能源是人類賴以生存和發展的基本條件。進入21世紀以來，能源供應的緊張對各國的經濟發展和社會生活產生的巨大沖擊，全世界都充分認識到節約能源的重要性。由于建筑能耗在社會總能耗中占有重大比例，建筑節能已成為世界節能浪潮的主流之一。在我國，2004年以來，全國大面積的電荒讓普通家庭意識到了能源的重要性，國家權威部門指出，我國目前已經面臨能源短缺的危機。而隨著我國近年來經濟的快速發展，各地旅游賓館、大商場、辦公及商用建筑、住宅越來越多，建筑耗能日益成為人們所關心的大事。

建筑能耗是指建筑使用過程中的能耗，包括采暖、空調、照明、熱水、家用電器和其他動力能耗。其中，以采暖和空調能耗為主，占建筑總能耗的50%至70%。因此，各種公共、家庭用空調數量的激增，使空調能耗激增，夏季空調耗電、冬季采暖耗能日漸成為能耗大戶，空調節能、建造節能建筑已成為刻不容緩的大事。我國抓建筑節能工作必須從現在做起，重點解決的是北方城鎮采暖和大型公共建筑的能耗問題，在具體節能途徑上應該在優化建筑結構、降低采暖系統能耗、減少空調照明能耗上下功夫，從建筑節能的角度構建節約型社會。

建筑熱工設計

設計節能建筑的空調系統，首先應該重視的問題是為什么空調耗能如此巨大？除了空調數量龐大外，房屋圍護結構熱工性能差是一個重要原因。由于很多原來建造的房屋沒有采取保溫隔熱措施，冬季室內的采暖熱量通過門窗、墻體、屋面和地面散發出去很多，夏天室外的太陽輻射熱和熱空氣通過門窗、墻體和屋面傳到室內，造成夏季室內外溫度接近甚至高于室外，居民不得不開空調制冷降溫?？照{向室外排放大量熱氣，使室外氣溫越發升高，室外溫度的升高，空調不停地運行，形成城市熱島效應，能耗增大。

所以，暖通專業在設計空調系統時，為了要降低建筑的空調耗能，第一步就是要配合建筑專業確定建筑內、外墻、屋面、地面及其他圍護結構的建筑構成方式、使用保溫材料的情況。根據國家2005年4月4日頒布的《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2005），應根據我國的地域情況，按照嚴寒地區A區、嚴寒地區B區、寒冷地區、夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區來區分建筑圍護結構的熱工設計標準。其中，首先特別要注意的是控制好建筑的體形系數和窗墻比，體形系數、窗墻比越大，單位建筑面積對應的外表面面積就越大，單位建筑面積對應的傳熱系數就越大，傳熱損失就越大。而體形系數和窗墻比又是牽涉到建筑造型、平面布局、采光通風等各方面的因素，需要既能達到建筑師的創作意圖、達到建筑功能，又能權衡利弊，兼顧不同類型的建筑造型，盡可能的減少房間的外圍護面積，使體形不要太復雜，凹凸面不要過多，以達到節能的目的。

過去主要是通過暖通空調設備的使用來滿足溫度要求的，而現在要通過加強建筑物的保溫和隔熱能力，來盡量滿足這一要求，減少通過外圍護結構的能量浪費，使室內環境接近人體舒適度的要求和降低建筑的能耗。因此，在校正建筑專業選用各種圍護結構的材料時，應特別注意其的保溫效果?，F在，我國的建筑都廣泛的使用了大面積的玻璃幕墻和各種窗戶，在外墻、屋頂、地面上使用的保溫材料類型、熱工性質都比較成熟的情況下，窗戶就成為了節能的最薄弱環節，其保溫和隔熱的效果在整體節能效果中顯得尤為重要。如果窗戶的保溫性能不過關，當室內外溫差過大時，窗子結露，繼而產生的自流水的問題給用戶會帶來很大的麻煩。尤其在選擇使用低輻射玻璃時，應特別注意其材料性能，否則就容易出現冬季效果尚可，但夏季反而耗能會增大的現象。在對窗戶節能設計的各種措施中，外遮陽措施是建筑物在夏季或東西向的房子可采取的非常好的節能方法，只是需要解決外遮陽的建筑美觀問題。目前，可以參考的國外的遮陽節能窗的做法也多了起來，如鋁合金遮陽卷簾、木條遮陽，還有在雙層玻璃中間加遮陽百葉的做法。

