建筑節能的基本原理精選(九篇)

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第1篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：建筑設計，門窗保溫，性能優化

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、建筑門窗保溫性能的優化內容

建筑門窗作為護結構的對外位置，起到采光、通風等作用，同時具備保溫、隔熱、隔音等功能，可以為住戶提供舒適的居住環境。從設計的角度對其保溫性能進行優化，具體內容包括：

（1）為建筑節能環保提供基礎條件。建筑門窗在保溫方面，是建筑節能的不可或缺的一部分，根據我國關于建筑節能規劃全新的標準要求，門窗需要在滿足工程建筑功能需求的基礎上，提高保溫的性能，以綠色環保產品的姿態，為建筑的節能環保設計提供實現的基本條件。

（2）減少門窗傳熱時或者空氣滲透時等熱損失。住宅采暖過程中，門窗的傳熱熱損失和空氣滲透熱損失，大約占所有能耗的50%左右，主要受到門窗保溫性和氣密性的影響，尤其是單層和雙層的鋼窗，保溫性能和氣密性能水平都較低下，難以滿足門窗的舒適和節能需求。

（3）使用新型保溫材料。在《民用建筑節能設計標準》（JGJ26-95）實施之后，保溫性能成為門窗選擇的重要標準之一，因而25型空腹鋼窗和32型實腹鋼窗相繼被淘汰掉，以往鋼木門窗為主的局面被打破，繼而出現的耐腐蝕PVC塑料門窗成為建筑施工的首選之一，隨后出現的具有鋁框斷熱和低輻射膜中空玻璃的鋁合金節能保溫窗，譬如彩色鋼板窗、不銹鋼窗等，均在框型材料性、玻璃層數、斷面設計等方面，體現出不同的檔次差別。

（2）減少建筑門窗裝修的成本。非金屬和金屬窗相比，前者保溫性能較好，再如復合雙玻窗和金屬雙玻相比，前者保溫性能優于后者，另外金屬窗、PVC塑料窗、復合窗相比，PVC塑料LOW-E中控玻璃窗的K值為1.7W/M2?K，節能效果高達75%，其節能效果最好。盡管如此，門窗的保溫功能實現，不可能僅僅依靠PVC塑料LOW-E中控玻璃窗，我們還需要通過對門窗保溫性能進行優化設計，以全面實現門窗的保溫節能，降低建筑門窗裝修的成本。

二、建筑門窗保溫性能優化設計的途徑

建筑門窗保溫性能的基本原理是門窗框熱傳導時能量損失的減少、采光玻璃輻射和傳導損失等，具體的優化設計內容包括：

（一）門窗框架結構的優化設計

框架作為門窗的重要組成部分，起到支撐的作用，因此要對其進行合理設計：

（1）常見的門窗框材料有金屬、復合、非金屬等型材，在熱工特性方面，金屬型材和非金屬型材相差較為明顯，其中材料的導熱系數是形成這些材料熱傳能力差別的主要影響因素，而試驗表明導熱系數越大，材料的傳熱能力就越強，因此從保溫的角度，門窗框的型材斷面，要盡量設計成多腔型材。

（2）控制熱流的方向，與腔壁形成垂直關系，型材的腔壁數量增加之后，阻隔熱流的作用就越強，輻射、腔內對流、導熱等就能夠降低。金屬框架傳熱的減少，斷熱橋需要以非金屬為材料，為金屬型材作斷熱處理，或者將非金屬和帶腔金屬等材料，做成復合型材，同時加大非金屬型材的厚度，提高型材的熱阻。

（3）門窗框的材料科選擇PVC塑料型材、鋁合金斷熱橋窗框材料、玻璃鋼型材等低導熱系數材料，從根本上對金屬門窗框熱傳導熱量損失進行改善。

（二）門窗玻璃的優化設計

玻璃相比于金屬材料，其熱傳導系數僅有0.8-1.0W/m?K，厚度為3-6mm，熱傳量為65%-75%，在玻璃質量方面提高門窗保溫性能，具有較大的操作空間。

（1）單玻相比于雙玻和三玻，后兩者的保溫性能更高，因此可以從玻璃結構的角度，將單玻改成雙玻和三玻，以形成密閉的空氣層，提高玻璃的熱阻水平，也就是說，保溫性能和玻璃的厚度沒有直接關系，只有玻璃的空氣層厚度改變之后才會改變。

（2）玻璃當中加入鍍膜，以降低玻璃之間的輻射傳熱。根據實驗顯示，中空玻璃加入輻射膜之后，大大改善了熱工性能，相比于一般類型的中空玻璃，中空玻璃的熱傳系數為3.0-3.1，而前者降低到1.7-2.3。如果低輻射中空玻璃當中的空氣層厚度為12mm，即PVC塑料窗和鋁合金斷熱窗的標準，傳熱系數基本能夠滿足北方嚴寒區域的門窗保溫需求。

（3）控制中空玻璃鋁隔條對傳熱的影響，這種材料是良導體，會提高中空玻璃的傳熱強度，據試驗，中空玻璃的鋁隔條長度和中空玻璃面積的比值P增大之后，鋁隔條的傳熱比重隨著增大。因此，中空玻璃的鋁隔條要盡量埋設在門窗框的溝槽內部，減少在空氣中的暴露面積，同時盡可能選擇P值比較小的中空玻璃。

（三）門窗框比例的優化設計

門窗框比例的優化設計內容，包括以下幾個方面：

（1）門窗框的比例是門窗框的表面和門窗面積的比值，該比值和門窗立面設計、表面積、門窗面積有直接關系，一般比例為25%-35%，在門窗框比例改變之后，門窗框的感熱面和放熱面也隨著改變。

（2）金屬型材門窗的框斷面尺寸太大，會對門窗保溫性能產生不利影響，因此在滿足門窗基本功能的前提下，要控制門窗立面的分割，大斷面的金屬型材不適合作為面積較小的門窗。

（3）玻璃層數的增加，以及每層玻璃之間空氣厚度的增加，可采用鍍膜玻璃，玻璃的熱阻能夠得以明顯提高。總之，門窗框比例的合理設計，與門窗的保溫性能相關，盡管相關的比例大小與實際需求相關，但在設計的時候，仍然需要盡量趨向于節能環保方向。

三、結束語

綜上所述，住宅采暖過程中，門窗的傳熱熱損失和空氣滲透熱損失，大約占所有能耗的50%左右，建筑門窗保溫性能的基本原理是減少門窗框的熱傳導能量損失、采光玻璃輻射和傳導損失等，需要對其進行優化設計，一方面是合理設計門窗框，從根本上對金屬門窗框熱傳導熱量損失進行改善，另一方面是改善門窗玻璃保溫性能，以及合理設計門窗框的比例，以全面實現門窗的保溫節能，減少建筑門窗裝修的成本。

參考文獻

[1]華瞻.門窗幕墻 推動建筑節能的新陣地[J].中國建筑金屬結構，2007，（7）：7-8.

第2篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：建筑節能節能施工 節能施工技術

前言：通過建筑節能施工技術，可以緩解我國目前能源緊缺矛盾情況，減輕環境污染程度，最終促進經濟可持續發展，也可以深化經濟體制改革。目前，無論是發達國家還是發展中國家，建筑能耗在總能耗中所占的比重都是很大的,建筑節能成為節能的重點。因此，貫徹建筑節能的可持續發展戰略、實現國家節能規劃目標，符合全球發展趨勢。

1.建筑節能施工技術的一般要求

一般情況下為達到節約建筑物的使用能耗的目的，節能建筑主要從外墻、屋面、門窗等方面提高圍護結構的熱阻值和密閉性。根據節能建筑設計施工圖并結合其特殊性，施工單位的項目經理和技術負責人進行施工方案的制定，設立有效的質量控制點，嚴格按照操作程序施工，保證必需的施工周期，加強施工操作人員的崗前培訓和施工技術交底。材料員應根據設計技術指標，采購質優價低的節能建材，并查驗有關質保資料，必要時應進行試配，經測試后確定。質檢人員應從材料購進、施工各工序、隱蔽工程驗收等方面把好質量關，并做好記錄。

