建筑节能优化大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇建筑节能优化范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

EPS板的原材料是聚苯乙烯树脂，加入发泡剂、阻燃剂等添加剂，经过加热预发泡，在模具中加热而制成具有不同表观密度的闭孔结构的硬质EPS板[8-9]。EPS板具有显著的节能保温优点：质轻、导热系数低（保温效果好）、抗潮湿、密度低、易加工、价格便宜、施工性较好、隔声效果良好，环保和可再循环利用等，因此成为目前使用最多的建筑保温材料。（1）吸水性。EPS特有的内部结构致使其具有较强的抗潮湿能力。研究表明：EPS即使被埋在地下饱水层几年其吸水量也不会超过10%；除汽油外，绝大多数溶剂对EPS影响不大[10]。因此，EPS具有较好的抗老化能力。（2）密度。EPS材料的密度低，具有质量轻的优点，这对于建筑保温节能具有重要意义。EPS的密度一般为18~30kg/m3（表1），其密度大小取决于树脂的膨胀倍数[11]，相比较而言，PF泡沫板、PU硬质泡沫的密度更低。（3）保温隔热性（导热系数）。由于EPS内部空腔结构，使得这种材料具有低的导热系数。研究表明：EPS的导热系数与含水率存在正相关关系，当EPS含水率为1%时，导热系数大约增大5%；当含水率为5%时，导热系数最大可增大75%[12]。但由于EPS吸水率低，具有较好的抗潮湿能力，因此，EPS仍具有较好的保温隔热性。（4）热稳定性。EPS板的最高工作温度可达80℃，一般情况下，EPS性能比较稳定；但当温度达到150℃时EPS板开始熔融；若温度持续升高，EPS板将会发生分解，并产生可燃气体，但由于EPS板中添加有阻燃剂，因此火焰不会扩散，几秒钟之内会自动熄灭[13]。（5）回收性和环保性。EPS能够回收再利用，具有良好的环保性。有多种途径回收利用EPS：(1)通过机械回收EPS重新制成XPS，或者将其热熔再生制成新的EPS使用；(2)化学回收利用，制成纸箱防水涂料、建筑涂料等[14]。

2建筑节能优化设计

2.1EPS板厚度设计

导热系数K值是指在稳定传热条件下，当墙体内外两侧温差为1℃时，单位时间内通过单位面积所传递的热量值[15]。导热系数和材料密切相关。保温节能材料的厚度变化对墙体导热系数具有差别。不同厚度的保温层EPS对同一个墙体的导热系数K和热惰性指数D值具有一定的影响。据孙海萍[15]研究，随着EPS保温材料厚度的增加，墙体导热系数K值的下降速率减低，见表2和表3[16]。从表2和表3可以看出，随着保温材料厚度的增加，热惰性指数值稳步上升（几乎恒定为0.085），而墙体导热系数值下降速率不断减小。当保温材料厚度由45mm增加至50mm时，墙体导热系数降幅不到0.05。当保温材料EPS厚度达到一定限值之后，即使厚度继续增加，不仅其表现出的保温效果也不会很明显，而且投资额度将会上升。根据我国建设部的《中国建筑技术政策》中关于建筑节能应达到65%的要求，结合上述分析，当EPS保温节能材料厚度为40mm时，墙体导热系数为0.635W/(m2•K)，满足建筑节能的要求，并且节省了保温材料过厚造成的不必要投资。

2.2EPS板防火设计

建筑节能是当前建筑行业关注的热点课题，在节能的同时建筑材料的防火安全性也十分重要。在国内外由于建筑保温节能材料防火安全性问题引发的火灾事件并不在少数。因此，节能与防火安全应该“一手抓”，二者并重。EPS板的阻燃性为B2级，但是综合性能上仍存在一定的安全隐患。发生火灾时火焰从建筑窗口涌出，直接接触保温系统，未直接接触的地方受到热传递，最后内部空气发生膨胀[17]。针对火灾发生时的建筑保温系统的这些状态，提出关于提高建筑保温材料防火性能的优化设计。（1）从EPS板本体角度，在制备过程中添加阻燃剂，从而提高材料本身的防火安全性，EPS所用阻燃剂有如下种类：卤系阻燃剂，具有强的阻燃能力，种类多样，包括：十溴二苯醚、氯化石蜡、四溴邻苯二甲酰亚胺等等，目前通过一些学者的研究已经取得较好的效果[18]；无机阻燃剂，阻燃效率不高，常常要和其他阻燃剂配合才能达到较好的效果；膨胀阻燃剂，包括三类组成物质：酸源、气源和碳源，郑宝明等[19]研究表明，膨胀阻燃剂具有较好的阻燃效率；黏土类阻燃剂为最近使用的新型阻燃剂，包括：斑脱石、蒙脱石等等层状黏土矿物。这些阻燃剂的添加使得EPS具有较强的阻燃能力，提高了保温系统的防火安全性能。（2）从保温系统的构造体系角度，通过对保温节能系统进行优化，从而达到提高防火安全的目的。具体采取什么措施取决于火灾时保温节能系统的稳固性和减缓或阻碍火灾扩散的能力。具体可采用的措施：防火隔离带，在墙体外部设置呈条带状的防火构造物，起到阻止火焰扩散的作用；挡火梁，在窗口设置隔火装置，起到将火焰与内部EPS板隔离的效果；采用金属固件固定，起到稳固保温层外的保护层作用。在EPS板的表层涂抹具有良好阻燃性的材料（图1），比如涂抹水泥灰或用石膏板包覆等。RalphMatalon[20]提出用一种具有特殊性质的材料，将其涂抹在EPS上形成隔热甚至到达绝热效果的保护层，从而达到阻燃的效果。与此同时，在EPS板外层涂覆这种特殊性质的材料，能阻碍热量和气流发生交换，进而达到保温节能的效果。有关实验表明：在厚度为120mm的EPS板上涂抹1mm厚的绝热材料后，其被破坏的时间由原先的1min延长至5min，在EPS板表层形成了隔热炭层[21]。

篇（2）

关键词 ： 建筑节能设计软件最优节能方案

Case Study - Optimized energy-saving design of residential building

ZHANG Yongwei

（China Academy of Building Research Shanghai Branch，shanghai，200023）

Abstract: Designed a construction energy-saving plan for a single residential building in Shanghai by using the building energy calculation analysis software - PBECA2012, while calculating simulation analysis its compulsory Index and overall dynamic building energy consumption to reach the optimized building energy-saving plan.

