摘要：本文以广州中国出口商品交易会新馆为例，详细介绍了其节能设计过程，分析其潜力，期以优化我国目前公共建筑的能耗现状。
关键词：公共建筑，节能设计，广州
中图分类号：TU3 文献标识码：A
1.公共建筑能耗现状
在社会能耗的三大板块中，建筑能耗几乎占总量的一半，在当代，公共建筑随经济发展日益增多，耗能量巨大。建筑能耗除除建设过程中消耗的大量资源、能源还包括使用过程中的空调系统能耗、照明系统能耗、冷热水供应能耗以及其它动力系统能耗，同时对环境也产生很大影响（如图1）。据统计显示，仅空调系统一项的年消耗能源费用就高达150元/平方米。其中，用户部分是很难统一调节的，因此，在经济、环境允许的条件下，建筑设计建造过程中尽可能有意识地采用节能技术、手段是必要的。
一个建筑适宜的节能设计是在不过多提高建造成本的基础上进行的，以总体上降低能源消耗量为最终目的，同时也不能牺牲舒适度和降低综合性能。
2. 广州中国出口商品交易会新馆节能设计基准
广州处于我国东南沿海区域，在热工分区上属于夏热冬暖地区。该地区为亚热带湿润季风气候，属于湿热型气候。气候特征表现为夏季炎热漫长，冬季温和短促，表现极不明显，与北方相比甚至可看做是无冬季，长年高温高湿；气温的年较差和日较差都小；太阳辐射强烈；雨量充沛。《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定了该区内公共建筑在建筑、热工、空调、采暖、通风和照明设计等方面应当采取的节能措施和应该控制的建筑能耗，使其与未采取节能措施前的建筑能耗相比，在至少保证原有的室内热舒适环境的前提下，全年空调和采暖总能耗减少50%。
为使建筑师有更加广阔的创作空间，综合评价建筑整体的节能特性，不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，该标准引入了“围护结构热工性能权衡判断”的方法，将所设计的实际建筑与一个作为能耗基准的节能参照建筑（参照建筑是一个与所设计建筑在形体、结构等方面完全一致，围护结构满足标准的基本节能要求的假想建筑，作用是为所设计的实际建筑定下了空调采暖能耗的限值）作比较，当实际建筑物的能耗不超过参照建筑时，就判定实际建筑是符合节能设计指标要求的。
在模拟中引入两种对比建筑：
基准建筑：二十世纪八十年代左右做建的不节能建筑，作为节能的对比建筑；
参照建筑：与本工程所设计的实际建筑在形体、结构、朝向等方面完全一致，围护结构满足《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定性指标要求的，属于节能50%的建筑。用以判断本工程实际建筑围护结构设计是否满足标准要求。
3.节能设计过程
根据规范规定的要求，对设计方案进行了围护结构（含屋顶、各个朝向的钢筋混凝土墙、填充墙、窗户以及遮阳措施等）的热工计算，计算结果如下表所示：
通过计算，由上表得出初始设计方案的围护结构不满足《标准》规定性指标的要求，需要进行围护结构热工性能权衡判断。依据权衡判断结果提出修改建议。在进行权衡判断时，用能耗计算软件DeSTⅡ计算参照建筑和设计方案全年的空调采暖负荷，进行能耗模拟。标准按照《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）》的推荐设置参照建筑和设计方案空调系统中的公共参数：
室内环境：冬季为20℃，夏季为26℃，采暖空调系统运行时间为7：00～18：00；
室内负荷：加以考虑人员、灯光以及设备的散热负荷；
采暖空调季节：1月1日～12月31日。
建筑能耗模拟分析流程如下图所示（其中，参照建筑的建筑形式、结构与朝向都与设计方案相同）：
按照规范的规定指标和建筑中的实际参数，分别在逐时能耗模拟软件中设置参照建筑和设计方案建筑这两个模型的建筑构件，其热工性能等参数如下表。
从表中可以看出，设计方案的采暖空调总能耗小于参照建筑的采暖空调总能耗，满足《公共建筑节能设计标准》中的规定指标，节能约为50%。
4.节能技术手段
公共建筑的节能设计是在不影响正常使用的条件下实施手段简单，成本低，节能效益可计量，投资回收期短、回报高。在本项目中主要涉及到以下技术、手段：
