时间：2023-03-16 15:48:22
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇建筑节能管理论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
美国传统上没有与建筑管理对应的联邦管理机构，建筑标准一般是地方城市的管理任务。联邦政府不负责建筑的管理。地方政府（一般为州政府和市政府）负责制定建筑管理政策。目前，美国能源部是建筑节能领域发挥最大作用的政府机构，但是，也并不从事全责制的管理，其主要任务是支持技术传播、制订标准和组织科研工作。其他与建筑节能有关的管理主体包括联邦部门（能源部、环保署、财政部）、州政府监管管理者、地方管理机构（如加州能源委员会等）、行业协会（如暖通空调工程师协会、绿色建筑委员会等）、大学、节能产品制造商等。值得一提的是，以上各个机构并不是从属关系，彼此之间的活动不是依靠行政命令，而是依靠手中的资源和经费的使用。各个部门虽然不相互从属，也没有单位和个人在全局上的协调，但是，都会按照默认的行业规则进行工作。比如，行业协会中美国暖通空调协会每年都会在没有联邦政府支持的情况下，依靠工程师自愿编制大量的行业规范，各地政府也往往自觉采用这些规范而不是自己重新编写。
（二）美国建筑节能政策与标准
美国的建筑节能政策包括能源使用政策、建筑节能经济激励政策和2008年经济危机后出台的美国经济恢复和再生能源法案，其中，建筑节能经济激励政策非常有特色，涵盖了住宅、商业、公共建筑和工业等多个行业。以商业建筑节能的减税而言，相关政策规定：“对于新建或已有建筑，只要通过安装室内照明、围护结构、制热、制冷、通风和热水系统，标的建筑总能耗比美国暖通空调工程师协会标准90.1-2001所规定的最小能耗小50%，那么此建筑每平方英寸可获得1.8美元的减税。此项政策主要给予建筑业主，但是也同样适用于进行了结构扩建的房客。”美国建筑节能还拥有诸多行业标准，包括强制性标准和自愿性标准。在强制性标准中又包括商业建筑标准、居住建筑标准等多项细分标准。比如，美国早在2005年就推出了美国能源管理计划，根据相关法案规定，联邦政府新建大楼至少应比现有建筑条例节能30%。自愿性标准包括中小型办公楼先进节能设计指导、绿色建筑标准等，其中，在全球较为有影响力的标准是绿色建筑标准（LEED），此标准适用于所有建筑类型——住宅建筑和商业建筑的整个生命周期评估、建设、运营和维护等，并且除了建筑之外还涉及邻里地区。具体包括“新建和改造项目分册、既有建筑分册、商业建筑室内分册、学校项目分册、住宅分册、社区规划分册、商店分册、疗养院分册”等诸多细分内容，内容针对性强且极具实操性。
（三）建筑节能行业协会
美国建筑节能行业协会众多，包括能源效率经济委员会、太阳能学会、暖通空调工程师协会、机械工程师协会、建筑性能模拟学会、绿色建筑委员会等众多专业协会，他们都是没有政府背景、自负盈亏的组织，协会经费来源于会展、出版行业规范和相关行业标准及对行业人员的培训。其中，暖通空调工程师协会的影响最大，在全球有51,000名会员，100个分会，每年都举办两次会议，积极发展青年工程师和尖端节能技术的交流与培训。近年来，绿色建筑委员会凭借绿色建筑评估体系认证的影响力，已经成为全球有较大影响力的行业协会。
（四）建筑节能市场
美国建筑节能市场的市场化程度较高，其中，合同能源管理在美国建筑节能市场中占据了较大比重，这是一种以节省能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。20世纪80年代末90年代初以来，美国的能源管理产业以平均每年24%的增长率高速发展。能源公司主要由楼宇设备和控制公司（如霍尼韦尔、西门子等）、电力、燃气公司等和独立的中小型能源管理公司组成，其中前两者占据了主要的市场份额。而且，就合同能源管理的市场对象看来，公共客户群体是主体，中小学校、政府、公立医院等占据了50%左右的市场，其他公共客户占据了24%，而私有客户群体比例仅为26%。因此，政府采购的项目是合同能源管理的主体市场。
（五）社区建筑节能的社区节能
美国的建筑节能没有局限在建筑本身，而是扩展延伸到使用人群和社区，因此，节能活动不仅体现在技术节能方面，更围绕业主的使用习惯展开了诸多深层次的竞赛。比如，美国西部的萨克拉门托市就组织社区业主进行能源节约比赛，通过报名或随机挑选，在100个相同居住面积，相同取暖热水燃料系统的家庭进行能源节约竞赛，在网上公布胜利者的名字与相片，比赛内容包括扔弃废物，取暖热水燃料，电力和食品。此外，物业公司在节能知识普及方面也起到了积极的作用，如在美国东部的一些社区进行少扔垃圾的比赛，物业公司会具体地告诉小区业主怎样减少垃圾，比如，不要买有包装的食用品而是尽可能买散装的食用品、购物不用一次性塑料袋等，该地区的生活垃圾减少了30%。
二、美国建筑节能管理发展对我国绿色物业管理的启示
美国与中国相比，具有不同的政治管理体制和国情，消费者的消费认知和消费习惯也有较大差异，但是，纵观美国建筑节能管理的具体情况，从管理主体、政策标准、行业协会、技术支持，到市场发展和社区延伸管理，对我国绿色物业管理行业的推广仍然有诸多启示。
（一）政府综合政策强力支持，中央与地方共同发力
美国联邦政府重视节能管理，制定了多项政策，其中，以经济激励作为调整和刺激的核心手段，采取补贴、税收减免等措施，有效地提高了相关主体实施绿色物业管理的积极性。而且，积极制订了相关节能标准，地方政府也积极配合并分别出台相应的管理政策。相比之下，我国政策过于倾向于宏观和中观，经济刺激政策较少，缺乏明确可实操的标准。我国各地政府在节能管理工作的主动性方面差异较大，在绿色物业管理方面全国尚未有统一的标准，仅有深圳于2011年6月颁行了《深圳市绿色物业管理导则（试行）》，2013年4月1日印发了《深圳市绿色物业管理项目评价细则（试行）》，目前也在试运行中，全国其他地市的绿色物业管理有待全面展开。
（二）全生命周期、全类型的建筑节能管理
