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【摘 要】 本文以暖通设备和照明设备为例，分析了建筑环境与设备工程节能设计，并针对加强建筑环境与设备工程的节能设计技术措施进行探究。
【关键词】 建筑环境；设备工程；节能设计
引言
随着经济的快速增长，建筑行业也在不断的壮大中，建筑环境对于人们的生活环境也起到一定的作用，节能环保是人们关注的一大课题之一，为了能使社会环境的美好，对于建筑环境的改善是非常有必要的。所以关于设备中产生的浪费的是必须要重新设计的，也是为了保证社会的稳定发展。
一、建筑环境与暖通设备工程的节能设计
1、暖通空调对建筑室内环境的影响
传统的暖通空调系统主要是把满足人体的舒适感觉作为设计出发点，利用建筑物隔绝人与自然空间的直接接触，但这样会导致以下问题：第一，空调环境导致人体免疫系统退化、对自然界适应力下降。夏季气温高，空调房间与室外的温差较大，如果人们经常进出空调房间，就会因为冷热交替导致身休不适；而长时间呆在低温环境里，“冷”感觉传至神经中枢，使皮膚血管收缩，汗腺停止分泌，以减少散热，保持体温；“冷”感觉使交感神经兴奋，导致腹腔内血管收缩，胃肠运动减弱，从而导致肠胃功能紊乱等诸多症状。第二，建筑密封和新风量减少导致室内空气品质恶化。20世纪7O年代以来建筑节能成为建筑设计中的重要环节。建筑师们通常会提高建筑物的气密性和热绝缘性来减少建筑能耗，新风量也减小到最低限度，从而导致室内有害物浓度不能得到有效稀释，室内空气品质不佳。
2、建筑暖通空调系统设计环节
2.1 注重建筑维护结构的节能。暖通空调系统进行设计首要的环节是计算建筑物的负荷。建筑负荷中，通过围护结构传热产生的冷热负荷在空调负荷中占有很大的比重。建筑围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。采取遮阳、外保温、节能窗等措施提高围护结构的隔热性能，可以减小由室内外温差而引起的热量交换，从而有效减小空调冷热负荷，达到节能的目的。在该环节强调维护结构选择节能，要求学生严格按照国家和地区的节能标准进行维护结构设计。
2.2 注重室内环境参数的优化。室内环境设计在调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。有数据表明室内设计温度每提高1℃，空调系统将减少能耗约6%。此外，对于大型建筑采用分区设计技术，即分别计算不同区域的峰值负荷来进行各自区域的设备选型。另外，引入动态负荷分析的方法，利用Dest、DOE-2、EnergyPlus等进行建筑的能耗分析。该环节一定要求学生注意合理确定室内温、湿度，在保证舒适前提下尽量减少用能，另外，可以采用CFD技术进行建筑室内环境的气流组织分析，计算室内环境的PPD和PMV对室内环境设计进行指导[1]。
2.3 注重合理利用可再生能源和自然通风。随着我国能源战略实施，我国加大了对太阳能利用的研究，因此，建筑设计中要采用太阳能与建筑一体化技术，建筑利用自然采光、自然通风、水源热泵、地源热泵技术减少对石化能源的使用，利用建筑蓄能实现建筑用电负荷的削峰填谷。
2.4 注重输配环节的系统能耗。目前，建筑环境与设备工程比较重视维护结构、负荷和设备，而对介质输运环节的能耗问题没有引起足够的重视。空调系统中，空气与水通常是冷量载体。输送过程能耗包括：通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量，导致冷量损失。一般系统设计输送能耗约占空调总能耗的20%，而实际运行能耗占到了空调总能耗的30%～40%。在系统中，经常遇到的问题是水泵选择扬程过大，造成“大马拉小车”，高扬程的泵用于低扬程场合，便会出现流量过大，导致电机超载。若长时间运行，电机温度升高，绕组绝缘层便会逐渐老化，甚至烧毁电机。因此该环节中，要重视变频系统的选用。风系统可以选用变风量空调系统，变风量系统在一般情况下，节能可达到50%；水系统采用变水量系统，从而避免冷、热抵消的能量损失，减少水路输送的能耗。
2.5 注重建筑设备系统选型的整体运行性能优化。空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。在风系统中，风机的能耗占相当大的比例；而水系统中，节约水泵与冷水机组的能耗才是节能中最关键的措施。通常空调设备只能按照设计的额定工况运行，当系统的负荷降低时设备仍然按照额定功率全负荷输出运行，这就必然造成能量的浪费。如果使用变频技术使空调设备的输出功率随负荷的变化而变化，那么能起到良好的节能效果。
