第25卷,總第141期《節(jié)能技術(shù)》Vol. 25. Sum. No. 1412007年1月,第1期ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYJan.2007,No.1建筑系統(tǒng)節(jié)能初探陳光,方正平,江清陽(yáng),王東偉(安徽工業(yè)大學(xué),安徽馬鞍山23002)摘要:本文在建筑節(jié)能中引入了系統(tǒng)和載能體的概念,提出了建筑系統(tǒng)節(jié)能的思想,分析了研究建筑系統(tǒng)節(jié)能所涉及的時(shí)空范圍及內(nèi)容,把資源與能源在時(shí)空范圍的輸入與輸岀看作載能過(guò)程,通過(guò)載能流,簡(jiǎn)化了復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系,基于此,用系統(tǒng)工程的研究方法,劃分了建筑節(jié)能系統(tǒng),探索了建模思路,提岀建模方法,為優(yōu)化建筑節(jié)能方案和對(duì)建筑系統(tǒng)能耗模擬分析軟件開(kāi)發(fā)又提供了新思路。關(guān)鍵詞:系統(tǒng)節(jié)能;建筑系統(tǒng)節(jié)能;栽能體;建模中圖分類(lèi)號(hào):TU31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002-6339(2007)01-0030-06Elementary Study on Systemic Energy Efficiency in BuildingsCHEN Guang, FANG Zheng-ping, JIANG Qing-yang, WANG Dong-weiAnhui University of Technology, Anhui Province Ma'anshan 243002, China)Abstract: This paper introduces the concept of system and" energy - bearer" in building energy efficiencyand puts forward the thought of systematic energy efficiency in buildings. It also analyses the range of spacetime and content involved in studying systematic energy efficiency in buildings and considers the input and out-put of resources and energy within space time as the processes of carrying energy to simplify the complicated re-lations of space time through energy-current. Based on these, the paper compartmentalizes the system of energy efficiency in buildings and puts forward the thought and method of establishing the mathematical model bymeans of system engineering. It also provides a new idea of optimizing the project of energy saving in buildingsand exploits the analysis software on energy consumption in building systemKey words: systematic energy efficiency; systematic energy efficiency in buildings; energy -bearer; modeling0前言也是當(dāng)代建筑科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的生長(zhǎng)點(diǎn)3。雖然自80年代初開(kāi)展建筑節(jié)能工作以來(lái),我國(guó)的建筑節(jié)我國(guó)正在以空前規(guī)模建造高耗能建筑,據(jù)估算,能已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展,如高能效的建筑設(shè)備研發(fā)、太建筑領(lǐng)域內(nèi)的能耗占社會(huì)總能耗的30%以上,2000陽(yáng)能等天然能源的利用、廢熱的循環(huán)使用以及建筑年全國(guó)建筑能耗3.50億tce,如果建筑節(jié)能工作仍維節(jié)能的各種法律法規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系等方面都有很持目前狀況,2020年建筑能耗將達(dá)到1089億te,大推進(jìn)國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑物節(jié)能研究也十分廣泛(4-7),為2000年的3倍以上,占全社會(huì)總能耗的比例將上但是,筆者認(rèn)為對(duì)建筑節(jié)能的研究未能跳出建筑單升至40%(2)。