建筑节能设计中的控制方法

严生斌

摘 要：我国建筑用能已经超过全国能源消费总量的1/4，随着人民生活水平的提高将逐步增加到1/3以上。建筑用能数量巨大，浪费严重。针对我们国家的能源形势，国家组织相关单位编制了节能设计规范及标准，以法律法规的形式指导实际设计工作。通过改善建筑的热工性能、提高暖通空调系统的能源利用效率，以期从根本上扭转建筑用能严重浪费情况。

关键词：智能建筑；围护结构；方案优化

1 前言

建筑与设备专业的优化设计工作在智能建筑节能设计中扮演核心技术应用的角色，涉及到与建筑设计相关的各个专业。要求设计人员的专业技术素质应同时具备优化设计方案工程实施经验、精准设计文件编制与计算能力、工程造价文件编制经验，以期将丰富的专业经验融会提炼，最终以综合优化设计计算书及施工圖纸交付建设方做为项目实施依据。

2 建筑物围护结构的节能设计方法与控制要素

建筑节能设计法律法规的推出给建筑建材生产制造领域带来新课题，建材生产制造行业产生大量新技术、新专利。新科技的应用将主要目标放在生产热工性能好，保温性能好的建筑材料。

国内有若干计算机软件生产单位根据节能规范编制出辅助节能计算的软件，进一步协助设计者进行精确计算并提高计算效率。对建筑围护结构的节能设计计算算法应用热工传热计算原理，可以对建筑的围护结构进行能耗分析计算，并与参照建筑围护结构进行能耗对比，用对比结果指导建筑设计专业进行设计调整。

若使围护结构的设计达标往往需要通过权衡计算，使其综合能耗指标小于参照建筑。

建筑热工计算应与地区气候相对应，国家节能设计标准根据全国建筑热工设计分区对各地区围护结构的传热系数提出限值，并对寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区外窗及玻璃幕墙的遮阳系数提出限值，对不同地区地面和地下室外墙的热阻提出限定值。各行政地区根据自身情况在国家标准的基础上制定出更为严格的地方标准。我们可以根据标准要求和具有相互嵌套关系的围护结构限值要求对建筑物进行综合能耗分析与权衡计算。

值得一提的是围护结构的传热系数是节能计算的主要控制指标，除窗以外的建筑外围护结构均是由多层建筑材料组成，其形成的结构体的传热系数要求先根据各自材料层的导热系数和设计厚度计算出其热阻值，并继而得出综合结构体的传热系数。因此，我们可以通过调整综合围护结构中不同材料层的品种、厚度、规格等物理参数继而对整体传热系数得出理想计算值，这是建筑设计者在既定经济指标约束下进行专业设计的主要指导方法。

经验告诉我们尽可能选用导热系数小的建筑材料，比如保温材料，普通聚苯板和挤塑聚苯板是很多建筑外墙设计达标首选的组成材料层，因其导热系数值很低，调整其使用厚度将对综合结构体的传热系数产生显著影响。也有对主要结构层材料进行优选，比如选择导热系数小的砌体材料，选择适当的厚度，使综合结构体传热系数达标。

3 建筑物暖通空调系统的节能设计要素

暖通专业设计应在建筑专业外围护结构确定之后开始进行负荷计算，要求对建筑物进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。负荷计算录入的围护结构传热系数应与建筑节能设计计算结果所确定的围护结构类型、热工参数完全吻合。负荷计算要求对建筑物各使用功能房间进行精准计算，负荷计算直接影响到暖通设备的选择，直接影响建筑物初投资水平，并对建筑物投入使用后产生的运行费用形成长期影响。

负荷计算中我们值得一提的是夏季空调冷负荷的计算与建筑外窗的关系。这时我们又会提及建筑外窗的设计和选型，外窗的传热系数已经经过节能规范的限制，其传热形成的负荷对房间负荷计算结果的影响同墙体一样，不会太明显。但是窗的面积以及玻璃的物理、化学性能直接影响可见光的直射面积、照度等，将给冷负荷的计算结果带来较大的变化，是形成空调冷负荷的主要部分。设备选型和水力计算的基础依据是冷负荷计算结果。因此，外窗的选择以及其面积的确定是决定空调设备容量的主要因素。

我们强调应该认真进行暖通空调专业的水力计算工作。节能规范推出后，设计图纸审查机构已经要求设计单位提供准确的负荷计算书与水力计算书。水力计算的基础依据是现行设计规范，计算结果用于系统设备选型、媒介输送管道的尺寸、规格确定。其作用力很明显直接影响建筑初投资，但是良好的水力计算将有效的作用于暖通空调系统的良性和经济运行。

建筑围护结构设计计算完成后，应认真进行暖通空调方案的设计，包括冷热源的确定、系统空调方式的设计等，节能规范对空调与采暖系统的冷热源要求了性能系数，对设备的出力提出要求，以保证能源使用效率。

节能规范规定集中采暖系统应采用热水作为热媒，对于集中采暖系统，管路宜按南北分环的原则进行布置并分别设置室温调控装置：系统设计可以较好的依规范要求实现，室温调控装置应与建筑物供暖分户计量设计协同完成采暖系统的节能，分户计量在我国北方大部地区已经开展多年，但实施难度大，效果不明显。实行分户计量后才能真正实现按需供热，大幅节约能源消耗。

4 建筑物暖通空调系统的自动化控制设计与科学运行管理

我们谈一下暖通空调系统中自动化控制设计和运行管理，主要讲建筑物暖通空调系统自动控制思想。通风空调系统的自动控制是根据建筑物中各空调区域的实时负荷需求来进行冷热量供给的实时调节，提高能源的利用率和输配系统的效率，从而达到节能的目的。智能建筑的空调自动控制使整个空调系统各个环节处于动态平衡的调节下。

对水冷冷水机组：①、应对冷水机组供水进行质调节，根据建筑物实时负荷需求进行供水温度的调节，从而减少能源消耗。②、对末端供水系统进行量调节，对末端功能房间空调需求进行流量供给调节。③、对冷却水系统进行量调节，冷却水系统流量大，系统电耗巨大，必须根据冷却负荷调节冷却水流量。

对风冷冷水机组：因节省了冷却水系统，所以机组节能应在蒸发环节采取措施，比如选用模块机组、或者机组压缩机可以实现无极调节等。末端系统节能设计同水冷冷水机组对空调送排风系统：根据室内CO2的监测浓度调节新风比，并使新风系统有效利用室外空气中的焓值；对全空气系统的送排风机进行变频调节。

5 结束语

建筑物的运行管理应制定针对自身实际情况的能源使用政策，杜绝浪费。运行管理者首先应有节约意识，其专业知识面应有广度，比如，通风空调技术工作者应该具备基础的电气理论知识和一定的动手能力，在对系统进行维护时就可以进行综合全面的保养和维护。管理者应根据暖通空调系统的特点制定针对性强的数据监测表格，监测各空调使用地点的空调参数、监测空调系统各类型设备运行工况、制定能源消耗记录表格等，从一系列运行监测记录中表格中找到暖通空调系统运行规律，分析能源消耗与变化的过程，以制定节能措施。