建筑節能設計中的控制方法

嚴生斌

摘 要：我國建筑用能已經超過全國能源消費總量的1/4，隨著人民生活水平的提高將逐步增加到1/3以上。建筑用能數量巨大，浪費嚴重。針對我們國家的能源形勢，國家組織相關單位編制了節能設計規范及標準，以法律法規的形式指導實際設計工作。通過改善建筑的熱工性能、提高暖通空調系統的能源利用效率，以期從根本上扭轉建筑用能嚴重浪費情況。

關鍵詞：智能建筑；圍護結構；方案優化

1 前言

建筑與設備專業的優化設計工作在智能建筑節能設計中扮演核心技術應用的角色，涉及到與建筑設計相關的各個專業。要求設計人員的專業技術素質應同時具備優化設計方案工程實施經驗、精準設計文件編制與計算能力、工程造價文件編制經驗，以期將豐富的專業經驗融會提煉，最終以綜合優化設計計算書及施工圖紙交付建設方做為項目實施依據。

2 建筑物圍護結構的節能設計方法與控制要素

建筑節能設計法律法規的推出給建筑建材生產制造領域帶來新課題，建材生產制造行業產生大量新技術、新專利。新科技的應用將主要目標放在生產熱工性能好，保溫性能好的建筑材料。

國內有若干計算機軟件生產單位根據節能規范編制出輔助節能計算的軟件，進一步協助設計者進行精確計算并提高計算效率。對建筑圍護結構的節能設計計算算法應用熱工傳熱計算原理，可以對建筑的圍護結構進行能耗分析計算，并與參照建筑圍護結構進行能耗對比，用對比結果指導建筑設計專業進行設計調整。

若使圍護結構的設計達標往往需要通過權衡計算，使其綜合能耗指標小于參照建筑。

建筑熱工計算應與地區氣候相對應，國家節能設計標準根據全國建筑熱工設計分區對各地區圍護結構的傳熱系數提出限值，并對寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區外窗及玻璃幕墻的遮陽系數提出限值，對不同地區地面和地下室外墻的熱阻提出限定值。各行政地區根據自身情況在國家標準的基礎上制定出更為嚴格的地方標準。我們可以根據標準要求和具有相互嵌套關系的圍護結構限值要求對建筑物進行綜合能耗分析與權衡計算。

值得一提的是圍護結構的傳熱系數是節能計算的主要控制指標，除窗以外的建筑外圍護結構均是由多層建筑材料組成，其形成的結構體的傳熱系數要求先根據各自材料層的導熱系數和設計厚度計算出其熱阻值，并繼而得出綜合結構體的傳熱系數。因此，我們可以通過調整綜合圍護結構中不同材料層的品種、厚度、規格等物理參數繼而對整體傳熱系數得出理想計算值，這是建筑設計者在既定經濟指標約束下進行專業設計的主要指導方法。

經驗告訴我們盡可能選用導熱系數小的建筑材料，比如保溫材料，普通聚苯板和擠塑聚苯板是很多建筑外墻設計達標首選的組成材料層，因其導熱系數值很低，調整其使用厚度將對綜合結構體的傳熱系數產生顯著影響。也有對主要結構層材料進行優選，比如選擇導熱系數小的砌體材料，選擇適當的厚度，使綜合結構體傳熱系數達標。

3 建筑物暖通空調系統的節能設計要素

暖通專業設計應在建筑專業外圍護結構確定之后開始進行負荷計算，要求對建筑物進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。負荷計算錄入的圍護結構傳熱系數應與建筑節能設計計算結果所確定的圍護結構類型、熱工參數完全吻合。負荷計算要求對建筑物各使用功能房間進行精準計算，負荷計算直接影響到暖通設備的選擇，直接影響建筑物初投資水平，并對建筑物投入使用后產生的運行費用形成長期影響。

負荷計算中我們值得一提的是夏季空調冷負荷的計算與建筑外窗的關系。這時我們又會提及建筑外窗的設計和選型，外窗的傳熱系數已經經過節能規范的限制，其傳熱形成的負荷對房間負荷計算結果的影響同墻體一樣，不會太明顯。但是窗的面積以及玻璃的物理、化學性能直接影響可見光的直射面積、照度等，將給冷負荷的計算結果帶來較大的變化，是形成空調冷負荷的主要部分。設備選型和水力計算的基礎依據是冷負荷計算結果。因此，外窗的選擇以及其面積的確定是決定空調設備容量的主要因素。

我們強調應該認真進行暖通空調專業的水力計算工作。節能規范推出后，設計圖紙審查機構已經要求設計單位提供準確的負荷計算書與水力計算書。水力計算的基礎依據是現行設計規范，計算結果用于系統設備選型、媒介輸送管道的尺寸、規格確定。其作用力很明顯直接影響建筑初投資，但是良好的水力計算將有效的作用于暖通空調系統的良性和經濟運行。

建筑圍護結構設計計算完成后，應認真進行暖通空調方案的設計，包括冷熱源的確定、系統空調方式的設計等，節能規范對空調與采暖系統的冷熱源要求了性能系數，對設備的出力提出要求，以保證能源使用效率。

節能規范規定集中采暖系統應采用熱水作為熱媒，對于集中采暖系統，管路宜按南北分環的原則進行布置并分別設置室溫調控裝置：系統設計可以較好的依規范要求實現，室溫調控裝置應與建筑物供暖分戶計量設計協同完成采暖系統的節能，分戶計量在我國北方大部地區已經開展多年，但實施難度大，效果不明顯。實行分戶計量后才能真正實現按需供熱，大幅節約能源消耗。

4 建筑物暖通空調系統的自動化控制設計與科學運行管理

我們談一下暖通空調系統中自動化控制設計和運行管理，主要講建筑物暖通空調系統自動控制思想。通風空調系統的自動控制是根據建筑物中各空調區域的實時負荷需求來進行冷熱量供給的實時調節，提高能源的利用率和輸配系統的效率，從而達到節能的目的。智能建筑的空調自動控制使整個空調系統各個環節處于動態平衡的調節下。

對水冷冷水機組：①、應對冷水機組供水進行質調節，根據建筑物實時負荷需求進行供水溫度的調節，從而減少能源消耗。②、對末端供水系統進行量調節，對末端功能房間空調需求進行流量供給調節。③、對冷卻水系統進行量調節，冷卻水系統流量大，系統電耗巨大，必須根據冷卻負荷調節冷卻水流量。

對風冷冷水機組：因節省了冷卻水系統，所以機組節能應在蒸發環節采取措施，比如選用模塊機組、或者機組壓縮機可以實現無極調節等。末端系統節能設計同水冷冷水機組對空調送排風系統：根據室內CO2的監測濃度調節新風比，并使新風系統有效利用室外空氣中的焓值；對全空氣系統的送排風機進行變頻調節。

5 結束語

建筑物的運行管理應制定針對自身實際情況的能源使用政策，杜絕浪費。運行管理者首先應有節約意識，其專業知識面應有廣度，比如，通風空調技術工作者應該具備基礎的電氣理論知識和一定的動手能力，在對系統進行維護時就可以進行綜合全面的保養和維護。管理者應根據暖通空調系統的特點制定針對性強的數據監測表格，監測各空調使用地點的空調參數、監測空調系統各類型設備運行工況、制定能源消耗記錄表格等，從一系列運行監測記錄中表格中找到暖通空調系統運行規律，分析能源消耗與變化的過程，以制定節能措施。