摘要：基于建筑及空調系統(tǒng)中存在大量的能源浪費現象，本文從建筑物和空調系統(tǒng)兩方面進行分析，分別對建筑及空調節(jié)能技術措施進行了探討。
1 引言
近年來建筑節(jié)能技術已成為全世界關注的熱點，也是當前國內外節(jié)能領域的一個熱點研究課題。西方發(fā)達國家，建筑能耗占社會總能耗的30％～45％。我國建筑能耗已占社會總能耗的20％～25％，正逐步上升到30％。因此建筑節(jié)能是目前節(jié)能領域的當務之急。
建筑節(jié)能可分為二部分：一、建筑物自身的節(jié)能，二、空調系統(tǒng)的節(jié)能。建筑物自身的節(jié)能主要是從建筑設計規(guī)劃、維護結構、遮陽設施等方面考慮?？照{系統(tǒng)的節(jié)能是從減少冷熱源能耗、輸送系統(tǒng)的能耗及系統(tǒng)的運行管理等方面進行考慮的。
2 節(jié)能建筑規(guī)劃設計
根據建筑功能要求和當地的氣候參數，在總體規(guī)劃和單體設計中，科學合理地確定建筑朝向、平面形狀、空間布局、外觀體型、間距、層高、選用節(jié)能型建筑材料、保證建筑外維護結構的保溫隔熱等熱工特性及對建筑周圍環(huán)境進行綠化設計，設計要有利于施工和維護，全面應用節(jié)能技術措施，最大限度減少建筑物能耗量，獲得理想的節(jié)能效果。
2.1 建筑朝向和平面形狀
同樣形狀的建筑物,南北朝向比東西朝向的冷負荷小，因此建筑物應盡量采用南北向。如對一個長寬比為4∶1的建筑物, 經測試表明：東西向比南北向的冷負荷約增加70％。在建筑物內布置空調房間時，盡量避免布置在東西朝向的房間及東西墻上有窗戶的房間以及平屋頂的頂層房間。因此,選擇合理的建筑物朝向是一項重要的節(jié)能措施。空調建筑的平面形狀，應在體積一定的情況下，采用外維護結構表面積小的建筑。因為外表面積越小，冷負荷越小，能耗越小。
2.2 合理規(guī)劃空間布局及控制體型系數
如果是依靠自然通風降溫的建筑，空間布局應比較開敞，開較大的窗口以利用自然通風。而設有空調系統(tǒng)的建筑，其空間布局應十分緊湊，盡量減少建筑物外表面積和窗洞面積，這樣可以減少空調負荷。
體形系數的定義是建筑物外表面積F與其所包圍的體積V之比值。對于相同體積的建筑物,其體形系數越大,說明單位建筑空間的熱散失面積越高，研究表明，體形系數每增大0.01，能耗指標約增加2.5％。因此,出于節(jié)能的考慮,在建筑設計時應盡量控制建筑物的體形系數。但如果出于造型和美觀的要求需要采用較大的體形系數時,應盡量增加圍護結構的熱阻。
2.3 綠化對節(jié)能建筑的影響
綠化對居住區(qū)氣候條件起著十分重要的作用，它能調節(jié)改善氣溫，調節(jié)碳氧平衡，減弱溫室效應，減輕城市的大氣污染，減低噪聲，遮陽隔熱，是改善居住區(qū)微小氣候，改善建筑室內環(huán)境，節(jié)約建筑能耗的有效措施。
3 增強建筑維護結構的保溫隔熱性能
改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負荷。據有關資料介紹,圍護結構的傳熱系數每增大1W/M2·K。在其他工況不變條件下,空調系統(tǒng)設計計算負荷增加近30％。所以改善建筑外圍護結構的保溫性能是建筑設計上的首要節(jié)能措施，我國《采暖通風和空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GBJ42）對空調建筑外維護的傳熱系數作了規(guī)定，對舒適性空調的最大傳熱系數規(guī)定為0.9～1.3，可采用玻璃棉、聚苯乙烯板、加氣混凝土等保溫材料，也可采用雙玻璃、頂層架空隔熱層等空氣間層起隔熱作用。
