綠色建筑中的節能與能源利用淺析

摘 要：闡述了發展綠色建筑產業的必要性，著重介紹了綠色建筑的節能與能源利用評價方法，指出了現階段我國發展綠色建筑節能技術關鍵點，最后對我國發展綠色建筑產業提出了幾點建議。

關鍵詞：綠色建筑：節能：能源利用

1 發展綠色建筑產業的必要性

建筑本身就是能源消耗大戶，同時對環境也有重大影響。據統計，全球有50%的能源用于建筑，同時人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料也是用來建造各類建筑及其附屬設施。盡管諸如道路，橋梁，隧道等不能以綠色建筑去衡量，但是居住區，辦公大廈，公寓等對資源的利用時周而復始的。另外，建筑引起的空氣污染，光污染。電磁污染占據了環境總污染的1/3還多，人類活動產生的垃圾。其中40%為建筑垃圾。

當前，我國正處在經濟快速發展時期，人們對高水平的生活的追求越來越強烈，這種消費升級使得人們對建筑的要求越來越高，人均耗能也越來越高，產生的二氧化碳廢棄物越來越多，這與全球倡導的保護環境理念相違背。在我國的能耗結構中，建筑占據了大約1/4：用電結構中，建筑用電也占據了約1/4。隨著我國城鎮化的高速發展，建筑能耗占社會能耗的比重快速增長。據估算，至2020年我國建筑能耗將達到10.89億十標準煤，也意味著產生20億t二氧化碳。

發展綠色建筑產業，改變傳統建筑材料的生產和使用方式，發展新能源和綠色建材等綠色環保資源，將大大緩解地球溫室效應產生的壓力，也極大的保護了其他資源。

2 綠色建筑中的節能與能源利用評價

建筑熱工設計和暖通空調設計的優劣對建筑能耗的影響很大。我國分為嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和5個不同的建筑熱工設計分區，除溫和地區外，建設部頒布實施了分別針對各個建筑氣候區居住建筑的節能設計標準。建設部頒布的居住建筑節能設計標準要求的節能率為50%，即在保持相同室內熱環境條件的前提下，要求新建和改擴建的居住建筑的采暖和空調能耗降低一半。一些省、市根據當地建筑節能工作開展的程度和經濟技術發展水平，制定了節能率高于50%的地方住宅建筑節能設計標準。節能是綠色建筑必須具備的特征之一。

判斷節能設計是否達標，現行的建筑節能設計標準大都提供兩條并行的路徑，一條是直接判斷相關的一系列性能參數是否符合要求，稱之為硬技術，硬技術主要包括：

1）高性能圍護結構部件。

2）高效、節能的冷熱源系統。

當采用集中空調系統時，所選用的冷水機組或單元式空調機組的性能系數、能效比符合現行國家標準《公共建筑節能設計標準》GB50189中的有關規定值。對于用電驅動的集中空調系統，冷源（主要指冷水機組和單元式空調機）的能耗是空調系統能耗的主體，因此，冷源的能源效率對節省能源至關重要。性能系數、能效比是反映冷源能源效率的主要指標之一，為此，將冷源的性能系數、能效比作為必須達標的項目。《冷水機組能效限定值及能源效率等級》GB 19577、 《單元式空氣調節機能效限定值及能源效率等級》GB 19576等三個產品的強制性國家能效標準，根據能源效率將產品劃分為5個等級，目的是配合我國能效標識制度的實施。能效等級的含義：1等級是企業努力的目標，2等級代表節能型產品的門檻（按最小壽命周期成本確定），3、4等級代表我國的平均水平，5等級產品是未來淘汰的產品。

采用集中采暖和（或）集中空調機組向住宅供熱（冷）的住宅，用戶需支付采暖、空調費用。作為收費服務項目。用戶應能自主調節室溫，因此應設置用戶自主調節室溫的裝置；收費與用戶使用的熱（冷）量多少有關聯，作為收費的一個主要依據，計量用戶用熱（冷）量的相關測量裝置和制定費用分攤的計算方法是必不可少的。