2.建筑墻體保溫施工技術

建筑外墻保溫技術經過十幾年的發展，已基本定型。墻體保溫系統的施工是墻體節能措施的關鍵環節。用聚苯板在外墻立面進行粘貼，用錨釘固定后進行防水處理，敷以玻璃網格布防止開裂，再抹平最后噴涂飾面，這是基本施工方法。在外墻外保溫的五大體系中，無論哪種施工都要經過十幾道施工工序，每道工序都有很嚴格的施工要求和規范，操作起來較為復雜，從而只能保證節能65%的效果。墻體保溫施工技術的基本原理是，傳統外墻保溫施工是將墻面抹平后粘貼聚苯保溫板并加以錨固，然后打磨嵌縫做防水處理，再加玻璃網格布抹平加飾面。傳統施工中粘貼聚苯板工序復雜且影響施工進度，粘貼不好容易空鼓甚至脫落，這是整個墻體保溫技術的關鍵。目前，一些企業用一種全新的方法來徹底解決粘貼聚苯板存在的弊端。主要方法是：將可發性聚苯性顆粒壓制成類似空心磚的形狀“承重墻框架保溫磚”，在磚空腔內澆注混凝土，使混凝土與保溫板成為一體。其技術特點是：承重墻框架保溫磚外型為長方體，由EPS聚苯制做而成，利用承重墻框架磚當作筑墻砌筑模具，可砌筑合成一種新型的苯混結構承重墻墻體結構-保溫暖磚承重墻。墻體形成后，暖磚塊留在墻體內，起保溫作用，而砌筑所用的細石混凝土構造的骨架起承重作用。與傳統的磚混結構建筑相比，這種結構的墻體不僅保溫節能，而且輕質高強，堅固耐久，可與建筑同壽命。其技術特點主要體現在：保溫暖磚承重墻墻體輕質高強，暖磚筑合墻體設計承重強度適應性好，抗壓強度高、抗震能力強。結構合理、易于裝修。此外，在墻表面粘貼瓷磚、大理石等飾面，施工方便，技術有保證，墻體壽命長。使用暖磚便于調整墻體結構，不同的承重墻體可采用不同尺寸、結構的暖磚，從而適應不同功能和規模的墻體需要，同時也輔助起到降低墻體自重，調整建筑結構的目的。墻體結構科學、獨特、環保，運輸方便、施工簡單、省工省料、造價低廉。承重墻框架保溫暖磚具有輕質高強、節能環保，施工方便、節約成本等優點，可廣泛用于7層以下一般民用建筑的承重墻，完全可以替代粘土磚等常規墻體材料。

3.太陽能節能建筑技術

太陽能一直是人類可以利用的最潔凈、最豐富的能源，在我國建筑行業施工技術中，太陽能技術已經被普遍應用。國在太陽能建筑領域進行了長期的、積極的研究與實踐。包括太陽能光熱、光伏設備設施廠家在內，各地政府、研究機構、設計院以及開發企業等在不同層面、不同區域、不同建筑上做了大量細致的研究、開發、設計、建設工作。正是在這些工作基礎上，中國太陽能學會決定增設太陽能建筑專業委員會。其作用是以滿足建筑對清潔能源的需求為宗旨，在可持續發展框架下，為太陽能在建筑中的應用，構架學術和技術交流平臺，促進兩個行業的技術進步。太陽能的環保節能功能眾多：在建筑樓頂安裝太陽能電池發電系統，能將太陽輻射的熱能轉換成電能，由配備的蓄電池組將電能儲存起來，并將相關線路連接到相應的供電設施上，能基本滿足建筑物樓內的動力和照明系統的用電量需求;太陽能技術的采暖和供熱功能，能很好地滿足建筑物日常供熱需要;太陽能技術還可控制建筑物的采光，有利于建筑物的日常節能利用等。太陽能的使用對于建筑物來說，具有使用安全可靠、無污染、不消耗燃料、不受環境限制、維修維護簡單、方便安裝等特點，它是最適于建筑物節能環保的一項應用技術。太陽能建筑的技術途徑包括了被動應用、主動應用和綜合應用等多種途徑。如從保溫隔熱材料的開發、自然采光通風功能的實現、太陽能光熱光伏技術的應用到遮陽、光影和舒適環境的創造，全方位地綜合應用太陽能資源。就目前發展最快的太陽能光熱利用而言，也將包括低溫利用、中溫利用和高溫利用等多層次能源效率利用形式;而太陽能光伏利用也將在太陽能建筑一體化上表現出更為廣闊的發展前景。

結束語：

隨著我國經濟發展，人民生活水平的提高，全面建設小康社會的逐步推進，我國建筑能耗呈穩步上升的趨勢，國民經濟的持續發展也受到了制約，因此降低建筑能耗已刻不容緩。建筑節能及其施工技術對建筑行業和社會來說非常重要，應大力推廣現有施工節能技術，同時還要加強開發和利用新型節能材料，從而真正實現建筑節能。

參考文獻：

第3篇：建筑節能的基本原理范文

【關鍵詞】：太陽能；光伏發電；建筑節能；

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

我國是建筑產業快速發展的國家，建筑運行能耗占到全社會總能耗的30%左右。因此，如何提高建筑的能源使用效率，和實現節能減排成為了建筑業的重中之重。太陽能作為一種天然的能源，越來越受到人們的重視，成為人們關注的焦點。太陽輻射能是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%每年發電量可達5.6×1012千瓦小時，相當于世界上能耗的40倍。當代世界太陽能科技發展有兩大基本趨勢，一是光電與光熱結合，二是太陽能與建筑的結合。太陽能建筑系統是綠色能源和新建筑理念兩大革命的交匯點。并且我國2008年實施的《民用建筑節能條例》中規定，國家鼓勵和扶持新建建筑和既有建筑節能改造中采用太陽能，地熱等可再生的綠色資源。

1、太陽能技術在建筑電氣中的應用

太陽能光電建筑應用就是要和建筑一體化，要大規模地推廣太陽能光伏發電，要把太陽能光伏發電應用到千家萬戶，就是要和建筑的一體化。當前太陽能光電建筑應用主要為太陽能屋頂、光伏幕墻等光電建筑一體化。其中屋頂太陽能光電建筑應用較為廣泛，其主要特點是：可以調節太陽能電池板與太陽光之間的朝向，我國地處北半球，太陽能電池板要朝南，要朝北就不行，因此光伏幕墻有一定的局限性。光伏發電系統的核心部件就是太陽電池組件，太陽電池組件通常是一個平板狀結構，經過特殊設計和加工，完全可以滿足建筑材料的基本要求。因此，光伏發電系統與一般的建筑結合，即通常簡稱的光伏建筑一體化應該是太陽能利用最佳形式。

太陽能光伏發電系統主要由太陽能電池板、蓄電池、控制器、DC-AC逆變器和用電負載等組成。其中，太陽能電池板、蓄電池為電源系統，控制器、逆變器為控制保護系統。太陽能技術在民用建筑電氣領域應用主要包括路燈、庭園燈、樓道燈等節能燈、LED燈的照明供電。太陽能系統建筑可以在日常的使用過程中實現與常規電力進行切換，從而實現在太陽能發電系統發電量不足的情況下，改由常規電力供電。太陽能電池板產生的直流電力通過逆變器轉變為交流電，然后向用電負荷供電，同時多余的電量又通過控制器向蓄電池組充電。在無日照的情況下，通過逆變器由蓄電池向用電負荷供電，當蓄電池的電力不足時，自動切換到常規電力，由常規電力給用電器提供電能。該太陽能發電系統主要由太陽能電池組件、太陽能電池支架、控制器、逆變器、蓄電池組等組成。整個系統全自動運行無需人工管理。真正實現節能建筑。

太陽能家用發電系統已經成功的運用到民用住宅中，如一些高檔的住宅區和別墅區，主要負載為空調負荷，照明負荷，和部分廚衛用電的小型負荷。根據客戶的需要，系統安裝既可以采用并網發電形式，也可以采用離網發電系統。光伏陣列安裝在屋面和墻面上，并直接吸收太陽能，避免了墻面溫度和屋頂溫度過高，降低了空調負荷，改善了室內環境。采用太陽能與建筑相結合的形式有很大的優越性，可原地發電、原地使用、減少電流運輸過程的費用和能耗，還省去了單獨為光電設備提供的支撐結構。

太陽能系統在民用建筑中的防雷。太陽能電池板通常都裝設于屋頂上，并且很多時候太陽能設備都高出屋面許多。按我國現行的國家規范《建筑物防雷設計規范》和《民用建筑電氣設計規范》規定，引出屋面的金屬物體可不裝接閃器，但應和屋面防雷裝置相連。在屋面接閃器保護范圍之外的非金屬物體應裝設接閃器，并應和屋面防雷裝置相連。所以，對于太陽能裝置的屋面防雷應在局部增設避雷針或避雷帶，并且，太陽能裝置的底座應與屋面避雷裝置做可靠連接。

