浅谈零能耗建筑的暖通节能设计
摘要：本文介绍了零能耗建筑的概念及研究零能耗建筑的意义；并就影响零能耗建筑的暖通节能设计做详细阐述。
关键词：零能耗建筑，节能设计，热回收系统，可再生能源。
1 零能耗建筑概述
1.1 零能耗建筑的概念
零能源建筑，也叫零能耗建筑，现国际通行的所谓“零能耗”建筑主要是指，通过最佳整体设计、利用最先进的建筑材料以及节能设备，达到房屋所需能源或电力 100% 自产的目标。零能耗不等于没有能耗，是指这种建筑基本不消耗煤炭、石油、电力等能源，就能维持建筑的正常运转需要。
1.2 零能耗建筑研究的意义
目前，我国的建筑运行能耗占到全社会总能耗的 30% 左右。积极推广节能、环保型绿色建筑成为当务之急。因此，建筑节能被普遍认为是我国各种节能途径中潜力最大、最直接的有效方式，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足矛盾的最有效措施之一。零能耗建筑可以缓解能源资源的紧张局面，是社会经济发展的需要，是减轻大气污染的需要。
2 零能耗建筑的节能设计
零能耗建筑中的节能技术包含在建筑的设计和建造各个环节中，主要包括建筑围护结构的节能设计、供暖通风系统的节能设计、热水供应、照明等耗能系统的合理用能和可再生能源在建筑中的有效利用等方面。
经过调查、分析、总结，利用国内现有的建筑技术建造远高于节能 65%标准的近零能耗、零能耗建筑，是可以实现的。
零能耗建筑、近零能耗建筑设计方案，具体内容包括建筑布局及平面设计、围护结构保温性能设计、供暖及热计量系统设计、带热回收的新风（通风）系统设计、可再生能源利用、蓄热等方面。本文就暖通方面的节能设计做一阐述，建筑等其他方面的节能设计不再赘述。
2.1 建筑围护结构节能设计
围护结构是一栋建筑物构成的主体，在建筑物冷热负荷计算中，围护结构的耗热量占了较大的比重。因此，对围护结构本身的材料和结构进行改进有助于有效降低建筑能耗。对围护结构保温性能的要求是具有足够的热阻值，以减少其传热量。要求其具有足够的内表面温度，使其任何情况下都不得低于露点温度，并且要求围护结构具有足够的热稳定性，使其内表面温度波动小。
2.2 供暖及热计量系统设计
根据国家及地方的有关具体节能措施，供暖系统的节能设计已日臻完善，下面列举几条：
○ 采用区域性冷源和热源时，在每栋公共建筑的冷源和热源入口处，应设置冷量和热量计量装置；
○ 集中采暖系统应采用热水作为热媒；
○ 集中采暖系统应能保证进行分室（区）进行自动室温调节；这些措施经实践验证均为行之有效的，但由于我国幅员辽阔，各地差异较大，因此在进行供暖系统节能设计时，应尽可能因地制宜的选择采用，以节约能源的消耗。
2.3 热回收装置
所谓热回收系统，即是回收建筑内外的余热（冷）或废热（冷），并把回收的热（冷）量作为建筑供热（冷）或其他加热设备的热源而加以利用的系统。空调房间排风中所含的能量十分可观，加以利用能获得很好的节能效益和环境效益。排风热回收的应用面很广，无论是家用、办公，还是商用建筑都可以使用。
根据回收热量的形式，主要可分为显热回收装置和全热回收装置；按空气换热器的种类可分为板式、板翅式 、转轮式、热管式、液体循环式、溶液吸收式等几种。通过对各热回收装置的性能对比，建筑上常采用板式、板翅式、转轮式余热回收系统。系统内带有独立的风机、空气过滤器，可以单独完成通风换气、能量回收，也可以与空气输送系统结合完成通风换气、能量回收。
2.4 可再生能源在建筑中的利用
可再生能源是指能够重复产生的自然能源，如太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、潮汐能等，它们可以供给人类使用很长时期也不会枯竭。将可再生能源利用到建筑中去可以一部分满足建筑自身能耗，这对建筑的节能具有积极意义。