建筑節(jié)能是建筑發(fā)展的基本趨勢(shì),體,注意力比較集中在建筑單體中的墻體、門(mén)窗、屋面等某一項(xiàng)或某個(gè)建筑設(shè)備,或其生命周期中的某收稿日期2006-11-16修訂稿日期2006-12-05個(gè)階段缺少整體的、系統(tǒng)的觀念和方法,這是不全作者簡(jiǎn)介:陳光(1963~),男,河北玉田,教授,博士。30面的。因?yàn)槟辰ㄖ误w的節(jié)能并不代表整座城市是謂載能體是指:凡是在制備過(guò)程中,消耗了能量的物節(jié)能的,而城市功能區(qū)布局不當(dāng)、交通、管網(wǎng)等建設(shè)體,以及本身能產(chǎn)生能量的物體8。由載能體的概不合理,也會(huì)產(chǎn)生能源利用率不高,增加建筑單體能念可知,為了節(jié)能我們必須:耗。我們應(yīng)該協(xié)調(diào)多方面的因素,這種“協(xié)調(diào)”既有(1)既節(jié)約能源,又節(jié)約非能源。因?yàn)殇摬?、水空間意義上的協(xié)調(diào),又有時(shí)間意義上的協(xié)調(diào),是一個(gè)泥、磚瓦、玻璃、機(jī)器設(shè)備等原材料和中間產(chǎn)品都消涉及諸多因素的系統(tǒng)工程。耗了能源才生產(chǎn)出來(lái)的,包含了“物化了的能源”,節(jié)建筑系統(tǒng)節(jié)能的思想約這些非能源就是節(jié)約能源的需要。因此,節(jié)能工作一定要一手抓能源,一手抓非能源,這是節(jié)能工作1.1既要單體的節(jié)能又整體系統(tǒng)的節(jié)能的又一個(gè)根本觀點(diǎn)。建筑節(jié)能之所以復(fù)雜,不僅是因?yàn)橘Y源與能源(2)既要節(jié)約,又要合理利用。我們節(jié)能工作不在時(shí)空范圍內(nèi)的輸入與輸出過(guò)程中涉及的內(nèi)容多、僅要降低載能體的單耗,又要降低單位載能體的載面廣,更是因?yàn)樗婕暗膬?nèi)容是由相互作用和相互能量,不是單純抑制建筑用能需求,而是提高能效依賴的若于組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的整比,建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于提高建筑能量高效率15。體,具有不同于組成它的諸要素的新的屬性,它是根據(jù)建筑系統(tǒng)節(jié)能的思想,建筑節(jié)能原有的節(jié)個(gè)系統(tǒng)。能含義也擴(kuò)展了,建筑節(jié)能的研究范圍、內(nèi)容、方法因而建筑系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)緊緊圍繞“系統(tǒng)”這個(gè)概念等都有了新的延伸。展開(kāi),要求節(jié)能工作既要考慮單體的節(jié)能,又要考慮整體系統(tǒng)的節(jié)能,還要注意前與后、左與右的協(xié)調(diào)與2建筑系統(tǒng)節(jié)能的時(shí)空范圍配合,這是節(jié)能工作中的一個(gè)根本觀點(diǎn)8)。其總的通過(guò)前面對(duì)建筑系統(tǒng)節(jié)能的認(rèn)識(shí)可知,建筑系思想表述為統(tǒng)節(jié)能的研究領(lǐng)域不只局限于建筑單體,必然在空(1)整體性:并不是安裝幾種節(jié)能設(shè)備、采用間和時(shí)間上都會(huì)有新的延伸,其時(shí)空坐標(biāo)如圖1所些節(jié)能材料就能達(dá)到節(jié)能最優(yōu)目標(biāo),而是要把節(jié)能示。要素放眼于它們所在的系統(tǒng)之中,把它們同其它要素聯(lián)系起來(lái),發(fā)揮出整體大于部分之和的功效。外環(huán)境系統(tǒng)(2)相關(guān)性:要考慮建筑系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)要素對(duì)城市系統(tǒng)能耗的相互影響,比如增大窗的面積就會(huì)減少墻的小區(qū)系統(tǒng)面積,這樣就會(huì)對(duì)供暖、空調(diào)、通風(fēng)及照明能耗等都空間領(lǐng)域建筑單體系統(tǒng)產(chǎn)生影響{90。不僅如此,還要考慮建筑單元子系統(tǒng)、建筑單體子系統(tǒng)、建筑小區(qū)系統(tǒng)、城市系統(tǒng)之間建材‖運(yùn)建‖建筑拆生產(chǎn)輸日造H運(yùn)行除的相互關(guān)系對(duì)能耗的影響。比如單體與單體之間的布局,不僅影響到小區(qū)交通能耗,還影響到日照得時(shí)間領(lǐng)城熱、通風(fēng)散熱及排水等。