建筑设备节能新技术第二章.docx

第二章建筑节能可能的技术创新和我国应贡点发展的领域

一、优化建筑设计

建筑造型及围护结构形式对建筑物性能有决定性影响。直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平等。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑供暖通风空调能耗。不同的建筑设计形式会造成能耗的巨大差别。然而建筑物是复杂系统，各方面因素相互影响，很难简单地确定建筑设计的优劣。例如加大外窗面积可改善自然采光，在冬季还可多获得太阳热量，但在冬季的夜间却会增大热量消耗，同时还会在夏季由于太阳辐射从窗户进人使空调能耗增加。这就需要利用动态热模拟技术对不同的方案进行详细的模拟预测和比较。科技部中美合作项目低能耗示范建筑在建筑设计阶段对十余不同的方案进行了详细的模拟计算比较，从而使最终选定的建筑方案比原方案节能30%以上。为实现这种模拟优化分析，发达国家从上世纪70年代第一次能源危机开始，就投人大量经费，开发出多个建筑能耗模拟预测和优化软件，并将其作为推广建筑节能的最有效技术措施。目前在各国的建筑节能设计导则或规范中，都要求设计者必须进行动态模拟预测与优化。

美国自上世纪70年代起持续开发的能耗模拟软件DOE-2是北美应用最广泛的软件，也对美国建筑节能的推动起到一定的作用。但近20多年的应用陆续反映出的问题使DOE-2很难进一步完善以适应各种新出现的问题。因此自1997年开发者已停止对DOE-2的技术支持，美国能源部组织多个部门共同开发新的建筑能耗模拟软件EnergyPlusES3，以全面替代DOE-2。目前此工作仍在进行中。西欧通过近30年的努力，各国都形成了各自的建筑能耗模拟软件，并将其作为建筑节能设计与节能分析的基本工具，写人相关的建筑节能标准或规范中。如英国的ESP，荷兰的VA114等。日本也自上世纪70年代开始，逐渐完成HASP软件的开发，成为日本建筑节能标准的实施工具。但近年来由于HASP软件本身和其开发维护机制的问题，使HASP不能跟上日益发展的建筑节能分析的需要，一些研究者开始把目光投向我国的建筑能耗模拟软件DeST。2004年，日本包括名古屋大学、三菱重工、大金等在内的几所名校和企业与清华大学签订协议，使用和推广DeST软件，并成立日本DeST研发中心，根据日本的具体情况对这一软件进行进一步开发和本土化。

我国自上世纪80年代初以来一直没有间断这方面的研究。目前美国EnergyPlus软件所

用的建筑热模拟方法StateSpace法就由清华大学在1982年最早提出。这一方法也是我国全部自主开发的建筑能耗模拟软件DeST的核心算法。DeST软件历经15年的开发推广，目前已发展为完善的建筑节能模拟分析软件系列。目前已完成针对住宅能耗分析与优化设计的DeST-h，针对住宅能耗评估的 DeST-e，针对大型公共建筑设计与空调系统优化分析的DeST-c，以及针对大型公共建筑能耗评估的DeST-ce四个版本。在上海、广州、北京和日本名古屋都成立了DeST中心，并先后完成了1000万m2以上的建筑的模拟分析，其中包括国家大剧院、首都机场改扩建、国家主体育馆(鸟巢)、国家游泳中心(水立方)、深圳会展中心等几十个国家重大项目，对我国建筑节能设计已开始起作用。为了使建筑能耗模拟分析软件能够真正发挥作用，还必须有全国各地区的供建筑模拟分析用逐时气象数据。长期以来这也是影响建筑模拟分析全面应用的制约因素。国家气象信息中心与清华大学合作，已完成了包括全国270个城镇和地区的基于地面观测数据的建筑热分析用逐时气象数据，并正式出版发行。这也解除了长期困扰建筑能耗模拟分析方法全面应用的障碍。

目前的问题是如何进一步发展推广DeST软件，将其与国家的各个建筑节能规范与标准相结合，以其作为工具，推动建筑节能标准的全面落实。并开展基于这一模拟分析工具的建筑节能优化设计方法研究，同时不断完善这一工具，逐渐发展出完整的建筑节能优化方法，在建筑设计和改造中全面推广。

二、新型建筑围护结构材料和部品

开发新的建筑围护结构部件，以更好地满足保温、隔热、透光、通风等各种需求，甚至可根据变化了的外界条件随时改变其物理性能，达到维护室内良好的物理环境同时降低能源消耗的目的。这是实现建筑节能的基础技术和必需产品。主要涉及的产品有:外墙保温和隔热、屋顶保温与隔热、热物理性能优异的外窗和玻璃幕墙、智能外遮阳装置以及基于相变材料的蓄热型围护结构和基于高分子吸湿材料的调湿型内饰面材料。

自上世纪90年代起，我国自主研发和从国外引进消化了多种外墙和屋面保温隔热技术。尤其是多种外墙外保温技术、外墙外挂可通风装饰板的隔热保温技术以及通风遮阳型屋面技术等，都获得