Keywords:Building energy-saving design, Software, Optimized energy-saving plan

0 引言

建筑节能设计对广大设计人员来说已不陌生，但是仍然有许多问题缠绕着设计师：建筑节能设计建模花费时间消耗精力，节能方案确立不够合理等。 如何简便设计既适合各地实际情况而又符合节能规范的节能方案进行节能计算分析，PBECA2012这款高效智能的建筑节能设计分析软件来为我们提供了一条便捷的通道。

1 建筑设计说明资料

结合设计单位所提供的建筑设计施工说明，可获悉以下建筑节能计算所需资料：

该建筑单体坐北朝南，建筑层数为14层，建筑结构类型为剪力墙结构，墙体采用200mm厚的钢筋混凝土，在单体的南向设计有凸窗。

以上资料也是在进行建筑节能计算前必须要了解的信息，以此为下一步的设计提供参考。此项目的节能设计目标为计算分析确定最适宜的节能设计方案，确保满足现行的建筑节能相关设计规范要求。

图1建筑平面图

2 计算模型和最优节能方案

2.1计算模型智能化建立

初步分析了现有的节能资料后，笔者着手对建筑单体进行生成模型、编辑和节能方案的选择。

建筑节能计算模型的准确性是非常重要的，计算模型涵盖了建筑体形的细节、开窗大小和位置、房间功能区的划分等。建筑节能设计分析软件PBECA2012是基于AutoCAD平台上开发的，在模型转换和编辑功能上有了很大提高，并能处理多种复杂建筑体形情况和多种构件设计情况，更加贴近建筑设计师的使用习惯，也更能体现建筑物的原有形态。智能化设计是PBECA2012软件应用的显著特点，软件注重计算模型准确性诊断功能，在建模过程中智能化交互提示使用者完成计算模型准确地建立和编辑。即使刚接触软件的人员也能够完成建筑的节能设计。

图2 智能触发机制提示

图3智能墙线修正

图5 模型三维图

计算模型建立之后，需要标注房间功能类型和分户墙，对于居住建筑来说，在计算分析之前需标注卧室和起居室以及每个户型之间和户型与公共部位之间的隔墙。

2.2最优节能方案专家型选择

该住宅单于上海，因此需满足《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）的要求。PBECA2012软件具有节能方案的专家型选择模式，可以帮助建筑师快速智能地确定最适宜的节能方案。其确定方法为由工程设计人员输入一些附加条件，然后由软件根据模型信息和附加条件的判断，推选出围护结构推荐系统，再通过自动选择和手动选择的方式，确定最终的适宜性方案。

图6 方案确定流程

笔者完成了计算模型之后，输入了建筑设计计算资料中相关的建筑结构类型、外墙饰面类型以及根据施工周期和预期的造价条件，软件根据附加条件结合模型所具有的建筑层数、窗墙面积比、体形系数等信息，获得推荐的围护结构体系。

图7 方案选择

选择方案或进行必要的编辑后，可进行方案分析计算，并直接查阅报告。软件也提供与方案构造相关的造价优化，并对方案进行缺陷分析，详细显示计算工程各功能房间的空调负荷、采暖负荷和总负荷，并显示彩色分布图。通过数值分析，平面分析及三维分析对设计建筑的总体能耗和各个普通层乃至任意一个房间进行能耗分析，通过对不同朝向或不同房间的分析，得到各围护构件所占耗能比，从而可以让用户对设计建筑的能耗和某个构件的能耗一目了然，方便找到保温性能最差的围护结构，有针对性地进行优化设计，更快捷的进行调整节能设计方案。

图8 方案分析

图9 缺陷分析

软件中收集了建筑节能节点图集及《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇》（2007年）中的全国建筑节能构造和常用材料，并收录了各种高中低档体系价格，适用范围和施工周期等关键参数构成数据库，以此结合计算模型所选城市相应的节能规范条文和模型的数据信息，最终筛选出适宜的节能方案。

围护结构体系可采用自动选择和手动相结合的方式，自动选择一般是以造价作为唯一的判断标准，手动选择可帮助实现特殊修改，有针对性地实施节能方案，笔者根据上海地区的实际情况，结合自动选择和手动选择最终确定了节能设计方案：

屋面类型1：细石混凝土(内配筋)（40.0mm）+泡沫玻璃（100.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+1：8水泥加气混凝土碎料实铺(屋面找坡)（40.0mm）+钢筋混凝土（120.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

屋面类型2：细石混凝土(内配筋)（40.0mm）+泡沫玻璃（100.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（120.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

外墙类型：无机保温砂浆（40.0mm）+钢筋混凝土（200.0mm）+无机保温砂浆（20.0mm）

底面接触室外空气的架空或外挑楼板：石灰石膏砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（110.0mm）+无机保温砂浆（40.0mm）

分户墙：石灰石膏砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（200.0mm）+石灰石膏砂浆（20.0mm）

分户楼板：水泥砂浆（20.0mm）+钢筋混凝土（110.0mm）+水泥砂浆（20.0mm）

外窗(含阳台门透明部分)：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm透明+12空气+6mm透明)，传热系数3.20W/m2.K，玻璃遮阳系数0.86，气密性为6级，可见光透射比0.71

凸窗：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm中透光Low-E+12空气+6mm透明)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.50，气密性为6级，可见光透射比0.62

天窗：隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2K)]，框面积≤20%，(6mm中透光Low-E+12空气+6mm透明)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.50，气密性为6级，可见光透射比0.62

户门：木或塑料夹层门(空气间层厚度不小于40mm内衬钢板)，传热系数2.47W/m2.K

3 节能计算模拟分析

计算模型基础计算数据结果

采用最终确定的节能设计方案进行建筑节能计算分析，软件以《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）为判定依据。

对于该建筑单体，软件确定的节能方案很好地满足了规范要求，避免了在设计时反复设计复算、查阅规范图集，同时也为更好地完成同类设计积累了经验。对于围护结构有未满足节能设计标准的，可采用“对比评定法”进行建筑节能设计综合评价。

根据《上海市工程建设规范-居住建筑节能设计标准》（DGJ08-205-2011）的规定，居住建筑动态计算的判断依据要根据不同的建筑类型采用不同的判断方法。软件可根据建筑层数自动识别多层建筑、低层建筑、高层建筑；根据用户选择的建筑类型，自动按照下列要求进行动态计算和判断：

进行围护结构节能动态计算时的假想建筑称为参照建筑，建筑进行围护结构节能动态计算时，应当与参照建筑的采暖和空调年耗电量之和进行比较，其计算所得设计建筑的采暖和空调年耗电量之和应当小于参照建筑的采暖和空调年耗电量之和，即采用权衡计算对比法。

PBECA2012软件延续了强大的DOE-2计算内核的计算分析功能，最终能耗模拟分析结果显示，该居住建筑达到了节能设计要求。

冬季结果

设计建筑全年耗电量=28.69 (kWh/m2)

参照建筑全年耗电量=29.35 (kWh/m2)

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Abstract: in order to respond positively to building energy conservation and environmental protection to the call of lighting projects, ensure the quality of illumination, under the premise of through the light source selection, building lighting lamps and lanterns chooses, lighting control design and electrical design as the starting point puts forward optimum building lighting some measures of the energy saving, can not only as far as possible to avoid waste and still can power a reasonable reduce power on illume and so to achieve the lighting the effect of energy saving.

