第一章　建筑工程节能设计概论

第一节　建筑节能与建筑能耗基础知识

一、建筑节能的定义与内涵

（一）建筑节能的定义

1.节能的概念

节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。这既是《中华人民共和国节约能源法》对“节能”的法律规定，也是国际能源委员会的节能概念。

节能不能简单地认为只是少用能。节能的核心是提高能源效率。从能源消费的角度，能源效率是指为终端用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。

2.建筑节能的概念

建筑节能是指在居住建筑和公共建筑的规划、设计、建造和使用过程中，通过执行现行建筑节能标准，提高建筑围护结构热工性能，采用节能型用能系统和可再生能源利用系统，切实降低建筑能源消耗的活动。

（二）建筑节能的内涵

建筑节能的内涵是指建筑物在建造和使用过程中，人们依照有关法律、法规的规定，采用节能型的建筑规划、设计，使用节能型的材料、器具、产品和技术，以提高建筑物的保温隔热性能，减少采暖、制冷、照明等能耗，在满足人们对建筑舒适性需求（冬季室温在18℃以上，夏季室温在26℃以下）的前提下，达到在建筑物使用过程中，能源利用率得以提高的目的。

二、建筑节能的起因与动力

（一）建筑节能的起因

建筑节能是关系人类命运的全球性课题。建筑节能在世界上的历史到现在只有30多年。1973年第一次世界性能源危机以前，石油价格低廉，人们对节能并不关心。能源危机爆发后，石油价格飞涨，节能问题开始引起广泛重视。建筑用能要消耗全球大约1/3的能源，在建筑用能的同时，还向大气排放大量污染物，如总悬浮颗粒物（TSP）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等。于是，各发达国家普遍开始重视建筑节能。

（二）建筑节能经历的三个阶段

自1973年发生世界性的石油危机以来的30多年间，在发达国家，建筑节能的涵义经历了三个阶段：第一阶段，称为在建筑中节约能源（energy saving in buildings），我国称为建筑节能；第二阶段，称为建筑中保持能源（energy conservation in buildings），意为在建筑中减少能源的散失；第三阶段，称为在建筑中提高能源利用率（energy efficiency in buildings），意为不是消极意义上的节省，而是积极意义上的提高能源利用效率。

在我国，现在通称的建筑节能，其涵义应为第三阶段的内涵，即在建筑中合理地使用和有效地利用能源，不断提高能源利用效率。

（三）建筑节能的基本动力

我国燃料燃烧产生的CO2排放量，已经从1990年的616.89Mt增加到2001年的831.74Mt，并仍在快速增加。现在温室气体排放量居世界第2位，占世界温室气体排放总量的14％。现在，各发达国家的温室气体排放量普遍在减少或基本稳定，而我国则保持快速增加的趋势，其中包括建筑用能所排放的温室气体也在快速增加。温室气体的过度排放正在引起地球变暖，并将危及人类及生物界生存，而建筑用能排放的CO2占到全球排放总量的1/3，于是温室气体CO2的排放令世人十分关注，温室气体减排又成为建筑节能的基本动力。

三、建筑节能的特征及范围

（一）建筑节能的特征

建筑节能是确保人与社会、人与自然、当今人与未来人和谐共处（当今人不透支未来人的资源可视为和谐共处）的系统工程，具有明显的个性特征：

1.建筑节能实施的政府主导性

建筑节能是一个庞大的系统工程，从范围来讲，关系到人与社会、人与自然是否能和谐共处；从时空来讲，关系到当今人与未来人能否和谐共处；从涉及对象来讲，是个人、家庭、社团必须参与，但又不是个人、家庭、社团所能全盘主宰的工程，必须由国家以及各级地方政府主导实施。

2.建筑节能标准的动态渐进性

建筑节能标准视国家资源状况、社会经济发达程度、社会文明进步程度、国家在世界范围的影响力，以及国家意志的认知力的不同而表现出其一定时期的不同标准幅度。比如武汉现执行50％节能标准，北京执行65％节能标准，以后有可能执行80％节能标准等。

3.建筑节能方案的多样性

提高建筑围护结构的热工性能和采暖、制冷以及其他家用电器能效比的途径的多样性，且随着科技进步，提高建筑围护结构的热工性能和家电能效比手段还会不断出现更新换代的事实，决定了建筑节能实施方案的多样性。

4.建筑节能受益群体的广泛性

衣、食、住、行是人们基本生存需求，其中住、食、衣直接或间接与建筑节能相关。抓好建筑节能，直接受益者是地球上的每一个人。

5.建筑节能前景的可观性

建筑是文明社会人类生存、工作和活动的场所，随着社会的发展，人类的繁衍，建筑将永无止境地延续。不可再生的一次能源的有限存量及其随时间推移而逐渐减少与人口的不断增加，城镇化的加速，导致建筑量的不断增大，以及人们对建筑舒适度要求的逐步提升，决定了建筑节能具有广阔、长久的发展潜力。

