当前，作为文明进步和经济活动的载体—城市，正在快速发展。我国的城市化率以每年近1个百分点的速度增长，2009年为46%，预计到2020年将达到60%以上。城市化进程的加快，将会带来能源总需求量的增加，同时会造成环境污染和气候变化。
受资源和环境容量的约束，我们对自然界的需求不能无限制的增加，我们需要建设可持续发展的和谐社会，这就要求我们建设低碳型城市，通过在城市空间内发展低碳经济，开发绿色建筑，利用可再生能源，不仅可以达到减少温室气体排放的目标，而且还会为城市发展带来新的机遇。低碳城市的建设包括：开发低碳能源，发展清洁生产，实行循环利用，以及开发绿色建筑等几个方面的内容。
建筑是城市的名片，是城市的重要组成部分。据统计，我国建筑能耗已占全社会总能耗的1/3左右。因此，利用节能技术，开发绿色建筑是降低建筑能耗的有效途径。绿色建筑指的是：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑是将可持续发展理念引入建筑领域的结果，将成为未来建筑的主导趋势。
目前，世界各国普遍重视绿色建筑的研究，许多国家和组织都在绿色建筑方面制定了相关政策和评价体系。国外最具代表性和影响力的绿色建筑评价体系有美国的LEED、英国的BREEAM、德国的DGNB、日本的CASBEE等。这些体系对于我们建立符合中国国情的绿色建筑评价体系起到非常重要的借鉴作用。我国于2006年推出的国标《绿色建筑评价标准》（GB50378），从基本国情出发，从人与自然和谐发展，节约能源，有效利用资源和保护环境的角度，提出发展“节能省地型住宅和公共建筑”，主要内容是节能、节地、节水、节材与环境保护，注重以人为本，强调可持续发展。
近年来，我国的绿色建筑有了较快的发展，特别是自2011年起，国内出现了生态城市热潮，带动了绿色建筑从建筑向城区的发展，其中生态城市要求新建建筑中绿色建筑的比例达80%以上，既有建筑改造的比例达50%以上。2012年获得中国绿色建筑认证的项目达到220多个，截止到2013年4月，通过住房和城乡建设部网站公示的绿色建筑项目已达750个。
绿色建筑的基础是建筑节能技术，这些技术归纳起来主要包括：建筑设计节能、供暖系统节能、空调制冷节能、建筑照明节能、水资源合理应用等，以下分别进行阐述。
建筑设计节能
（一）规划与环境
1、地形条件
建筑的选址应根据气候分区进行选择。对于严寒和寒冷地区,选址时建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形地域。这主要是考虑冬季冷气流在下凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应，位于凹地的底层或半地下室层面的建筑若要保持所需的室内温度会多消耗一部分采暖能量。但是，对于夏季炎热的地区，建筑布置在上述地方却是相对有利的，因为这些地方往往容易实现自然通风，尤其到了晚上，高处凉爽气流会“自然”地流向凹地，把室内热量带走。
2、建筑朝向
建筑物的朝向对建筑的采光与节能有很大影响。朝向选择的原则是冬季能够获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。朝向选择需要考虑如下因素：
（1）冬季有适量并具有一定质量的阳光射入室内；
（2）夏季尽量减少太阳直射室内和居室外墙；
（3）夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭；
（4）充分利用地形并注意节约用地；
（5）照顾居住建筑组合的需要。
3、建筑间距
我国地处北半球温带地区,居住建筑总希望在夏季能够避免较强的日照,而冬季又希望能够获得充分的直接阳光照射。为了使居室能得到最低限度的日照，一般以低层居室获得的日照为标准。北半球太阳高度角在全年最小值是冬至日，因此，选择居住建筑日照标准时通常取冬至日正午前后有两小时日照为下限。通常，建筑间距控制有以下原则： ⑴平行布置的板式住宅，朝向为南北的，其间距不小于南侧建筑高度的1.7倍；⑵单栋塔式住宅，朝向为南北的，其间距不小于南侧建筑高度的1.0倍；⑶南北向布置的板式住宅与学校、幼儿园、医院等建筑最小间距是南侧建筑高度的1.9倍；⑷塔式住宅建筑与上述公建南北向平行布置时，间距不小于南侧建筑高度的1.3倍。
4、建筑风环境
（1）冬季防风
北方地区从节能的角度出发，在规划设计时可采取如下措施：⑴建筑主要朝向要注意避开不利风向；⑵利用建筑的组团隔阻冷风。通过合理布置建筑物，降低寒冷气流的风速，可以减少建筑物和周围场地外表面的热损失，节约能源；⑶设置风障。可以通过设置防风墙、板、防风带之类的挡风措施来阻隔冷风。⑷减少建筑物冷风渗透，降低供暖能耗。设计中应根据当地风环境、建筑物位置、建筑物形态，注意避免冷风对建筑物的侵入。
（2）夏季通风
南方地区的建筑要充分利用好自然通风，规划设计时可采取如下措施：⑴由于沿海地区夏季大多盛行东南或西南风，因此建筑物南北向或接近南北向布局，有利于自然通风，增加舒适度；⑵建筑物的位置应尽量避开其他建筑的涡流区；⑶利用建筑周围的绿化进行导风；⑷利用建筑所在地理条件组织自然通风。如在海滨地区可利用“水陆风”，在山区可利用“山谷风”等。