Keywords: building energy efficiency; Lighting optimization; Green environmental protection

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

近年来，随着我国经济飞速发展、人民生活水平的不断提高，全国各地都加快了城镇化建设的步伐，由此导致了建筑物的能耗也在迅速增长。而要保持经济的可持续发展和人民生存质量的不断改善，“节能降耗”已成为当前刻不容缓的重要任务。

照明是一个用电能转换成光能做功的过程。我国照明耗电大约占全国发电量的10%～20%，而且正在逐步增加，因此，对于照明节能应该给予充分的重视。照明节能就是指在不降低对视觉作业要求的条件下，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。绿色照明工程，起源于20世纪90年代初，我国从1996年开始实施，旨在通过科学的照明设计，利用高效的节电照明产品，运用合理的照明控制方法，达到节电、保护照明环境和提高照明质量。而照明节能就是绿色照明工程中的重要一环。

1光源选择

1.1自然光的充分利用

自然光是值得珍惜和充分利用的能源。自然光有2个组成部分：一个是日光；另一个就是天空的散光。日光就是由太阳直接照射出来的光束；天空的散光就是空气中的微粒对阳光的散射。所以自然光是取之不尽，用之不竭的。当自然光进入建筑物内部空间时，电光源便可以作为补充光源使用。这样合理利用自然光便能减少对电光源的需要从而降低对照明能源的消耗。因此，在建筑设计时要尽可能地增加采光窗和注意开窗方向来增加采光面积。同时还可以利用光纤照明和太阳采光系统来将自然光引入室内。

1.2反射光的充分利用

充分利用环境的反射光就是充分利用室内受光面的反射性，能有效地增加室内的亮度从而提高光的利用率。为了改善室内采光效果，天花板的反射率应该尽可能高，最好能够达到90%，因为天花板的反射率对光线在室内的均匀分布十分重要。而墙壁的反射率应稍低于天花板，控制在65%以上。家具可以采用和墙壁类似的反射率。至于地板的反射率则不宜过高，因为太高会影响工作视线。一般来说，浅色要比深色的反射率高。比如白色的墙壁的反射率为55%～75%，而未加处理的水泥墙壁只有20%～30%。

2照明控制

2.1根据建筑特点、建筑功能、建筑标准、使用要求等具体情况，对照明系统进行分散、集中、手动、自动、经济实用、合理有效的控制。

建筑物功能照明控制。例如宾馆、酒店的每间客房应设置节能型开关。大开间办公室、图书馆、厂房等可采用智能照明控制系统，在有自然光区域采用恒照度控制，靠近外窗的灯具随着自然光线的变化，自动点燃或关闭该区域的灯具，保证室内的照明均匀和稳定。走廊、门厅等的公共场所的照明控制也应因地制宜，对于公共建筑的走廊门厅、楼梯间宜采用集中控制，并按建筑的使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制。对于住宅建筑的楼梯间、走道照明采用节能自熄开关。对于医院、宾馆的走道等公共照明区在夜间应采用关掉部分灯具或降低照度的控制措施。

2.2根据照明部位的灯光布置形式和环境条件选择合适的照明控制方式。

房间有多列灯具时，按与侧窗平行控制；生产场所按车间、工段、工序分组控制；电化教室、会议厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组控制。建筑科技的飞速发展，让灯具的控制方式更加个性化、人性化、智能化，例如，人体感应或动静感应开关，智能化面板开关等新的控制方式逐步进入我们的生活中。

2.3智能照明控制系统

采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，根据不同场合、不同的人流量进行时间段、工作模式的细分，关掉不必要的照明，在需要时自动开启，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，通过对照明灯的工作状态，科学的管理和控制节电效果十分明显，一般可达30％以上。

现今智能照明控制系统被广泛应用于各种场所和领域。如在剧场、会议室、俱乐部等场所，利用智能照明控制系统的调光功能，可以方便的转换多种灯光场景，实现多点控制。在体育馆、广场、公园、街道等室外公共场所，利用控制系统的群组控制功能可控制整个区域的灯光。在小区内，利用控制系统可实现对小区内路灯、景观灯的远控、多点、定时控制等。

3灯具选择与安装

3.1类型选择

采用高效节能新灯具和照明系数高的灯具。人工光源为热辐射光源与气体放电光源。热辐射光源包括白炽灯与卤钨灯，其发光原理是白炽状态下的钨丝的热辐射。由于外部输入能量等于辐射，传导和对流损失的能量的总和，所以输入的能量即电能大部分转化为热能和不可见光，发光效率很低。气体放电光源的工作原理是气体放电辐射，种类主要有荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。

3.2安装反射罩

高效能的反射罩可以使电灯发出的光有效的投射到需要的区域。灯具反射罩表面，以铝镜面反射率最高，达到84.2%；其次是白色喷涂面，反射率为83.2%；铝素材的反射率为82.5%；铝研磨反射面的反射率为79.7%；不锈钠的反射率为57.5%。同时玻璃灯罩虽然可以使亮度柔和，但是大大降低了亮度。

3.3安装高度

灯光照度与照射距离之间有极大的关系。当灯具安装的越高，受照面得到的照度就会越低。所以对于某个受照面，灯具安装的越高所需要的功率就会随之增大，从而造成了电能的浪费。因此，灯具距离工作面的高度应该合理，否则过高会造成光源的散失，过低会造成不安全的因素。同时应该尽量考虑局部照明，这样不仅能使光源更加接近工作面而且不会增加室内整体照明灯具的功率，从而节省了电能。

4结语

随着社会的进步，经济的发展，人民生活水平的提高，照明与人们的生活越来越密切，对照明的要求也越来越高，在节能的同时，还要在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的基础上达到节约能源、保护环境的目的。为此，在照明设计时，应最大程度地满足建筑的功能，一项照明工程，在注重光的物理特性同时，还要考虑照度水平、灯具布置，以及视觉环境及照明效果。