绿色物业管理是一项系统工程，涉及规划和设计单位、施工、监理、质量监督及房地产开发等多个环节，只有通过政府的推动才能有效整合各方资源。从美国的经验看来，美国政府非常注重建筑的全生命周期各个环节的节能，既注重开发规划设计，又关注后期管理，还鼓励既有建筑的改造。反观我国，却过于注重前期规划而忽视了后期的管理。相关数据显示，“自2008年开始至2013年3月，通过住房和城乡建设部正式认定的绿色建筑标识项目共有611项，其中568项获得设计标识，43项获得运营标识”。这就给我国推动绿色物业管理带来了巨大的发展空间。而且，从美国节能管理的经济刺激政策和美国绿色建筑协会推动的绿色建筑评估体系（LEED）认证内容看，节能的对象不仅包括商业、公共物业，还包括住宅、工业等等。而在我国，绿色物业管理主要应用于商业和公共物业，在住宅和工业方面的应用较少，技术含量较低，尤其缺乏系统的节能标准。尽管国家颁布的绿色建筑标准有关于住宅和公共建筑运营的指标，但是相关指标不够完善，缺乏细致分类，难以反映出绿色建筑运营管理的特点和目标，有待于制订更为细化、针对性强的全生命周期、全类型的绿色物业管理标准，促进后期物业管理与前期规划、设计与施工的融合。
（三）建筑节能协会组织的积极推动
正如前文所言，美国拥有多个专业的建筑节能协会，而且，各个协会都积极制订相关行业节能标准并且通过会员活动、展会、培训加以推广，这些协会成为美国节能管理知识传播和发展的重要载体。中国物业管理协会是物业管理行业的重要协会，目前，在全国各个城市都有相应的分会，并在推动绿色物业管理方面组织了多次交流活动，并将重要文章刊登在其会刊上，但是，相比于美国相关协会和我国绿色物业管理发展的现状，中物协有必要作出更多努力，比如成立专门的发展绿色物业管理的专业委员会，研究制订适合我国行业需要的绿色物业管理的服务规范、标准，与电力、暖通、机械、光能等领域的专业技术中心合作，推广更多有效的节能技术，指导各地协会为物业服务企业开展绿色物业管理活动提供行为引导；建立和完善绿色物业管理评价体系，包括评价办法和评价技术细则，尤其是在增进行业交流和向政府争取更多的资金扶持等方面开展更多的工作。
（四）政府采购促进合同能源管理发展
美国联邦政府的公共服务采购占据了合同能源管理的较大市场，即从政府层面保证了合同能源管理的推广。我国实施合同能源管理刚刚起步，政府采购实施能源管理的项目还只在深圳、北京等少数一线城市开展。主体市场在商业项目和住宅项目，只是物业服务企业加强成本管理的手段，并未真正在全社会取得节能降耗的共识，相关政策激励不足。在现实中，住宅小区的合同能源管理还面临业主大会授权难、改造回报周期长、风险大导致物业公司积极性不高等诸多问题，商业中心的开发和运营商也往往因为担心影响运营效果而拒绝实施。导致既有建筑改造的管理体制不太完善。
（五）社区家庭节能的深度参与和技能普及
建筑在我国分为工业建筑和民用建筑。工业建筑本身能耗不大,所以国家还未对工业建筑作节能方面的要求。民用建筑又分为两大类：居住建筑和公共建筑.在各专家编写规范之前的社会调查阶段中由电业总局与燃气公司提供的数据显示：就目前中国居民的消费水平和消费习惯而言，居住建筑能耗与公共建筑或国外居住建筑相比是非常少的。居住建筑提倡节能设计，目的是提高人们生活的舒适性。而公共建筑提倡节能设计才是建立集约型社会的关键环节。公共建筑分为以下几类：办公建筑(写字楼、政府部门办公楼)，商业建筑(商场、金融建筑),旅游建筑(旅馆、娱乐场所)，科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗、卫生、体育)，通信建筑(邮电、通讯、广播)以及交通运输(机场、车站等)。有数据显示：就政府部门办公楼每年所消耗能量相当于全国八亿农民全年全部的能耗：办公室里夏天穿毛衣御寒、冬天衬衣短袖解署、白天亮灯办公、热水机饮水机下班后没人关。现在全球范围内已开始能源紧张，尤以中国较为严重，随着中国经济的高速发展,对能源的使用和节约就更加迫切了。
其实建筑节能并不是一个新的课题，而是建筑基础学科—建筑热工学的一个部分，我国也早在1993年颁布了相应的规范《民用建筑热工设计规范》，1996年颁布了《民用建筑节能设计标注(采暖居住建筑部分)》,2001年颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，这些规范的颁布，也反应了我国建筑节能的发展轨迹：由北向南，由居住建筑到公共建筑。但由于种种原因，这些规范的条款未列入国家强制性条文范围内，各地也未政府令加以强调，所以执行力度也未达到应有的效果。但2005年7月1日颁布实施的《公共建筑节能设计标准》中有许多条款被列入国家的强制性条文内,相应的各地政府了具有地方法律效力的法令,上海市在2005年6月13日的政府令第50号：《上海市建筑节能管理办法》强制规定：自2005年7月15日起新建住宅与政府投资的公共建筑必须进行节能设计。《办法》的第九条与第十条分别对设计单位与图纸审查机构提出具体的要求。所以，对于建筑设计单位,建筑的节能设计已经进入了一个全新的时期！
以下着重介绍《公共建筑节能设计标准》对有关建筑部分的要求。《标准》比刚才提到以往的有关规范要严格些,按照本标准设计,与未采取节能措施前相比，全年能耗应减少50%。《标准》的章节不多,共7页17条,但简明扼要,省去了复杂的热工公式,归纳总结出来几点要点，强调了规范的实用性。涉及到的基础知识及术语结合规范本身展开叙述：
一,热工设计的分区：按照我国的气候条件,划分为五个分区:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区以及温和地区。
热工分区的基本规律是：严寒地区和寒冷地区基本是我国的三北地区：东北,华北,西北。这些地区的地域辽阔，面积大，建筑节能设计起步也比较早，经验相对来说比较丰富，主要考虑的是冬季保温。夏热冬冷地区大体上是长江中下游地区，如：成都、武汉、南京、上海等，这些地区的建筑的节能设计由于历史原因起步较晚，面积虽然不是最大，但人口密度高，也是我国经济最发达地区，可以说这一地区的节能潜力最大，效果也会最明显。设计考虑的是冬季保温与夏季防热兼顾。夏热冬暖地区大体上是华南地区：福州、广州、南宁、台北等。这些地区的建筑设计主要考虑的是夏季防热。温和地区，冬暖夏凉，四季如春，如：昆明、西昌、元江等。一般可不考虑夏季防热，部分地区注意冬季保温。《公共建筑节能设计标准》在这五个分区的基础上根据公共建筑节能的设计特点作了些调整：把严寒地区细分为严寒A区与严寒B区,而温和地区不强制执行节能设计标准。
二,体形系数:即建筑的外表面积与体积之间的比值.体形系数越小就越有利于节能,减少外表面与室外空气的接触,就能减少散热。与以往的规范不同，新的《标准》中弱化了体形系数的概念，只在4.1.2条规定严寒地区与寒冷地区对体形系数的限制是≤0.4，其他地区该系数对建筑的节能体现不明显,所以不作限定。