2、工程舉例

現有一個單體別墅，常住人口約為3~5人，處在光照比較充足地區，根據業主需求，整體解決方案如下：

負載需求：

太陽能發電系統指標如下：太陽能電池容量 30kw；交流輸出額定功率3kw；額定輸出電壓（V） 220±10%（AC；功率因數達到0.8以上。

圖1 太陽能離網發電系統圖

本系統由太陽能電池板，逆變器，控制器，蓄電池，雙電源切換自動裝置（ATS）,穩壓保護裝置組成（見圖1）。

本系統負載主要包括LED照明燈具，小型家電，手機充電等，為確保系統安全可靠運行，系統安裝容量設計為30KW，根據負載情況，當太陽能系統供電不能滿足要求時，由ATS自動轉換至市電運行，以保持負載正常運行所需電量。ATS需保證兩路電源不同時運行。經過業主的使用運行，可以支持2~3天的陰雨天，并且基本滿足業主的使用要求，月電費節省30%~40%左右。反應良好。

3、太陽能技術在建筑電氣應用中的缺陷及局限性

建筑電氣的節能設計潛力很大，工作人員在設計中應考慮各種可行的技術措施。同時，在選用節能的新設備時，技術人員應具體了解節能產品的原理、性能、效果，從技術、經濟上進行比較，合理選擇節能設備，推動建筑電氣節能的發展。

當然，太陽能技術在目前的情況也存在著許多缺陷：一，不穩定性：由于受到晝夜、季節、地理緯度、海拔高度和天氣等自然條件的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續、穩定的能源，從而最終成為能夠與常規能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環節之一。二，效率低和成本高：目前太陽能利用的發展水平，有些方面在理論上是可行的，技術上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經濟性還不能與常規能源相競爭。在今后相當一段時期內，太陽能利用的進一步發展，主要受到經濟性的制約。

第4篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：高校 監管系統 能耗監測 實時采集

高等學校節能監管系統指對校園建筑設施能耗的計量、數據分析、數據統計、節能分析及節能指標管理，是高等學校校園節能監管體系的核心內容。2009年，住房和城鄉建設部會同教育部組織有關專家編制了《高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則》及有關管理辦法（以下簡稱《導則》），明確了能耗數據在能耗監測平臺中傳輸的全過程和采集系統的框架體系。

能耗數據采集分為自動實時采集和人工采集，以自動實時采集技術為核心的能耗數據采集系統是節能監管系統建設的重要內容，某高校校園建筑節能監管體系是高等學校節約型校園監管體系試點建設項目，本文以某高校為例，介紹建筑能耗實時采集技術在節能監管系統中的應用。

一、建筑能耗實時采集系統概述

某高校按照相關導則及管理辦法的要求，對建筑能耗計量和采集進行方案設計，其校園能耗實時采集系統基于485總線通訊技術，對建筑內的遠傳水表、電能表、蒸汽流量計、中央空調冷熱量計等不同類型的能耗計量設備進行集中采集，并通過校園局域網傳輸至監管系統能耗采集中心。

其能耗采集系統建設流程大致可分為“建筑能耗計量與數據采集方案設計——能耗監測設備安裝實施——能耗數據采集傳輸調試——能耗數據使用與維護”幾個階段。

二、能耗監測設備安裝

1.遠程計量監測表計安裝

能耗監測計量設備為電、熱等能源消費、水資源消費的計量裝置，包括電能表、水表、燃氣表、熱（冷）量表等。某高校根據《導則》要求，按照能耗分類分項的原則，同時考慮學校實際管理需求，設計安裝能耗監測計量設備。

截止2010年底，學校新裝分類、分項、分戶計量表計3500余組，其中包含電表、水表、蒸汽流量計、冷（熱）量計等多種類型的計量監測表計，同時集成和利用了一些既有遠程計量監測設備，各類表計均具備數據通訊接口并支持國家相關行業的通訊標準協議。

2.數據采集器（網關設備）安裝

某高校數據采集器（網關設備）采用浙江中控生產的WNC系列建筑能耗數據采集器，該數據采集器符合《導則》關于數據采集設備的功能性能要求，并可并發采集水、電、氣、蒸汽、冷熱量計等各種能量表計。截止2010年底，學校共安裝了能耗數據采集器80余臺。

三、能耗數據采集與傳輸

某高校節能監管系統的能耗數據采集傳輸分為兩個方面：一是數據采集，實現多種能耗監測計量表計到數據采集器（網關設備）之間的網絡鏈路和數據傳輸；二是數據傳輸，通過數據采集設備（網關設備）和校園網絡通道向建筑節能監管平臺數據服務器發送采集數據。

1.能耗數據采集技術

計量表計通訊協議符合P645規約、ModBUS協議等國家相關行業的通訊標準協議，根據計量表計的接口特點，采用以RS-485總線技術為主，對部分布線距離較長施工難度大的計量表計輔助采用短距離無線傳輸技術，根據現場實際情況兩種傳輸方式可以組合使用。

2．能耗數據傳輸技術。

某高校的校園網絡硬件資源豐富，遍布各校區的校園網絡幾乎覆蓋到每一棟校園建筑，利用校園以太網傳輸能耗數據，可以降低能耗數據傳輸成本，提高數據傳輸穩定性，因此數據傳輸以校園以太網為主。部分監測表計受環境限制，選用無線網絡（GPRS/CDMA）將采集數據上傳到監管平臺數據采集器。

四、數據質量與安全保障策略

某高校監管系統采用水、電、汽多能耗一體化采集技術，為保障能耗數據在采集、傳輸過程中的安全性和可靠性，主要采取了以下幾項策略。

1. 能耗采集器在連接至客戶端時，需經過身份驗證過程才可進行采集器注冊，網絡傳輸數據包經過高強度加密，可保證傳輸過程中數據不會被第三方所竊取。

2. 數據中心客戶端以及監管平臺都具有報警功能，可對采集器狀態、采集點數據質量碼進行報警。維護人員可針對報警類型進行有效的分段判斷，從而快速定位故障環節，并可進行遠程故障排查功能。

3.采集器內置大容量CF卡及存儲數據庫，采集器與數據中心連接斷開后，可保存至少1個月內的所有采集數據，從而實現數據中心端的數據完整性。當采集器與數據中心重新連接時，將主動對斷線期間的數據進行歷史恢復，同時支持對指定時間段歷史數據人工恢復功能。

第5篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：民用建筑；節能；策略；設計

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：

目前我國每年新建建筑中，只有10%―15%能達到國家制定的強制性節能標準，80%以上還為高耗能建筑，而既有的400億平方米建筑中，95%以上是高能耗建筑。因此，我國民用建筑節能研究，既有很大的市場，又有極大的潛力。基于民用住宅系統的節能，是將住宅及其所處的周邊環境和區域氣候看作一個整體，在充分考慮這一整體中各種特性對住宅能耗的影響的情況下，對住宅的整體和周邊環境進行規劃和設計的過程，它是本研究模型產生的主要理論依據。但是顯然，基于住宅系統的節能設計是一個十分龐大的系統工程，對其的研究是一個非常復雜的過程，而由于時間和資源的限制，本研究只對該系統中與住宅設計有關的子系統進行了進一步的分析和探討。

1氣候設計與環境規劃

建筑的氣候設計與環境規劃是建立在廣義生態學和建筑地域學等諸多學科之上的一個建筑節能設計子系統，它在民用建筑節能中起著十分重要的作用。就目前的研究來看，選址規劃布局是其主要內容，它是建筑氣候設計中宏觀的最具影響的環境控制手段。這一方面是因為從大處著手的基地總體設計所產生的極大節能效益，另一方面也由于設計所追求的，是在某一地域范圍內的居住建筑都能有良好而節能的建筑熱環境，這一點不能由少數建筑所獨享。一般而言，建筑氣候設計與環境規劃主要包括城市廣義生態設計、選址與規劃、環境散熱等幾個方面。

首先，廣義生態設計就自然環境、社會環境、經濟系統和人之間的關系達到和諧平衡的過程。其次，就選址規劃而言，主要是指在建筑設計之始便應該融入環境理念，充分利用自然地形地貌配置道路、建筑、減少土方開挖、保護原有自然環境。規劃布局中，應首先依照氣候學原理分析建設基地特定地形氣候環境的情況，以便充分利用其有利氣候因素的影響。最后，環境散熱主要針對目前普遍采用的建筑隔熱技術都是出于對單體建筑考慮，其基本出發點是把建筑所在的周圍環境看成迅速散熱的巨大空間，因此只考慮如何有效地把太陽輻射熱從建筑外表隔離出去的錯誤做法，提出建筑隔熱應該與環境規劃結合起來才能創造可持續發展的建筑環境。天空、風、水、植物等因素都是可以加以利用的散熱因素。