二、建筑环境与照明设备工程节能设计
1、采用新型高效节能光源
光源是能量转换成光的器件，是实现照明节能的核心。高光效光源主要指气体放电灯：低压气体放电灯以荧光灯为代表，高压气体放电灯主要为高压钠灯和金属卤化物灯。一般房间的照明，应优先采用荧光灯，荧光灯已由普通型发展到第二代高光效型荧光灯。高大空间场所，一般采用金属卤化物灯、高压钠灯及混光灯。发光二极管（LED）以其寿命长、显色性好、无频闪、响应时间短、耐振动等优点，得到广泛的应用。
2、提高照明设计质量精度
在我国建筑照明设计中普遍存在的现象是随意加大光源的功率和灯具的数量或不选用节能产品，照度不符合标准，照明配电不合理，光源和灯具选型不妥等现象，这些都会造成能源浪费。我们应该提高设计质量的精度，从建筑照明的最初环节上实现能源的高效利用。照明系统的节能应着重考虑灯具的选用、智能布线、室内灯光亮度的合理配置、与自然光的结合等问题。尤其是公共建筑的灯具和照度设计，更应引起重视[2]。
3、贯彻实施新的照明设计标准
照明功率密度作为评价节能标准，我国新照明标准《建筑照明设计标准》中分别对居住建筑、办公建筑、商业建筑、旅馆建筑、学校建筑、工业建筑等提出了照明功率密度的限制值，应该贯彻实施新的照明设计标准。 4、采用智能化照明
智能化照明的组成包括：智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能传感器、计算机通讯网络等单元。智能化的照明系统可实现全自动调光、更充分利用自然光、照度的一致性、智能变换光环境场景，运行中节能，延长光源寿命。
5、重视利用太阳能
太阳能光伏技术的发展，给太阳能在照明中的应用带来了更加广阔的前景。
三、加强建筑环境与设备工程的节能设计技术措施探究
1、降低住宅建筑的体型系数，外墻体减少不必要的里出外进，适当增加建筑的进深，要以最小的外表面积来包含最大的体积。据测算每增加体型系数0.01，耗热量指标约增加0.7W/m2，要重视体型系数的控制，如设计单元条式住宅体型系数应控制在0.3以下，一般在0.28左右，只有点式住宅体型系数在0.42左右。
2、充分利用各种自然能源，首先应利用太阳能改善建筑的日照条件，住宅日照间距要达1∶2，同时争取最好朝向，比如哈尔滨市尚志市双鸭山地区住宅朝向以南偏东15度为好，是日照时间最长的方向，良好的朝向不但能减少住宅的冷风渗透和围护结构的耗热量，有明显的节能效果，还能增加室内的舒适感和改善室内卫生条件。
3、合理设计门窗，南北窗应按功能分别选择大小合适的尺寸，南向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.35，北向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.25，东西向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.30，可将北向窗的玻璃改为三层玻璃，减少其导热系数，同时塑窗框与墙体连接处的保温应将外保温材料延伸到内墙边，以杜绝热桥[3]。
四、建筑环境与设备工程发展趋势
自从1998年建筑环境与设备工程教学指导委员会把名称从“供热、通风与空调工程”（俗称暖通空调）改为“建筑环境与设备工程”以来，这个专业的外延与内涵发生了根本的变化。范围从以前的暖通空调设备扩展到建筑设备（建筑暖通空调、给排水、部分电气自动化）、燃气工程、建筑环境三方面的内容。建筑环境与设备工程相关的供热、供燃气、通风及空调工程事实上已经成为跨越土木工程、建筑学、环境科学与工程、动力工程及工程热物理四个一级学科的一个交叉性二级学科。建筑环境与设备工程以工程热力学、传热学、流体力学、热质交换原理与设备和建筑环境学为基础，解决建筑中的环境问题。这个变化正是基于该国外发展的趋势和潮流而产生的。
结束语
综上所述，就建筑环境与设备工程节能设计探讨这方面而言，良好的建筑环境是不仅为人们提供了美好的生活，还为社会的稳定发展做出了很大的贡献，并且采用的节能设备是提高社会经济的快速发展打下夯实的基础。
参考文献：
[1]王玲，田稳苓，陈朝霞.建筑节能产业发展模式与实施建议[J].商业时代，2011（09）：124-125.
[2]王军，吴雯雯.建筑节能专业人才培养方案研究[J].中国水运（下半月），2009（09）：117-118.
[3]杨李宁，付祥钊，繁燕.重庆市建筑节能技术与管理状况调查分析[J].重庆建筑，2008（11）：31-33.