3）高效的暖通空調設備及先進的系統形式。

4）太陽能熱水系統、太陽能電池發電系統、被動式太陽房、太陽能制冷與空調。

5）沼氣、地下蓄能。

6）污水廢熱利用。

7）風能發電機。

另一條路徑是通過復雜的計算。證明能耗被控制在規定的水平，稱之為軟技術。軟技術包括：

1）先進的設計理念和方法。

2）利用設計專用計算機模擬軟件進行精細設計（熱島、建筑熱工、風場、日照、采光、通風）。

建筑能耗模擬的發展開始于20世紀60年代中期，一些學者采用動態模擬方法分析建筑圍護結構的傳熱特性并計算動態負荷。20世紀70年代的全球石油危機之后，建筑能耗模擬愈來愈受到重視，同時隨著計算機技術的飛速發展，使得大量復雜的計算成為可能。因此在全世界出現了一些建筑能耗模擬軟件，包括美國的BLAST、DOE-2，歐洲的ESP-r，日本的HASP和中國的DeST等。20世紀90年代，一方面建筑能耗模擬軟件不斷的完善，出現了一些功能更為強大的軟件，例如EnergyPius，一方面建筑能耗模擬的研究重點逐步從模擬建模向應用模擬轉移，即將現有的建筑能耗模擬軟件應用于實際的工程和項目，改菩和提高建筑系統的能效和性能。建筑能耗模擬可以應用于兩種類型的建筑：新建建筑和既有建筑。對于新建建筑，通過建筑能耗的模擬與分析對設計方案進行比較和優化，使其符合相關的標準和規范，進行經濟性分析等：對于既有建筑，需要進行建筑能耗的模擬和分析計算基準能耗和節能改造方案的能耗等。美國綠色建筑標準——優化能耗性能中定義了三種評估建筑能耗性能的方法，建筑能耗模擬就是其中之一。因此對于綠色建筑設計和建筑節能改造來說，建筑能耗模擬都是非常重要的支持工具。

3 我國綠色建筑節能技術的關鍵點

我國目前正處于發展中國家階段，對于世界上先進綠色建筑節能技術我們不能完全照搬照抄，應尋找符合本國國情的建筑節能技術。筆者認為有以下幾個關鍵點：

1）應采用產出投人比高的技術，而不是盲目采用投入高的技術。

2）應重視軟技術而不是偏重硬技術。充分、嚴謹的方案論證，精心的設計是綠色建筑節能的保證。如果忽略了這一點，再貴的設備也難以發揮作用。軟技術應用流程圖如下

軟技術實現的核心是建筑能耗模擬軟件。如前所述，國內外已經有相當多較為成熟而且容易獲得的建筑能耗模擬軟件。國內，清華大學開發的DeST軟件是建筑環境及供熱通風空調（HVAC）系統模擬的軟件平臺，該軟件平臺將現代模擬技術和獨特的模擬思想運用到建筑環境的模擬和HVAC系統的模擬中去，為建筑環境的相關研究和建筑環境的模擬預測、綠色建筑節能評估提供了方便實用可靠的軟件工具。國外，EnergyPlus是由由美國能源部（De—partment of Energy，DOE）和勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）共同開發。EnergyPIus是一個全新而且向全世界免費的軟件，它不僅吸收了傳統的建筑能耗模擬軟件DOE-2和BLAST的優點，并且具備很多新的功能。

3）研究表明：建筑能耗特性的30%以上取決于建筑設計階段。因此需要改變傳統的設計流程：構想、總體設計、細節設計、建筑，綠色建筑的設計應該由開發商、業主、建筑使用者、其它專業工程師、政府建設部門、設備材料供應商和建筑工程師共同決策完成。

4 結束語

在新時代綠色建筑節能設計中應以提高生活舒適性、人體健康、節約能源及降低污染為設計出發點，通過各種軟技術和硬技術來達到節能的目的。新時期的綠色建筑節能設計應該由開發商、業主、建筑使用者、其它專業工程師、政府建設部門、設備材料供應商和建筑工程師共同決策完成。