本文从光源选择，照明控制，灯具这3个方面对照明节能进行了详细的分析，使建筑电气在照明方面的电能损耗尽量减至最小，从而达到绿色照明的标准。

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1概述

1.1建筑节能

建筑节能是建筑物中规划、设计、建造以及实际使用过程中，严格按照节能的标准和要求执行，通过选择高校节能技术、工艺、建材等，设计打造出“绿色节能型”建筑产品，进一步提升建筑物的各系统运行效率，在保证室内温热环境质量的基础上，加强建筑物内外的能量交换热阻，减少供热系统、照明以及热水供应等由于大量热消耗所导致的能耗。

1.2能耗

能耗是反映能源的消费水准与节能降耗的重要评价指标，是能量在流动过程中所产生的消耗，能源利用效率指标参照的是一次能源供应总量与国内生产总值的比率。能源利用效率能够反映一国经济活动对能源的利用程度的强弱，也是检验经济结构和能源利用效率变化的重要指标。

1.3建筑节能意义

根据《中国建筑节能年度发展研究报告（2015年）》公布的数据显示，2013年我国城镇建筑面积中，住宅面积为208亿立方米，公共建筑面积99亿立方米，全国城镇累计新建节能建筑共形成约8000万吨的标准煤节能能力。我国城镇建筑运行消耗的能源约为全国商品能源的23%-26%，而发达国家的建筑能耗一般为总能耗的33%以上，此外，随着我国经济社会的快速发展，每年新增建筑以每年20亿立方米的速度递增，因此，我国的建筑节能还有很大的提升空间。随着产业结构的调整，建筑能耗所占的总能耗比例也会不断提升。做好建筑节能设计具有积极的现实意义，是解决能源供需矛盾的有效途径之一，也是实现可持续发展的重要途径。

2建筑节能设计现状

2.1建筑设计环节缺少监控

建筑节能设计是建筑节能实现的前提和基础，也是一项系统性工作。建筑节能的实现需要从根本上做好建筑设计的每个环节的精细和量化。现实中，由于建筑设计主管部门对建筑节能实际成果缺少健全的评定考核机制，也缺少成系统的保障措施，导致对建筑部门的审查缺少必要的考核标准作为依据，使得建筑节能设计环节监控弱化，发挥不了节能监控的应有效果。

2.2建筑内部用能设计不合理

现代建筑设计应坚持人性化理念，充分考虑人的需求对建筑物内部做好合理设计。从现实来看，建筑构造过程中忽视了建筑物内部与周边环境的协调性，建筑装饰的应用与节能标准不符，设计出的建筑往往能耗过高，业缺乏舒适感等，达不到节能效果，影响到建筑物与周边环境的协调性，对建筑物节能设计优化和创新产生不利影响。

3建筑节能技术内容及优化设计

3.1建筑节能技术内容

建筑物主体节能、常规能源系统的优化利用以及可再生能源的利用等共同构成了建筑节能技术内容。其中，（1）建筑物主体节能的实现要把握建筑物所在区域的自然条件，通过能耗模拟计算分析，选择适宜体型系数、合理布置建筑物室内空间、控制窗墙朝向比等，从总体上降低建筑物对空调和采暖能耗。（2）常规能源系统优化利用：可以通过合理选择调控方式，节约输配能耗系统；优化室内照明控制，减少建筑内部照明能耗；优化冷热源优化选择，提升空调系统能量转换效率等。（3）可再生能源利用。结合建筑物所在区域的气候特点，为建筑物设计选用合适的可再生能源利用技术。其中，主要包括太阳能、地热、风能、生物质等利用技术，提高可再生能源的利用比率。

3.2建筑节能优化设计

（1）自然通风优化设计。结合建筑物特点，合理设置门窗，如采用对开式，能够形成穿堂风调节室内通风效果。优化窗户设计形式，尽量采用多项调节型窗户，加大通风能力。加大楼层之间风的流动，在竖向空间的顶部设置蓄热墙，对房间热能做好充分吸收，并能有效排除掉室内浊气等。（2）隔热改造优化设计。做好建筑外的薄弱围墙保温隔热的优化设计能够有效减少热损失。例如，选择AJ建筑保温隔热聚合物砂浆应用于建筑物的屋顶、围护结构使用，有效阻止热量传递，发挥节能效果。在建筑物外种植绿化植物，起到保温隔热效果。通过合理设计窗墙比、强化门、窗的密闭性，设计中空双层玻璃或在门芯填充符合保温材料，提高门窗框料的保温性。（3）太阳能利用优化设计。根据建筑物所在区域的气候条件，合理选择适合调查建筑的改造方式，提高自然能源利用效率。例如，在室内设置贮热设备，当太阳能穿过窗户时便能及时将太阳能储存起来，达到调节室内温度效果；设计蓄热墙式特隆贝墙的建筑方式，发挥太阳能“空气加热器”效果；在封闭的阳台设置贮热体或者保温板，形成较为封闭的日光间，达到储备能源的效果。

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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。

篇（6）

Abstract: The energy problem is concerned by the countries all over the world. In the world's total energy consumption, building energy consumption accounts for about 25% -40%. In current years, there is a rapid development in China's construction and the total amount of construction continues to rise, along with the sharp rise of building energy consumption. And building energy efficiency is also the key issue need to consider by China. Optimized design is the foundation of the building energy efficiency. This paper will briefly introduces and analyzes the impacts on building energy efficiency brought by the construction planning, architectural form, energy-saving measures, and put forward the suggestions for promoting building energy efficiency.

Key words: rational planning; architectural form; energy-saving measures; promotion suggestions

中图分类号：TU201.5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、优化设计对建筑节能的影响

1、建筑方案的合理性对建筑节能的影响

(1)合理规划布局

在前期规划阶段，建筑物的配置应具有一定的前瞻性，适应社会发展的需求，避免重复建设；建筑物的布局应综合分析区域气候特征，充分利用有利的气候条件和防御不利的气候因素；应注重建筑物的朝向、布局、体型、间距、绿化配置等因素对节能的影响，建筑物应选择南北向或接近南北向，避免东西向，选择避风地段，以获得较好日照，同时减少热量的散失；应注重通过改善建筑周边的微气候来改善建筑室内热环境。没有合理规划的建筑将是“先天不足”的，要达到节能要求势必要付出巨大的经济代价。

(2)合理控制体型系数

节能建筑的形态要求体型系数小，在选择建筑形态时不宜凹凸太多，力求平整、简洁，减少建筑物的外表面积。建筑组合时应尽量避免体量相差较大的建筑相互拼接，减少建筑外墙的临空面积。建筑体形系数越小，建筑采暖能耗、空调能耗也随之减小。