三,热传导系数：这个概念是本标准的核心名词.所有的围护结构：门、窗、外墙、屋顶以及地面都围绕这个概念展开的。图纸审查或政府检查部门的抽查也是这个数据。她的名词解释为：围护结构两侧空气温度差为1℃，1h通过1m2面积传递的热量，单位W/m2.k。简单的说便是热量在某种材料里传递的速度,速度越小,那么这种材料的隔热性能也就越好。怎样求得这个数据呢？传热系数K0＝1/R0。
R0，传热阻：R0＝Ri+∑R+Re单位：m2/K.W
Ri与Re分别是材料内外表面的换热阻。他们是固定数据，可由表差得：0.11m2/K.W0.04m2/K.W。
∑R是各层材料的热阻之和。某单层材料的热阻R=δ／λ，δ为该材料的厚度，单位是m，λ为该材料的导热系数，单位是W/m.K。λ为此公式求值过程中的关键数据，也是每种材料的固有的属性。她的名词解释为：1m厚的物体，两侧空气温度差为1℃，1h通过1m2面积传递的热量，单位W/m.k。通常把导热系数λ小于0.3W/m.K并能用于绝热工程的材料，叫做绝热材料。导热系数是绝热材料的最重要最基本的热物理指标。例如：普通混凝土λ＝1.74W/m.K，钢筋混凝土λ＝1.51W/m.K，多孔砖λ＝0.58W/m.K，聚乙烯泡沫塑料λ＝0.047W/m.K，聚氨酯硬泡沫塑料λ＝0.0216W/m.K，（这种材料在全球范围内尤其在欧美等发达国家作为建筑绝热工程中最普遍使用的材料），而铸铁λ＝49.9W/m.K。实际的工程应用中，卡特比勒办公楼的外墙部分设计采用聚异氰脲酸酯（PIR），这种更新型的材料λ＝0.020W/m.K，属绝热材料。这便是维护结构的传热系数K值的求解过程。
下面结合《公共建筑节能设计标准》对上海地区的各部分围护结的隔热要求构逐一探讨：
1.屋面：K≤0.70W/m2.k
我们的习惯做法一般可以满足这个要求。例如：120厚现浇混凝土楼板＋20厚水泥砂浆找平层＋泡沫混凝土找坡层最薄30厚＋40厚的λ＝0.03W/m.K挤塑板（XPS）＋防水层＋20厚水泥砂浆保护层，这样的做法就可以达到K≤0.60W/m2.k。须注意关键的保温层一般应选用40厚挤塑板，若选用聚苯板，厚度应增加至60。
2.外墙：K≤1.0W/m2.k
不作外墙保温的习惯做法是绝对达不到这个新规范要求的。例如：20厚水泥砂浆＋240厚多孔砖＋20厚水泥砂浆的无外墙外保温的传统构造传热系数K＝1.66W/m2.k，即便在前段时间简易的外墙保温做法－保温砂浆，也达不到规范的新要求。经计算得知：在墙体与外墙砂浆之间增加20厚的λ＝0.03W/m.K挤塑板，这样的构造使得外墙整体的传热系数K＝0.86W/m2.k<1.0W/m2.k。这叫做外墙外保温技术，是业界内公认的一种效果很好的做法。他的优点是技术成熟，产品寿命较长，也可使外墙的主要部分受到保护，大大降低温度应力的起伏，提高结构的耐久性。但他的缺点是在高层建筑中有安全隐患，外墙面砖的做法受到限制。外墙内保温的做法不能很好的解决建筑热桥的问题，同时房间内部使用和改造都受到很大的限制，所以现在工程上已很少用这种做法了。还有一种做法叫做中间保温，做两层墙，中间夹保温材料，这种做法效果好，是建筑保温的发展趋势，国外的工程中这种做法早已普及，在我国的发展受到限制主要是因为一造价高，二构造做法与现行的做法差别太大，影响面广，难以一时普及。
3.外窗部分
由于外窗在建筑中变化丰富，窗框材料、玻璃品种，有无遮阳等都会严重影响建筑热工性能，所以，规范在这部分的规定并没有一刀切。根据窗墙比系数的不同，对窗体的要求分成不同的几类。所谓窗墙比，并非窗和墙的面积的比值，而是窗与其所在墙体的面积之比。规范在保证外窗自然采光的范围内鼓励窗的面积越小越好，即窗墙比越小越好。因为就现在已知能做到的最好的窗：双玻中空双腔充惰性气体40厚，铝合金断热型材，这种窗体构造的传热系数K＝1.5W/m2.k，而普通的单玻铝合金窗的传热系数K＝6.4W/m2.k，是墙的6倍。据统计，通过窗流失的热量占建筑能耗的46％，因此控制窗墙比是个有效的节能手段。《标准》中强制规定“建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.7”，此规定一出，必将会极大的影响建筑外观，金茂大厦或者东方艺术中心等全玻璃的建筑势必会大大的减少。夏热冬冷地区（上海）是这样详细规定的：当窗墙比≤0.2时，窗的传热系数K≤4.7W/m2.k。在实际工程的应用中，塑钢单玻窗或铝合金双玻窗可以满足要求，但钢铝单玻窗不满足要求。由此可见，在任何情况下，普通铝合金单玻窗是达不到要求的，必将会面临被淘汰的境地；当窗墙比在0.2和0.3之间时，窗的K≤3.5W/m2.k。双玻铝合金中空（16厚空气层）的传热系数K＝3.6W/m2.k，同样不满足要求，若改为断热桥的铝合金型材便满足。当窗墙比在0.3和0.4之间，窗的传热系数K≤3.0W/m2.k。断热桥铝合金中空玻璃可以满足要求。当窗墙比在0.4至0.5之间，窗的K≤2.8W/m2.k。当窗墙比在0.5至0.7之间，窗的K≤2.5W/m2.k，一般情况下中空充惰性气体玻璃镀膜断热桥铝合金的窗体构造可满足要求。
关键词：节能，技术集成，示范
Studyontheintegrationofbuildingenergysavingtechnology
---Introductionoflow-energyconsumptionprojectinTsinghuaUniversity
DepartmentofBuildingScienceArchitectureSchoolTsinghuaUniversityBeijing100084
Abstract:LowenergyconsumptionprojectwasonedemobuildingconstructedbythebuildingsciencedepartmentofTsinghuaUniversity.Theenergysavingtechnologyintegrationusedinthisprojectincludedintelligentfa?ade,naturalventilation,personalventilationair-conditioningterminal,humiddependentairsupplymode,BCHPsystemandintelligentcontrolsystem.Thisarticleintroducedthebuildingandtechnologyschemeusedinthisproject.