圖1建筑系統(tǒng)節(jié)能研究領(lǐng)域的時(shí)空坐標(biāo)(3)開(kāi)放性:建筑節(jié)能工作與環(huán)境共生,①高效Fig. 1 The spatitemporal coordinates in research area利用外部環(huán)境提供的可再生自然能源,包括風(fēng)能、太systematic energy efficiency in building陽(yáng)能、地?zé)崮艿?。②?jié)約資源就是保護(hù)環(huán)境12),2.1空間領(lǐng)域保護(hù)環(huán)境又可以減少因環(huán)境低劣而消耗能源與資由建筑系統(tǒng)的開(kāi)放性及相關(guān)性決定了建筑系統(tǒng)源節(jié)能必須考慮從能源與資源的獲取到輸送、分配再(4)動(dòng)態(tài)性:系統(tǒng)是一個(gè)“活”的有機(jī)體,系統(tǒng)的到消耗的整個(gè)過(guò)程在空間上必然涉及到外環(huán)境系平衡和穩(wěn)定是一種動(dòng)態(tài)的平衡和穩(wěn)定。因此我們研統(tǒng)、城市系統(tǒng)建筑小區(qū)系統(tǒng)建筑單體及建筑單元究建筑系統(tǒng)節(jié)能時(shí)應(yīng)充分考慮:①地區(qū)差異的觀五個(gè)不同層次上的節(jié)能問(wèn)題,而且能量的承載與交念(13)。②考慮時(shí)間因素,適應(yīng)外環(huán)境的變化。③考換貫穿了這五個(gè)不同層次的系統(tǒng),把它們緊緊聯(lián)系慮建筑的全壽命過(guò)程14④考慮資源與能源的循在一起,在研究各個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能時(shí)就離不開(kāi)考慮它環(huán)再利用們之間的相互影響相互作用,只有這樣才能達(dá)到整1.2既要合理利用能源,又要合理利用非能源系統(tǒng)節(jié)能還僅僅圍繞“載能體”的概念展開(kāi)。所體上的節(jié)能。(1)外環(huán)境系統(tǒng)建筑系統(tǒng)通過(guò)各種方式不斷地作用。因?yàn)槟芰康某休d與交換同樣貫穿了建材生從外部環(huán)境獲取各種能源及資源。只有在系統(tǒng)地了產(chǎn)、運(yùn)輸、建筑建造、運(yùn)行、拆除各個(gè)階段,把它們聯(lián)解外環(huán)境(如地形地貌、天氣狀況等)的變化規(guī)律及系在一起,比如構(gòu)成墻體的主要材料磚塊,雖然在第其特征,才能讓外環(huán)境的能源與資源有效的輸入到階段的生產(chǎn)載能比較少,但由于材質(zhì)關(guān)系會(huì)影響建筑系統(tǒng)內(nèi),被有效利用到第二階段的運(yùn)輸載能,其熱工性能也會(huì)影響到第(2)城市系統(tǒng):建筑系統(tǒng)與外環(huán)境的能源與資源四階段的運(yùn)行載耗,同樣也會(huì)影響到廢棄后處理的的輸入與輸出,必須通過(guò)城市系統(tǒng)來(lái)組織和調(diào)度,如載耗。通過(guò)交通網(wǎng)來(lái)組織建材、設(shè)備和人等物流分配,通過(guò)管網(wǎng)來(lái)組織水天然氣等能源的分配,通過(guò)電網(wǎng)來(lái)細(xì)3建筑系統(tǒng)節(jié)能的研究?jī)?nèi)容織電能的分配,等等。所有這些組織與調(diào)度都是前面分析了建筑系統(tǒng)節(jié)能的時(shí)空領(lǐng)域,其實(shí),在個(gè)載能過(guò)程,于是應(yīng)協(xié)調(diào)好能源與資源的組織與調(diào)空間領(lǐng)域的載能過(guò)程同樣存在時(shí)間性,在時(shí)間領(lǐng)域度,降低在輸送、分配過(guò)程中的載能,如供熱管網(wǎng)節(jié)的載能過(guò)程也存在空間性,時(shí)空是交叉的,這里為了能技術(shù)10、油氣輸配管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等7。研究方便,在空間上舉例說(shuō)明了能源載能流的組織(3)建筑小區(qū)系統(tǒng):建筑小區(qū)系統(tǒng)也承擔(dān)著對(duì)分配節(jié)能,在時(shí)間上舉例說(shuō)明了資源載能體在整個(gè)電、水、氣等能源與資源的輸入輸出功能,但建筑小生命周期的利用節(jié)能。它們之間的能量流動(dòng)錯(cuò)綜復(fù)區(qū)對(duì)能源、資源的分配功能還主要表現(xiàn)在對(duì)可再生雜,但能量都通過(guò)載能體進(jìn)行流動(dòng)和利用,引進(jìn)載能能源的分配上,如通過(guò)合理的組織小區(qū)布局,把太陽(yáng)體概念后,這種復(fù)雜的關(guān)系就可以簡(jiǎn)化,如圖2。