境的變化以及家用空調的普及，建筑室內環境溫度調節逐漸依賴空調系統，隨之提出了被動式通風的概念，它是指通過對建筑場地環境、所處地區氣候條件等多方面因素的綜合考慮，在不借助機械式消耗能源設備的幫助下，主動的通過自然手段來達到調節建筑內部空氣環境的通風方式。被動式通風系統的設計原理依賴于科學的設計和一部分零能耗的空氣誘導構件，實現對室內空氣質量和溫度進行調節。一方面是通過變換建筑朝向、開口大小和位置、導風系統的選擇、建筑形體和建筑組團的排布方式等，來實現自然通風對建筑內環境降溫的目的，降低建筑空調系統的負荷從而減少能源消耗；另一方面是通過借助熱量交換構件，對進入建筑的空氣進行預降溫或預加熱，輔助溫控設備對室溫進行調控。目前比較常見的熱交換設計有太陽能換熱器和地下管道空氣預處理系統。
二、主動式綠色建筑技術
（一）水資源回收利用技術。中水的凈化原理是將污水處理廠收集來的人類生產生活中的污水、廢水，經過傳統的二級處理，使凈化后的污水能夠達到向自然水體排放的標準，再將這些水經過過濾、消毒或新型膜技術的深度處理，所得到的中水達到足夠低菌群含量才能進行二次利用。
雨水作為一種清潔的非傳統水源，其收集相對簡單，城市降雨或流經城市下水管網匯集至污水處理廠，或從地表向下滲透用作綠化灌溉。雨水水質的各項指標均優于城市污水，經過初步的過濾和消毒步驟可以應用于綠化、消防、洗車等對水質要求不高的用水項目中去，是緩解水資源消耗的有效途徑。
（二）太陽能利用技術。光伏發電系統是利用太陽能光伏電池板對太陽能的收集，將光能轉化為電能的過程。光伏發電系統是最具發展前景的能源轉換方式之一，它是對自然能源和消費型能源間最直接的轉換，光伏發電系統的發展將會很大程度緩解城市電力系統的壓力。
三、結語
綠色建筑技術具有較強的技術針對性，在設計工作之前應明確各項綠色建筑技術的定義和分類。本文首先對被動式、主動式綠色建筑技術進行區分，介紹了具有普適價值的綠色建筑技術，這為各類建筑節能設計工作提供參考方案，是降低建筑能耗最根本的方法。
關鍵詞:建筑能耗;建筑節能;設計
中圖分類號:TU201.5 文獻標志碼:B 文章編號:1672－4011(2016)02－0003－02
1建筑能耗的基本內容
1.1建筑能耗
建筑能耗主要指非工業建筑耗費的能源，如公寓、小區、花園、商城、旅館、地鐵、體育館等建筑，它是眾多民用建筑耗費能源的總稱，民用建筑建設使用過程中，會以照明、供冷、供水、供電等形式不斷耗能，能源消耗是民用建筑提供各種服務的基礎，見表1。
1.2全球建筑能耗近況
在當今，建筑能耗是能源消耗的主要方式之一，它極大影響了全球能耗量。建筑用能的規模與國家經濟實力呈正比關系，經濟實力越強，建筑用能比例越大。建筑用能需要國家支付龐大的能源費用，不是一般發展中國家可以承擔的，所以基本上建筑能耗較多的國家綜合國力較強。如發達國家的典型代表美國，全球近20%的能源是美國消耗的，而其中近一半的能源消耗屬于建筑耗能。美國、中國的人均建筑能耗位列第一、第二，美國是因為建筑耗能較多導致數據龐大，但是我國是因為13億的人口導致數據龐大。但是我國城鎮人口人均建筑用能數量遠遠低于美國。
1.3中國建筑能耗近況
以下是建筑運行需要的能耗量:全國總發電量中的近1/5屬于城鎮建筑能耗，全國非發電用煤量的近3/10用于偏冷城鎮的供暖，全國商品能耗超過1/5的部分屬于建筑能耗。經分析，不同類型的建筑能耗，除了農村住宅建筑能耗最低外，其他三種建筑能耗差別較小。但這三種建筑按平均單位面積能耗量比較，能耗量差距較大，從低到高為住宅能耗量、采暖能耗量及商業和公共建筑能耗量。
1.4中國住宅建筑能耗分析