Keywords:energysaving,technologyintegration,demobuilding
清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目，作为2008年奥运会办公建筑的“前期示范工程”，旨在通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时，超低能耗示范楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台，用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品。在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究，研究和示范系列的节能、生态、智能技术在办公建筑上的应用。包括建筑物理环境控制与设施研究（声、光、热、空气质量等），建筑材料与构造（窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构等），建筑环境控制系统的研究（高效能源系统、新的采暖、通风、空调方式及设备开发等），建筑智能化系统研究。超低能耗楼还将成为展示与宣传各种最新技术的舞台，为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁；成为清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台，以及向社会、大众宣传、展示建筑节能和可持续发展建筑概念、技术和产品的展台。
超低能耗示范楼座落于清华大学校园东区，建筑设计如图1所示，总建筑面积3000m2，地下一层，地上四层。由办公室、开放式实验室或实验台及相关辅助用房组成。从建筑全生命周期的观点出发，采用了钢框架结构。建筑物内部为灵活隔断，空调和强弱电系统为模块化结构，从而可根据不同使用要求极其方便地改变空间布局。
图1清华大学超低能耗示范楼效果图
1．围护结构方案
超低能耗示范楼护结构体系主要示针对对可调控的“智能型”护结构进行研究，使其能够自动适应气候条件的变化和室内环境控制要求的变化。从采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等进行综合分析，给出不同环境条件下的推荐形式。图2标明了示范楼外各个外立面采用的围护结构方式。通过围护结构的节能设计，使得冬季建筑物的平均热负荷仅为0.7W/m2，最冷月的平均热负荷也只有2.3W/m2,围护结构的负荷指标远小于常规建筑，如果考虑室内人员灯光和设备等的发热量，基本可实现冬季零采暖能耗。夏季最热月整个围护结构的平均得热也只有5.2W/m2。
图2清华大学超低能耗示范楼围护结构设计方案
1.1玻璃幕墙和保温墙体
东立面和南立面采用双层皮幕墙及玻璃幕墙加水平或垂直遮阳两种方式，综合得热系数1W/m2K，太阳能得热系数0.5。双层皮幕墙按照室内室外的温度差别，调节室外空气进出风口的开合，夏季室外空气经过热的玻璃表面加热后升温，在幕墙夹层形成热压通风，带走向室内传递的热量，冬季进风口出风口关闭后，可减少向室内的冷风渗透。水平遮阳和垂直遮阳叶片宽度600mm，每个叶片均设置单独得自控系统，分别根据采光、视野、能量收集、太阳能集热的不同区域功能要求进行控制调节，实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射，同时满足室内自然采光的最佳设计。
西北向采用300mm厚的轻质保温外墙，铝幕墙外饰面，传热系数0.35W/m2K。外窗采用双层中空玻璃，外设保温卷帘。
1.2相变蓄热活动地板【1】
示范楼的围护结构由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成，热容较小，低热惯性容易导致室内温度波动大，尤其是在冬季，昼夜温差会超过10℃。为增加建筑热惯性，以使室内热环境更加稳定，示范楼采用了相变蓄热地板的设计方案。如图3所示，具体做法是将相变温度为20～22℃的定形相变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物，由此形成的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的太阳辐射热，晚上材料相变向室内放出蓄存的热量，这样室内温度波动将不超过6℃。
活动地板架空层高度1.2米，空调风道、各类水管、电缆、综合布线等均隐藏在架空层内。保证室内干净整洁，而且不需要吊顶，房间净空高度大，有效利用空间多。
图3清华大学超低能耗示范楼相变蓄热地板设计方案
1.3植被屋面和光导采光系统
为提高屋顶的隔热保温性能，同时改善生态与环境质量，采用种植屋面技术，结合防水及承重要求，选用喜光、耐干燥、根系潜的低矮灌木和草皮，适合于北京地区气候特征。
屋顶同时设置光导管采光系统，利用太阳光为地下室提供采光，减少白天照明电耗。
2．室内环境控制系统方案
2.1自然通风利用【2】
室内环境控制系统有限考虑被动方式，用自然手段维持室内热舒适环境。根据北京地区的气候特点，春秋两季可通过大换气量的自然通风来带走余热，保证室内较为舒适的热环境，缩短空调系统运行时间。
利用热压通风和风压通风的结合，根据建筑结构形式及周围环境的特点，在楼梯间和走廊设置通风竖井，负责不同楼层的热压通风。在建筑顶端设计玻璃烟囱，利用太阳能强化通风。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇，使得室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿流过建筑。
2.2湿度独立控制的新风处理方式【3】
超低能耗示范楼共设置4台4000m3/h新风机组，通过溶液除湿设备的处理，可提供干燥的新风，用来消除室内的湿负荷，同时满足室内人员的新风要求。
目前空调工程中采用的除湿方法基本上是冷冻除湿，这种方法首先将空气温度降低到露点以下，除去空气中的水分后再通过加热将空气温度回升，由此带来冷热抵消的高能耗。此外为了达到除湿要求的低露点，要求制冷设备产生较低的温度使得设备的制冷效率低，因而也导致高能耗。
溶液除湿方式能够将除湿过程从降温过程中独立出来，利用较低品位能源进行除湿，同时减少显热冷负荷，不仅能够保证室内环境质量，而且还能降低空调能耗。
此外为保证室内空气质量要求有足够的新风，随之而来的新风负荷是空调系统高能耗的原因。示范楼的新风机组同时可实现全热回收效率超过80％的高效热回收，可充分利用排风中的全热同时又保证新风不被排风污染。
2.3模块化的末端调节设备【4】
通过溶液除湿后的新风可带走室内的湿负荷，房间内的末端装置仅负责显热部分（冷冻水温度可采用18℃），按照干工况运行，不存在结露现象，彻底避免了潮湿表面滋长霉菌，恶化空气质量。
示范楼内提供模块化的空调末端配置，根据房间实际使用功能灵活组合。
办公室室内人员密度低，人员工作时间及活动区域相对固定，个人的舒适要求不尽相同，采用冷辐射吊顶或者辐射墙来消除室内的基本显热负荷，溶液除湿后的新风通过置换通风来消除室内的基本湿负荷。工位送风则提供每个办公人员个人活动区域的送风，通过调节风口角度、出风速度来满足自身的要求。
示范楼内另一类房间为报告厅和会议室，室内人员密度高，散热散湿集中，单位面积冷负荷大，且使用时间不稳定。因此除冷辐射吊顶和置换通风外，采用仿自然风的动态风FCU来消除室内尖峰负荷。
3．能源系统方案
3.1BCHP系统
超低能耗楼采用固体燃料电池及内燃机热电联供系统，清洁燃料天然气作为能源供应，BCHP系统总的热能利用效率可达到85％，其中发电效率43％。基本供电由内燃机或者氢燃料电池供应，尖峰电负荷由电网补充。发电后的余热冬季用于供热，夏季则当作低温热源驱动液体除湿新风机组，用于溶液的再生。
3.2高温冷水机组或直接利用地下水
配合独立湿度控制的新风机组，夏季冷冻水温度18℃即可满足供冷的要求。采用电制冷，冷冻机COP可达到9以上，高效节能。另一种方式更为简单，就是直接利用地下水，超低能耗楼所在清华大学校园东区地表浅层水温基本稳定在15℃，单口井出水量可达70m3/h，完全能够满足示范楼的供冷要求。地下水通过板换换热后全部回灌，仅利用土壤中蓄存的的冷量，不会造成地下水资源的流失。
3.3太阳能利用