能、風(fēng)能合理分配到小區(qū)內(nèi)各建筑單體和單體的某圖2中標(biāo)明了建筑整個(gè)生命周期的能量消耗過(guò)個(gè)部位,充分利用可再生能源載能體,如分布式能源程由許多道載能流程組成,每道流程由許多環(huán)節(jié)組系統(tǒng)。另外小區(qū)本身也消耗能源,如小區(qū)照明、景觀成,每個(gè)環(huán)節(jié)又由多道相對(duì)應(yīng)的工序組成,指向各工用水等,如何協(xié)調(diào)降低小區(qū)的這些載能也不容忽視。序的箭頭表明了載能量的流向。在時(shí)間范圍內(nèi),各(4)建筑單體系統(tǒng):建筑單體系統(tǒng)主要包括建筑種資源載能體由生產(chǎn)載能、輸送載能、建造載能、運(yùn)結(jié)構(gòu)、外形、朝向、內(nèi)部空間分割、窗、墻組合方式等行載能及拆除處理回收載能五個(gè)環(huán)節(jié)組成,稱為第要素及其相互關(guān)系。建筑單體系統(tǒng)聯(lián)系著建筑空間道載能主流程,如:將墻體載能體從材料生產(chǎn)→≯材與環(huán)境空間,承擔(dān)著接收、利用從城市、小區(qū)等外部料運(yùn)輸→墻的建造→墻的運(yùn)行(指墻在生命周期內(nèi)環(huán)境空間輸送過(guò)來(lái)的能源與物質(zhì)。如:通過(guò)天井、風(fēng)與外環(huán)境傳熱引起增加冷熱負(fù)荷的載能過(guò)程)→墻塔、幕墻等建筑結(jié)構(gòu)形式,促進(jìn)自然通風(fēng)和自然采的拆除處理,整個(gè)載能過(guò)程看成一道流程;將空氣載光,有效利用了由小區(qū)系統(tǒng)分配到各建筑單體的太能體從進(jìn)入室內(nèi)前的預(yù)處理(生產(chǎn))→傳送→運(yùn)行調(diào)陽(yáng)能與風(fēng)能,又如建筑底層架空,屋頂綠化等方式有節(jié)到人體所需溫濕度(運(yùn)行)→排出室內(nèi)的整個(gè)載能效利用了現(xiàn)有的空間資源。過(guò)程看成一道流程;將水載能體從污水(雨水)收集(5)建筑單元系統(tǒng):主要包括供電、供水、供氣、→水處理→輸送→調(diào)節(jié)到所需的溫度→排放的整個(gè)照明、烹飪、HVAC等設(shè)備及其安裝運(yùn)行,家具、裝修載能過(guò)程看成一道流程,等等。在空間范圍內(nèi),各種物、以及墻、門(mén)、頂、地板等建筑元素的材質(zhì)性質(zhì)、色能源載能體由開(kāi)采及運(yùn)輸調(diào)配兩個(gè)環(huán)節(jié)組成,稱為彩搭配等,建筑單元把通過(guò)不同方式獲得的各種能第二道載能主流程,如將電能載能體從發(fā)電(生產(chǎn))源與資源,在單體內(nèi)的各個(gè)要素相互聯(lián)系、作用下進(jìn)通過(guò)城市電網(wǎng)傳送→小區(qū)調(diào)度到建筑單體的整個(gè)行消耗,可以把這種消耗過(guò)程看作是系統(tǒng)內(nèi)各元素載能過(guò)程看成一道流程,將太陽(yáng)能載能體通過(guò)小區(qū)與設(shè)備的一個(gè)載能過(guò)程。布局分配到建筑單體或其某個(gè)部位→收集利用的整2.2時(shí)間領(lǐng)域個(gè)載能過(guò)程看成一道流程等等。由建筑系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性決定了建筑系統(tǒng)節(jié)能必須顯然,節(jié)能工作就從載能體入手,其內(nèi)容主要包考慮從建材生產(chǎn)、運(yùn)輸、建筑物的建造、運(yùn)行,直至廢括:(1)降低各道載能流程中載能體的單耗及載能棄的各個(gè)載能階段的綜合節(jié)能,在時(shí)間上建立全生量;(2)多利用可再生能源載能體;(3)回收各個(gè)環(huán)節(jié)命周期概念。這里所要強(qiáng)調(diào)的是在研究各個(gè)時(shí)間段散失的載能體及各種能量。其涉及的研究?jī)?nèi)容大體的節(jié)能時(shí),離不開(kāi)考慮它們之間的相互影響和相互如表1。32不可再生能源載能體開(kāi)采環(huán)節(jié)(a)運(yùn)輸與調(diào)度環(huán)節(jié)(b)空間范生產(chǎn)藏能輸送載能造載能運(yùn)行款能拆除處理回收圍環(huán)節(jié)(1)環(huán)節(jié)(2)環(huán)節(jié)(3)環(huán)節(jié)(4)載能環(huán)節(jié)(5)的載能流程運(yùn)輸與調(diào)度環(huán)節(jié)(c)可再生能源載能體利用環(huán)節(jié)(d時(shí)間范圍的載能流程圖2建筑節(jié)能系統(tǒng)的載能量流通示意圖Fig. 