建筑物理计算作业

中国是一个发展中国家，是一个建筑大国。

由于正处于工业化和城镇化快速发展阶段，中国直接建筑能耗占全国总能耗的 30%，单位建筑面积能耗是发达国家的2~3 倍，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。

对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染，这已成为制约我国可持续发展的突出问题。

国民经济的迅速发展，能源、资源问题将成为影响中国经济的一个重大战略问题，建筑节能和计划生育等问题一样，是我国国民经济发展的一项基本国策。

因此，建筑节能技术的发展刻不容缓。

目前，我国建筑物的建筑节能技术内容主要涉及到：建筑外围护结构节能技术、建筑供热制冷系统和建筑设备节能技术、可再生能源在建筑中应用技术。

而建筑外围护结构节能内容主要有：外墙保温隔热技术、门窗节能技术、屋面节能技术和地面、楼板及楼梯间隔墙技术、建筑遮阳技术等等；建筑供热制冷系统和建筑设备节能内容主要有：热电冷联产技术、供热系统温控与热计量技术、空调蓄冷技术、空调系统变频控制技术、热回收技术；可再生能源在建筑中应用技术内容主要有：太阳能（包括光热、光电）利用技术、浅层地源热泵（包括土壤源、地下水源、海水源、淡水源、污水源）和太阳能源热泵技术在建筑上的应用。

21世纪，我国就针对建筑节能开展了相应的工作，现已颁布与建筑节能相关的国家法规如下：2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议《中华人民共和国可再生能源法》2006年8月6日国务院《国务院关于加强节能工作的决定》2007年6月3日国务院《节能减排综合性工作方案》2007年9月国家发展和改革委员会《可再生能源中长期发展的规划》2007年10月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议《中华人民共和国节约能源法》与建筑节能相关的国家政策如下：2004年11月国家发展和改革委员会《节能中长期专项规划》2005年6月23日建设部科技司《建设部关于建设领域资源节约今明两年重点工作的安排意见》2006年7月发展和改革委员会、科技部、财政部、建设部《“十一五”十大重点节能工程实施意见》2006年8月25日建设部、财政部《建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》2006年9月4日财务部、建设部《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》同时，建设部和财政部对于可再生能源建筑的评审还发布了《可再生能源建筑应用项目评审办法》。

2008年8月1日国务院法制办公室《民用建筑节能条例》据了解，如果对目前城市中不符合节能标准的既有建筑实行节能改造，每年即可节约3500万吨左右的标煤，且如果仅对既有建筑中近20亿平方米的大型公共建筑进行全面的节能改造，即可带动形成近4000亿元的建筑节能产业链。

这些规范与标准的出台让建筑节能技术强制化与标准化，是建筑学专业设计中一个重要的里程碑，旧的建筑已然无法改变，但新的建筑从设计到建成，必定时刻坚守着建筑节能的原则。

按照国际经验和我国目前建筑用能水平发展预测，到2020年，我国建筑能耗占全社会总能耗的比例将达到35%左右，超越工业用能，成为用能的第一领域。

为了响应国家低碳经济，在宁波，不少企业也相继推出各种节能技术和产品，在降低自身碳排放的同时，也吹响了“低碳生活”的号角。

作为前不久法国戛纳的国际房地产投资交易会“绿色建筑奖”获得者宁波诺丁汉大学可持续能源技术中心（CSET）大楼，更是书写了一段零碳传奇。

这座节能楼四面都是蓝绿色通透玻璃，外部为“扇形”倾斜墙面，灵感来源于中国女性跳舞时用的折扇。

大楼地上五层，地下一层，主要功能是为新的可持续能源技术研究中心的员工和研究生提供专业研究实验室。

之所以称这幢大楼为碳零排放大楼，主要是因为它通过自己内部系统，利用阳光、雨水、风力等可再生资源，解决用电、用水等问题，不需产生二氧化碳。

“太阳点灯，雨水冲厕”，白天，太阳能板把日光转化为热能，带动发电系统，使电梯、机械通风和冷却水系统运转。

未用完的能源则储存在电池里，贮满后可维持大楼两个星期用电。

在天气良好的情况下，这些太阳能发电板每小时可发电600至800千瓦时，供60至80个100瓦的灯泡同时工作。

在太阳能板旁边，还安置着大量的太阳能集热器，负责大楼的热水供应，并通过太阳能吸收式空调，为整座建筑零碳制冷。

大楼还有自成一体的雨水收集系统，流经路面的雨水被校园里现有的地下雨水管道收集起来，用于卫生间的冲洗等，在校门旁边，还有一个小湖，用于收集雨水，实现循环利用。

大楼的主体外墙都是双层立面墙体，外层是隔热玻璃，内侧是水泥混凝土，中间的夹层既能通风又能隔热，从而保持室内恒温。

房间朝南一面都是双层玻璃幕墙，建筑中央还有通高的光井，因此白天不用开灯就可以工作学习。

同时，双层玻璃中间的夹层，上与光井相衔接，实现建筑散热，下通过专用的地源热泵和七八十米深的地下连通，空气在这个连通器中循环，就可以实现制冷、加热与除湿的作用。

除此以外，地下一层的屋顶上种满了绿色植被有效的起到了隔热的效果。

这些绿色设施，让建筑零排放的同时，达到冬暖夏凉的效果。

虽然大楼造价约为同样面积普通建筑的1.5倍，但未来25年，它可以节约449吨标准煤和减少1082吨碳排放。

另外，值得一提的是，大楼还拥有世界领先的防震技术，最高可抗7.9级地震。

对CSET大楼的考察激发了我对建筑围护结构节能技术强有力的探索欲。

综合网上搜集的资料与实地调研，简述如下：墙体保温隔热节能技术：墙体可采用岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚胺酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等新型高效保温绝热材料以及复合墙体，降低外墙传热系数。