超低能耗楼南侧立面装有30平米的光伏玻璃，发电用于驱动玻璃幕墙开启扇和遮阳百叶。屋顶设有太阳能集热器，所获得的热量用于除湿系统的溶液再生。此外屋面还装有太阳能高温热发电装置，该系统为抛物面碟式双轴跟踪聚焦，峰值发电功率3kW。
4．测量和控制系统方案
4.1智能化的控制系统
控制系统自动采集室外的日照情况，根据不同的朝向方位，调节遮阳百叶的状态，同时根据室外气象参数，决定外窗、热压通风风道、双层皮幕墙进出风口的开闭。控制系统采集工作区各点的照度数据，调节百叶的角度和人工照明的灯具。室内的新风量根据房间内的CO2浓度和湿度来调节。其余能源设备、水泵、太阳能装置等均根据负荷情况自动调节。
4.2实时测量系统
示范楼屋顶布置气象参数测点，测量数据包括室外温度、湿度、风速、太阳辐射强度。围护结构的测试包括各玻璃、窗框、遮阳百叶、保温墙体的表面温度、热流。环境控制系统和能源系统的测试包括各设备的运行参数，如冷辐射吊顶表面温度、送回风温度湿度、盘管出水温度、溶液除湿系统的溶液浓度等。
5．小结
清华大学超低能耗示范楼是建筑节能各项技术和新产品的集成应用，在实施过程中得到了北京市政府、北京市科委、国家科技部的大力支持，同时要感谢在示范楼建设过程中提供技术和产品支持的国内外企业。2004年6月示范楼将全面建成，服务于今后我国绿色建筑的深入研究。
参考文献
•定形相变材料的热性能张寅平清华大学学报（自然科学版）2003.6
•太阳辐射下建筑外微气候的实验研究李晓锋太阳能学报2001.3
关键词：太阳能新能源太阳能采暖太阳能建筑
太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要研究项目之一，取得了较大的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，特别是在今年提出的建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法，一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。
1主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来吸收太阳能并由热媒将所吸收的热量送入储热装置并加以利用。它对太阳能的利用效率较高，不仅可以供暖、供应热水，还能用于制冷等方面，但存在阴雨天气集热效率严重下降等缺点。近几年已在我国的城乡得到了广泛的推广与使用。
1.1太阳能热水器系统
在民用建筑中主要使用的是热度不高的热水，而将太阳能转化为温度不高的热水只要用简单的装置即可实现，因此被广泛采用。供应热水可以采取集中的方式，也可以用于单独的住宅中。集中供应热水，需要有一定物业投资，可以采取染油或燃气锅炉的作为辅助加热系统，可以取得显著的经济和社会效益，适用于人口较集中的城镇小区、宾馆等民用建筑。单独供应热水，设备简单，不需要专门的管理人员，适用于城乡各类民用建筑。目前在我国市场上常见的太阳热水器按其集热装置的不同分为以下几类:
1.1.1平板式热水器
由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成，一般采用自然循环运行方式。热效率高，金属管板式结构、免维护、长寿命、性价比高。对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的。平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。
1.1.2真空管热水器
由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热。真空集热管不但热损系数小，而且性价比也比热管、U型管等要高。对于长江、黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于-20°C的地区，选用真空管太阳能集热器是比较合适的，既可以抗冻又具有较好的集热能力，但是真空管太阳能集热器的主要缺点是：不承压、易结水垢、易爆裂。
1.1.3闷晒式热水器
是集集热与贮热为一体的整体式热水器，一般由二至三个涂黑的圆筒组成，维护方便，结构简单、造价低廉，缺点是夜间散热大，热水不能过夜使用且在冬季也不能使用。目前在中国的产量正在逐步的减少，但在农村有较大的应用面积。
1.1.4热管式热水器
由热管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热。具在-40℃的低温状态下也不会冻裂，热管内介质工作压力低，即使管壁温度高达300℃，也不会“爆管”。对于东北、内蒙、新疆等冬季气温低于-20℃地区的选用热管式热水器就比较适合。但缺点是热管的造价过高且热效率较低。
1.1.5U型管热水器
U型管式太阳集热器主要针对于温度要求较高温度工业热水，一般温度在70-90°C，它不但可承压而且产水温度高，价格又比热管低。但在民用建筑里的应用比较少。
1.1.6其他类型热水器
热管真空管热水器、真空管闷晒式热水器、U型管式真空管等，其原理不过是前面几种集热方式的综合，这里不再做专门的论述。
1.2太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统一般是指利用以太阳能直接辐射能量和空气中所储存的太阳能为作为蒸发器热源，辅以少量的电能驱动太阳能热泵而将换热器作为冷凝器的采暖系统。并可与制冷系统相结合用于夏季制冷。太阳能热泵采暖系统主要由热泵机组、辅助热源系统和太阳能集热系统三部分组成。太阳能集热板放置于室外平地或屋顶，板内有制冷剂流动，通过吸收太阳辐射能和空气中的热能汽化，再经压缩机压缩制热后，与管壳式热交换器中的水换热，将水加热到60℃用于供暖或生活用水。冬季太阳辐射量较小，环境温度很低，使用热泵进行太阳能低温集热，直接收集太阳能进行采暖。太阳能热泵采暖系统主要特点是花费少量电能就可以得到几倍于电能的热量，同时可以有效地利用低温热源，这是太阳能采暖的一种有效手段。例如利用双向式热泵技术，冬天向建筑供暖，投入1KWH的电力，可得到约4KWH的热能，夏天在向建筑提供冷能的同时提供卫生热水，投入1KWH的电力，可得到约7KWH的热能和冷能。热泵供热系统节能高达70%，节能效果非常显著。
2被动式太阳能采暖
最简单的被动式太阳能设计是那种之间获得式设计，即让阳光直接照射到建筑上并加热它。太阳光的热量储存在建筑物固有的蓄热体里，如混凝土、大理石地面或是石墙，都能储存并缓慢地释放热量。被动式太阳能采暖一个共同特征就是,朝南开一扇大窗,并采用保温性能好的建筑材料做墙体，且蓄热体一般置于这种好的保温材料做成的隔热墙之中。蓄热体一般指可以储存热量的集热体，多采用附属于隔热墙的形式存在于建筑物的墙体之间。隔热墙是由8到16英寸厚涂黑的石墙、热吸收材料、覆盖并距涂黑石墙3/4到6英寸距离的单层或双层玻璃。太阳光的热被储存在玻璃和黑材料之间的空气中，通过涂黑的石墙慢慢地传导到建筑物的内部。
3太阳能发电系统
家庭太阳能发电系统主要由逆变器、控制器、蓄电池组成，其光电转换率可达到19%-35%。逆变器是光伏发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电以供交流负荷使用。控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充电。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池，同时并网市政供电系统，保证用户的正常用电。
4太阳能在制冷方面的开发和设计
目前，利用太阳能制冷空调不外有两种方法，一是先实现光-电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光一热转换，以热能制冷。前者系统比较简单，但以目前的价格计算，其造价约为后者的3—4倍，因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主，而后者又多采用吸收式太阳能制冷系统，一般来说吸收式制冷是液体气化制冷的一种，它和蒸汽压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低压低温下气化已达到制冷的目的，所不同的是：蒸汽压缩式制冷是靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移；而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程。并且吸收式太阳能制冷系统具有对热源温度要求低，可以在比较大的热源温度波动范围内工作的优点。该类系统的研究和利用得到了国际上极大的关注。其他例如太阳能喷射式制冷系统近几年也取得了广泛的关注。