中央空调低成本改造技术――空调能耗占公共建筑总能耗的百分比能达到40%～60%。应用中央空调自动控制技术，或主机房模糊变频控制技术，以及新风换气技术，能够在空调系统部分有效节约能源且成本较低。
建筑物给排水系统节能――在公共建筑内安装节水器具（如节水型马桶、红外感应型水龙头、节水型淋浴器，或者安装节水阀）和利用冷却塔的排污水冲厕和进行绿化灌溉的空调冷却水节水技术。
照明节能技术――节能照明灯具（如T8型荧光灯）的使用和应用照明自动控制系统，如自动定时或感应开闭灯光，根据照度自动调整亮度，变换预设的场景亮灯模式等，有效地节电节能。
电气节能――安装改善电力品质设备，可有效改善公共建筑的用电质量，节能效率可达8%～15%。大能源消耗电梯扶梯部分，采用电梯动能回馈节能，其变频调速器通过电动机将电梯减速，或是轿厢和对重平衡块的质量差带来的电梯运行时的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，通过有源能量回馈器将大电容中储存的电量极少消耗地回送电网，从而达到节电目的；扶梯节能控制，即在扶手电梯的入口处增加载客感应器，通常节能效率为20%～60%。
结语
我国经济的发展使得大型的公共建筑也如雨后春笋般地出现，能源消耗大户急剧增多，城市能源匮乏、环境恶化。在目前节能减排的倡导下，公共建筑的节能设计或改造成为城市发展研究的关键点之一。需要强调的是，公共建筑节能设计并不是独立地设计建造绿色节能型建筑，而是在普遍的建筑中，在经济、环境允许的条件下，有意识地尽可能多地采用节能部分设计，降低能源消耗速度，优化人居环境，推动城市的可持续发展。本文以广州中国出口商品交易会新馆为例对公共建筑的节能设计过程、方法、技术等低成本建造模式进行探讨，以期为以后的建筑节能与绿色城市建设提供一定的参考。
参考文献
[1] 仇保兴. 我国南方建筑节能十大策略[J]. 城乡建设，2012（2）：6～11.
[2] 陈洁圆. 商业建筑节能设计探讨[J].建筑科学，2009（15）：80.
[3] 郑程升. 西安市某大型商场能耗模拟分析与节能措施的研究[D]. 陕西：西安建筑科技大学，2013.
[4] 贾培信. 广州地区舒适性住宅的围护结构节能研究[D]. 广东：华南理工大学，2011.
摘要：本文以广州中国出口商品交易会新馆为例，详细介绍了其节能设计过程，分析其潜力，期以优化我国目前公共建筑的能耗现状。
关键词：公共建筑，节能设计，广州
中图分类号：TU3 文献标识码：A
1.公共建筑能耗现状
在社会能耗的三大板块中，建筑能耗几乎占总量的一半，在当代，公共建筑随经济发展日益增多，耗能量巨大。建筑能耗除除建设过程中消耗的大量资源、能源还包括使用过程中的空调系统能耗、照明系统能耗、冷热水供应能耗以及其它动力系统能耗，同时对环境也产生很大影响（如图1）。据统计显示，仅空调系统一项的年消耗能源费用就高达150元/平方米。其中，用户部分是很难统一调节的，因此，在经济、环境允许的条件下，建筑设计建造过程中尽可能有意识地采用节能技术、手段是必要的。
一个建筑适宜的节能设计是在不过多提高建造成本的基础上进行的，以总体上降低能源消耗量为最终目的，同时也不能牺牲舒适度和降低综合性能。
2. 广州中国出口商品交易会新馆节能设计基准
广州处于我国东南沿海区域，在热工分区上属于夏热冬暖地区。该地区为亚热带湿润季风气候，属于湿热型气候。气候特征表现为夏季炎热漫长，冬季温和短促，表现极不明显，与北方相比甚至可看做是无冬季，长年高温高湿；气温的年较差和日较差都小；太阳辐射强烈；雨量充沛。《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定了该区内公共建筑在建筑、热工、空调、采暖、通风和照明设计等方面应当采取的节能措施和应该控制的建筑能耗，使其与未采取节能措施前的建筑能耗相比，在至少保证原有的室内热舒适环境的前提下，全年空调和采暖总能耗减少50%。
为使建筑师有更加广阔的创作空间，综合评价建筑整体的节能特性，不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，该标准引入了“围护结构热工性能权衡判断”的方法，将所设计的实际建筑与一个作为能耗基准的节能参照建筑（参照建筑是一个与所设计建筑在形体、结构等方面完全一致，围护结构满足标准的基本节能要求的假想建筑，作用是为所设计的实际建筑定下了空调采暖能耗的限值）作比较，当实际建筑物的能耗不超过参照建筑时，就判定实际建筑是符合节能设计指标要求的。