2 The sketch map of the currency of energy-bearer in the system of energy efficiency in buildings表1建筑系統(tǒng)節(jié)能研究?jī)?nèi)容列表Table 1 The list of research contents of energy efficiency in buildings所涉及的途徑途徑所涉及的內(nèi)容舉例降低原材料(鋼筋、水泥、磚瓦等建材)單耗及載建材的生產(chǎn)工藝城市交通布局(影響建材的運(yùn)輸能耗)、能量建材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和市場(chǎng)運(yùn)行等降低中間產(chǎn)品(墻、窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)及輔助設(shè)備施圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法、保溫隔熱等性能(影響到運(yùn)行過(guò)程工、運(yùn)行)單耗及載能量中吃掉的能耗)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的拆除處理、回收耗能、及所需建材的量(節(jié)材)等降低空氣載能體的單耗及載能量新風(fēng)處理(除塵加濕)、空氣傳送、空氣調(diào)節(jié)到人體所需溫降低各道載能流度的能耗、以及所需的新風(fēng)量等程中載能體的單耗降低水(雨水和自來(lái)水)載能體的單耗及載能量水處理用能、水網(wǎng)調(diào)節(jié)輸送用能達(dá)到人所需溫度的耗能及耗水量(節(jié)水)等及載能量降低光能載能體(照明)單耗及載能量采光設(shè)備用能、圍護(hù)結(jié)構(gòu)采光建筑結(jié)構(gòu)布局等降低建筑設(shè)備單耗及載能量(包括設(shè)備建造、運(yùn)烹任、電視、電腦等設(shè)備及運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)行中發(fā)熱對(duì)冷熱負(fù)行及運(yùn)行中因發(fā)熱(內(nèi)擾)增加冷熱負(fù)荷的載能)荷的影響(不包括HVAC設(shè)備和照明設(shè)備,因?yàn)槠漭d能量已經(jīng)加載在空氣和光能載能體上)降低電、天然氣、煤、燃?xì)獾炔豢稍偕茉磫魏募俺鞘胁季?、城市能源結(jié)構(gòu)電網(wǎng)煤氣管網(wǎng)及能源生產(chǎn)等載能量降低太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉摧d能體獲取可再生能源的相關(guān)設(shè)備的制造、運(yùn)行用能的單耗及載能量2.多利用可再生能多利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉摧d能小區(qū)布局、綠化、建筑形態(tài)、外部氣候環(huán)境、地形地貌及其源載能體體相關(guān)設(shè)備技術(shù)3.回收各個(gè)環(huán)節(jié)散對(duì)廢水、廢熱、廢棄建筑材料、設(shè)備等回收循環(huán)再如中水回用、余熱利用,建筑拆除后對(duì)鋼筋等建材的回收失的載能體及各種用(載能量一般取零)能量據(jù)費(fèi)用和效果選優(yōu)的判別標(biāo)準(zhǔn)。可以總結(jié)出系統(tǒng)分4研究方法析的五項(xiàng)基本內(nèi)容:系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)要素、系統(tǒng)劃分、4.1系統(tǒng)工程方法定義及研究步驟建立模型和優(yōu)化模型。系統(tǒng)工程方法就是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā),始終著4.2建筑系統(tǒng)節(jié)能研究步驟重從整體與部分之間、整體與外部的相互聯(lián)系、相互(1)建筑系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)分析作用、相互制約的關(guān)系中綜合地、精確地考察對(duì)象,系統(tǒng)的目標(biāo)即是建立系統(tǒng)的根據(jù),也是系統(tǒng)的揭示對(duì)象的系統(tǒng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,以達(dá)到最佳化目出發(fā)點(diǎn),因而在研究建筑系統(tǒng)節(jié)能時(shí),首先應(yīng)分析系的的一種方法。統(tǒng)期望達(dá)到的目標(biāo)。建筑系統(tǒng)節(jié)能的根本目標(biāo)當(dāng)然系統(tǒng)分析步驟:①分析期望達(dá)到的目標(biāo);②達(dá)到是節(jié)能,這個(gè)根本目標(biāo)又由下面三個(gè)目標(biāo)(降低各道日標(biāo)所需的各種設(shè)備或技術(shù)以及各種方案所需的資載能流程中載能體的單耗及載能量,多利用可再生源和費(fèi)用;③劃分系統(tǒng);④建立數(shù)學(xué)模型,表明日標(biāo)、能源載能體,回收各個(gè)環(huán)節(jié)散失的載能體及各種能技術(shù)設(shè)備、環(huán)境資源間相互的數(shù)學(xué)或邏輯關(guān)系;⑤依量)組成,這三個(gè)目標(biāo)下面又由許多下級(jí)標(biāo)組成,目標(biāo)之間既相互獨(dú)立又相互影響制約。