2整體設計

建筑節能整體設計是民用建筑節能設計的一個方面。它一般從建筑方位朝向、建筑體型、太陽輻射、建筑外部空間環境構成等方面進行深入研究，分析太陽輻射、大氣環流和地理特征等因素對住宅能耗的有利或不利影響，以期對上述因素進行充分利用、改造，形成良好的居住條件和有利于節能的微氣候環境。

2.1朝向

建筑物的方位朝向對建筑物的節能效果具有重要的影響。首先，就通風而言，從有利于建筑單體通風的角度考慮，建筑的長邊最好與夏季盛行風方向垂直；但從有利于建筑群體通風的角度考慮，建筑的長邊若與夏季盛行風方向垂直，將嚴重影響后排建筑的夏季通風。其次，就日照而言，夏熱冬冷地區最惡劣的建筑室內熱環境是夏季的東、西曬和頂曬，而從窗戶進入室內的大量太陽熱輻射是夏季室內過熱的主要原因。

2.2路網布置

一般而言，當路幅達到足夠寬度時(如在北緯30度地區街道寬度與南向建筑高度之比l/n>1.8)，東西向街道冬至日日照時間最長，且提供了最佳的南北建筑方位配置。因此在規劃路網設置中，在滿足功能景觀要求下，應適當增加東西向道路設置，改善街道外部環境質量，并為下一步建筑設計提供更多的南北向建筑方位配置，為其建筑氣候設計效果提供有力保障。

2.3綠化

綠化可有效地改善居住區的熱微環境，具有顯著的節能效果。而在建筑設計過程中，充分利用自然與人工綠化，可以降低城市高密度地區所帶來的諸如“熱島效應”、“光污染”等負面影響，改善“小氣候”，創造良好的外部環境。一般而言，建筑綠化環境設計又可分為屋面綠化、地面綠化和立面綠化等。

2.4體型

住宅的體型對其單位建筑面積能耗影響很大，可以說合理選擇體型本身就是節能的開始。而體型系數(Fo/V)是影響建筑耗能水平的重要因素，其主要是指建筑物外露面積與其所包圍的體積比值，其中建筑物外露面積系指除地面以外暴露于空氣中的建筑物外表面積的總和，用Fo表示。一般而言，體型系數越小，耗熱量越小，即越節能。體型系數小的建筑體型稱為節能體型。建筑在設計過程中盡量選擇最佳節能體型。

2.5太陽輻射

建筑物所處的室外環境并不是只與室外氣溫有關，還與太陽輻射、風、雨等有關，其中太陽輻射是主要因素，建筑的外立面由于朝向不同其得到(或失去)的太陽能量也不同。冬季輻射得熱，南立面與北立面相差甚大。這就要求在分析建筑物平面形狀時充分考慮太陽輻射的影響。

3單體設計

建筑整體布局滿足節能要求的同時，單體建筑設計也是節能設計的關鍵，建筑單體設計也應服從節能建筑設計的原則，單體建筑節能設計主要體現在建筑平面、立面、剖面設計和內部布置以及局部構造設計上。

3.1平面風路設計

建筑內部的通風條件是決定人們健康、舒適的重要因素之一。它通過空氣更新和氣流的作用對人體的生物感受起到直接的影響作用，并通過對室內氣溫、濕度及內表面溫度的影響而起到間接的影響作用。自然通風主要有風壓通風、熱壓通風等幾種方式。一般建筑自然通風以風壓通風為主，熱壓通風為輔。具體的平面風路控制措施主要針對風向、風速、流場分布進行控制引導，主要取決于建筑方位朝向、導風設施、平面風路以及通風口布置幾方面因素。

3.2立面節能設計

進行建筑立面的節能設計需要確定合適的窗墻比。窗墻面積比對建筑能耗的影響，主要取決于窗與外墻之間熱工性能的差異，相差越大，影響越顯著。比如，單層金屬窗的夏季空調負荷是同面積24Omm厚磚墻的5倍，全年能耗是36倍，能耗差別是巨大的。同時，窗墻面積比不僅影響能耗；也影響建筑立面效果、室內采光、通風等。窗墻面積比過小，建筑通風不良，自然采光不足，會增加空調與照明能耗。但減少窗戶能耗的根本途徑，不是減少窗墻面積比，而是利用高新科技、大幅度提高窗的熱工性能。

建筑立面的節能設計還較為重視建筑遮陽設計，一般而言，設計良好的立面遮陽設施其遮陽效果比室內百葉窗簾的遮陽效果高4倍，且其形式處理可極大地豐富建筑立面形態。立面遮陽設計不僅僅是遮陽構造設計，還可綜合利用陽臺、外廊等建筑構件以及垂直綠化、遮陽樹木取得綜合遮陽效果，使立面遮陽設計與立面形態處理有機結合起來。特別是夏熱冬冷地區，夏季炎熱，尤其是夏季東、西墻面受陽光直射，對室內溫度影響較大。而遮陽是對西墻進行防熱處理較為有效的辦法。

3.3圍護結構節能設計

建筑節能與建筑構造關系密切，建筑構造節點常常是建筑熱工的薄弱環節，其它部位的構造形式也直接影響建筑的熱工性能。夏熱冬冷地區節能建筑構造設計即要考慮夏季隔熱還要兼顧冬季保溫，其主要有屋面節能設計和墻體節能設計兩種設計方式。

首先，屋面是建筑護結構所受室外溫度最高的地方，面積也較大，因此，屋面的保溫隔熱措施對改善室內溫度環境非常重要。屋面節能設計首先是屋頂的隔熱降溫，其基本原理是:減少直接作用于屋頂表面的太陽輻射熱;而另一個重點是屋面保溫，通常的做法是:將容重低、導熱系數小、吸水率低、有一定強度的輕質高效保溫材料設置在防水層和屋面板之間以達到保溫效果。

其次，墻體節能設計最為重要的是西墻隔熱措施。夏熱冬冷地區西曬時間長，太陽輻射強，沒有遮擋的住宅向西山墻面需做一些隔熱措施。綠色植物是首選的防曬隔熱方法，研究表明，有綠色植被的墻體的平均溫度比沒有的低12.7℃。另外，外墻保溫也是墻體節能設計的重要方法。常用的外墻保溫措施有，外墻內保溫措施，外墻中層保溫措施和外墻外保溫措施等。

4結語

基于住宅系統的節能設計在我國夏熱冬冷地區民用建筑設計應用過程中，具有廣泛前景和較好的效果。在基于住宅系統的節能設計應用于我國夏熱冬冷地區民用建筑設計的過程中，建筑的朝向和建筑西向的綠化比例是最應該關注的方面，其中建筑越偏向東西朝向，其用電量越大，而建筑西面的綠化比例較大時，其用電能耗較小。建筑西面的綠化比例只要超過一個范圍，就可以得到一個較好的節能效果。

參考文獻：

[1]鄭娟爾，吳次芳.我國建筑節能的現狀、潛力與政策設計研究―一個基于控制論的分析框架，中國軟科學，2005(5)，71一75

[2]涂逢祥.住宅建筑節能形勢，住宅科技，2005(9)，25

第6篇：建筑節能的基本原理范文

Abstract: The data shows that the low-carbon development in the construction industry is especially important in the process of China low-carbon economic development. Through analyzing the necessity of low-carbon development in the construction industry,drawing on the experience of developed countries in low-carbon development path, and applying value engineering theory,this paper concluded the low-carbon development path of China construction industry. The paths are the construction industry should focus on the low-carbon development in the life cycle of buildings,the related industries should promote the using of new energy and new materials actively,and the country should create low-carbon development condition in the construction industry by national macroeconomic regulation and control.