3.1 外墻的節(jié)能措施
3.1.1 使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料
使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料，可有效減少通過圍護結構的傳熱，從而減少各主要設備的容量，達到顯著的節(jié)能效果。采用新型墻體材料與復合墻體圍護結構。在進行經濟性、可行性分析的前提下,在墻體內外側敷設保溫隔熱的新材料。
3.1.2 隔離太陽輻射熱
對垂直墻面可采用外廓、陽臺、挑檐陽等遮陽設施和淺色墻面、反射幕墻、植物覆蓋綠化等。
3.2 門窗的節(jié)能技術措施
3.2.1 盡量減少門窗的面積
門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，面積約占建筑外維護結構面積的 30％，其能耗約占建筑總能耗的 2/3，其中傳熱損失為 1/3。所以門窗是外維護結構節(jié)能的重點。所以在保證日照、采光、通風、觀景條件下，盡量減少外門窗洞口的面積。
3.2.2 設置遮陽設施
設置遮陽設施，考慮空調設備的位置。減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內，可采用外廊、陽臺、挑檐、遮陽板、熱反射窗簾等遮陽措施。門窗的遮陽設施可選用特種玻璃、雙層玻璃、窗簾或遮陽板等。
3.2.3 提高門窗的氣密性
有資料表明，房間換氣次數由0.8h-1降到 0.5h-1。建筑物的耗冷可降低 8％左右，因此設計中應采用密閉性良好的門窗。通過改進門窗產品結構（如加裝密封條），提高門窗氣密性。防止空氣對流傳熱。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。
3.2.4 盡量使用新型保溫節(jié)能門窗
采用熱阻大、能耗低的節(jié)能材料制造的新型保溫節(jié)能門窗（塑鋼門窗）可大大提高熱工性能。同時還要特別注意玻璃的選材。玻璃窗的主要用途是采光，但由于玻璃窗的耗冷量占制冷機最大負荷的20％～30％，冬季單層玻璃窗的耗熱量占鍋爐負荷的10％～20％，因而控制窗墻比在30％～50％范圍內時，窗玻璃盡量選特性玻璃，如吸熱玻璃，反射玻璃，隔熱遮光薄膜。
3.2.5 合理控制窗墻比
窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這兩個比值不利于空調建筑節(jié)能，應盡量減少空調房間兩側溫差大的外墻面積及窗的面積?？刂拼皦Ρ?、對外墻及屋頂的導熱系數等提出具體要求。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的 35％～45％。故在進行前期建筑設計時，在保證室內采光通風的前提下合理控制窗墻比是很重要的,一般北向不大于25％;南向不大于35％;東西向不大于30％。
4 屋頂的節(jié)能技術措施
4.1 隔離太陽輻射熱
隔熱太陽輻射熱，減少陽光直射，對屋頂可采用架空屋面，淺色屋面，種植屋面等。對屋面進行綠色覆蓋，既可遮陽，又能隔熱，而且通過光合作用，可消耗或轉化部分能量，也起到美化環(huán)境作用。因此植物覆蓋法是空調節(jié)能的較好的方法。還有設計通風屋面、蓄水屋面等節(jié)能措施。
4.2 “冷屋頂”節(jié)能