層面第一個(gè)層面針對(duì)時(shí)間載能流程建立模型,是建(2)建筑系統(tǒng)節(jié)能要素分析及系統(tǒng)劃分筑單體的層面第二個(gè)層面是針對(duì)空間載能流程建般情況下,實(shí)現(xiàn)其一目標(biāo),涉及多種要素,系立模型,是為建筑物輸送、分配能源所涉及的外環(huán)統(tǒng)要素為不同的設(shè)計(jì)而表現(xiàn)不同的功能,產(chǎn)生不同境、城市、小區(qū)層面。的系統(tǒng)變量,被各種手段聯(lián)系成不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),來(lái)現(xiàn)對(duì)第一道主載能體流程中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)載能體實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能,要素分析往往和系統(tǒng)劃分是同步進(jìn)子系統(tǒng)的載能量建立模型為例,提出建模思路,首先行的。是對(duì)墻體載能體(=1)的載能流程(共5個(gè)環(huán)節(jié),=1~5)建立模型其載能量記為E1,k,1,則建筑節(jié)能系統(tǒng)E,,k,=∑、(E,,k,1+E1,2,k,1+E1,3,第一道載能主流程系統(tǒng)資源[第二道載能主流程系統(tǒng)(能源]E1,4,k,+E11,5,k,l(2)聞圖圈南奇11可77E,L,k,l指載能體1(墻)在第1環(huán)節(jié)(建造墻體送除載戴載載載采再調(diào)調(diào)所需材料的生產(chǎn)環(huán)節(jié))中,在k工序下對(duì)第l種能源能能能能環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)生度莽能度節(jié)∏節(jié)∏節(jié)節(jié)節(jié)節(jié)能環(huán)|/節(jié)源∥環(huán)的載能量,同樣,E,k,、E1,3,k,1、E1,4,,1、E1,k,分系系系系‖系系源系載節(jié)別指墻在第2~5環(huán)節(jié)(建造墻體所需材料的運(yùn)輸、統(tǒng)∏統(tǒng)∏統(tǒng)統(tǒng)∏統(tǒng)統(tǒng)戴系|統(tǒng)能∥/系統(tǒng)墻體建造、運(yùn)行及拆除環(huán)節(jié))中,在各自k工序下對(duì)圖3建筑節(jié)能系統(tǒng)劃分第l種能源的載能量,其中墻的運(yùn)行載能是指墻在Fig 3 The division of the system of energy eficiency in buildings生命期內(nèi),在一定工況下“吃”掉的能量,主要是與我們把大系統(tǒng)分解為適當(dāng)?shù)淖酉到y(tǒng),尋求子系外環(huán)境傳熱引起增加冷熱負(fù)荷的載能。統(tǒng)最優(yōu),然后,通過(guò)互相間的聯(lián)系、協(xié)調(diào)與改進(jìn),保證然后再對(duì)每項(xiàng)建立子模型,如墻的運(yùn)行環(huán)節(jié)載各子系統(tǒng)之間沒(méi)有矛盾現(xiàn)象后再進(jìn)行全面規(guī)劃,以能:達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化。在前面初步分析了建筑系統(tǒng)印4,k,=4g(3)節(jié)能的研究范圍和內(nèi)容后,我們就可以較為合理地劃分出系統(tǒng),便于理清頭緒,建立模型。為了研究方其中A墻為墻體面積,為傳導(dǎo)系數(shù)(與墻體熱工性便筆者按建筑在整個(gè)生命周期載能體在空間和時(shí)能有關(guān))2為內(nèi)外壁溫度變化。同樣對(duì)窗戶建模,其間上的載能流程來(lái)劃分系統(tǒng),如圖3所示。載能量記為E2,k,1,則(3)建立模型E2,l,1=2E2,,1+E2,2,k,l+E2,,+如前分析,為了研究方便,將建筑的整個(gè)生命周期看作由許多道載能流程組成,每道流程由多個(gè)環(huán)E2,4,k,+E2,5,k,l(4)節(jié)組成,每個(gè)環(huán)節(jié)由多道相對(duì)應(yīng)的工序組成每一道要說(shuō)明的是E2,4,k,模型比E1,4.復(fù)雜,包工序又有許多道平行工序,建筑在整個(gè)生命周期的括短波輻射得熱引起的冷熱負(fù)荷載能總載能量等于各道流程載能量的和,先對(duì)第一道主2,1=(aJ△A2+2.B2,y2J1△,)(5)流程所載的能量Q1建模,等于這一道流程所消耗的原材料、燃料、動(dòng)力的載能量加和,即其中J=BJ如+F,J+F回p,J為直接傳達(dá)日Q1=E,;k,(i=1,2..n;=1,2.