關鍵詞:低碳建筑;價值工程;建筑物全生命周期

Key words: low carbon buildings;value engineering;the life cycle of buildings

中圖分類號:TU18 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)31-0086-02

0引言

面臨資源枯竭、環境污染、金融危機的挑戰,低碳經濟已成為世界發展的必然趨勢。在我國低碳經濟發展進程中,建筑業由于能耗問題嚴重,其低碳發展路徑研究具有重要意義。目前,在研究領域,在計算建筑物的碳排放量方面,德國的DGNB體系對建筑物碳排放量首次提出了系統而可操作的計算方法[1]。在應用領域,東南大學建設與房地產研究所通過對構成建筑物碳排放量的相關項目的研究,探討了低碳建筑的實現方法[2]。但是目前的研究更多偏重于在建筑行業內部對低碳建筑設計及推廣方面的研究,較少運用經濟學原理對低碳發展路徑進行系統分析。本文運用價值工程原理,通過借鑒發達國家建筑業低碳發展的成果,探索我國建筑業低碳發展路徑。

1我國建筑業低碳發展概述

1.1 我國建筑業低碳發展勢在必行低碳經濟是一種以減少溫室氣體排放為目標,以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式,是人類社會繼農業文明、工業文明之后經濟社會發展理念的又一次重大進步。長期以來,研究領域關于低碳經濟的研究大多局限于汽車、工廠的碳排放量,較少涉及建筑業的碳排放問題。但事實上,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升,呈急劇上揚趨勢。

據統計:在我國,建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空調等)約占全社會總能耗的30%,其中最主要的是采暖和空調,占到20%。這“30%”還僅僅是建筑物在建造和使用過程中消耗的能源比例,如果再加上建材生產過程中耗掉的能源和建筑相關的能耗將占到社會總能耗的46.7%[3]。另外,現在我國每年新建房屋20億m2中,99%以上是高能耗建筑;而約430億m2的既有建筑中,只有4%采取了能源效率措施,單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。根據測算,如果不采取有力措施,到2020年中國建筑能耗將是現在的3倍以上[4]。因此,在我國發展低碳經濟的進程中,建筑業能耗問題嚴重且愈演愈烈,我國必須加強對建筑業低碳發展的關注力度,著力探索建筑業低碳發展路徑。

1.2 我國建筑業低碳發展處于起步階段,需借鑒發達國家低碳發展路徑近年來發達國家對低碳建筑方面的研究、探索和部署已取得實質性的進展,這些進展具體包括政府政策的出臺執行,資金的籌集,群眾低碳意識的普及以及各類示范項目的完成。例如,英國頒布了“可持續住宅標準”,對房屋節能程度進行“綠色評級”;并且建設了低碳示范項目,使其成為“全球生態村”的典范。美國環保局對有利于節能的建筑材料采取政策保護,授予該建材“能源之星”標志,并通過法律規定政府必須采購“能源之星”認證產品。日本持續開展低碳社會情景研究和行動計劃。丹麥建設的太陽風社區是丹麥最早由居民自發組織起來建設的低碳公共住宅生態社區。

在我國,低碳建筑的推廣才剛剛起步,但是低碳建筑思想已受到重視,并已寫進國家的發展規劃中。建設部要求,到2010年全國各大中小城市及城鎮普遍實施節能率為50%建筑節能標準(即在1981年住宅能耗水平的基礎上節能50%),到2020年,所有建筑節能標準得到全面實施,在全國范圍內實施節能率為65%的建筑節能標準,大中城市基本完成既有建筑的節能改造[5]。但是,我國低碳建筑的發展還需要有一套符合我國實際的可操作的標準,同時也應輔有相應的政策支持。我國可參考上述發達國家的低碳建筑發展路徑,加快實現我國建筑業低碳發展。

2價值工程原理在建筑業低碳發展中的應用

2.1 價值工程原理及應用現狀價值工程又稱價值管理、價值分析,是一門新興的管理技術,是降低成本提高經濟效益的有效方法。價值工程中的價值(value)等于研究對象的功能(function)與成本(cost)的比值,即V=F/C[6]。該理論于20世紀40年代起源于美國,創始人是美國通用電氣公司的電氣工程師麥爾斯,現已在美國、英國和日本等發達國家得到了廣泛的應用[7]。該理論最初應用于軍工行業,后來逐漸在工農業生產、科研、企業經營、工程管理等各領域得到廣泛應用,并取得顯著經濟效益,應用于建筑業則是從20世紀60年代開始。

根據價值工程,提高價值的途徑有5條:功能一定,降低成本;成本一定,提高功能;提高功能的同時,降低成本;成本略有提高,功能有更大幅度提高;功能有所降低,成本有更大降低[6]。

在我國現階段,由于現有資源和環境保護的制約,國家經濟發展需要轉型、經濟結構需要調整。在我國建設資源節約型國家經濟體系和資源節約型社會的大背景下,價值工程作為一種強調價值、強調效益、強調成本節約的管理理念和技術重新得到了廣泛關注[8]。但目前,國內價值工程理論的主要活動還是集中于學術界,在各方力量的推動下正逐步向企業和市場中推廣。

2.2 價值工程原理與我國建筑業低碳發展目標相契合建筑業的低碳發展目標就是在建筑物的全生命周期,選擇合理的設計施工方案,并且最高效率地進行建筑物后期維護,以實現滿足既定功能前提下成本最低。在這一過程中,功能的實現(即低碳目標的實現)與成本支出是同一過程相應的兩方面,功能與成本是動態相關、對立統一的,不應局限于單獨追求功能的高低或成本的升降,而應以功能和成本的合理結合,即價值大小為依據。合理的低碳發展就是力求正確處理好功能與成本的關系,提高它們之間的比值,使資源得到更有效的利用[6]。

同樣的,價值工程認為產品的本質是它的功能屬性,其根本任務就是尋求功能與成本的完美結合,是一種節省成本、提高價值的資源節約型管理技術。按價值工程的基本原理,價值越高就表明完成預定功能的成本越低,或者說在同等成本的付出前提下,實現的功能更高。這與建筑業低碳發展的目標及研究方法完全契合,因此應用價值工程原理來分析我國建筑業的低碳發展路徑。

3我國建筑業低碳發展路徑選擇

根據價值工程原理,從功能成本兩方面綜合考慮,我國建筑業低碳發展路徑可從以下幾個方面考慮,如圖1所示。

3.1 建筑行業內注重建筑物全生命周期的低碳發展建筑業的低碳發展應從全方位、全生命周期著眼,這就要求從與建筑相關的方方面面,從建筑物設計、施工、使用的全過程著手分析。

3.1.1 在建筑物設計階段,應用價值工程剔除冗余功能,實現項目價值的提升對于建筑選址、結構設計、材料選擇等,都可以利用價值工程實現項目價值的提升,同時促進能源消費的減少。設計時,必須對建筑物的功能進行明確定位和鑒別,在立足于充分實現基本功能的基礎上,減少耗能嚴重但非必要的功能。這對于公共建筑物尤其值得注意。另外,可參考日本和德國建筑設計公司“增5%投資,減40%碳排放”的策略進行建筑設計。該策略是根據價值工程原理中提高經濟效益的其中一種途徑,即是成本略有提高,功能有更大幅度提高。這其中增加的5%投資主要集中在隔熱、照明和電腦發熱三個方面。而對于有30-50年的平均壽命的建筑,這5%的投入一般在5-6年內可以收回。

3.1.2 在建筑物施工階段,執行綠色建筑標準,應用新材料新能源在施工階段,應執行建筑節能標準,注重新材料新技術及可再生能源的應用。采用新型建筑材料和建筑節能新技術、新工藝、新設備、新產品,提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能和建筑物用能系統效率;利用可再生能源,在保證建筑物室內熱環境質量的前提下,減少供熱采暖、空調、照明、熱水供應的能耗,并與可再生能源利用、保護生態平衡和改善人居環境緊密結合[3]。

3.1.3 在建筑物使用階段,采取合理的低碳使用方式通過低碳建筑主體及設備的合理使用和定期檢修以保證其正常性能的發揮,同時需要建筑物使用者具有低碳生活的理念,采用低碳生活方式。

3.2 相關行業積極推廣應用新能源新材料建筑設備、建筑材料涉及數量眾多,種類繁雜,其中可用價值工程來改進、替換的工藝、結構、部件和用料在目前浪費巨大[7]。應加強對這些工藝、結構、材料的分析和改進,從而大幅提升單個節能建筑項目、甚至整個節能建筑行業的價值。

3.2.1 在新能源應用方面,開發利用低碳和零碳的新能源與可再生能源研發自備的分布式電源裝置,轉變當前碳基主導型的建筑電力消耗結構和模式。如率先在大型公共建筑和政府辦公建筑中建設示范項目,實現太陽光電、光熱和采光、遮陽、通風等建筑技術與建筑的融合,之后部署完善的產業體系,降低設備和技術引進的成本,使其可以大規模商業化應用。另外也可購入核電、水電等清潔電力作為低碳化的補充[9]。

3.2.2 在建筑材料選擇方面,科學選擇低能耗建材建立針對建筑行業的數據庫,對各種不同建筑材料如鋼材、水泥、玻璃、鋁制品和內部裝修材料,以及建筑設備(如空調)等在生產過程中的能耗量做出全面統計和分析,同時,對不同地區廠家生產的各種建筑材料的單位能耗進行標識和追蹤[1]。建造時應用價值工程原理,合理選擇以實現更節能、減碳且經濟效益更高的目標。