不可否認，使用了節能材料的建筑的初投資額會比以前增加一些，根據有關方面資料，在歐洲，一些西歐國家以法律形式明文規定，建筑必須達到一定的節能要求，如法國與瑞典等國，對建筑物的隔熱型玻璃都有強制的規定，因而使得節能技術與材料都比較成熟，使用比較普遍，大批量生產也使成本不斷降低。在西歐地區建設節能型建筑，成本一般增加5％至10％左右。但關鍵問題是節能型建筑的運營費用將會大大降低，其運營費用大約只相當于普通建筑的70％，而且總體費用將逐年遞減。

熱泵技術的應用

設計節能建筑的空調系統，如何減少一次高品位能的利用是一個很關鍵的技術問題。如果能利用各種在土壤、太陽能、水、空氣、工業廢熱中蘊藏著無窮無盡的低品位熱能無疑是一種成功的節能措施，熱泵技術正是現階段實現這個目標的最佳選擇。其可以通過輸入較少的高品位能源把廣泛存在于大自然的綠色低品位的熱能提高到可以在建筑用能的溫度（如采暖、生活熱水）。

根據熱泵系統的熱力循環型式，通常將熱泵分為蒸汽壓縮式熱泵、氣體壓縮式熱泵、蒸汽噴射式熱泵、吸收式熱泵、熱電式熱泵。其中，蒸汽壓縮式熱泵是在目前研究和使用最為普遍的方式，按照其使用的低溫熱源的種類，基本都屬于空氣源熱泵、地源熱泵、水源熱泵和太陽能熱泵四種類型：

1、空氣源熱泵：將室外的空氣作為低位熱能，獲取方便，設備基本上都是使用一個氣-液換熱器與熱泵機組耦合，幾乎不會對環境造成影響。因此該系統具有系統組成簡單、年運行時間長、初始投資較低、技術比較成熟的優點，在地方氣候條件適宜，特別是冬季氣候較溫和的地區，是一種性價比出色的節能方法。但該系統的缺點也是很突出的，室外空氣隨季節的變化不斷變化，溫度、濕度的對熱源的影響明顯，熱泵的年效率不穩定。在濕度較大的或者冬季天氣寒冷的地區，其制熱量的變化與建筑熱負荷的需求趨勢正好相反，溫度低、濕度大會使熱泵效率會大大降低，甚至無法工作。由于除霜技術尚不完善，雖然很多的產品都宣傳可以正常工作在零下20度甚至更低的溫度，但在實際工程應用中，常常是耗費大量的電熱能源的情況下才能達到理想效果，這與節能的目的是相違背的。因此在寒冷及高濕度地區，熱泵蒸發器的結霜問題已成為節能中很大的技術障礙。

2、地源熱泵：利用地表淺層中蓄存的低品位熱能（土壤、地層、地下水）作為熱源，冬季熱泵從淺層的土壤中取熱，用于建筑供暖，同時蓄存冷量以備夏用；夏季熱泵逆向運行，將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量以備冬用，因此這是一種典型的可以再生的能源?，F在，對這種地表淺層中蓄存的低品位熱能的利用技術已經比較成熟。地表5m以下溫度一年四季相對穩定，夏季比環境空氣低，冬季比環境空氣高，熱容量大，變化幅度比較小，既能保持熱泵高效、穩定運行，又可利用巖土的天然蓄能能力，且對周圍環境影響較小，維護費用。但是，大地土壤的溫度較低，地下埋管內的載能流體與管外的土壤之間的換熱系數小，能流密度很低，為了獲取足夠的熱量，就需要的地下換熱器的表面積足夠大，就需要有足夠的地下埋管換熱器，因此將占據較大的地下和地上空間，初始投資是比較大的。

3、水源熱泵：水源熱泵與地源熱泵相似，但是以低溫水作為低溫熱源，可高效地利用量大面廣的地下水、地表水、電廠冷卻循環水及工業廢水、污水等作為低位熱源，熱泵COP一般可達到4-5，節能效果十分明顯。根據其熱源的溫度的情況可以實現一機多用，滿足供暖、空調及生活熱水的需要，波動范圍也要遠小于空氣溫度的變化的，因此其系統的全年運行不僅性能穩定、工作可靠、運行費用低。但是，水源熱泵也有其致命的弱點，它要受到可利用的水源條件、水層的地質結構、水資源使用政策以及能源結構和價格等因素的限制。使用電廠冷卻循環水及工業廢水、污水等作為低位熱源，應用的局限性較大；使用地下水，由于水資源已經是一種日益緊缺的資源，因此在應用之前必須做詳細的水文地質調查和技術經濟性能分析。而且由于會造成水資源的浪費，為避免地下水的嚴重流失，通常還要求采用地下水回灌技術，同時保證地下水不受污染，這在目前仍然是一個難題；利用地表水，可以在靠近江、河、湖、海等大體積自然水體的地方比較經濟的實現，但其缺點和空氣源熱泵類似，受到自然條件的限制，熱泵的換熱可能會對水體中生態環境產生無法預計的影響，而且環境溫度越低時熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數也會降低。此外，不同面積、深度和溫度的地表水單位體積能夠承擔的冷、熱負荷需要根據具體情況進行計算。