國外很多專家對“冷屋頂”（cool roofs）進行了大量的研究，發(fā)現其節(jié)能效果很顯著。所謂“冷屋頂”(cool roofs)是指日射反射率高的屋頂,它通過對普通屋頂涂上高反射率的涂料,提高屋頂的日射反射率,減少太陽熱量的吸收,從而達到減少空調冷負荷和空調節(jié)能的目的。研究表明：采用“冷屋頂”節(jié)能可使空調負荷減少約 10％～50％。
5 空調系統(tǒng)節(jié)能技術措施
5.1 降低系統(tǒng)的設計負荷
目前我國的多數設計人員在設計空調系統(tǒng)時，往往采用負荷指標進行估算，并且出于安全的考慮，指標往往取得過大，造成了系統(tǒng)的冷熱源、能量輸配設備、末端換熱設備的容量都大大的超過了實際需求，形成“大馬拉小車”的現象。即增加了投資，也不節(jié)能。
5.2 冷熱源節(jié)能
空調系統(tǒng)消耗的大部分能量是在冷熱源系統(tǒng)中消耗的。所以合理選擇冷熱源系統(tǒng)對空調系統(tǒng)節(jié)能至關重要?？照{系統(tǒng)的常采用的冷熱源方式是（1）水冷冷水機組+鍋爐；（2）熱泵；（3）溴化鋰吸收式+鍋爐。
夏季用水冷冷水機組制冷,冬季用鍋爐供熱。水冷冷水機組制冷消耗電能。設計工況下的能效比(制冷量/耗電量)比較高,一般為3.7～5左右,一般空調制冷量在300RT（1 RT=3.517KW）以上選用離心式壓縮機,空調制冷量在150～300RT的制冷量范圍內選用螺桿式壓縮機比較合適,當空調制冷量小于150RT時選用活塞式壓縮機較為合適。在水源比較充足的地區(qū)使用水冷冷水機組比較合適。
熱泵型機組的使用對節(jié)能是很有利的,其中風冷熱泵冷熱水機組在中央空調中使用的較多,這種機組一機兩用,夏季制冷,冬季供熱。特別適用于缺水地區(qū)。
溴化鋰機組的能效比(制冷量/消耗的熱能)比較低,外燃式為1.0～1.2左右,直燃式機組稍高。溴化鋰機組節(jié)電不節(jié)能。外燃式溴化鋰機組主要用于有廢熱、余熱的地方,如熱電廠、鋼鐵廠等,既利用了廢熱、余熱,又達到了制冷的目的。對于缺電而無廢熱或余熱的地區(qū)可考慮使用直燃式機組。
5.3 減少輸送系統(tǒng)的動力能耗
動力能耗主要是指空調系統(tǒng)運行中風機和水泵所消耗的電能。采用科學合理方法使之降低,對整個空調系統(tǒng)的節(jié)能有十分重要的意義。具體的技術措施有：
5.3.1 提高供回水溫差
若系統(tǒng)中輸送冷(熱)量的載冷(熱)介質的供回水溫差采用較大值,則當它與原溫差的比值為Ｎ時,從流量計算式可知,采用大溫差時的流量為原來的流量1/Ｎ,而管路損耗即水泵或風機的功耗則減小為原來的1/N2，節(jié)能效果顯著。故應在滿足空調精度、人體舒適度和工藝要求的前提下,盡可能加大溫差,但供回水溫差一般不宜大于8℃。
5.3.2 選用低流速流體
水泵和風機的功耗與管路系統(tǒng)中流速的平方成正比,故采用低流速能取得較好的節(jié)能效果。且有利于提高水力工程的穩(wěn)定性。
5.3.3 提高輸配系統(tǒng)的效率
設計時合理的選擇水泵的揚程,如果揚程過高時,靠減小閥門開度來調節(jié)系統(tǒng)的水力平衡,使得系統(tǒng)的能耗過多的消耗在閥門和過濾器上。適當采用二級泵系統(tǒng)。在送風系統(tǒng)中設計時應盡量維持風機工作在高效區(qū)。
5.3.4 采用變流量水系統(tǒng)
在設計空調水系統(tǒng)時，如采用定水溫變流量或變水溫變流量的調節(jié)方式，使供水量隨空調負荷的變化而增減，不但可以減少處理過程的能耗還能節(jié)省輸送能耗。
5.3.5 采用變風量系統(tǒng)