城鎮住宅用能(不包括采暖)是指除嚴寒和寒冷地區采暖能耗外，城鎮住宅所消耗的能源。2011年我國的城鎮住宅能耗為15350萬tee，占我國建筑總能耗的22.34%。該類建筑的各終端用能用途能耗相關數據分別占住宅總能耗的10.4%，18.5%，22.2%，31.1%，9.5%和8.3%(見圖1～2)。
2建筑節能的定義
建筑節能從廣義來看，泛指建筑全壽命周期內的能耗降低。建筑全壽命周期是指建筑從收集原材料、設計施工、安裝使用、維護保養直至拆毀的過程，該過程涉及到建筑配件的加工、現場施工等環節，可以通過合理技術和手段，降低該過程中能源的消耗。這種定義包含較廣的建筑節能范圍。但是狹義的建筑節能僅需要在運營過程中實現能耗降低。這一階段建筑能耗量占總體能耗量的近80%，本文論述的整體內容參考廣義的建筑能耗，但是在論述個體建筑群或者綠色建筑時，通常以狹義的建筑節能進行研究。
3綠色建筑
其定義如下:在建筑使用期限范圍內，盡可能地避免資源浪費(節約能源、土地、水資源及材料)、避免環境遭受破壞及降低污染程度，從而讓人們擁有一個更加健康、適宜且高效的生活環境，實現建筑與自然諧調。
4《綠色建筑評價標準》
GB/T50378－2014《綠色建筑評價標準》(以下簡稱為《綠標》)，在國內對建筑進行標準評價時，其把綠色建筑當作核心內容，把“星級綠色建筑評價標識”當作統一標識。這個評價標準遵循“四節一環保”基本原則，在確定某綠色建筑是否達到標準時，主要考慮土地、能源、水、材料的節約使用情況及建筑外部環境質量情況、建筑管理等6個指標。對“綠色化程度”進行界定時，6個指標中又分成3個等級，分別是控制、一般等級和優選項。對所有參加評價的建筑來說，控制項是必不可缺少的前提條件，接下來才是根據符合后兩項的條件要求，從而確定建筑的級別是屬于一星、二星、三星。從這個標準來看，其把綠色建筑進行了類型劃分，包括兩種類型，一是公共建筑類型，二是住宅建筑類型。本文重點對后一種類型作出研究。
5綠色建筑的評價要求
1)節約土地和室外空間。其控制項有:建筑對環境造成的影響情況、建址情況、平均每人使用土地的指標情況、建筑每天陽光照射情況、建筑小區綠化情況及平均每人綠地面積情況、有無場地污染情況和施工情況。一般項有:舊建筑循環使用情況、物理聲、風、熱環境等情況、公共設施設備建設情況、綠化植物適植性情況及品種、數量情況、公交情況、水滲透情況等;優選項有:地下及廢棄空間使用情況等。2)能源節約和使用。其控制項有:熱工性情況、集中供熱供冷情況、以戶為單位進行集中暖氣供應計算測量及室內溫度調控情況等;一般項有:通風情況、光照情況、設備最大化程度運用情況、室內照明情況、能源循環使用情況等;優選項有:最大程度上使用建筑綜合能源節約比率及可再生能源循環運用的比率等情況。3)水資源節約和使用。大力倡導推行“開源”“節流”策略，最大程度上運用水資源，盡可能實現節約，在對廢水進行處理的基礎上循環使用，采取控制水使用量、階梯供應水資源、循環用水、加大雨水利用率等手段，盡可能實現水資源的最大程度使用。4)材料資源節約與使用。申報的建筑項目有沒有降低用料量，最大程度上使用本地原料及減少高能耗用料量，盡可能加大可循環可再用原料量，降低純粹只起點綴作用的構件用量等，從而最大程度上降低用料對環境、資源產生的負面影響。因為這部分僅是降低純粹只起點綴作用的構件的用料量和建筑設計存在關聯，和其他指標基本上沒有關聯，本文對其他指標不再進行討論。5)室內環境質量。該部分在居住建筑方面的控制項指標主要涉及每套戶型對日照和采光的要求、室內背景噪聲要求以及圍護結構隔聲性能要求、居住空間的自然通風能力、室內空氣污染物濃度的要求;一般項主要包括建筑視野情況、圍護機構防結露性能、建筑的耐高溫熱工性能、采暖系統和空調系統的調控能力、建筑外遮陽使用情況、建筑室內通風換氣裝置設置情況等相關內容;優選項主要指標有建筑室內新型功能材料的相關要求。