照量(法線面直接傳達(dá)日照量Jn、水平面的天空日5;k=1..m;L=1,2)(1)照量J、反射日照量J三項(xiàng)之和),2為表面x的受照率,Fax為表面x對(duì)天空的角系數(shù),F,x為表E,為第一道主流程中第種載能體(共n)面x對(duì)地面的角系數(shù)。aJ2△A2為表面x對(duì)日照的直的載能流程的載能量,為環(huán)節(jié)號(hào)(共5個(gè)環(huán)節(jié)),k為N對(duì)應(yīng)于相應(yīng)環(huán)節(jié)的工序號(hào)(共m道),=(1或2),1接吸收部分,2B,2△A,為別的面反射到面的代表各工序?qū)Σ豢稍偕茉吹妮d能量,2代表各工日照,另外還有一部分轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)波輻射。序?qū)稍偕茉吹妮d能量。屋頂E3,.,、門(mén)E,;,,以及地板E5,k,等其然后再對(duì)第二道主流程中燃料、動(dòng)力的載能量它圍護(hù)結(jié)構(gòu)也可以用同樣的方法算出載能量,這樣建立模型,即每種燃料、動(dòng)力本身所含的能量和輸送就可以得到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總載能量過(guò)程中的載能,記為Q2,那么建筑在整個(gè)生命周期E圍護(hù)結(jié)構(gòu)=E1,,k,1+E2,,k,+E3,},+E4,小,k,的總載能量Q等于這兩道主流程載能量的加和,即+E5,kQ=Q1+Q2,這樣,建筑系統(tǒng)節(jié)能模型就分為兩個(gè)通過(guò)引人載能體在各自工序中載能量μ產(chǎn)讓算34建筑能耗的方法比較全面,它能反映如下特點(diǎn)(以圍統(tǒng)工程的研究方法,根據(jù)載能流程,劃分了建筑節(jié)能護(hù)結(jié)構(gòu)模型為例)系統(tǒng),探索了建模思路,提出了建模方法,為優(yōu)化建①相關(guān)性筑節(jié)能方案和對(duì)建筑系統(tǒng)能耗模擬分析軟件開(kāi)發(fā)又首先,圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型式(6)不是線性相加,提供了新思路。E,;,k,、E2,k,等是相互影響的,如式(3)中墻的面建筑系統(tǒng)節(jié)能方法的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn),但由于積A和式(5)中窗的面積△A2是相互聯(lián)系的,它們系統(tǒng)工程涉及內(nèi)容多領(lǐng)域廣,需要多方面知識(shí)技術(shù)共同影響著圍護(hù)得熱,在模型中就能體現(xiàn)出來(lái)。在子的綜合,在這里筆者只是初步的提出了建筑系統(tǒng)節(jié)模型中,如式(2)中,E1,k,4、E12,、1、E13.,、能的思想和框架,具體應(yīng)用到建筑的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)中E14,A,1、E15,k,各個(gè)階段的載能是相互影響的,不還有很長(zhǎng)的路要走。是線性相加。參考文獻(xiàn)再次,圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型式與別的模型是有聯(lián)系的,〔1〕涂逢祥建筑節(jié)能形勢(shì)與政策〔J.中國(guó)建設(shè)信息供如空氣載能體模型中涉及到壁面空氣溫度及流速熱制冷,2006,(01):54-57這肯定影響到墻體運(yùn)行載能E1,4,k,10〔2〕楊居光.建筑中的固化能耗[J.節(jié)能技術(shù),2004,22(06):32-38②動(dòng)態(tài)性〔3〕劉東,陳沛霖,張?jiān)评そㄖh(huán)境與暖通空調(diào)節(jié)能模型中J=J如m+FJ+Fgo,xJ本是隨時(shí)J.節(jié)能技術(shù),2001,19(02):17-19間變化而變化的因?yàn)槿照樟侩S時(shí)間在變化,而且根[4J Pantelis N. Botsarisa, Spyridon Prebezanos. A methodology據(jù)遮陽(yáng)等設(shè)備運(yùn)行在改變。for a thermal energy building audit. Building and Environment③考慮了整個(gè)周期的能耗,能反映出各個(gè)階段2004,39:195-19的能耗對(duì)比。而且可根據(jù)研究需要把能源的輸送、[5]T.Y Chen, J. Burnett, C. K Chau. analysis of embodied開(kāi)采能耗也考慮在內(nèi)。energy use in the residential building of Hong Kong. Energy, 2001④能反映出對(duì)可再生能源的利用量占總能耗的263-30比例。