變風量空調（VAV）系統(tǒng)可以通過改變送風量的辦法來控制不同房間的溫濕度。同時，當各房間的負荷小于設計負荷時，變風量系統(tǒng)可以調節(jié)輸送的風量。從而減少系統(tǒng)的總輸送風量。這樣，空調設備的容量也可以減小，既可節(jié)省設備費的投資，也進一步降低了系統(tǒng)的運行能耗。而風量的減少又節(jié)約了處理空氣所需要消耗的能量。有資料顯示，采用變風量系統(tǒng)可節(jié)省能源達到30％，并可同時提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應用于樓層空間大而且房間多的建筑。尤其是辦公樓，更能發(fā)揮其操作簡單、舒適、節(jié)能的效果。因此，變風量系統(tǒng)在運行中是一種節(jié)能的空調系統(tǒng)?！?BR>
5.4 空調機組及末端設備的節(jié)能措施
國產風機盤管從總體水平看與國外同類產品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設計中一定注意選用重量輕、單位風機功率供冷（熱）量大的機組。空調機組應該選用機組風機風量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數大的機組。
5.5 提高送風溫差及合理調節(jié)新風比
人們對舒適感的要求差別很大,故舒適區(qū)范圍較寬。在舒適區(qū)內,雖然人體的熱舒適感覺沒有明顯改變,但系統(tǒng)的耗能卻有大幅度的變化。在滿足空調精度要求的前提下,我們可以提高送風溫差來提高節(jié)能效率,利用最少的耗能實現舒適性空調要求的空氣環(huán)境。為了節(jié)能，在夏天取較高的干球溫度和相對濕度，冬季取較低的干球溫度和相對濕度。就可減少圍護結構的傳熱負荷和新風負荷,從而降低空調系統(tǒng)能耗。
在建筑物的空調負荷中的新風負荷占的比例很大，一般占總負荷的20％—30％，因此在滿足衛(wèi)生條件下，冬、夏季盡量減少新風量，而在過渡季節(jié)，盡量較多采用新風甚至采用全新風。對大型商場，在早晨對室內空氣的預冷或預熱，由于室內無人?？梢园研嘛L閥全部關閉等等。
5.6 利用冷卻塔供冷技術
冷卻塔供冷技術是指在室外空氣濕球溫度較低時，關閉制冷機組，利用流經冷卻塔的循環(huán)水直接或間接地向空調系統(tǒng)供冷，提供建筑物所需的冷量，從而節(jié)約冷水機組的能耗，是近年來國外發(fā)展較快的節(jié)能技術。如當室外濕球溫度降至某個值以下時,冷卻塔出水水溫與空調末端裝置(如風機盤管)所需水溫接近,此時可關閉人工冷源,以流經冷卻塔的循環(huán)冷卻水向空調系統(tǒng)供冷,從而達到節(jié)能的目的。
5.7 蓄冷技術
在實施峰谷電價的地區(qū),可利用低電價時段采用冰蓄冷系統(tǒng)將水制成冰來儲存冷量,高電價時段再將冷量釋放出來。
采用冰蓄冷技術有利于減少國家對電力建設的投資及壓力;有利于均衡電力負荷、提高現有發(fā)電設備與供電電網的利用率和改善電力建設的投資效益;有利于降低系統(tǒng)的運行費用;還有助于調節(jié)送風溫差,是一舉多得的節(jié)能好舉措。
5.8 采用熱回收與熱交換裝置
新風的引入必然要求排出一部分舊空氣, 而大氣溫度與排氣溫度有一定的溫差,如制冷時若室內溫度為27℃,室外溫度為35℃,則將27℃的氣體排入大氣會帶來能量損失,采用熱回收交換設備使新風在被處理前與排氣進行熱交換,新風溫度便有所降低,就可減少新風機組的負荷,減少了能耗,這種裝置一般用于可集中排風而需新風量較大的場合。
5.9 充分利用自然冷源