在模拟中引入两种对比建筑：
基准建筑：二十世纪八十年代左右做建的不节能建筑，作为节能的对比建筑；
参照建筑：与本工程所设计的实际建筑在形体、结构、朝向等方面完全一致，围护结构满足《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）规定性指标要求的，属于节能50%的建筑。用以判断本工程实际建筑围护结构设计是否满足标准要求。
3.节能设计过程
根据规范规定的要求，对设计方案进行了围护结构（含屋顶、各个朝向的钢筋混凝土墙、填充墙、窗户以及遮阳措施等）的热工计算，计算结果如下表所示：
通过计算，由上表得出初始设计方案的围护结构不满足《标准》规定性指标的要求，需要进行围护结构热工性能权衡判断。依据权衡判断结果提出修改建议。在进行权衡判断时，用能耗计算软件DeSTⅡ计算参照建筑和设计方案全年的空调采暖负荷，进行能耗模拟。标准按照《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）》的推荐设置参照建筑和设计方案空调系统中的公共参数：
室内环境：冬季为20℃，夏季为26℃，采暖空调系统运行时间为7：00～18：00；
室内负荷：加以考虑人员、灯光以及设备的散热负荷；
采暖空调季节：1月1日～12月31日。
建筑能耗模拟分析流程如下图所示（其中，参照建筑的建筑形式、结构与朝向都与设计方案相同）：
按照规范的规定指标和建筑中的实际参数，分别在逐时能耗模拟软件中设置参照建筑和设计方案建筑这两个模型的建筑构件，其热工性能等参数如下表。
从表中可以看出，设计方案的采暖空调总能耗小于参照建筑的采暖空调总能耗，满足《公共建筑节能设计标准》中的规定指标，节能约为50%。
4.节能技术手段
公共建筑的节能设计是在不影响正常使用的条件下实施手段简单，成本低，节能效益可计量，投资回收期短、回报高。在本项目中主要涉及到以下技术、手段：
中央空调低成本改造技术――空调能耗占公共建筑总能耗的百分比能达到40%～60%。应用中央空调自动控制技术，或主机房模糊变频控制技术，以及新风换气技术，能够在空调系统部分有效节约能源且成本较低。
建筑物给排水系统节能――在公共建筑内安装节水器具（如节水型马桶、红外感应型水龙头、节水型淋浴器，或者安装节水阀）和利用冷却塔的排污水冲厕和进行绿化灌溉的空调冷却水节水技术。
照明节能技术――节能照明灯具（如T8型荧光灯）的使用和应用照明自动控制系统，如自动定时或感应开闭灯光，根据照度自动调整亮度，变换预设的场景亮灯模式等，有效地节电节能。
电气节能――安装改善电力品质设备，可有效改善公共建筑的用电质量，节能效率可达8%～15%。大能源消耗电梯扶梯部分，采用电梯动能回馈节能，其变频调速器通过电动机将电梯减速，或是轿厢和对重平衡块的质量差带来的电梯运行时的机械能转变成电能存储在变频器直流环节的大电容中，通过有源能量回馈器将大电容中储存的电量极少消耗地回送电网，从而达到节电目的；扶梯节能控制，即在扶手电梯的入口处增加载客感应器，通常节能效率为20%～60%。
结语
我国经济的发展使得大型的公共建筑也如雨后春笋般地出现，能源消耗大户急剧增多，城市能源匮乏、环境恶化。在目前节能减排的倡导下，公共建筑的节能设计或改造成为城市发展研究的关键点之一。需要强调的是，公共建筑节能设计并不是独立地设计建造绿色节能型建筑，而是在普遍的建筑中，在经济、环境允许的条件下，有意识地尽可能多地采用节能部分设计，降低能源消耗速度，优化人居环境，推动城市的可持续发展。本文以广州中国出口商品交易会新馆为例对公共建筑的节能设计过程、方法、技术等低成本建造模式进行探讨，以期为以后的建筑节能与绿色城市建设提供一定的参考。
参考文献
[1] 仇保兴. 我国南方建筑节能十大策略[J]. 城乡建设，2012（2）：6～11.
[2] 陈洁圆. 商业建筑节能设计探讨[J].建筑科学，2009（15）：80.
[3] 郑程升. 西安市某大型商场能耗模拟分析与节能措施的研究[D]. 陕西：西安建筑科技大学，2013.
[4] 贾培信. 广州地区舒适性住宅的围护结构节能研究[D]. 广东：华南理工大学，2011.