2、节能措施运用对建筑节能的影响

(1) 建筑围护结构的节能措施

建筑物的能耗是由其围护结构的泠风渗透和热传导两方面造成的。对建筑墙体、屋面、门窗采用合理的节能措施对减少建筑能耗至关重要。通过在墙体增加一层或几层轻质的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能，达到保温效果的同时，控制墙体厚度，减轻结构自重。合理控制窗墙比，提高门窗的气密性，优先采用节能型窗框和节能玻璃技术，有效减少传热量。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳能辐射三方面进行。屋面通过设置保温层，或结合种植屋面、通风屋面、架空屋面的使用改善热工性能。建筑外遮阳设施的设置，对于调节日照、节约能源具有重要作用，开窗面积越大，遮阳要求越高。

(2) 建筑设备的节能措施

优化建筑本体节能设计的同时，提高建筑耗能系统的效率，推动建筑设备新技术的运用，加大可再生能源的利用，对降低建筑节耗，节约能源有着重要意义。建筑的运行是一个长期过程，建筑运行成本太太高于建设过程中所需要消耗的直接成本。以住宅为例，根据计算显示，到了2020年，我国的建筑消耗的电达到19430亿度，这比三峡发电站34年所发的总电量还要多。所以，我们必须从一个建筑的全周期角度来进行优化设计。通过提高蓄能技术、余热回收技术、可再生能源技术的推广利用，进而节省能耗。避免在后期的使用过程中可能会消耗更多的能源，得不偿失。

二、对优化设计的建议

1、主管部门要整体监控 现在，节约能耗已经成为了全世界都在关注的问题，尤其是我国，本身的能耗就比发达国家要多，所以我们更应该加强节约能耗的工作。为了这项工作的顺利进行，应该由政府部门采取适当的强制性的手段来执行。针对具体的问题制定一些规章制度，用法律来强行要求。因为现在很多施工的单位并没有意识到节约能耗的重要性，所以在设计的时候仅仅考虑眼前的个人利益，针对这样的情况，就需要我们有明确的条例去约束。

我们可以利用主管部门的职能，来总结一些经验、推广一些标准的设计、公布一些技术经济的指标等等，为优化设计提供良好的服务。一些新建的建筑一定要出具建造耗材的经济指标、采暖需要的能量、建筑能耗的核心值以及建筑热损失的计算结果，尤其是建筑的结构的热损失计算的结果。建筑能耗总量以及建造的能耗值只有在满足节能标准的前提下，才允许开工以及竣工验收。在竣工的时候，建筑开发商一定要出具相关部门签发的一份“能源消耗证明”。

2、政府要协助优化设计 在国家相关的部门制定了一系列的规章制度之后，政府要给予大量的支持，这样才能更有效的开展节约建筑能耗的工作。政府可以制定一些措施，对在建筑设计中在节约能耗方面做的好的单位或者个人给予一定的奖励，例如减免税负或者创造一些优惠政策等，这样可以调动大家的积极性，使优化设计节能工作顺利进行。 3、大力宣传优化设计我们都知道，任何一个工作的开展都不是靠一个人的努力就可以的。尤其是节约能源这么一项长期而艰巨的任务，更不是靠一部分人就可以完成的。而事实证明，用法律来限制效果也是有限的，所以我们必须从根本上扭转人们的错误意识。这就需要我们来做大量的宣传工作，让我国的每一个公民都了解目前我国的能源消耗情况，使他们意识到能源紧缺将给我们带来的后果，这样每一个人都在平时的生活和工作中，以节约能耗为前提，才能真正从根本上解决能耗问题。

结束语：自改革开放以来，我国的经济就在以惊人的速度前进着，经济的发展消耗了大量的能源，所以节约能耗成了我们目前面临的最紧急的问题之一。建筑耗能和工业耗能以及交通耗能已经成为我国三大耗能大户，尤其是建筑能耗，约占我国总能耗的28%，所以，建筑节能已经是迫在眉睫了。优化设计是节约建筑能耗的最有效的途径，因此，我们一定要改进设计方法，从项目的总体上来考虑，综合计算建造的直接能耗以及后期的使用能耗，最终确定最合理的设计方式，以保证国家的能源安全，为实施可持续发展奠定基础。

参考文献：

王琳城市住宅建筑节能设计，建筑设计管理，2010年02期

篇（7）

1.1现状分析建筑墙体主要为240黏土砖砌筑墙体，外墙面层为水泥砂浆抹面涂料。墙体较薄且无任何保温层,在夏季白天难以阻挡该地区强烈的太阳光，导致大量热量透射而入;到夜间获取的热量难以消散，形成对室内的二次辐射，使得室内温度持高不下。冬季轻薄的墙体又成为热传递的最佳通道，将热量由室内传递到室外，导致室内热量的严重损失。屋顶为普通水泥板架空隔热屋面,此种做法相对老套,保温、隔热效果无法满足现在住宅建筑的使用要求。调查建筑中的门窗及阳台窗基本上都为低档铝合金作为骨架材料的单玻窗,所用玻璃为蓝色透明玻璃，开启方式为推拉,此种方式增加了该建筑的能源消耗。

1.2相关案例西安首创国际城北区采用的保温隔热技术:1）选用AJ聚苯颗粒保温砂浆和聚苯保温板,墙体穿上“衣服”。2）采用塑钢中空双层玻璃窗，达到隔热、隔音和保温效果。3）选用名牌厂家生产的保温隔音防盗门。4）在屋顶和阳台使用聚苯颗粒保温砂浆。由此，节能效果达到节能50％的国家标准。

2改造优化设计

针对调查建筑当前存在的问题，结合对国内外相关案例的分析，运用生态住宅的设计方法，提出相应的改造设计措施，达到节能的目的。

2.1通风改造优化设计自然通风是住宅建筑的重要影响因素之一，在住宅设计领域中结合环境，达到自然通风节能的效果尤为重要。结合建筑单体设计，巧妙设置门窗，门窗对开，形成穿堂风，有效地调节了室内通风效果。丰富窗户形式，设置多向调节窗户加大其通风能力，自然通风量则通过竖向空间的窗户面积大小来控制。屋顶安装利用风力的简单机械装置，抽低楼层的凉风至高楼层降低室内温度,加强竖向空间的拔风作用，提高室内60％的通风能力。加强各楼层之间风的流动,在竖向空间顶端设置蓄热墙吸收房间热能，排除室内浊气。

2.2遮阳改造优化设计窗的遮阳是必不可少的，在闭窗情况下有无遮阳，室温最大差值达2℃，平均差值达1～4℃。理论上讲，室外遮阳效果比单层玻璃窗的透过能量下降88％。但针对该地区来讲，如果用遮阳板固然可抵挡一部分夏季强烈的日光，但进入漫长的低日照时期时，室外的遮阳设置使室内不得不只采用灯光照明，特别是在阴雨天或冬季这种需要大量阳光进入的季节，遮阳反而变成了一种障碍。在建筑中设置百叶遮阳构件,并将百叶遮阳构件一分为二，利用上部的百叶作为反射构件，通过室内顶棚进行漫反射增加室内照度；下部挡掉过量的太阳光。这种方式作为朝南建筑的遮阳方式，朝西建筑由于太阳高度角较低，可采用垂直遮阳来解决此问题。