常利用的自然冷源是地下水和室外空氣。地下水常年保持在18度左右的溫度,所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調系統(tǒng)提供冷量,而且冬季還可以利用水源熱泵機組為空調系統(tǒng)提供熱量。春秋季和冬季的室外冷空氣溫度較低,可用于空調系統(tǒng)供冷。例如,北京春秋季的室外空氣溫度一般低于15度,冬季室外空氣濕球溫度一般低于0度,這種溫度下的空氣是較好的冷源,可用于空調系統(tǒng)供冷。
6 運行管理節(jié)能技術措施
在實際運行中,對于系統(tǒng)形式相同和建筑規(guī)模相似的建筑物,其運行能耗也存在較大的差別。因此,加強運行管理,合理降低設備的運行能耗可以大大的節(jié)約能源,并帶來顯著的經濟效益。
6.1 提高運行管理人員的技術素質
一個設計上節(jié)能的空調系統(tǒng)，并嚴格按照設計要求和有關標準安裝起來后，能否真正節(jié)能，在于運行管理的水平。故應加強對管理人員的專業(yè)培訓，提高管理人員的專業(yè)素質，實行管理人員從業(yè)證書制度。
6.2 合理的用能計費制度
集中空調實行計量收費，是建筑節(jié)能的一項基本措施。目前在歐美等國熱量計量已是成熟的技術，據國外調查資料表明：實行集中空調計量收費后，其節(jié)能率在8％-15％。我國在計量方面也已取得了一定的成就。
6.3 運行管理中一些重要的節(jié)能手段
6.3.1 管路系統(tǒng)的檢漏、檢垢
管路系統(tǒng)中的水或空氣都是攜帶冷量或熱量的介質。它們從系統(tǒng)中泄露就直接造成了能量的損失。所以，經常對管道設備進行檢查并采取相應的措施是很有必要的。在一些保溫管道表面，如果泄露的水打濕了保溫材料，就會大大生氣保溫性能，造成能量損失。換熱設備的結垢會造成設備性能的下降，所以，需要對水進行必要的處理和對水系統(tǒng)進行合理的清洗。當風系統(tǒng)中過濾器上截留的雜物過多時，阻力升高，導致風機壓力上升、能耗增加，并且增加了漏風的可能性，應時常對其進行清洗或更換。對于風冷熱泵冷熱水機組，還要注意保證空氣流動的暢通、換熱器表面的清潔和不受腐蝕。
6.3.2 調節(jié)新風量
新風負荷占總負荷的比例較大。在實際使用中，并不是每時每刻都需要設計新風量。在一些人員變化有規(guī)律的場所，運行人員可以根據人員的變化進行新風量的調節(jié)。對于間歇運行的系統(tǒng)，在預冷或預熱的過程中，應該關閉新風。
6.3.3 在過渡季節(jié)利用室外空氣的自然冷量
在供冷季當室外空氣的焓值低于室內空氣的焓值時，就應該盡量利用新風供冷。此時，應盡可能開啟非空調區(qū)域的門窗。
6.3.4 合理設定設備的啟動和停止的時間
在系統(tǒng)間歇運行時，應根據維護結構、室內物品的熱工特性、氣候的變化及房間使用功能等確定預熱預冷的時間和提前停機時間。這往往要在實際運行中總結規(guī)律。
7 結論
（1）綜上所述，建筑節(jié)能的主要技術措施有：節(jié)能建筑規(guī)劃設計、增強維護結構的隔熱保溫性能、空調系統(tǒng)節(jié)能技術措施、新發(fā)展的節(jié)能技術措施如蓄冷技術和冷卻塔供冷技術等、及空調系統(tǒng)的維護管理節(jié)能技術措施。
（2）為了實現我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑節(jié)能勢在必行。只要結合我國國情和實際情況，綜合利用各種節(jié)能技術措施，趨利避害，選擇經濟合理的節(jié)能方案，必定可以獲得顯著的節(jié)能效果。