2.4.1 太阳能利用
在建筑中，太阳能可以利用的形式主要有以下方面：被动式太阳能采暖，太阳能热水器，太阳能光伏技术，太阳能制冷与空调，太阳能与建筑一体化等。
太阳能采暖系统分为主动式和被动式。主动式太阳能系统主要有集热器、管道、储热物质、散热器并配有风机、水泵等机械设备组成，这种太阳房投资大、维护费用高。被动式太阳房的集热方式比较简单，可以利用墙体、窗户等作为集热构件，以建筑物本身作为蓄热体，用自然循环代替主动式系统的风机、水泵等机械设备，被动式太阳房集蓄热构件与建筑构件为一体，一次性投资少、运行费用低，但这种集热方式受昼夜温度波动影响较大。
现在我国是世界上太阳能热水器产量最多的国家，同时也是最大的热水器市场。太阳能热水器已形成了规模产业，技术日趋完善，现主导产品是全玻璃真空管太阳能热水器，并向光、电智能化方向发展。
光电转换技术是由设在建筑物屋面的太阳能光电池板组成的“太阳能屋顶”提供建筑所需要的部分或全部能量。当阳光充足时，太阳能电池除满足全部能量需求外，多余的电能可输送给电网；当阴雨天气时，则由电网供电。这种光电转换装置在欧美一些发达国家已有了较大的发展。但目前太阳能电池价格较高，效率较低，因此我国的太阳能光电建筑还处于研究试点阶段。
2.4.2 热泵技术利用
热泵是一种在技术和经济性上都有较大优势的解决供热问题的替代手段，同样作为一种清洁用能手段，与直接把电能转换为热能的电锅炉相比，采用热泵空调系统供热的电耗仅为前者的 1/3-1/4，可以大大节省运行费用。热泵还可兼顾生活热水供应，特别是在制冷工况下可利用制冷的废热加热热水，不需额外消耗能量。采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗，并且是减少 CO2 排放量的最经济有效的技术。
热泵利用的低温热源通常是环境 ( 大气、地表水和大地 ) 或各种废热，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。
2.4.3 其他能源利用
热电联产是指发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机做过功的蒸汽对用户供热的生产方式，是指同时生产电、热能的工艺过程。较之分别生产电、热能方式，热电联产利用发电后的相对低温热量作为供暖系统的热源，提高了发电厂的热利用率，节约了燃料。但热电联产是否节省费用还要依赖当地的发电效率和管网情况。
工业废热常有较高温度，可以用来做为城市供暖热源，甚至生活污水也可以做为低温热源被污水源热泵利用进行回收。
以上这些能量的利用都可以做为有效的建筑节能措施。
2.5 蓄热装置
蓄热对于建筑节能的影响可以从建筑本身和设备的蓄热两个方面来说。
建筑本身的蓄热主要体现在建筑材料的选择上，特别是对于超低能耗的特殊建筑，如被动式太阳房等。设备中的蓄热问题，主要是解决设备产热和实际负荷需要不匹配的问题，达到产能和用能的合理规划和利用的目的。
另外一些技术，如冰蓄冷，也利用了峰谷电费差价的问题达到了经济效益。
3 结束语
零能耗建筑、近零能耗建筑的设计理念在于最大限度地利用自然能源、减少环境破坏与污染，实现零能源使用、实现能源需求与废物处理基本循环利用的目的。
我国是资源紧缺、人口众多的国家，高能耗并不是可持续发展之路。
因此，无论从环保的角度，还是从居住者长久的居住利益角度，或者子孙后代角度，都需要建造低能耗、高舒适度的建筑，为将来的可持续发展做准备。
参考文献
1、佟立志，零能耗建筑应运而生，施工企业管理 .2011.3
2、苏登超 . 乃刁仁 . 方肇洪，能源技术 .2003. 2
3、陆耀庆主编，实用供热空调设计手册（第二版）.