5今后太阳能利用的发展前景
现在太阳能的利用已得到世界各国的普遍重视，太阳能的利用也到了一个新的发展阶段，这一阶段是加上太阳电池应用，为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求，称为“零能房屋”，并采用新的建筑一体化和模块化的设计从而实现太阳能技术和建筑艺术完美结合。这种一体化的设计思想是由美国太阳能协会创始人施蒂文、斯特朗20年前所倡导的，由于当时太阳能电池过于昂贵，无法实施。如今随着太阳能技术的不断进步和完善，其一体化思想的实现已成为可能。目前已经在我国建成经过了特殊设计太阳能建筑，该建筑是完全依赖太阳能提供热水、制冷、取暖、照明的“零能耗”的新型太阳能建筑示范楼。其建筑物耗热量指标小于10W/m2，建筑自身节能水平达到75%，考虑太阳能等可再生能源的利用，综合节能率超过了90％。建筑热工设计指标远高于国家节能50%标准并且达到欧洲现行最高的节能标准。从建筑使用中节约的能源费用角度去计算是具有明显效益的经济和社会效益的。由于采用了一体化和模块化的设计思想，使太阳能技术和建筑艺术取得了完美的结合。
参考文献:
1、《建筑节能》杨善勤，郎四维，涂逢祥编著.北京:中国建筑工业出版社，1999
2、《主动式太阳能建筑在西北地区的应用前景》赵敬源，郊永亮.西北建筑工程学院学报(自然科学版)，2001,18(4):81-84
3、《太阳能在住宅中的应用》高芳藏.住宅科技，1989，2:33一35
4《我国太阳能建筑发展对策》陆维德.太阳能，1999,1:2一3
5、《新型太阳能吸附式制冷系统研究》李云苍，Eric,J.Hu等.新能源，2000,22(11):1一5，15
6、《新型太阳能连续型固体吸附制冷及供热复合机设计及性能模拟》张学军，王知竹.太阳能学报
1概述
随着经济建设的发展，商用建筑（写字楼、宾馆饭店、大中型商场等）大量兴建，1997年全国房屋建筑竣工面积达62244万平方米，其中住宅占53.8%、商业建筑占25.4%[2]。目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题，例如清华大学在1998年对北京市的十家营业较好的大商场进行了全面的测试和统计，这些商场的全年运行能耗平均大约是188kwh/m2.a，而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135kwh/m2.a，也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将近40％。空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分，占总能耗的50～60％。初步估计目前全国商用中央空调用电量为400万～450万kW。按重庆和上海的统计，中央空调用电量已分别占全市总用电量的23％和31.1%[3]，给各城市的供配电带来了沉重的压力。随着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会导致影响经济的持续发展。一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约商业建筑空调能耗是刻不容缓的。
空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响，风系统、水系统的流量和阻力的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点，商业建筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制。
2减少冷热负荷
冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施：
2.1改善建筑的保温隔热性能
房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手：
Ø确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。
Ø合理设计窗户遮阳。
Ø充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
2.2选择合理的室内设计参数
商业建筑空调的主要目的是创造一个舒适的室内空气环境，满足人们办公、学习、娱乐等的舒适及卫生要求。美国供热制冷空调工程师学会设计手册[1]（ASHRAEHandbook）的基础篇里，给出了人体感觉舒适的室内空气参数区域，大约是空气温度13℃～23℃，空气相对湿度20％～80％。
如果夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高，都会增加建筑的冷热负荷。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。
2.3局部热源就地排除
商业建筑中的有些房间，由于使用功能的需要，会在房间的局部产生较大的散热量，例如厨房的灶台、医院消毒间的消毒柜、电话机房的交换机等。在空调系统设计过程中，应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风，将设备散热量直接排出室外，防止热量散发到室内，以减少夏季的冷负荷。但是在运行中，这些排风机可能没有开启或者发生故障并得不到及时的更换和修理，那么这些局部热源就会造成很大的冷负荷，浪费冷量和破坏室内热环境。
2.4控制和正确使用室外新风量
由于新风负荷占建筑物总负荷的20～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。下图为北京某写字楼典型工况的冷热负荷各分项的比例：
图3-1冷热负荷分项比例
由于新风负荷接近总负荷的1/3，所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风。春秋季或冬季，有些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时，可采用室外新风为室内降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。
减少新风负荷应从以下两方面着手：
Ø不要随意提高最小新风量标准
Ø杜绝非正常渠道引入新风
1|2|3
3提高冷源效率
评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数（COP，CoefficientOfPerformance），是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高[4]。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：
3.1降低冷却水温度
由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。下图显示了某离心压缩制冷机的制冷效率与冷却水温度的变化关系：从右图可以看出，冷却水的供水温度每上升1℃，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。
3.2提高冷冻水温度由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高，右图显示了某冷机制冷系数与冷冻水供水温度的关系。从图中可看出，冷冻水供水温度提高1℃，冷机的制冷系数可提高3％，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。
4利用自然冷源