【关键词】 建筑环境；设备工程；节能设计
引言
随着经济的快速增长，建筑行业也在不断的壮大中，建筑环境对于人们的生活环境也起到一定的作用，节能环保是人们关注的一大课题之一，为了能使社会环境的美好，对于建筑环境的改善是非常有必要的。所以关于设备中产生的浪费的是必须要重新设计的，也是为了保证社会的稳定发展。
一、建筑环境与暖通设备工程的节能设计
1、暖通空调对建筑室内环境的影响
传统的暖通空调系统主要是把满足人体的舒适感觉作为设计出发点，利用建筑物隔绝人与自然空间的直接接触，但这样会导致以下问题：第一，空调环境导致人体免疫系统退化、对自然界适应力下降。夏季气温高，空调房间与室外的温差较大，如果人们经常进出空调房间，就会因为冷热交替导致身休不适；而长时间呆在低温环境里，“冷”感觉传至神经中枢，使皮膚血管收缩，汗腺停止分泌，以减少散热，保持体温；“冷”感觉使交感神经兴奋，导致腹腔内血管收缩，胃肠运动减弱，从而导致肠胃功能紊乱等诸多症状。第二，建筑密封和新风量减少导致室内空气品质恶化。20世纪7O年代以来建筑节能成为建筑设计中的重要环节。建筑师们通常会提高建筑物的气密性和热绝缘性来减少建筑能耗，新风量也减小到最低限度，从而导致室内有害物浓度不能得到有效稀释，室内空气品质不佳。
2、建筑暖通空调系统设计环节
2.1 注重建筑维护结构的节能。暖通空调系统进行设计首要的环节是计算建筑物的负荷。建筑负荷中，通过围护结构传热产生的冷热负荷在空调负荷中占有很大的比重。建筑围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。采取遮阳、外保温、节能窗等措施提高围护结构的隔热性能，可以减小由室内外温差而引起的热量交换，从而有效减小空调冷热负荷，达到节能的目的。在该环节强调维护结构选择节能，要求学生严格按照国家和地区的节能标准进行维护结构设计。
2.2 注重室内环境参数的优化。室内环境设计在调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。有数据表明室内设计温度每提高1℃，空调系统将减少能耗约6%。此外，对于大型建筑采用分区设计技术，即分别计算不同区域的峰值负荷来进行各自区域的设备选型。另外，引入动态负荷分析的方法，利用Dest、DOE-2、EnergyPlus等进行建筑的能耗分析。该环节一定要求学生注意合理确定室内温、湿度，在保证舒适前提下尽量减少用能，另外，可以采用CFD技术进行建筑室内环境的气流组织分析，计算室内环境的PPD和PMV对室内环境设计进行指导[1]。
2.3 注重合理利用可再生能源和自然通风。随着我国能源战略实施，我国加大了对太阳能利用的研究，因此，建筑设计中要采用太阳能与建筑一体化技术，建筑利用自然采光、自然通风、水源热泵、地源热泵技术减少对石化能源的使用，利用建筑蓄能实现建筑用电负荷的削峰填谷。
2.4 注重输配环节的系统能耗。目前，建筑环境与设备工程比较重视维护结构、负荷和设备，而对介质输运环节的能耗问题没有引起足够的重视。空调系统中，空气与水通常是冷量载体。输送过程能耗包括：通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量，导致冷量损失。一般系统设计输送能耗约占空调总能耗的20%，而实际运行能耗占到了空调总能耗的30%～40%。在系统中，经常遇到的问题是水泵选择扬程过大，造成“大马拉小车”，高扬程的泵用于低扬程场合，便会出现流量过大，导致电机超载。若长时间运行，电机温度升高，绕组绝缘层便会逐渐老化，甚至烧毁电机。因此该环节中，要重视变频系统的选用。风系统可以选用变风量空调系统，变风量系统在一般情况下，节能可达到50%；水系统采用变水量系统，从而避免冷、热抵消的能量损失，减少水路输送的能耗。
2.5 注重建筑设备系统选型的整体运行性能优化。空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。在风系统中，风机的能耗占相当大的比例；而水系统中，节约水泵与冷水机组的能耗才是节能中最关键的措施。通常空调设备只能按照设计的额定工况运行，当系统的负荷降低时设备仍然按照额定功率全负荷输出运行，这就必然造成能量的浪费。如果使用变频技术使空调设备的输出功率随负荷的变化而变化，那么能起到良好的节能效果。
二、建筑环境与照明设备工程节能设计