4、太陽能熱泵：太陽能熱泵不同于普通的太陽能直接供熱系統，也不同于以太陽能光電或熱能發電驅動的熱泵機組，而是利用太陽能集熱器作為蒸發器熱源的耦合熱泵系統。能源清潔、安全，幾乎不會對環境產生環境污染。傳熱設備可以采用廉價的低溫集熱器，集熱成本非常低。但是太陽能對于整個地球來說全年是非常穩定的，但我們可利用的部分本身并不具有穩定的特點，其能流密度低、供能不連續性，這就需要采用較大的集熱和蓄能裝置，并且需要配備相應的輔助熱源，其較大面積的集熱器占有了較大的空間，造成系統初投資較高。

綜上，可見這些類型的熱泵技術可以有效地提高一次能源利用率，減少空調用能中高品位能源的消耗，但是各有其利弊，設計者應根據所設計建筑的地域特點和具體的設計情況及甲方要求進行靈活的選用。在合適的地方，也可以采用多種熱泵耦合的方式提高效率和性價比。

空調設計中的相關問題

在設計節能建筑的空調系統過程中，設計者在空調系統各個環節都應該從細處入手，切實落實好節能的觀念，規避一些不好的設計習慣。

1、在選擇冷熱水機組主機配備容量時，出于保護性參數的考慮，常常會將各空調系統的峰值疊加，然后再加上完全系數，從而導致最后冷熱水機組配備容量偏大，這樣會導致大部分時間在部分負荷下低效率運行，造成了很大的投資和能源浪費。主機余量過大也會造成水泵等其他輸送動力設備的容量過大，整個管路特性遠離最佳工作點，以至于總體能耗過大。

2、僅僅考慮到減小冬、夏兩季的新風負荷，而將新風口及空調機組的新風入口按照冬、夏兩季的風量設計，致使過渡季節仍需要開啟冷水機組，也將使空調能耗顯著增大。

3、室內溫度的設定上，由于盲目追求舒適性或者忽略了普通空調系統的自控系統，將導致系統在實際運行中沒有手段根據人員的變化和實際負荷進行必要的調整，致使供冷量、供水量和送風量都大于實際的需求，由此就會造成大量的能量浪費。

4、在水系統設計中應增加必要的控制手段，可在運行時根據流量的變化與功率的變化比成三次方關系，增大送回水溫差，減小水流量，以降低水系統設備的能耗。同時也可以采用變流量技術，改善水泵運行工況，使其保持在最高效率點運行，以達到節能的目的。

5、重視冷熱源的回收?？照{系統能源利用率最大限度的提高也是實現空調節能的主要途徑?，F在，我國空調冷熱回收利用主要是通過系統中安裝能量回收裝置，用排風中的能量來處理新風，就可以減少處理新風所需的能量，降低機組負荷，達到節能的目的。在選擇熱回收裝置時，應當結合當地氣候條件、經濟狀況、工程的實際狀況、排風中有害氣體的情況等多種因素綜合考慮，以確定選用合適的熱回收裝置，從而達到花較少的投資，回收較多熱（冷）量的目的。換熱器的布置形式和氣流方式對換熱性能也有影響，熱回收系統設計要充分考慮其安裝尺寸，運行的安全可靠性以及設備配置的合理性，同時還要保證熱回收系統的清潔度。熱回收設備可以與不同的系統結合起來使用，利用冷凝熱，以節約能源。

綜上所述，可見設計節能建筑是一個在設計理念上的改變，涉及到設計的方方面面，在這里談到的只是其中的幾個問題，也借鑒了不少的資料，希望能給同行們在設計相關建筑時提供一些有益的參考。相信隨著設備工藝技術的不斷更新和設計理念的進步，我國的節能建筑會穩步邁向國際先進水平。