由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响，在春秋季当室外空气温度较低时，室内空气温度仍然较高，仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间，即使在寒冷的冬季，由于室内的散热量没有途径散发到室外，室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷，不仅由于此时冷负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，而且极端不合理。
比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种，一种是地下水，另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较低，可用于空调系统供冷。例如，北京春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃，冬季室外空气湿球温度一般低于0℃，这种温度下的空气是较好的冷源，可用于空调系统供冷。
室外冷空气的利用有两种方法：一是春秋季利用低温室外空气供冷，当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷，空调系统设计时注意要有足够的新风道引入室外新风。第二种方法是利用冷却塔供冷，适合没有足够的新风道为室内送室外新风。具体方法是春秋季利用冷却塔将冷却水温度降低，再通过板式换热器冷却冷冻循环水，被降低了温度的冷冻水送到末端的散冷设备，如风机盘管、空调箱，将冷量送到各个需要供冷的房间。
此外，冬夏季利用全热交换器回收冷热量，也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内，同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外空气热，夏季比室外空气冷。通过全热交换器，将排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量的70～80％左右[5]，有明显的节能作用。
1|2|3
5减少水泵电耗
空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。下图是对北京12家星级宾馆空调水泵耗电量的调查结果：
图3-4空调水泵耗电量比例
从上图可以看出，空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8％～16％，占空调系统耗电量的15％～30％，耗电量接近于全楼照明用的电量，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：
关键词：节能建筑耗热量结构热工设计
建筑节能在国内外一直是倍受重视的研究课题，优其在我国建筑行业科技发展与产业的建设中更是一个紧迫的、重要的研究课题。
一、前言
我国是能源短缺的国家，人均能源占有率不足美国等发达国家的1/5。但我国的能源浪费又十分严重，能源便用不合理。在建筑方面有人作过统计，我国以采暖、空调为主的建筑能耗占全国能耗的10.7％，占采暖地区社会能耗的21.4％。具体表现为外墙、屋顶耗能为发达国家的4倍，门窗为2倍，空气渗透为5倍。为此国家建设部制订了建筑节能规划，提出了从1996年至2005年分三个阶段，每阶段逐级节能30％。为此1999年我校同德国奥尔登堡高等专科学校、长春星宇集团合作在吉林省立顶“21世纪北方节能建筑的研究”。研究确定建筑耗热量指标不高于17.4w/㎡。课题结束后，在长春工程学院建成306㎡的示范性绿色节能建筑，在星宇名家住宅小区建成6871㎡的示范工程。本文以306㎡的示范工程为基准，对该顶目的热工设计作以简单介绍。
二、外墙的热工设计
为保证建筑耗热指标17.4w/㎡的限制，外墙的传热系数限值为≤0.3w/㎡k。
1、外墙主体部位的传热系数计算
主墙体结构见图一：
图一主墙结构图
墙体的传热系数的计算用下式：
W/㎡.℃(4)
式中：K---墙体的传热系数，W/㎡．℃；
---墙体内外表面的对流换热系数，W/㎡.℃；
---墙体各层的厚度，m;
---墙体各层的导热系数，W/m．℃。
对于围护结构内表面的换热系数，查暖通空调设计技术措施P28得R=0.133；则=7.52W/m.℃；查查暖通空调设计技术措施P30得=23W/m.℃。查得：水泥沙浆面层的导热系数为0.93；增强纤维网布的导热系数为0。058；苯板的导热系数为0.027；聚合砂浆的导热系数为0.93；混凝土空心砖的导热系数为0.29；聚合砂浆内饰面的导热系数为0.93。
代入已知条件得：
W/㎡．℃
主墙体部分的面积为外墙总面积减去窗洞面、窗台上部冷桥的面积、窗台下部冷桥的面积、楼处冷桥的面积、外门洞面积、二楼门连窗的面积，本建筑的窗洞面积为，6×1.5×1.6+12×1.8×1.6+6×0.9×1.6=57.6㎡，外门洞的面积有一楼二个M4，二楼二个M1，总面积为：1×2×2+0.7×2×2=7.8㎡，
所以主墙体部分的面积为：
㎡
2、外墙周边热桥部分的传热系数
（1）窗台下边部分的传热系数
窗台部分见图二：
图二窗台下部墙体图
窗台板取100㎜厚，材料为钢筋混凝土，导热系数为1.512W/m．℃，中间苯板的导热系数为0.027W/m．℃，内表面对流换系数为7.52W/㎡.℃，外表对流换热系数为23W/㎡.℃。则传热系数如下：
W/㎡.℃
窗台下部冷桥的面积计算，一、二层C1（洞口尺寸1500*1600）窗共6个，C2（洞口尺寸1800*1600）窗共12个，C3（洞口尺寸900*1600）窗共6个，二楼两个门连窗的下部冷桥的面积，窗台板伸出窗洞一侧为120㎜总面积为：
㎡
（2）窗台上边部分的传热系数
窗台上边部分的结构见图三：
图三窗台上部墙体图
各层的导热系数同上，代入见下式：
W/㎡．℃
窗台上部冷桥的面积为过梁长乘厚度，过梁厚为200㎜，过梁长伸出窗洞每侧为240㎜，同时包括一楼两个M4外门的过梁的冷桥，二楼两个M1的过梁的冷桥，二楼两个MC-1的过梁冷桥，所以面积为：
（3）楼板部分冷桥传热系数
楼板部分结构见图四：
图四楼板部墙体图
代入已知条件计算得：
W/㎡．℃
楼板部分冷桥的面积用楼板厚乘楼板的外截面积，楼板厚取120㎜，则面积为：
㎡
外墙的平均传热系数为：
从设计看出外墙的传热系数为0.203w/㎡k，小于0.3的限定值，符合设计要求。
墙体总面积为：238.258㎡。
三、屋顶热工设计
屋顶传热系数的限值为0.4w/㎡k。
屋顶的结构见下图五：
图五屋顶结构图
屋顶各层结构的热工性能同上，代入已知条件得如下所示：
W/㎡．℃
从计算值看出屋顶的传热系数基本符合限定值的要求。
屋顶的面积为：F屋=14.86×10.46-3.2×1.5×2-2×4×1.1=137.04m2
四、地面热工设计
地面传热系数的限定值为0.3w/㎡k。
地面的结构见图六：
图六地面结构图
直接铺设在地面上的保温地面，各地带的传热阻用下式计算：
㎡．℃/W（7）
式中：R0---非保温地面各地带的热阻，分别如下：
第一地带R0=2.15㎡．℃/W
第二地带R0=4.3㎡．℃/W
第三地带R0=8.62㎡．℃/W
第四地带R0=14.22㎡．℃/W
--保温层厚度，m;
---保温层材料的导热系数，W/m．℃
所以各地带的导热系数如下：
第一地带R0=2.15+0.12/0.027=6.59㎡．℃/W
第二地带R0=4.3+0.12/0.027=8.74㎡．℃/W
第三地带R0=8.62+0.12/0.027=13.06㎡.℃/W
第四地带R0=14.22+0.12/0.027=18.664㎡．℃/W
各层的传热系数为：
第一地带K0=1/R0=0.152W/㎡．℃
第二地带K0=0.1144W/㎡．℃
第三地带K0=0.077W/㎡．℃
从计算值看出地面的传热系远小于0.3限定值。
各地面的面积为：
第一地带F0=14.86×2×2+(10.46-4)×2×2=85.28㎡
第二地带F0=(14.86-4)×2×2+(10.46-8)×2×2=53.28㎡
第三地带F0=(14.86-8)×2×2=27.44㎡
第四地带F0=0㎡
五、窗和门的热工设计
窗和门的传热系数限定为1.6w/㎡k。
1、窗的热工设计
外窗全部为钢塑窗单框双玻，传热系数均为：K=1.6W/㎡．℃，属合要求。
各朝向的面积分别为：F南=8×1.8×1.6=23.04㎡