6)運營管理。運營管理階段要求合理處理建筑、住戶以及自然三者之間的關系，達到滿足住戶對空間環境的建筑安全性、舒適性要求，同時又能達到保護周邊自然環境的要求。運營管理部分的評價指標主要有物業對節能、節水、節材、綠化、垃圾、智能化系統等方面的管理。由于該部分主要評價的是建筑使用情況部分的內容，與建筑設計關聯不大，本文對其討論和研究較少。
6建筑節能的主要方式
1)主動式節能方式。指的是在建筑的運營階段由于使用高效低能的建筑設備和建筑電氣而減少的建筑用能。2)被動式節能方式。是指減少甚至取消建筑設備和建筑電氣，采用非設備化的方式減少建筑用能。這種節能方式是通過直接利用現有的氣候和環境，即風力、太陽能、環境溫濕度、植被、場地地形等條件與建筑設計融合來減少與外界的熱交換，從而達到降低建筑能耗的目的。“被動式”和“主動式”是針對建筑對能源的使用方式以及降低方式提出來的，不同的方式對建筑降低能耗的措施也不同。
7目前綠色建筑設計存在的問題
1)生硬套用綠色建筑技術。我國依照《綠標》審核申報的綠色建筑，但是當下眾多綠色建筑僅僅是為了滿足綠色建筑的評價標準，生搬硬套地使用綠色建筑技術，不能以合理、科學的手段實現綠色建筑技術的應用。比如《綠標》中將遮陽設置納入到綠色建筑技術中，但是很多建筑完全不需要使用遮陽設置，可是為了符合評價標準，設計人員還是生硬地使用類似的綠色建筑技術，甚至沒有系統、整體地設計建筑就整合應用多種綠色建筑技術，導致綠色建筑設計非常不科學。2)投入設備過多。建筑需要依靠建筑設備提供相應的服務，根據建筑服務的需求量決定建筑設備的投入量。但是很多時候建筑服務需要的設備數量往往和實際提供的設備數量存在偏差。建筑設備提供過多或過少的情況，都屬于建筑資源的不合理應用。投入設備過多，浪費建筑設備資金，同時導致預估能耗的偏差;投入設備過少，會降低建筑的服務能力。3)設計師的慣性設計理念。在如今，眾多設計師不能跟著時展更新自己的設計理念。綠色建筑和綠色建筑技術都屬于新時代的建筑理念，但是很多設計師仍然用傳統的思維方式進行綠色建筑的設計。認為設計師在建筑設計中不需要考慮節能減排，而應當由電氣工程師等完成節能減排的目標，將設計“綠色建筑”理解為“綠色化”的建筑設計，缺乏創造性的思維去設計新時代下的綠色建筑。4)不能因地制宜設計綠色建筑。“具體問題，具體分析”“因地制宜”是設計綠色建筑的參考原則。每個地區自然環境、氣候不同，這就要求設計師能夠將綠色建筑融合到當地環境中。但是我國目前的綠色建筑基本按照統一的模式設計建設，沒有體現以上參考原則，缺乏特色。
8建筑節能設計的基本特征
按照建筑節能設計中考慮內容的不同，可以總結它的兩個基本特征。首先，是建筑節能設計的需求差異導致需要考慮地區性差異，這是它的第一個基本特征。建筑節能設計地區不同，地區內不同的環境、自然氣候、地域特色以及不同的風俗習慣，都會導致建筑形式和建筑節能設計的不同。其次，自然氣候不斷變化，建筑能耗也隨之變化，這就要求注重過程控制，這是它的第二個基本特征。每個地區季節的變化、天氣的變化都會影響當地的溫度、紫外線照射等，這會導致建筑能耗的變化。而且，即使是相似地區、類似環境下，建筑使用者的需求不同也會引起建筑能耗的差異。本文以建筑節能設計的兩個基本特征展開討論，從各種綠色建筑技術(可再生能源系統、自然通風技術等)為論述點進行更加詳細的研究。
參考文獻:
［1］祁會祥．談綠色建筑和建筑節能設計［J］．山西建筑，2014，40(32):205－207．