2.3隔热改造优化设计

2.3.1墙体与屋顶围护结构传热的热损失占整个建筑物热损失的70％～80％,外墙是建筑物围护结构的重要组成部分。加强调查建筑的薄弱围护结构（外墙)的保温隔热能力尤为重要。在改造中，建筑物的主要围护结构、屋顶的保温节能材料采用AJ建筑保温隔热聚合物砂浆。隔热效果好、导热系数低的AJ建筑保温隔热聚合物砂浆含有陶瓷空心微粒，从而有效地阻止了能量的传递，起到节能的作用。在外墙外保温时该材料还设置防裂防漏层，既防裂纹又防漏水。屋顶的保温设计可选用AJD—Ⅱ型聚苯颗粒保温材料为保温隔热材料，同时可种植绿化来改善保温隔热的效果。

2.3.2门、窗由于空气渗透和门窗的使用带来了门窗的热损耗，为减少能耗，则需:1）合理窗墙比:以建筑规范为准则，以该地区的实际条件为依据，合理地调整窗户和墙体的比例。2）强化密封性:合理选择门窗的类型和其他相关配套材料。3）提高保温性:门窗框料可采用PVC型材与钢衬料制成,玻璃采用中空双层玻璃，门芯填充复合保温材料，既防盗又保温隔热。

2．4有效利用太阳能生态住宅设计方法在遵循高效率、低造价、易控制、好维修原则的前提条件下，合理地利用太阳能，降低住宅建筑的人工能耗。结合该地区的气候条件，选取适合调查建筑的改造方式，最大程度地利用自然能源，降低住宅建筑能耗，太阳能的利用方式见图1。

篇（8）

正文：

如今，如何将环境问题进行缓解以及控制是当前相关工作人员最为关注的话题，对于各项工程的建设，从一方面带去了技术的提升外，从自然环境所受到的影响上来看，产生了很多负面影响，因而为了能够更好的解决这一项问题，在工程建设中各国都希望能够做到环境保护以及实现资源效率应用的目标，保证能够实现与自然环境的协调发展，在这种大环境下，建筑行业要实现进一步发展和提升，就需要从绿色节能技术上进行研究。

1居住建筑节能的必要性

1.1符合国家的发展形势

建筑节能也即是不仅能够对人们日常的生产生活进行支撑，同时还能够满足人们对自然环境的要求，最大限度的减少对周围环境以及能源的浪费，将建筑工程施工中对于自然环境的破坏降到最低，因而在发展背景下，节能技术的应用获得了相关技术人员的关注，这项技术不能够实现对资源的浪费，同时还能够将建筑环保性能进行提升，让建筑企业以及业主不仅能够获得经济利益，还能够收获社会效益。

1.2为新型建设带来了发展的新空间

如今低碳经济发展十分迅速，人们都对节能的理念有所关注，这也是我国实现可持续发展的一项重要内容，经济的发展带动了人们物质生活的享受，同时对精神需求世界的满足成了一个重要目标，因而这对于节能理念的推广和应用提供了重要的发展空间，这对于我国实现居住建筑节能是一个重要的发展基础，因此相关企业要积极的应用节能技术，使其能够适应新建筑模式的生态环境。

2居住建筑节能设计的实施措施

2.1大力开发利用清洁能源

如今社会的发展和建设中，积极的应用可再生能源以及清洁能源是主要的发展目标，对于一些居住型的建筑工程来说，能够将太阳能技术以及风能技术更好的应用于其中，在一些民用的住宅小区中，通过太阳能发电系统的应用，将太阳能电池进行储蓄，将太阳能经过转化，形成电能放在电池中，晚间如果有用电需求就可以使用，这项技术的应用不仅能够降低对于煤炭资源的浪费，同时也能够将相关资源的浪费程度降到最低。对于情节能源的使用，主要是一些装备安装中，要保证技术水平实现准确的安装，实现用户的用电以及相关需求。

2.2围护结构的建筑设计

居住建筑中对于围护结构的设计和应用中更多的是体现在保温上，尤其是对于一些北方居民来说，好的保温设计工作能够更好的实现节能目标。在设计中如果相关人员对于保温材料没有进行合理的选择，对材料的相关使用标准和规范不明确，那么在后期应用中就无法实现准确的利用。对于施工方来说，要严格的根据建筑节能设计图纸进行施工，在对居住建筑中屋面进行保温中，材料的应用中可以选择聚苯板，对于厚度进行计算，实际的施工效果是限制的1.5倍，对施工人员要加强对安装技术能力的提升，对安装过程进行管理和控制，保证建筑保温工作的顺利完成。

2.3增加建筑周围的绿化面积

建筑工程中除了上面两个方面能够实现更好的节能效果外，对周围环境实现绿化也是一项重要内容，如果绿化环境能够更好的设置，就能够实现对空气中的一些噪声以及粉尘类污染进行降低，同时对于周围的控制中湿度能够起到很好的调节作用，对生态环境形成进一步的优化效果，另外设计过程中，相关人员可以通过小区的规划面积以及整体结构来对绿化工作进行设置，形成美观的外部条件，让建筑内部以及外部的温度以及湿度达到平衡的状态，对于人们的居住舒适度也能够很大程度提升，因此在节能设计功能工作中，要积极的建设绿化方案，创造良好的居住环境。

2.4实现自然通风

在对居住建筑进行节能相关设计工作前期，对于土地资源要进行规划和管理，对于建筑之间的距离要进行拉大，这样能够保证拥有充足的自然通风效率，另外还可以通过这种方式让建筑空间内部与空气实现交换，降低建筑中室内的温度，从而降低室内因为要降低温度所要消耗的各项能源，另外设计人员在设计中对建筑物的朝向也是要有所考虑的，要想实现更好的通风效果，在设计中要根据夏季的风向要对其进行调节，根据北大南小、北高南低的原则对通风设计工作进行排列，这样不仅能够让建筑内部与自然风之间形成共享，还能够在处于建筑背面的建筑形成高效的“风障”，这样夏季居住建筑就能够通过南风来更好的进行调节和通畅，而冬季还可以对冷空气进行阻挡，提升保温性能。最后，设计人员还要尽可能的减少封闭式的建筑组合设计，要保证居住建筑群内所设风道的畅通性，在针对入风口与出风口进行设计时要按照当地的主导风向来完成，让建筑群内的空气得到更好的流通。总之，伴随着经济的发展和社会水平的提升，人们对于居住建筑中应用节能技术有了更高的认识程度，这对于之后将人类社会带入到环境和低碳生活中起到了推广和促进作用，因此相关建筑企业要适应当代各项技术的发展潮流，对节能技术进行充分应用和提升，结合先进的节能管理理念，最大限度的提升技术水平，保证节能发展大目标的实现，保证我国社会的整体发展壮大。

参考文献：

[1]刘存发.居住建筑节能设计有关问题的探讨[J].建筑知识,2014,02:128.