F西=2×1.8×1.6+2×1.5×1.6=10.56㎡
F北=8×0.9×1.6+2×1.5×1.6=16.32㎡
F东=2×1.5×1.6+2×1.8×1.6=10.56㎡
2、门的热工设计
门的传热系数限定值为1.6w/㎡k。
外门均采用双层保温门，传热系数为：K=1.6W/㎡．℃，属合要求。各朝向的外门面积为：
F南=2×0.7×2=2.8㎡，F北=4×1×2=8㎡
把空气渗入耗热量等计算后得出，单位面积耗热指标为15.55w/㎡。
六、热工测试
星宇名家的6871㎡节能建筑2002年6月完工，2002年12月至2003年1月请哈尔滨工业大学建筑节能检测中心进行了热工测试。检测内容是；1）建筑物单位耗热量；2）建筑物室内平均温度；3）建筑物围护结构传热系数；4）建筑热桥部位的内表面温度；5）建筑物的热工缺陷等。检测结果如下：1）室内平均温度19.51℃；2）室外温度-10.24℃；3）供热量44.73kw；4）建筑物单位采暖耗热量15.95w/㎡。5）热桥内表面温度12.25℃。
关键词:建筑工程,成本,管理,新技术
工程建设管理涉及面广,成本控制的因素错综复杂,而建筑成本直接关系到项目的成败,关系到建筑企业的发展,同时也是工程竞标的主要手段,企业必须降低成本才能在市场竞争中立于不败之地。而合理确定和控制建筑工程成本又是一项复杂的系统工程,必须采取全面有效的措施。
1降低建筑工程成本的重要性
1.1降低建筑工程成本,能有效地节约能源中国自然资源总量虽然居世界前列,但是人均占有量落后于世界平均水平。我们不能盲目将未来能源寄托在未来技术发展之上,节能是一种战略选择,而建筑节能是重中之重。因此,降低建筑项目成本,对有效节约资源,促进我国经济建设快速发展具有重要意义。
1.2降低建筑工程成本,是提高企业竞争能力的需要企业生存的基础是以利润的实现为前提。利润的实现是企业扩大化再生产,增强企业实力、提高行业竞争力的必要条件。成本费用高,经济效益低是中国建筑业的基本状况,要提高建筑企业利润,提高行业竞争力,促进企业有效竞争,就必须降低建筑工程项目成本。
1.3降低建筑工程成本,是促进国民经济快速发展的需要劳动密集型作业,生产效率低,是我国建筑工程项目的主要特点,制定最佳施工组织设计或施工方案,提高劳动生产率,是建筑企业提高经济效益和社会效益的手段,是促进国民经济快速发展的前提条件。建筑工程项目是创造国民经济的重要组成部分,提高劳动生产力,降低建筑工程项目成本,才会有效促进国民经济健康发展。
2降低建筑工程成本的原因分析工程成本的构成由两大部分组成,一部分为直接费部分,它是工程的直接成本部分;另一部分是在直接费的基础上计算的间接费、利润、税金等费用。工程的成本控制直接指向是直接费部分。
2.1直接费部分成本组成及亏本因素分析直接费是指施工过程中耗费的构成工程实体和有助于工程形成的各项费用,它包括三个部分:人工费,材料费和施工机械使用费。人工是注定亏本的因素,但也不是说就无文章可做,应该将人工亏本分为定额亏本因素和管理亏本因素两部分。因为国家定额的滞后,国家定额人工工资大大低于市场人工价,这部分就是定额亏本因素;而因为工效低,定额人工工日的亏本就是组织管理问题了。定额人工工日的亏本不仅要补偿定额单价部分,还要补偿与市场价差的部分,所以这部分的亏本是不可原谅的。
2.2间接费部分对成本影响的分析建筑工程间接费用是指施工单位为组织施工和进行经营管理以及间接为施工生产服务的各项费用。通常主要影响工程成本的因素是直接费,而间接费对成本的影响也不能忽视。因为间接费的构成原因,一般现场管理人员不大关心,而只关心眼前看得见的实物,而这部分软性的管理构成又大大的影响实物性管理。如:1)施工方案对成本的影响。选择一个效率低的方案是亏本之源,应根据施工单位的实际条件和工程的实际状况,在技术经济分析的基础上来选择最优的、最经济的施工方案。2)技术措施对成本的影响。在非正常施工条件下所采取的特殊措施费等,这些费用在一定程度上是可以在预算中以独立费形式出现的,或者从建设单位申请开支。
3建筑工程成本控制的途径和方法
3.1节约材料费为了节约材料费必须在材料采购、运输、保管、使用以及回收等各个环节采取有效的措施。工程成本中材料费的高低,首先取决于运输过程中材料采购成本的高低。采购材料不仅要注意材料的质量和规格,同时必须从价格和分批采购的数量上加以精打细算。材料运输费用是材料采购成本的重要组成部分。由于建筑工程体积庞大,消耗材料数量很大,材料运输费用在材料成本中所占比重特大,有的地区黄砂、石子等材料的运输费用甚至超出买价。因此,加强运输管理,也是降低工程成本的一大环节。
降低运输费用的主要途径是:1)要充分了解工地水陆运输条件,注意场外和场内运输的配合和衔接,尽可能地缩短运距,利用经济有效的运输方法,减少中转环节;2)根据工程进度,随时掌握供应计划,严格控制进场材料,防止到料过多造成大批退料的转运损失;3)在材料、构件运动装卸过程中,要防止断裂损失,对运来的材料要加强验收,防止来料短缺,质量不符合要求以及规格不合要求等。在保管过程中,要根据材料的物理、化学性质进行科学合理的存储,防止变质和损耗。堆放工地的砂、石、模板、砌块,要防止随意用来填修道路。在使用过程中:1)要采用新技术、新材料、新工艺,在不影响工程质量前提下,减少高价材料的使用量;2)对木材、钢筋、模板、玻璃等实行统一配料、集中加工,做到量材取料、材尽其用,以提高其有效系数;3)对混凝土要尽可能地采用集中搅拌,减少现场水泥、砂、石的浪费,和分散搭建混凝土搅拌台、水泥库所造成的材料损耗;4)要改善操作方法,减少不必要的损耗。对砌体要保持平整,节约砂浆用量。在采用机械粉刷喷浆时,要充分利用落地灰,减少材料浪费;5)模板的规格要标准化,制作要工厂化。对用过的模板要及时整理维修,增加周转次数;6)对工地各种废料要充分加以利用。在回收过程中:1)对拆除的材料和模板要力求减少损耗并加以整修和充分利用;2)要经常清理现场,做到清除五底(黄砂底、石子底、油桶底、灰袋底、灰槽底),消灭五头(砖头、木头、钢筋头、管子头、电线头),防止将钢筋、木料、砌块、砖头埋入回填土里。
3.2降低人工费人工费的降低是比较困难的课题。建筑业是劳动密集型产业,且在北部地区季节性作业特点较强。因此,使用专业承包队伍,实行人工费用包干,是降低人工费用较可行的办法,同时,在施工前,依据分项工程的内容确立出相对应的人员、材料、机械的配备,避免施工过程中窝工、人员、机械闲置等现象,加强施工过程中质量管理,控制返工中的用工浪费,也是降低人工费用的良好措施。
3.3提高机械设备利用率要提高机械设备的利用率,首先要建立和健全机械设备维修保养制度,做好机械设备的维修和保养,严格执行合理的操作规程,克服不按操作规程使用和无人负责现象,使机械设备经常处于完好状态。其次要开展技术革新和技术革命,将各工种工程的施工机械配套使用,不断改进机械设备。第三是加强机械设备的计划性,做好机械设备的平衡工作,选择与施工对象相适应的机械设备,防止“多要少用”“早要迟用”“大代小用”,消灭停工窝工,最有效地最充分地利用各种机械设备。对于大型施工机械和那些数量不多的特殊机械,最好由公司集中管理,加强统一调度,提高机械利用率。第四是要加强机械操作人员的培训工作,不断提高机械操作人员的操作技术。第五是要正确处理与协作施工单位之间的关系。第六是要做好机械设备单机、单车核算,考查机械设备利用情况,奖优罚劣。
3.4优化施工组织设计或施工方案国家关于“在政府宏观指导下充分发挥市场配置资源的基础性作用,通过有序竞争促进企业加快体制机制改革和技术进步”的这一加快建筑企业改革与发展的指导思想,再次优化了建筑企业公开、公平、公正的竞争环境。企业能自主选择施工方法、施工措施、人工、材料、机械的消耗水平等,充分调动了企业的积极性,企业将进一步统筹考虑,精心选择最佳施工方案,并根据企业的定额确定人工、材料、施工机械等要素的投入与配置,合理控制现场费用和技术措施费用,通过优化施工方案设计有效降低工程成本。
3.5采用新技术、新工艺,节约材料用量,加强成本控制新技术、新工艺的使用,可达到节约材料用量,控制成本的目标。如在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥(掺量可达10%),提高水泥活性,节约水泥用量;采用整体电动提升脚手架,一次搭设,循环利用,主体结构一次提升,及时跟进施工进度;装饰阶段,一次降落,作为装饰作业的工作面,可极大地节省材料。以上做法既可以满足施工要求,又能避免材料浪费。