1、采用新型高效节能光源
光源是能量转换成光的器件，是实现照明节能的核心。高光效光源主要指气体放电灯：低压气体放电灯以荧光灯为代表，高压气体放电灯主要为高压钠灯和金属卤化物灯。一般房间的照明，应优先采用荧光灯，荧光灯已由普通型发展到第二代高光效型荧光灯。高大空间场所，一般采用金属卤化物灯、高压钠灯及混光灯。发光二极管（LED）以其寿命长、显色性好、无频闪、响应时间短、耐振动等优点，得到广泛的应用。
2、提高照明设计质量精度
在我国建筑照明设计中普遍存在的现象是随意加大光源的功率和灯具的数量或不选用节能产品，照度不符合标准，照明配电不合理，光源和灯具选型不妥等现象，这些都会造成能源浪费。我们应该提高设计质量的精度，从建筑照明的最初环节上实现能源的高效利用。照明系统的节能应着重考虑灯具的选用、智能布线、室内灯光亮度的合理配置、与自然光的结合等问题。尤其是公共建筑的灯具和照度设计，更应引起重视[2]。
3、贯彻实施新的照明设计标准
照明功率密度作为评价节能标准，我国新照明标准《建筑照明设计标准》中分别对居住建筑、办公建筑、商业建筑、旅馆建筑、学校建筑、工业建筑等提出了照明功率密度的限制值，应该贯彻实施新的照明设计标准。 4、采用智能化照明
智能化照明的组成包括：智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能传感器、计算机通讯网络等单元。智能化的照明系统可实现全自动调光、更充分利用自然光、照度的一致性、智能变换光环境场景，运行中节能，延长光源寿命。
5、重视利用太阳能
太阳能光伏技术的发展，给太阳能在照明中的应用带来了更加广阔的前景。
三、加强建筑环境与设备工程的节能设计技术措施探究
1、降低住宅建筑的体型系数，外墻体减少不必要的里出外进，适当增加建筑的进深，要以最小的外表面积来包含最大的体积。据测算每增加体型系数0.01，耗热量指标约增加0.7W/m2，要重视体型系数的控制，如设计单元条式住宅体型系数应控制在0.3以下，一般在0.28左右，只有点式住宅体型系数在0.42左右。
2、充分利用各种自然能源，首先应利用太阳能改善建筑的日照条件，住宅日照间距要达1∶2，同时争取最好朝向，比如哈尔滨市尚志市双鸭山地区住宅朝向以南偏东15度为好，是日照时间最长的方向，良好的朝向不但能减少住宅的冷风渗透和围护结构的耗热量，有明显的节能效果，还能增加室内的舒适感和改善室内卫生条件。
3、合理设计门窗，南北窗应按功能分别选择大小合适的尺寸，南向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.35，北向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.25，东西向窗的面积不宜大于窗墙面积比0.30，可将北向窗的玻璃改为三层玻璃，减少其导热系数，同时塑窗框与墙体连接处的保温应将外保温材料延伸到内墙边，以杜绝热桥[3]。
四、建筑环境与设备工程发展趋势
自从1998年建筑环境与设备工程教学指导委员会把名称从“供热、通风与空调工程”（俗称暖通空调）改为“建筑环境与设备工程”以来，这个专业的外延与内涵发生了根本的变化。范围从以前的暖通空调设备扩展到建筑设备（建筑暖通空调、给排水、部分电气自动化）、燃气工程、建筑环境三方面的内容。建筑环境与设备工程相关的供热、供燃气、通风及空调工程事实上已经成为跨越土木工程、建筑学、环境科学与工程、动力工程及工程热物理四个一级学科的一个交叉性二级学科。建筑环境与设备工程以工程热力学、传热学、流体力学、热质交换原理与设备和建筑环境学为基础，解决建筑中的环境问题。这个变化正是基于该国外发展的趋势和潮流而产生的。
结束语
综上所述，就建筑环境与设备工程节能设计探讨这方面而言，良好的建筑环境是不仅为人们提供了美好的生活，还为社会的稳定发展做出了很大的贡献，并且采用的节能设备是提高社会经济的快速发展打下夯实的基础。
参考文献：
[1]王玲，田稳苓，陈朝霞.建筑节能产业发展模式与实施建议[J].商业时代，2011（09）：124-125.
[2]王军，吴雯雯.建筑节能专业人才培养方案研究[J].中国水运（下半月），2009（09）：117-118.
[3]杨李宁，付祥钊，繁燕.重庆市建筑节能技术与管理状况调查分析[J].重庆建筑，2008（11）：31-33.