[6J0mar M Al-Rabghi, Douglas CHittle,En(4)系統(tǒng)優(yōu)化in buildings: overview and blast example, Energy Conversion andmanagement2001,42:1623-1635建筑系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)的最優(yōu)化,最終是提供有關(guān)(7JE H. Mathewsas, D. Amdta, M. F Geyser. Reducing the的最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理等方案。系統(tǒng)最energy consumption of a conference centre-a case study using soft優(yōu)化是通過(guò)模型進(jìn)行的建筑系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化是一種war. Building and envimnment0,:47-44動(dòng)態(tài),由于研究對(duì)象的高度復(fù)雜性,因而在最優(yōu)化技〔8〕陸鐘武,蔡九菊,編著.系統(tǒng)節(jié)能基礎(chǔ)[M〕.北京:科術(shù)方面,具有相當(dāng)?shù)碾y度。高速計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)學(xué)出版社,1993,p.8-12的最優(yōu)化提供了條件。優(yōu)化方法可分為靜態(tài)的分層9江億我國(guó)建筑耗能狀況及有效的節(jié)能途徑[J暖優(yōu)化和動(dòng)態(tài)優(yōu)化,分層優(yōu)化主要是對(duì)空間范圍的各通空調(diào),2005,35(03):30-40個(gè)系統(tǒng)之間的優(yōu)化,如對(duì)外環(huán)境系統(tǒng)、城市系統(tǒng)、小[10]Enedir Ghisi John A Tinker. An Ideal Window Area con區(qū)系統(tǒng)之間的優(yōu)化,使其在整個(gè)研究范圍最優(yōu)。動(dòng)cept for energy efficient integration of daylight and artificial light in態(tài)優(yōu)化主要是對(duì)時(shí)間變化進(jìn)行優(yōu)化,使其在整個(gè)生buildings. Building and Environment, 2005, 40: 51-61〔11)蕾,秦佑國(guó).可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用命周期內(nèi)最優(yōu)?！睯建筑學(xué)報(bào),2006,(02):13-175結(jié)束語(yǔ)〔12〕伍小亭.公共建筑節(jié)能任重道遠(yuǎn)〔J.天津建設(shè)科技,2005,(06):69-10本文在建筑節(jié)能中引入了系統(tǒng)和載能體的概〔13〕吳元煒當(dāng)代建筑節(jié)能設(shè)備與產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)[J〕念,認(rèn)為研究建筑節(jié)能應(yīng)既節(jié)約能源,又節(jié)約非能建筑學(xué)報(bào),202,(0m9:27源,既要單體的節(jié)能又要整體系統(tǒng)節(jié)能的思想,并采〔14宋春華觀念·技術(shù)政策一關(guān)于發(fā)展“節(jié)能省地型用載能體的概念分析了建筑系統(tǒng)載能過(guò)程,研究了住宅的思考(建筑學(xué)報(bào),200)5-7建筑系統(tǒng)節(jié)能所涉及的時(shí)空范圍及內(nèi)容,把空間上〔15龍惟定試論建筑節(jié)能的新觀念[J中國(guó)住宅設(shè)施,2005,(02):10-13.分為外環(huán)境系統(tǒng)、城市系統(tǒng)、小區(qū)系統(tǒng)、建筑單體及〔16〕宋國(guó)宏推廣建筑節(jié)能技術(shù)降低能源消耗〔J.節(jié)能建筑單元五個(gè)部分,把時(shí)間范圍內(nèi),分為建材生產(chǎn)、技術(shù),0,2(03):37-40運(yùn)輸、建筑建造、運(yùn)行及拆除五個(gè)環(huán)節(jié),并把資源與〔17〕謝萍,孫建剛,王金泰,等.長(zhǎng)輸管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行,油氣能源在時(shí)空范圍內(nèi)的輸入與輸出看作載能過(guò)程,通輸配節(jié)能降耗[門(mén)〕.節(jié)能技術(shù),200624(02):181-184過(guò)載能流,簡(jiǎn)化了復(fù)雜的時(shí)空關(guān)系,基于此,運(yùn)用系TH媒35