篇（9）

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

篇（10）

关键词：

既有居住建筑，围护结构，节能改造，热工性能，优化

据统计，在很多国家建筑能耗约占总能耗的40%，其中，采暖空调的能耗约占建筑能耗的60%[1]。外墙外保温是降低采暖空调能耗的重要技术措施。

很多学者针对保温层厚度的确定进行了大量的研究。AlKhawaja[2]用寿命周期费用分析法给出了卡塔尔多哈地区墙体的最佳保温层厚度，并对不同类型的保温层进行了比较。Mahlia等[3]针对马尔代夫商业建筑采用现值法得出了不同绝热材料最佳保温层厚度和墙中空气间层厚度对节能性和减排量的影响。Sisman等 [4]分析了土耳其4个城市采暖建筑外墙和屋顶最佳保温层厚度和度日数的关系。Tosun等 [5]用人工神经网络法确定保温层的厚度。Arslan等[6]、Ucar[7]考虑水蒸气的凝结用火用经济学研究了墙体保温层的最佳厚度。AlSanea等 [8] 、Daouas等 [910]、Ozel[1113]等采用动态方法计算建筑物的能耗，并分析了保温层的最佳厚度，动态能耗计算方法更准确的反应了围护结构的能耗状况，可以进一步提高保温层厚度计算的准确性。Bolattürk[14]、Mahlia等[15] 、zkan等[16] 、S Ylemez等[17]研究人员采用P1-P2经济性模型对最佳保温层厚度进行了研究，该模型考虑了能源价格的增长对最佳保温层厚度的影响。Bolattürk [18]、Dombayci等[19]、Ucar等[2021]、Kaynakli[22]、Ekici等[23]等研究人员对燃料种类对保温层厚度的影响进行了分析和研究。波兰学者Dylewski等[24]考虑经济和环保效益，通过设置权重给出了一个确定最佳保温层厚度的方法，并考虑了燃煤锅炉、热泵、燃气炉和电锅炉4种热源对最佳保温层厚度的影响。

黄建恩，等：既有居住建筑围护结构节能改造热工性能优化

中国研究人员对保温复合墙体的构造、施工技术、施工质量控制等方面的研究较多，但对保温层最佳厚度的研究成果相对较少。陈凡等 [25]运用全寿命周期费用分析建立了最佳保温层厚度的数学模型，并用投资回收期对其经济效益进行了评价。黄春华 [26] 、王厚华 [27]、许建柳 [28]、郭楠 [29]等利用全寿命周期分析法分别研究了长沙地区居住建筑、重庆地区居住建筑、南京地区居住建筑、长春市既有住宅节能改造等情况下墙体保温层的最佳厚度。于靖华、杨昌智、田利伟[3032]等针对夏热冬冷地区的住宅建筑用P1P2经济性模型对寿命周期内的最佳保温层厚度进行了研究。Zhu等[33]对中国不同气候区的最佳保温层厚度和节能量进行了研究，但在研究过程中并没有考虑资金的时间价值，研究结果的精度受到一定的影响。文献[2533]均采用度日法计算建筑物的能耗。

对外墙保温层厚度的确定，尽管已经进行了大量的研究工作，但大多数研究者在研究过程中没有充分考虑窗墙比和外窗的热工性能对最佳保温层厚度的影响，这使得研究成果的应用受到一定的限制，尤其对既有建筑改造工程。不同建筑有不同的窗墙比，更需要研究窗墙比及外窗的热工性能对保温层厚度的影响。本文在《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》围护结构节能设计规定的基础上，提出围护结构等效传热系数限值，综合考虑朝向、窗墙比、窗户的类型等因素，建立了外墙保温层厚度计算和围护结构热工性能参数优化模型，该方法可以应用于既有居住建筑围护结构节能改造方案确定和性能参数优化设计。

1等效传热系数及耗热量限值

围护结构（本文特指外墙和外窗构成的围护结构，下同）采暖能耗主要受当地气候条件、室内采暖温度、围护结构性能及窗墙比的影响。对严寒和寒冷地区的居住建筑，冬季采暖空调能耗是建筑能耗的主要部分，为便于研究和应用，忽略各朝向太阳辐射的影响，仅考虑温差传热引起的采暖耗热量。

1.1年采暖耗热量

采暖能耗可按度日法进行计算，单位面积围护结构的年采暖耗热量按下式进行计算

1.2等效传热系数限值

《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 26-2010）给出了不同气候分区建筑物不同朝向围护结构窗墙比的限值，外墙和外窗的热工性能限值。根据标准规定的窗墙比、热工性能限值和式（2）可以计算出不同气候分区建筑物各朝向的围护结构等效传热系数。以寒冷地区为例，窗墙比限值北向（N）小于等于0.30，东西向（E、W）小于等于0.35，南向（S）小于等于0.5；外墙和外窗热工性能限值见表1。

寒冷地区不同朝向的围护结构等效传热系数限值计算结果见表2。在既有建筑节能改造过程中只要改造后的建筑物围护结构等效传热系数不超过限值，采暖能耗就可以满足标准规定的能耗限值。由于节能标准规定的不同朝向的窗墙比限值、外窗性能要求不同，围护结构等效传热系数限值因朝向而异。这种差异性将会直接导致围护结构改造方案的不同，确定围护结构节能改造方案需要按朝向且充分考虑窗墙比和窗户性能的影响经优化分析确定。下面将分别给出外墙保温层厚度确定模型和围护结构改造热工性能参数优化模型。

篇（11）

中图分类号：F416文献标识码： A

前言：

近年来，国内在建筑电气节能领域开展了很多卓有成效的研究工作，只是在节能方案、措施制定等过程中统筹分析不够，没有对建筑内部现有系统的综合能耗实现准确分析，在节能产品选型安装或节能方案措施的实施上还存在一些不足之处。相应的基础自动化设备还普遍不足，在节能数据及运行效果的跟踪统计分析上不能实现实时动态管理，造成建筑电气系统节能产品或节能措施实施后，不能有效协调相关系统运行，预期节能效果不明显。在工程实际建设中，实施高效节能设备和自动化控制系统能够有效降低30%―50%的建筑能耗，但在能耗监控及维护管理系统上如果不够完善，建筑能耗节能系统就不能实现内部的实时调控，对建筑节能效果的调节管理也不够持续稳定。