（二）建筑节能的范围

建筑用能包括建造能耗和使用能耗两个方面。建造能耗属于生产能耗，系一次性消耗，其中又包括建筑材料和设备生产能耗，以及建筑施工和安装能耗；而建筑使用能耗属于民用生活领域，系多年长期消耗，其中又包括建筑采暖、空调、照明、热水供应等能耗。

发达国家把建筑节能的范围限于建筑使用能耗，这是因为建筑使用能耗比建造能耗大得多，而且建造能耗属于生产领域。我国建筑节能的范围按照国际上通行的办法，即指建筑使用能耗。但由于新建建筑和既有建筑改造规模很大，也应同时重视节约建造能耗和既有建筑的节能改造工作。

四、建筑节能概念链接

（一）节能建筑

节能建筑是按节能设计标准进行设计和建造，使其在使用过程中降低能耗的建筑。节能建筑与普通建筑相比具有如下特征：

（1）冬暖夏凉。门、窗、墙体等使用的材料保温隔热性能良好，房屋东西向尽量不开窗或开小窗。

（2）通风良好。自然通风与人工通风结合，兼顾每个房间。

（3）光照充足。尽量采用自然光，天然采光与人工照明相结合。

（4）智能控制。采暖、通风、空调、照明等家电均可按程序集中管理（逐步达到）。

（二）绿色建筑

绿色建筑是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间，同时在建筑全生命周期（物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除过程）中实现高效率地利用资料（能源、土地、水资源、材料），最低限度地影响环境的建筑物。

绿色建筑与普通建筑的区别：

（1）老的建筑能耗非常大，在建造和使用过程中消耗了全球能源的50％，产生了34％的污染，而绿色建筑耗能可降低70％～75％，有些发达国家达到零能源、零污染、零排放。

（2）普通建筑采用的是商品化的生产技术，建造过程的标准化、产业化，造成建筑风格大同小异，千城一面；而绿色建筑强调的是采用本地的文化、本地的原材料，看重本地的自然和气候条件，这样在风格上完全本地化。

（3）传统的建筑是封闭的，与自然环境隔离，室内环境往往不利于健康；而绿色建筑的内部与外部采取有效的连通办法，会随气候变化自动调节。

（4）普通建筑形式仅仅在建造过程或使用过程中对环境负责；而绿色建筑强调的是从原材料的开采、加工、运输一直到使用，直至建筑物的废弃、拆除，都要对人负责。

（三）生态建筑

生态建筑是尽可能利用建筑物当地的环境特色与相关的自然因素，比如地势、气候、阳光、空气、水流，使之符合人类居住，并且降低各种不利于人类身心健康的任何环境因素作用，同时，尽可能不破坏当地环境因素的循环，确保生态体系健全运行的建筑。

（四）可持续建筑

可持续建筑是指以可持续发展观规划的建筑。内容包括建筑材料、建筑物、城市区域规模大小，以及与它们有关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。为实现可持续建筑，必须反映出不同区域性的状态和重点，以及需要建立不同的模型去执行。

世界经济合作与发展组织（OECD）对可持续建筑给出了四个原则和一个评定因素。一是资源的应用效率原则；二是能源的使用效率原则；三是污染的防止原则（室内空气质量，二氧化碳的排放量）；四是环境的和谐原则。评定因素是对以上四个原则方面内容的研究评定。是否为可持续建筑以评定结果来判断。

可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷，与环境相融合，且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康、提高生产力、有益于子孙后代。实现可持续建筑，必须反映出不同区域的状态和重点，以及需要根据不同区域的特点建立不同的模型去执行。

（五）节能省地型住宅与公共建筑

节能省地型住宅与公共建筑是指在保证住宅功能和舒适度的前提下，坚持开发与节约并举，把节约放在首位。在建筑规划、设计、建造、使用、维护全生命周期中，尽量减少能源、土地、水和材料等资源的消耗，并尽可能对资源进行循环利用，实现资源循环利用的建筑。其核心内容为节能、节地、节水、节材与环境保护，即“四节—环保”。

我国从基本国情考虑，从人与自然和谐发展、节约能源、有效利用资源和保护环境的角度，提出了“节能省地型住宅和公共建筑”这一概念，主要内容是节能、节地、节水、节材与环境保护，注重以人为本，强调可持续发展。我国学者收集筛选出中外85个（其中国外70个，国内15个）运用可持续发展理念进行设计的建筑物进行分析，分析结果表明，其核心内容主要也是节能、节地、节水、节材与环境保护等方面。