基于綠色建筑設計的節能技術集成與效果評估

【摘要】綠色建筑設計中，節能技術可以有效降低建筑能耗，提高能源利用效率。針對基于綠色建筑設計的節能技術集成方式與效果評估展開詳細分析，降低建筑能耗的同時，提高能源利用效率，實現建筑行業可持續發展目標。

【關鍵詞】綠色建筑設計； 節能技術； 集成方式； 效果評估

【中圖分類號】TU201.5【文獻標志碼】A

［定稿日期］2024-03-06

［作者簡介］潘艷茹（1991—），女，碩士，工程師，主要從事建筑設計工作。

0 引言

節能技術是指采取技術措施來提高能源利用效率，減少能源消耗的技術方法和技術手段。研究基于綠色建筑設計的節能技術集成方式與效果評估具有重要意義，有助于推動可持續發展、優化能源消耗結構、提升建筑性能、為政策制定提供科學依據，并促進經濟發展和社會就業。

1 基于綠色建筑設計的節能技術集成方式

1.1 建筑設計優化

Passive house（被動式房屋）是一種節能建筑，采用高效隔熱、優化的窗戶設計和通風系統，最大限度地減少能源消耗，通過Passive house設計原則，可以優化建筑結構、材料選擇以及空間布局，減少對能源的依賴，提高建筑的能效性能，如合理的隔熱材料和窗戶設計可以減少熱量流失，有效降低空調和供暖需求（圖1）。

充分利用自然光和自然通風是綠色建筑設計的重要方面，通過設計優化，如合理的窗戶布局、采用透光材料和天窗等，最大程度地利用自然光源，減少對人工照明的依賴，設計高效的通風系統，結合建筑朝向、風向等因素，能夠實現空氣自然流通，降低使用機械設備的需要，通過熱負荷模擬和能源優化分析工具，設計師可以模擬建筑在不同氣候條件下的能源使用情況，確定能源消耗高峰期、熱量流失區域等問題，進而優化建筑設計，同時，調整材料、結構或系統設計，使建筑在整個生命周期中降低能源消耗并提高能源利用效率。在進行墻體保溫設計的過程中， 應選擇具有良好保溫性能的墻體材料，如保溫磚、保溫板或巖棉等，考慮其導熱系數、密度和厚度等因素，合理設計墻體結構以提高隔熱性能，在墻體結構中設置專門的隔熱層，如使用保溫板等材料覆蓋在墻體表面，減少能量傳輸，降低冷熱橋效應，提高保溫性能，科學設計窗戶和遮陽設施，確保夏季可以避免過多的陽光直射，冬季能夠充分利用日照進行被動式加熱，通過調整建筑的朝向、布局和形狀，最大化利用自然氣候條件，減少能耗，采用保溫型外墻，減少能量損耗。

1.2 可再生能源利用

光伏技術是利用太陽能將光能轉換為電能的技術，在綠色建筑設計中，可以在建筑屋頂或立面安裝太陽能光伏板，將太陽能轉化為電能供應建筑內部的照明、空調和電力設備等，與建筑智能系統集成，優化能源利用效率。地源熱泵利用地下穩定的溫度來進行空間供暖和制冷，通過埋設地下熱交換器，地源熱泵系統可以從地下獲取熱能或冷能，供應建筑的熱水和空調系統，相對于傳統空調系統更節能環保，可有效降低建筑的能耗。風能是另一種可再生能源，可用于發電，在適宜的場所，如高樓大廈、開闊地區或臨近海岸線的建筑中，設置風力發電機，利用自然風力轉換為電能，為建筑提供部分電力需求，某項目風力發電機的利用情況如表1所示。

1.3 高效節能設備

高效節能照明系統利用LED等節能光源和智能控制技術，根據建筑內外環境光線自動調節照明亮度和色溫，降低能源消耗。在綠色建筑中，采用智能感應、光照調節等技術，

通過傳感器實時控制照明系統的開關和亮度，充分利用自然光，減少能源浪費。采用高效的暖通空調系統是節能建筑設計的重要舉措，通過安裝高效熱泵、能量回收裝置、智能溫控系統等，可以實現室內空氣質量的改善和節能降耗，利用太陽能等可再生能源與暖通空調系統相結合，能夠進一步提升節能效果。智能建筑控制系統整合了建筑內的多種設備和系統，如照明、空調、通風等，并通過先進的監測、分析和控制技術，優化能源利用，該系統可以根據不同時間段、人員活動和室內外環境變化，自動調整設備運行模式，最大程度減少能源浪費。在選擇暖通設備的過程中，應采用能源利用率高、效率優越的暖通設備，如熱泵、地源熱泵、空氣源熱泵等，結合智能控制系統，實現對暖通設備的智能化管理和控制，根據室內外溫度、人員活動情況等實時數據調節設備運行模式，提高能源利用效率，安裝熱交換器或熱能回收裝置，對廢熱進行回收利用，用于預熱或預冷進入建筑的新鮮空氣，設計合理的通風系統、換氣設備以及溫控裝置，確保室內空氣質量良好的同時，盡量減少能源消耗（圖2）。