一、开展智能化建筑电气节能的必要性

随着国民经济的迅速发展，工业、农业等生产规模在不断扩大，由此带动能源的消耗量增加，尤以建筑消耗居多，且基本上是逐年递增的变化趋势，因而减少建筑耗能问题便成为人们关心的热点话题；另外，随着能源的消耗，其带来的环境污染问题严重威胁到居民的正常生活、工作等。为改善现阶段人们的生活环境，提高生活质量等，加强建筑电气节能工作便尤为重要；此外，在我国推出建设节约型社会的号召下，节能减排问题是全民关注的共同话题，开展电气节能是实现“可持续发展”，造福于后代的重要举措。

二、智能化建筑电气节能设计需符合的准则

1)节能应在保证实现建筑物基本功能的前提下开展。开发智能化建筑物的目的即是为人们的生活提供更完整的服务，因而在进行节能优化时，需考虑到其是否影响到建筑物的正常使用，如正常的照明需要、运输通道通畅、休闲娱乐设施等正常运转等。

2)节能应在符合实际经济效益的前提下开展。节能技术的投入使用应充分考虑到实际成本问题，不能一味追求高效节能而加大投资，增加建筑物开发成本负担。因而电气设计工程师在进行节能优化时，需认真考虑节能方式的选择及其设备材料的应用，尽可能实现节能性能的优化与成本的控制。

3) 节能应满足低能耗的要求

建筑电气节能的设计就是为了节约电能损耗、高效利用能源，但是在注意低耗能的同时也要注意应用效果的满足。因此对于建筑建设中照明的照度、色温、显色指数要尽量满足舒适性空调的温度及新风量等新要求。

三、智能化建筑电气节能技术的优化措施

建筑电气节能设计与改造是使智能建筑服务水平提高的一个有效措施，不但能够发挥建筑内部各系统的功能特性，还能优化控制电气系统和设备工作状态，进而使建筑电气系统能耗得到明显降低，减轻住户的日常开销。

1.供配电系统的节能设计

对智能建筑内部用电等级和总荷载进行准确统计分析后，设计使用便捷且科学合理的建筑供配电系统，不仅能节约业主的一次性投资，使单位建筑的经济性提高；还能使建筑工程在日后使用中实现节能降耗。可以说智能建筑节能中的最关键环节就是供配电系统的节能设计，在实际设计中要注意以下三方面内容：

一是合理选择变配电所的位置，按照建筑的不同用电负荷对所需供电容量及用电等级进行准确统计，与住宅单体分布相结合，设计完成经济稳定的供配电系统。建筑区变配电所的位置要与用电负荷中心临近，不但能使建筑配电半径减小，以免出现往返长距离的供电情况，缩短供电电缆长度，使供配电系统投资成本降低；而且还能使配电线路半径缩小，有效降低线路综合损耗，使配电质量得以提高，实现其它用电设备运行高效稳定，降低能耗的作用。

二是合理布置竖井，在各层设计配电竖井、层配电箱等具置时，为便于缩短分开关配电线路长度，降低线路损耗，可将其设置到用电负荷中心。

三是变压器选择要合理，高层建筑电气节能的关键在于变压器的类型要选择合理，由于变压器正常运行时，其内部铁心叠片因电磁力线交变而发生磁滞及涡流现象，进而形成空载损耗，也就是铁损。随着材料物理相关理论的快速发展，作为新型节能材料的非晶态磁性节能材料已做为变压器铁心材料而得到广泛应用，进而形成节能的非晶合金铁心变压器。

在工程建设中常用的S11、S13等型号变压器优化传统变压器结构的改良产品，对传统叠片式铁心结构进行改变，能够使变压器铁心内磁阻减少，与传统变压器相比其空载电流可减少20%―40%，变压器功率因数明显提高，供配电系统综合线损降低，系统供电能力得到有效改善，从配电源头实现节能降耗的效果。在对上述因素进行综合考虑后，就要在设计对供配电系统后期扩容需求留有余地，要使变压器负荷率介于合理范围，一般多选择在75%―85%之间。

2.照明系统的节能设计

智能建筑在节约照明用电上不能只是通过照明灯具数量的减少或功率的降低来进行实现，而要有效利用自然光等光源。位于室外部分的建筑面积，通常多利用透光率较好的玻璃门窗等使建筑物白天照度得到增加，使开灯时间明显减少，以实现对自然光源的有效利用，达到节约电能资源的效果。能够采用自然光的建筑面积照明，可以根据建筑物照明设计中的照度标准对现场照度进行检测，并采用相应灯光控制系统对灯具照明进行自动调节，以实现不同区域对照明的不同需求。设计建筑物的夜景照明，要沟通好城市景观规划部门，不但要通过灯光的烘托效果使建筑总体风格中蕴含的文化底蕴和艺术效果得到充分体现，还要将照明结合美学、艺术等方面特点，使建筑物夜景环境具有优美、优雅、舒适的特点。设计智能建筑的照明时，还要控制好照明系统，以免对周围环境的造成光污染，在实现节能降耗的同时，还要保护好人文与生态环境。

3.合理选择无功补偿及补偿方式

通过在配电系统中设置无功补偿装置，提高了配电系统的功率因数，可显著的减少无功电流所造成的电能损耗。有条件的建筑物，可采用就地式无功补偿和集中式无功补偿相配合的综合补偿方式; 对安装容量超过 10 kW 的电机类用电设备，可在电机控制柜处就地设置无功补偿装置。对于其他设备的无功功率，在变电所低压侧进行集中补偿。需要注意的是，对于变负载的设备，其电动机端电压随负载而变化，会造成就地无功补偿装置内的电容器出现无功涌流，严重的情况会导致电机由于涌流过电压而烧毁。因此对于此类设备不应采取就地无功补偿的方式。

四、结束语

综上所述，在现代化建筑电气设计工程中，人们为了提高建筑电气设备的经济效益和工作效率，就将各种节能措施应用到其中，并且随着科学技术的不断发展，人们也在传统的节能技术的基础上进行了相应的改进，从而进一步的降低了建筑电气在运行过程中所产生的能量消耗。未来社会发展的趋势必将是建筑智能化，建筑电气智能化发展及节能是建筑发展的最基本要求，合理运用智能化和节能措施，并将两者融合在一起，不仅能满足生活舒适性和功能性，同时还能减少投资，节约能源。

参考文献：

[1]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(28)：29-31．