3.3 國家通過宏觀調控創造建筑業低碳發展條件低碳建筑的發展,需要統籌社會各方資源,從上而下共同努力,從產業結構引導者和開發商,到設計和建設者,從建筑業相關的各個環節減少碳排放量,促進建筑業低碳發展。

3.3.1 政府宏觀政策支持一方面,我國可借鑒發達國家經驗,對減少建筑物的能耗出臺相應的法規、政策和技術標準,以此規范施工過程和引進科學管理方法,降低建筑使用期間的能耗,從而達到降低建筑碳排放量的目的;還可以通過建設低碳示范區促進建筑業低碳概念的推廣。另一方面,由于目前能源價格偏低,建筑使用者、開發商在開展能源技術項目時得到的利益不多,動力不足。因此對采用新型材料、新技術的項目,國家應從稅收、財政支持、貸款等方面給以優惠,以激勵項目單位主動采用節能措施。第三方面,可將“低碳標志計劃”應用于建筑業,通過政策干預推廣扶植建筑業相關的“低碳標志產品”。

3.3.2 全民普及低碳建筑理念一方面,要使低碳建筑在高成本下得到使用者的認同,必須通過政府制定政策、大眾媒體宣傳、義務教育等方式,普及低碳理念,使低碳生活方式得以推廣,使低碳建筑具有存在的市場基礎。另一方面,應在高校建筑、土木、能源、管理等相關專業開設低碳建筑技術課程,為低碳建筑行業的發展培養具有低碳理念、掌握低碳技術的專業人才[2]。第三方面,通過宣傳,倡導作為消費者的購房人,購買低能耗、低碳建筑[1];并使公眾認識到建筑節能的重要性,做低碳建筑的使用者,從節電節氣和回收等方面改變生活細節,降低建筑能耗。

4結語

低碳經濟的時代已經到來,而建筑業的低碳發展是低碳經濟的重要組成部分,也是構建和諧社會和可持續發展的重要內容。建筑行業內注重建筑物全生命周期的低碳發展、相關行業積極推廣應用新能源新材料、以及國家通過宏觀調控扶植建筑業低碳發展是我國建筑業低碳發展的合理路徑。通過我國建筑業的低碳發展,必將對建筑業可持續發展、建筑經濟增長、建造技術、建造方式等帶來革命性變革,順應低碳經濟的世界發展新趨勢。

參考文獻:

[1]盧求.探求低碳建筑的中國發展之路[J].特別關注,2009,(12):46-47.

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[3]路華,朱宇.節能減排,建筑節能必先行[J].建筑施工,:157.

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[5]蒙曉哲,周紅濤.建筑節能現狀分析及思考[J].調研報告,2007,(4):32-34.

[6]王軍,金浩,石啟印.價值工程在建筑設計方案評標中的應用[J].四川建筑科學研究,2006,32(1):171-173.

[7]付建兵,邱菀華,易衛平.價值工程在建筑節能中的應用[J].中國能源,2006,28(6):14-16.

第7篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：嚴寒地區、節能、設計策略

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

建筑節能在城市能源短缺，用地資源日趨緊張和城市經濟快速發展的的大背景下已經顯得愈發重要。目前發達國家的能耗一般在總能耗的1/3左右。隨著我國城市化程度的不斷提高、第三產業占GDP比例的而加大以及制造業結構的調整，建筑能耗的比例將繼續提高，最終接近發達國家目前的水平。根據近三十年的調查研究和實踐，目前普遍認為建筑節能是各種節能途徑中潛力最大，最為直接有效的方式，是緩解能源緊張解決社會經濟發展與能源供應不足這對矛盾的最有效措施之一。

一嚴寒地區建筑節能現狀與相關節能政策

1.1 嚴寒地區氣候條件、地質及建筑能耗現狀

1.1.1氣候條件

那么根據建筑熱工氣候分區，其所說的嚴寒地區即為最冷月平均溫度低于或等于-10℃，日平均溫度低于或等于5℃的天數多余或等于145天。同時還更加細分了嚴寒地區A區與嚴寒地區B區。其中屬于嚴寒地區A區的代表城市有海倫、博克圖、伊春、呼瑪、海拉爾、滿洲里、安達、齊齊哈爾、富錦、哈爾濱、牡丹江、克拉瑪依、佳木斯。屬于嚴寒地區B區的代表城市有長春、烏魯木齊、延吉、通遼、通化、四平、呼和浩特、撫順、大柴旦、沈陽、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、張家口、酒泉、伊寧、吐魯番、西寧、銀川、丹東[1]。那么本文所研究的范圍即為東北三省所處的嚴寒地區，具有冬季較長且寒冷干燥，氣溫年差別較大，日照較豐富；春、秋季短促，氣溫變化劇烈；春季雨雪較稀少，多風沙天氣，夏秋多雷雨和冰雹的氣候特點。

1.1.2建筑能耗現狀

在我國嚴寒地區，最大的能耗依舊是冬季城鎮采暖，另外還有在春秋季過渡時候由于尚未近如采暖季或供暖剛剛結束，但較低的氣溫依舊要持續一段時間。進而采暖能耗轉移到大量電能設備的使用[2]。在夏季，則以空調消耗為主。東北地區的建筑規模快速擴大，但從當前常用建筑圍護結構熱工性能來看，能達到國家要求的節能標準的建筑比例很少的，屋面保溫隔熱和窗戶的傳熱系數也不能滿足建筑節能設計標準的要求。在建筑保溫狀況上，與氣候條件相近的發達國家相比差距甚遠。

1.2 相關節能政策

相對于在滿足國家統一的的建筑節能相關法律法規的前提下，各個地方所提出的本地區的節能設計標準能夠更加的適應自己本區域的實際情況與現實條件，也能夠更加的得到貫徹與執行。1986 年，建設部發了《民用建筑節能標準(采暖居住建筑部分)》（JGJ26-86），這是我國頒布的第一個建筑節能設計標準， 2001 年，《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ134-2001）試頒布并于當年 10 月 1 日起實施。2005 年，《公共建筑節能標準》（GB50189-2005）頒布實施，這是我國最新出臺的關于公共建筑節能的標準，標志著我國的建筑節能工作已經從居住建筑領域拓展到能源消耗更大的公共建筑領域。

二 相關節能理論

2.1 主動式節能設計

主動式設計是指利用集熱器、蓄熱器以及管道、風機、水泵等設備“主動”的收集、儲存和輸配太陽能。該方式調節比較方便、靈活，人處于主動地位。主動式節能設計包括以下幾種:太陽能光電系統、太陽能熱水系統、機械通風系統、地源熱泵系統等等。

2.2 被動式節能設計

被動式設計的概念起初來源于建筑的太陽能利用。1920年前后美國最先出現了太陽能建筑一詞，主要是指通過某種設備像太陽索取能源已達到節能的目的，具體來說就是指在建筑方案設計過程中，根據建設地所在區域的氣候特征，遵循建筑環境控制技術基本原理，綜合建筑功能、形態等需要，合理組織和處理各建筑元素，使建筑物具有較強的氣候適應和氣候調節能力。

三 相關設計策略分析

3.1 總平面選址

在建筑設計的最初選址階段，首先要保證采光充足，建筑的基地應選擇在向陽的平地或者上坡上以爭取最多的日照。建筑的位置要有效地避免西北寒風，以降低建筑圍護結構的熱能滲透損失。同時在規劃方面要盡量使得未來建筑的向陽方向沒有固定的遮擋，任何無法改變的“固定遮陽”都會令未來建筑增加采暖負荷[3]。

3.2 建筑平面布局規劃

對于一些大跨度的建筑，如體育建筑和觀演建筑對于自然采光的要求不是很高，基本都是靠自身燈光來照明，甚至于完全封閉拒絕自然采光，那么其平面布置時就可選擇一些自然光不是很好的基地。現階段的較大空間的建筑都有其自身的冷熱源，如空調系統和熱泵等設備，由于其功能限制，房間并不是總是在使用當中[4]。那么在使用規劃時候就要充分考慮到房間的使用期與空置期之間的不同時間段的轉換，盡量減少不必要的熱損失與浪費。

那么對于如學校、辦公、旅館的建筑，其對于光環境要求較高，就要充分考慮其基地朝向。再之其人流密集度也是考慮建筑布局的方面，空調，采暖等設備的使用更加頻繁，那么在人員集中時期，熱轉換量相對分散時也是較大的。那么在走廊、辦公室、庫房等等輔助空間就可以形成一個良好的過渡緩沖空間。