1.4 智能化管理系統

智能化的能源監測與管理系統能夠實時監測建筑能源的使用情況，包括電力、水和氣等多種能源，通過傳感器和智能儀表，系統能夠實時采集和記錄能源數據，并通過數據分析，識別出能源消耗的高峰時段和能源浪費的區域，幫助建筑管理者精準地監控能源使用情況，提供節能建議，優化能源使用策略。這類系統可以監測室內環境參數，如溫度、濕度、空氣質量等，并根據預設的條件進行自動調節，某項目智能化室內環境控制系統節能效果如表2所示，通過智能化控制系統，可以自動調整照明、空調、通風等設備，根據室內外溫度、光線和人員活動情況進行智能化控制，不僅提高了室內舒適度，也能有效降低能源消耗。

智能化管理系統還能通過大數據分析和預測維護技術，識別設備和設施的故障預警信號，并提供智能化的維護建議，

幫助建筑管理者進行預防性維護，減少設備停機時間，降低運營成本，提高設備使用壽命。

2 基于綠色建筑設計的節能技術集成效果評估

2.1 能源消耗降低情況

為了評估節能技術的效果，需要確定一個能源消耗的基準線，這個基準線可以是建筑設計前的能源消耗預測，也可以是同類型、同規模非綠色建筑的平均能源消耗數據，一旦基準線確定，就可以將實施節能技術后的實際能源消耗與之進行對比，如果基準線為每年1 000萬kWh，實施節能技術后，實際消耗為800萬kWh，那么可以明確地說，節能技術節省了200萬kWh的能源。為了更科學地評估節能技術的效果，可以引入能源消耗降低率這一指標，其計算公式為式（1）。

W=［（W1-W2）/W］×100%（1）

式中：W表示能源消耗降低率；W1表示基準線能源消耗；W2表示實施節能技術后的能源消耗。以上述數據為例，能源消耗降低率=（1000-800）/1000×100%=20%。除了短期的能源消耗對比，還需要對長期能源消耗進行趨勢分析，通過收集、整理建筑節能技術集成應用后多年的能源消耗數據，可以判斷節能技術是否持續有效，并識別是否存在能源消耗的反彈效應，這種分析方式能夠提供更全面、深入的視角，幫助相關人員理解節能技術的真實效果。

2.2 能源利用效率提升情況

通過比較節能技術實施前后的能源利用效率，評估提升情況，采用能源利用效率公式為式（2）。

W=（W1/W2）×100%（2）

式中：W表示能源利用效率；W1表示有用能源輸出；W2表示總能源輸入。對實施前后的數據進行計算，得出效率提升的具體數值，運用能源審計工具，對建筑物在節能技術實施前后的能源消耗進行全面盤點和比對，通過數據分析，精準判斷能源利用效率的提升幅度。在此基礎上，結合建筑物的功能需求和運行特點，設定能源利用效率的目標值，對比實際達到的能源利用效率，評估節能技術實施的效果和是否達到預期目標。

2.3 環境影響改善情況

通過收集和分析節能技術實施前后的環境質量數據，如二氧化碳排放量、氮氧化物減排量等，利用環境影響評價模型，如環境質量指數（EQI）公式進行計算和比對見式（3）。

EQI=∑（Wi×Si）（3）

式中：EQI是環境質量指數；Wi是第i個環境參數的權重，表示該參數在整體環境質量評估中的重要性；Si是第i個環境參數的得分或標準化值，通常是通過將實際測量值與標準值或目標值進行比較計算得出的結果，計算出環境影響改善的具體數值，運用生命周期評價方法，對節能技術的整個生命周期，包括材料生產、運輸、安裝、使用乃至廢棄等階段的環境影響進行全面評估，準確了解節能技術對環境的長期影響。還可以通過對比同類型、同規模非綠色建筑與綠色建筑在環境影響上的差距，直觀展現節能技術對環境改善的貢獻。

2.4 經濟性分析

進行投資回報率（ROI）的計算，計算公式見式（4）。

ROI=［（W-W1）/W1］×100%（4）

式中：W表示節能技術帶來的年節約額；W1表示投資額，量化節能技術的經濟效益，確定投資回收期、利用生命周期成本分析（LCCA），全面考慮節能技術的初始投資、維護費用、能源節約等各方面的因素，通過數據對比，判斷節能技術是否具有長期經濟效益。還需要進行敏感性分析，即分析影響經濟效益的關鍵因素，如能源價格變動、折現率等，通過變動這些因素，觀察經濟效益的變化情況，以此評估節能技術經濟性的穩健性。

3 結束語

通過對基于綠色建筑設計的節能技術集成與效果評估的研究，展示了節能技術在綠色建筑中的廣泛應用和巨大潛力，節能技術不僅有助于降低建筑能耗，提高能源利用效率，還能顯著提升綠色建筑的整體性能，推動建筑行業朝著更加綠色、環保、可持續的方向發展。未來，隨著科技的進步和綠色建筑理念的深入人心，相信節能技術將在綠色建筑設計中發揮更大的作用，為人類構建美好家園作出重要貢獻。

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