窗户遮阳保温隔热节能技术：综合考虑建筑物的通风、遮阳、自然采光等。

例如，双层幕墙技术是中间带有可调遮阳板、且可通风的方式，夏季可有效遮阳和通风排热，冬季又可使太阳光透过，减少采暖负荷。

窗户及保温隔热节能技术：采取增加窗玻璃层数、窗上加贴透明聚酯膜、加装门窗密封条、使用低辐射玻璃（low-E玻璃）、封装玻璃和绝热性能好的塑料窗等措施，改善门窗绝热性能，有效降低室内空气与室外空气的热传导。

屋面保温隔热节能技术：采用高效保温材料保温屋面、架空型保温屋面、浮石沙保温屋面和倒置型保温屋面等节能屋面。

在南方地区和夏热冬冷地区屋面的采用屋面遮阳隔热技术。

经过对CSET的实地考察，让我醒悟，设计一栋建筑，并不是只关注造型与功能这样简单。

一栋有深度，对社会有价值的建筑，与其的生态环境效益息息相关。

我相信在我接下来的专业设计中，我会努力做到以下几点：（1）根据建筑功能要求和当地的气候参数，科学合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、建筑体型、间距、层高、选用节能型建筑材料、保证建筑外维护结构的保温隔热等热工特性，全面应用节能技术措施，最大限度减少建筑物能耗量。

（2）增强建筑维护结构的保温隔热性能，设计中使用环保、节能型建筑材料，可有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。

在满足通风、采光要求的前提下，尽量减少门窗的面积，并对窗户采取内遮阳设计，以减弱夏季太阳辐射，同时能在平常获得较多的自然采光。

（3）优先选用新型保温节能门窗，设计中采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗。

（4）设计通过增加高层建筑以减少建筑物占地面积，为环境绿化留出更多的地面。

绿化对居住小区气候条件起着十分重要的作用，它能调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻城市的大气污染，减低噪声，遮阳隔热，是改善居住小区微小气候，改善建筑室内环境，节约建筑能耗的有效措施。

（5）运用界面光学技术，设计建筑外墙采用白色饰面，屋面采用浅色瓦，以减少外表面对太阳辐射热的吸收，室内装修采用浅色材料，增加二次反射光线，以增强室内光线，并达到一定的均匀度，可节省照明能耗，也能减少为照明等设备散热而增加的空调负荷。

作为法国戛纳的国际房地产投资交易会唯一一个来自中国的获奖建筑项目的CSET大楼，也并不是“完美”的。

经过上次的实地考察，我发现CSET大楼内的空间利用效率并不高。

由于大楼的造型奇特，楼上都为不规则平面与空间，大楼中间的采光井带给整栋大楼明亮的光线同时，却也占据了大楼很大一部分体积，使原本能使用的建筑空间更加狭窄了。

虽然在地下一层与一层之间设了有机玻璃，扩宽了一层的使用面积，但由于地下一层的采光仍然靠这块玻璃透光，故这块玻璃上并不能用来安放设施。

CSET大楼虽然是建筑节能技术界的典范，但是与一栋同体积，同建筑面积的普通建筑相比，它作为一个建筑，空间利用率是大为不够的。

这也是节能技术与建筑实用性的一个矛盾所在。

因此，我认为，若能设计出一个更“经济”的采光通风设施，比如为地下一层专设一个采光口，楼上则靠玻璃幕墙采光，有必要的话设计其它一些小设施来取代这个大光井，可能会更好。

而这也是这次考察之行中我认为CSET大楼美中不足的地方。

随着经济技术的发展，建筑节能技术也不段提高。

现列举其中三种做些简述。

1. 地源热泵空调系统地温中央空调机组是一种利用地下恒温热源进行供冷供暖的新型节能环保空调设备，它根据逆卡诺循环原理，采用热泵技术（利用低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移），利用地温恒温能源，冬天通过空调机组热交换将地下水或土壤中的热量提出用于室内采暖，而夏天利用地下土壤或地下水带走热量达到制冷效果。

并可提供四季生活冷热水，其中夏季利用热回收技术，可提供免费生活热水，是当代最经济环保节能的中央空调机组。

2. 太阳能热水系统太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。

太阳能热水系统的分类以加热循环方式可分为：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水系统、储置式太阳能热水器等三种。

3. 建筑热电冷联产技术在热电联产基础上增加制冷设备，形成热电冷联产系统。

热电冷联产是利用热电系统发展供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统，冬季利用热电厂的热源供热，夏季采用溴化锂吸收式制冷机制冷，使热电厂冬夏负荷平衡，提高能源利用效率，降低运行成本。

通过采用节能建筑材料，选用节能环保设备，优化总平面和建筑单体设计，执行建筑节能设计标准，保证建筑围护结构的热工性能，加强建筑物用能设备的运行管理，对可再生能源进行利用，采取全方位的节能措施，能最大程度地减少建筑物能耗及对能源的依赖。

是促进资源节约利用、实现节能减排目标、改善人居环境的重要途径。

现阶段，我国的的建筑节能评价指标体系有以下三种：一、技术效果评价室外环境对建筑节能的技术效果评价。

一方面小区布局, 除了影响建筑各外表面可受到的日照程度外, 还将影响建筑周围的空气流动。

冬季建筑物外表面风速不同,会使散热量有5% ~7% 的差别, 建筑物两侧形成的压差还会造成很大的冷风渗透; 夏季室内自然通风程度也在很大程度上取决于小区布局。