3.3 建筑體形控制

建筑體形控制一直是存在于節能的需要與追求建筑美觀和性格之間的問題。設計師要得到構思中理想的建筑形象，也就會造成體形的各種變異變化，也勢必帶來建筑能耗負荷的增加。建筑體型與氣流的關系也會影響到建筑熱環境以及自然通風的實現。建筑物的迎風面為正壓區，背風面為負壓區。建筑周圍的氣流狀況會因建筑物的形狀、高度、獨立單元或建筑群體[5]，以及建筑群從高層建筑與低層建筑排列方式，是否是迎風面，背風面的不同而異。

3.4建筑護結構

維護結構作為建筑最基本的節能手段，也是一直在被提起與進行各類先進技術的嘗試。其包括墻體節能，門窗節能與屋面節能幾方面。北方嚴寒地區在冬季雖然是由集中供熱的但是其采暖期是從 10 月末開始到次年的 4 月中旬，但在沒有供暖的初春和深秋室內的溫度是很低的[6]。通過采用合理的外墻保溫技術就可以讓建筑在這一時段達到舒適節能的效果。

參考文獻:

[1] 中國建筑科學研究院等．GB50189-2005 公共建筑節能設計標準．中國建筑工業出版社，2005

[2] 涂逢祥, 王慶一. 建筑節能研究報告——《中國能源綜合發展戰略與政策研究報告》 北京:中國建筑工業出版社,2004.

[3] 白勝芳．我國既有建筑的節能改造分析．新型建筑材料．2002，(4)

[4] 李元哲．被動式太陽房熱工設計手冊．北京：清華大學出版社，1993

第8篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞：建筑環境與能源應用工程；課程體系；教學內容；工程系統

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）46-0110-02

隨著社會經濟的發展和科技的進步，人類居住、生產等對建筑環境的要求逐漸提高，建筑能耗快速增長。目前，人類所有生產生活能耗中，建筑能耗已占到40%以上。為滿足建筑節能以及新能源在建筑環境中應用的人才需求，2012年，普通高等學校專業目錄中把建筑智能設施、建筑節能技術與工程兩個專業納入建筑環境與設備工程專業，專業名稱調整為“建筑環境與能源應用工程”，專業范圍擴展為建筑環境控制、城市燃氣應用、建筑節能、建筑設施智能技術等領域。新的“建筑環境與能源應用工程”專業規范（征求意見稿）中，明確了“多樣化與規范性相統一”、“拓寬專業口徑”等基本原則，“多樣化與規范性相統一”的原則既是堅持統一的專業標準，又鼓勵各院校根據本地區、本學校的實際情況，確定具體的課程體系、教學重點及培養方式，努力辦出自己的特色。

一、更名前課程體系及教學現狀

在過去的十年中，各學校在專業指導委員會的指導下，已基本形成了以“建筑環境學”、“流體輸配管網”、“熱質交換原理與應用”為專業理論平臺課程；以“暖通空調”、“建筑冷熱源”、“建筑自動化”為主干專業課程的課程體系框架[1，2]，同時兼具各自的地方及行業特色。

對于我國北方地區，尤其是內蒙古、山西等以能源、鋼鐵為支柱產業地區的高校，過去的“建筑環境與設備工程”專業課程體系多是圍繞著煤、電等傳統化石能源的建筑環境應用技術來設置的，隨著國際社會對建筑節能低碳技術要求的不斷提高，要求到2050年，化石燃料在建筑空間供熱和熱水制備所占比例減小到現在的5%-20%，制冷系統的平均效率將提高兩倍以上[3-5]。顯然，我們目前的課程體系設置中在建筑能耗及經濟分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉化利用模式、區域能源規劃、智能建筑控制等方面是不滿足新形勢的要求的。另一方面，隨著我國城鎮建設、工業建設的快速發展，公用設備人才需求銳增，僅十年，設有本專業的高等院校由1998年的68所猛增至2011年的180所。在教育教學環節，由于快速擴增，導致的突出問題是：（1）部分學校在條件不成熟的情況下，課程設置不成體系，忽視設計及實踐環節；（2）大批新畢業生進入教師隊伍，缺乏工程和學術實踐基礎，教學理念和個人的學術水平跟不上時代的要求；（3）專業實踐被簡化為參觀、參觀、再參觀，學生動手能力不如高職高專，思維分析能力達不到本科要求；（4）學生缺乏“工程系統”概念，知識結構不完善，社會、經濟、管理知識欠缺。

二、突出地域及行業背景、拓展課程體系

更名前，我國中西部地區高校的“建筑環境與設備工程”專業大部分有著鮮明的地域及行業特色，都較早地設置了“供熱通風及空調工程”專業，為國家輸送了大批暖通空調方面的專門人才。近十年間，本專業在專業指導委員會所構建的大框架下，大都保留了傳統的集中供熱、工業通風、空調制冷技術、鍋爐及鍋爐房設備等專業課及課程設計，方向比較單一，學生所接觸的暖通空調系統也較為傳統，沒有和目前國家提倡的可再生能源、綠色建筑結合起來，學生缺乏節能、經濟的宏觀意識。所以，在新形勢下，我們應在必修課中適當增加以“建筑能耗及經濟分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉化利用模式”為主要內容的“建筑節能技術與管理”課程模塊以及“智能建筑控制、電氣與自動控制”的控制課程模塊。這樣才能使“建筑環境與能源應用工程”專業的學生在從事工程設計及管理的過程中，具備“工程系統”的概念，能從全局優化的層面上去考慮節能或者工程可行性。

三、加強教師專業素養，優化課堂教學內容

課程體系的范圍寬了，增加了“能源應用技術與管理”以及“建筑節能控制”的內容。如何使專業教師提高素養，分清專業課的“課堂上該講些什么”就成為我們應思考的問題。專業課的教學要起到承上啟下的作用，應以工程應用為依托，介紹技術和設備的特點、原理、發展背景、應用條件、優缺點判斷；應著重于技術方案分析，讓學生不僅僅了解各種技術方案及設備的基本原理、系統結構特點，更重要的是讓他知道一個系統設計為什么選這種方案而不是另一種。而對于一些非關鍵的技術細節和一些設計校核計算，則應該在實踐環節和課程設計中解決。這也同時提高了對專業教師的要求，要求專業教師通過積極參加科學研究及工程實踐，努力提高自己的專業素養，只有教師具備了完善的知識結構和廣闊的科學視野，具備了創造和創新意識，跟蹤技術進步的意識，才能培養出合格的工程人才。

四、嘗試多專業配合，建立“工程系統”概念，加強學生實踐環節

培養高規格的實踐性、應用性、實用性和工程系統性思維是工科大學畢業生的重要特色和核心競爭力。對于一個“工程項目”的設計成果是各專業相互配合形成的，而由于各高校有比較分明的專業分類，我們在實際“教與學”過程中，也忽視了與其它專業配合，導致學生在畢業后不會對其它專業提出相關的設計要求；同時，同一個專業的教學內容又是割裂的，例如“供冷與供暖教學”，空調課只管夏天，供熱課僅管冬天，缺乏“工程系統”意識。所以我們需嘗試多專業聯合設計，如暖通專業、給水排水專業、建筑學專業等，共同設計一項“公用工程”，培養學生設計的“整體意識”；改進教學體系，教學內容不能有割裂和鴻溝；并通過以下方法加強設計實踐環節的教學：（1）實踐環節與工程實際相結合；（2）校內外指導教師相結合；（3）設計環節始于專業課的開始，指導教師根據課程進度，指導學生隨時將剛學到的知識用到設計之中，以強化理論與工程實際的結合等。

新形勢下“建筑環境與能源應用工程”專業課程體系改革以及“教與學”方式方法的探索是一項復雜的工作，需要我們專業負責人和一線專業教師經常思索和在教學實踐中不斷研究。通過明確新的專業發展方向，了解新形勢下專業外延和內涵的發展變化，堅持和發展自己的專業特色，提高教師教學中理論聯系實際的能力，加強學生設計實踐環節訓練，這樣才能培養出高規格的實踐性、實用性和工程系統性思維相結合的工程應用型人才。

參考文獻：

[1]朱穎心，石文星.對工科專業課程教學方法的思考[J].重慶大學學報（高等建筑版），2011，（05）.

[2]張國強，李志生，陳友明，李念平等.基于教育國際化的建筑環境與設備工程專業定位探討[J].高等建筑教育，2006，（03）.

