行业动态

建筑节能设计原理

一 为什么要做超低能耗建筑？

笔者学习从事建筑节能多年，深刻认知到节能需要从物理角度对建筑进行整体分析，不能局限于单个产品、单项指标、单个地区、单个季节。中国的建筑节能市场处于一种蓬勃发展的状态，从企业的产品和从技术者的理解来看，还有很多企业没有理解建筑节能，只是从自己产品的角度去理解节能，或者因为产品方向限制不能做到真正的节能。而纵观欧盟各国，有着各自的建筑节能体系，欧盟从2016年开始已经对建筑节能开始立法。我相信中国的建筑师地产商也会跟上这一波步伐，当建筑的系统性的节能原理被社会主流人群所理解接受的时候，建筑节能市场空间也会变得非常巨大。

二 如何做到建筑环境的健康、舒适、超低能耗？

近零能耗建筑国标GB/T51350和住建部的被动式超低能耗绿色建筑技术导则，都围绕着系统性的节能理念对设计和建设进行了规范。要达成超低能耗建筑需要做好以下几各方面。

1、围护结构（保温和门窗）

通过良好的围护结构和门窗将大大提高建筑的可用热容量和气密性，使建筑躯体蓄热能力更强。热容量大的建筑可推移外气温对室温的影响，平缓室温的温度曲线。通常我们认为外保温围护结构减小了建筑内部相对于外部环境的热传导率，对于冬季保温有巨大贡献，相对而言，夏季围护结构的贡献较小。而其实围护结构恰恰针对冬冷夏热地区同样重要的夏季保冷做出相当大的贡献。与我们日常携带冷资源性物质（例如冷饮）的方式相似，使用较厚的保温措施（围护结构）来减缓从外部环境进入的热传导。核心在于如何利用良好围护结构下较大的建筑躯体热容量蓄冷，而在夏季环境温度较高的时候减缓外部进入的热传导，以保持较低的躯体温度，不仅保持较低室内空气温度，更保持较低墙面辐射温度，较低的MRT，达到舒适度更高且更加节能。

2、日照遮蔽

 传统外置遮阳只起到阻断阳光直射的作用，而并未更好地利用太阳能和天空辐射。任何物体所展现的颜色都与其自身的温度有关，叫做色温度。而蓝色晴朗的天空的温度是零下20°C-零下40°C。所以对于建筑物太阳直射阳光（地表太阳能量 700W/m2）是自然界的主要辐射热源，无云的天空是主要辐射冷源。在外保温做的非常好，热传导和对流被很好的阻断的前提下，利用好日射和天空冷的辐射，热冷源对室内环境的影响就显得尤为重要。

当建筑物确定建设在某一个地理位置时，其经纬度就已经确定。相对该位置的一年四季、从早到晚、每分每秒，太阳的位置也就可以确定。除了太阳以外的方位布满了天空冷辐射。利用该方案，选择透过性外遮阳，根据太阳的高度角和方位角实时有效地调整遮阳角度，做到夏季引入天空冷辐射，遮蔽阳光直射，冬季反之。

3、气密性、阻断热桥和新风系统

在外保温减缓建筑物热损失的前提下，如何让建筑物夏季蓄冷，已成为是否能在全年实现超低能耗的关键。智能换气设备在夏季来临之前，实施夜间换气，驱除电器人体等建筑内部物体的发热，引进夜晚天空辐射效果并让躯体蓄冷，利用建筑躯体的较大的热容量在夏季缓慢释放冷量。

以上技术，属于节能技术中投资小，节能效果好的项目，如果能系统性地做好将有可能提高舒适节能效果。反之如果有一项做不好，就一定会影响舒适节能效果。

4、智能控制系统

以上技术如果做好，就有了舒适节能的可能性。但要真正达到节能，必须合理地使用节能建筑。国标中所要求的外保温、气密性、遮阳和新风各自独立，需要人为的使用。而一般用户的普遍问题：一是习惯于传统住宅的遮阳采暖通风习惯，并不理解外保温建筑的原理及使用方法，很可能错误使用导致建筑能耗的增加，例如：错误的使用会使建筑躯体夏季蓄热达到40°C。其次，不可能时刻观察外气温，湿度，日射高度方位强度，云量，室内温湿度，建筑躯体温度，无法进行遮阳、换气的实时调整。这就需要有一套贯穿于整个保温、外遮阳和新风换气系统的，基于热力学算法的建筑“大脑和神经系统”。所以，这套基于物联网技术的建筑节能解决方案，对真正实现建筑的舒适和低能耗尤为重要。简而言之，低能耗建筑的大热容量和高气密性导致了其使用方法完全不同于传统建筑。使用不得当会导致舒适度差和高能耗，通过建筑的“大脑和神经系统”感知环境，正确地使用保温，外遮阳和新风换气系统，才能达到健康舒适节能的建筑环境。

超低能耗建筑可达到的效果（夏季）：