第9篇：建筑節能的基本原理范文

關鍵詞:建筑節能，雨課堂，教學改革，教學效果

引言

隨著中國經濟和社會的快速發展，能源消耗日益增大，而在社會總能耗中，建筑的能耗占比迅速增長。據統計，2016年中國建筑能源消費總量為8．99億t標準煤，占全國能源消費總量的20．62%［1］。在巴黎舉行的氣候變化大會上，我國曾表明單位國內生產總值二氧化碳排放量要在2030年同比2005年下降60%～65%［2］，建筑節能將是我國實現2030年碳減排目標的關鍵領域。建筑節能技術課程是一門跨學科、跨行業、綜合性和應用性很強的專業技術課程，它集成了城鄉規劃、建筑學及土木、機電、材料、環境、生態等工程學科的專業知識，同時，又與技術經濟、行為科學和社會學等密切相關。課程主要講述規劃、設計、施工及運營過程中的節能原理與途徑，目的是培養學生建筑全壽命周期的節能理念，使學生能系統地掌握建筑節能技術的基本原理和方法，熟悉建筑節能的相關政策法規，能在實際工程中進行基本的節能設計、施工和運維管理。建筑節能技術的傳統授課方法多采用單一的講授式教學，教師單一地向學生灌輸知識，師生互動較少，難以充分調動學生的學習熱情，教學效果難以達到預期目標。教育部于2019年出臺了深化本科教育教學改革的22條舉措，明確提出了“互聯網+教育”的課堂教學改革，其核心就是通過信息化手段改變現有的教學模式，真正體現“以學生為中心”的教學理念［3］。移動即時通信應用小程序微信已在高校師生中廣泛應用，因而基于微信公眾平臺的智慧教學工具“雨課堂”的出現，為解決上述問題提供了一個有效途徑。

1雨課堂的功能特點

清華大學將云計算、移動互聯網、數據挖掘等融入教學場景中，于2016年4月推出了“雨課堂”這一在線教學工具，實現了能向所有教學過程提供數據化、智能化的信息支持的目標［3］。教師和學生可通過雨課堂在課前、課上及課后進行互動交流。

1．1操作簡單，師生互動便攜

雨課堂是基于幻燈片制作軟件(PowerPoint，WPS演示)和微信實現了信息交互［4，5］。軟件使用方便，操作簡單。任課教師通過雨課堂創建教學班級，實現學習資料推送、通知公告、建立討論區等班級在線管理。學生可以通過微信掃碼加入教學班級，這樣可以收到教師推送的學習資料、班級通知等;上課時，教師可以隨機點名、發送彈幕進行師生互動，學生則可以在手機端對不懂的PPT標注“不懂”，方便授課教師課后了解學生的學習反饋;課程結束后，課件會自動保存在云端，學生可以反復調閱及復習。雨課堂可以方便實現課前推送、實時答題、多屏互動、答題彈幕及學生數據分析等學習方式，且集課件制作、課件推送、自動任務提醒功能為一體，可幫助教師和學生通過互聯網實現師生互動。

1．2學習資料制作簡便，信息統計全面

雨課堂可以實現在PPT內插入題目、視頻、語音以及發送外部鏈接，學習資料易于制作。雨課堂習題的題型包括單選、多選、投票題及主觀題，習題可以在PPT中制作，也可以批量導入Word格式習題。教師可以設置答題時間，可以在課前或課中將題目推送給學生，學生在規定的時間內完成答題，點擊提交即可。教師可以實時查看答題的情況，課中可以將答題結果推送到屏幕上，便于講評。課后，教師進入班級教學日志，就能查看學生簽到、習題、試卷、課件推送數據等所有教學相關數據。教師可以將本次課程的小結批量導出。通過對統計信息的分析，教師能夠精準掌握學生的學習情況和課程的教學效果。學生在課后都會收到雨課堂自動推送給大家的學習報告，包含整理好的錯誤習題、不懂課件、收藏課件、課程PPT等，便于分析自己的學習動態。

2雨課堂在“建筑節能技術”課程中的應用

2．1課前預習

教師在課下可以通過雨課堂將課程的基礎、可自學的知識點，以學生感興趣的圖片資源、視頻、語音、外部鏈接等形式制作預習課件。例如，在講解建筑遮陽與自然通風技術時，課下把建筑遮陽、自然通風的基本概念，以及收集到的相關工程案例視頻制作成預習課件。在制作視頻課件時，雨課堂可以支持多種形式的視頻插入，包括學堂在線所有慕課視頻，以及來自騰訊、優酷等主流視頻網站的網絡視頻。所有預習素材添加完畢，就可以將預習課件推送到學生的手機端，調動學生的學習熱情。學生通過預習可以在正式上課前對本次課的基礎知識點有一定了解，教師可以在手機端查看學生的預習反饋，并通過學生的反饋信息可以了解學生的預習情況，從而在課堂教學過程中可以有針對性地進行講解。

2．2課堂授課

教師針對課前預習中普遍存在的問題進行講解，進而引入課堂教學。課堂教學過程中可以穿插講解目前最新的建筑節能技術及其工程應用相關的視頻、網絡資源，也可以講解教師本人開展的相關科研課題或工程技術服務項目，從而拓寬學生視野。例如，在講解零能耗建筑技術時，以貝丁頓(BedZED)零碳社區為例，通過視頻介紹和單項技術詳細講解，使學生了解到如何基于地域氣候特征，通過墻體和窗戶保溫，陽光房利用，太陽能和蓄熱建材利用，實現零能耗采暖;通過無動力風帽和熱回收實現零能耗通風。學生通過視頻觀看和教師講解，再結合一定的師生互動，了解到更多最新的建筑節能技術，培養了學生利用專業知識解決復雜工程問題的能力。此外，教學過程中可預先設置單選、多選、投票題及主觀題等測試題，在某一知識點講授結束后即時推送給學生。課堂測試題為主觀題時，可以采取分組答題。測試題設置一定的答題時間，可隨堂實時查看學生的作答情況，了解學生對所講授知識點的掌握情況。答題結束后，可將答題統計情況投屏，并根據學生的答題情況，對共性問題進行集中講解。在試題講解時，可以借助雨課堂的彈幕、投票等功能，增加師生之間的實時互動，提高學生參與性與學習熱情。如果測試題為主觀題時，在課堂主觀題分組答題結束后，教師還可以在手機遙控器端答題詳情界面發起小組互評。通過小組互評，可以提高學生課堂的參與感，同時也提升了老師教學的效率，從而提高學生學習的興趣。教師可以根據雨課堂中學生的學習數據，及時對教學內容進行調整，滿足學生對教學內容個性化的需求。

2．3課后分析與總結

所有雨課堂創建的教學活動，都會記錄學生的學習數據，包含學生簽到信息、課堂互動信息(學生發送的彈幕數、投稿數、隨機點名的情況等)、課堂習題統計(正確率與錯誤率)、學生表現(優秀學生與預警學生)等。教師可以在手機上直接查看學生的學習數據，也可使用雨課堂的“批量數據導出”功能以Excel文件格式導出這些數據。教師通過對數據分析了解每位學生的學習進展程度及掌握不到位的部分，進而更有針對性地開展教學工作。例如，根據學生對知識點的掌握程度的分析結果，可以個性化地設計課后作業題，分別推送給不同的學生，提高教學的針對性，并且避免了學生之間抄襲。對于所講授的知識點掌握較好的學生，教師可以對應布置一些課程拓展作業，進一步鞏固所學知識點并拓寬知識面，為學生后續接觸實際項目做儲備。所有學生課后都能夠看到已授課的教學課件、教學總結及所有隨堂練習題的整體作答情況，并可以通過雨課堂平臺在線答疑功能，進一步歸納應用、查漏補缺，可以更有針對性地開展課后復習。

2．4課程考核和評價

傳統的課程綜合成績多數是以學生期末成績為主，平時成績和實驗成績為輔。綜合成績是以期末成績、平時成績和實驗成績各一定比例計算得到，難以全面而準確反映學生的學習態度和課堂參與情況。而基于雨課堂的教學過程數據記錄功能，教師能夠獲取學生的課前預習情況、課堂互動參與度、課堂測試成績、課后作業完成情況等，并將這些數據算作學生平時成績的一部分，從而更加客觀地評價學生的學習效果［6，7］。相比于傳統的綜合成績計算辦法，雨課堂平臺的數據一目了然，可以更加客觀地評價學生的學習效果。教師根據平臺給出了每位學生詳細的學習統計信息，可以著重關注表現最優與較差的學生，掌握每位學生的具體學習效果，可以針對性地調整教學內容和進度計劃，從而提升工作效率。此外，通過雨課堂教學平臺采取各種考核方式，可以實現多角度和全方位地督促學生學習，并在考核過程中鍛煉和提升學生的溝通能力、團隊協作能力、解決復雜工程問題能力等。