（二）建筑单体设计
1、建筑体形系数
体形系数系指建筑物与室外大气接触的外表面(不包括地面)与其所包围的建筑体积的比。体形系数越大，表明单位建筑空间所分担的散热面积越大，能耗就越多。对于居住建筑体形系数宜控制在0.30以下。一般可以采取以下几种方法控制建筑物的体形系数：⑴加大建筑的体量，即加大建筑的基底面积，增加建筑物的长度和进深尺寸。⑵尽量减少外形变化。⑶合理提高层数。⑷对于体形不易控制的点式建筑，可采用组合体形式。
2、围护结构
（1）外墙保温
外墙保温能有效降低通过墙体的传热量，保温后外墙的综合传热系数应满足《建筑热工设计规范》和《公共/居住建筑节能设计标准》的要求。常用的外墙外保温做法有：膨胀型聚苯乙烯板加薄层抹灰并用玻璃纤维加强法；挤塑型聚苯乙烯板加薄层抹灰法；单面钢耸网架聚苯板法等。基本构造示意图详见图1。
图1 外墙外保温构造示意图
（2）外窗保温
通过窗的传热量包括因内外温差引起的和因日照辐射引起的两部分。一般来说，窗的耗热量在建物总耗热量中所占的比重很大，约为50%左右。要减少窗的耗热量，一是在设计时要控制窗墙面积比不要过大，二是要采用保温窗。保温窗的做法一般是使用导热系数小的材料做窗框，如塑钢和断桥铝合金，再配以双层玻璃或单框中空/真空玻璃。三是采用外遮阳系统。外遮阳系统在太阳辐射到达玻璃窗前就被遮挡在外，并且由于在外遮阳设施与窗户之间有流动的空气把热量带走，热量不会进入室内，从而使隔热效果优于内遮阳系统。常见的外遮阳装置有遮阳板、遮阳棚、室外软卷帘、室外百叶帘等。
3、自然通风
建筑内部自然通风的动力主要有风压和热压，风压是室外风作用在建筑外墙（窗）上形成的压力，热压则是由于室内高、底处温度不同而形成的，俗称“烟囱效应”。在风压和热压的共同作用下，建筑内会形成从下部进风从顶部排风的空气流。自然通风不依赖电力就可以进行，但它的缺点是力量比较弱，不能使空气快速流动，为了增加它的效果，设计时应注意使通风口应尽量加大，彼此之间的垂直距离尽可能远。充分利用自然通风，可以带走建筑物内部的热量，从而减少夏季的空调能耗。
4、建筑物绿化
建筑物绿化是指通过在建筑物上直接或间接附着可供绿化植物生长的环境，如花盆，种植毯等，为建筑物的外立面和内部营造绿化环境，起到改善环境，提高美观度，节约能耗的效果。在屋顶和外墙利用树木、攀援类植物遮阳、隔热，可以借助于植物自身的光合作用，蒸腾、蒸散作用和光调节作用，将太阳辐射转化为新的能量形式而消耗掉。而且植物在蒸腾、蒸散过程中，除将太阳能转化为热效应外，还要吸收周围环境中的能量，从而降低了环境温度，造成能量的良性循环利用。据实测情况分析，建筑物绿化可使室内环境温度较室外环境温度低约3-9℃；绿化状态下室外环境温度可望降低约4℃；可减少空调负荷约12%。
供暖系统节能
（一）热源
1、集中供暖热源形式的选择，应符合以下原则：
⑴在城市集中供热范围内，应优先采用城市热网提供的热源；⑵在工厂区附近时，应优先利用工业余热和废热；⑶在有充足的天然气供应的地区，应考虑推广分布式热电冷联供技术；⑷有条件时应积极利用可再生能源，如太阳能、地热能等。
2、供热锅炉房节能系统
（1）气候补偿系统
该系统由气候补偿器、温度传感器和电动调节阀组成。它可以根据室外气候的温度变化，和用户设定的不同时间的室内温度要求，按照设定的曲线自动控制锅炉房供水温度，实现供热系统供水温度的气候补偿；另外它还可以通过室内温度传感器，根据室温调节供水温度，实现室温补偿。采用这套系统能够实现按需供热，并且降低能耗。
（2）烟气冷凝热回收系统
燃油燃气锅炉的排烟温度一般为150~180℃，主要成分是二氧化碳、水蒸气和过量空气，通过在烟囱上安装烟气冷凝热回收器，可将烟气中所携带的热量传给供暖系统回水，从而使排烟温度降低30~50℃，提高锅炉热效率3%~8%。
（二）管网
1、水力平衡
在供暖系统的分水器、与主管道连接的各分支管、末端用户热力入口处设平衡阀和自力式流量控制器，可以消除水力失调，使各管段流量达到设计值，确保供暖效果，同时又避免了用加大流量的办法来克服水系统不平衡而造成能耗增加的问题。
2、管道保温
供暖系统的供回水干管从锅炉房通往各供暖建筑的室外管道，通常敷设于管沟内或直接埋地。为了减少热损失，需要对管道进行保温。当管网输送效率达到92%时，要求管道保温效率应达到98%。保温层厚度应根据《设备及管道绝热设计导则》（GBT8175）中规定的管道经济保温层厚度的计算方法来确定。常用的保温材料有离心玻璃棉和聚氨酯发泡材料。
3、用户
（1）分户热计量
根据《中华人民共和国节约能源法》，国家对实行集中供热的建筑实行供热分户计量，按照用热量收费。随着这一法律规定的推行，使供热由过去的福利变成了现在的商品，这就使人们逐渐养成按需用热和行为节能的习惯，进而降低供暖系统的能耗。具体做法是在每个热用户供暖管道上安装热量表，通过测量的热水流量和温差自动计算出供热量。
（2）分室控温
控制室内温度是有效利用热量和行为节能的有效措施，通过安装散热器恒温控制阀可以实现。恒温阀属于比例控制器，即根据室温与恒温阀设定值的偏差，比例地、平稳地打开或关闭阀门。阀门的开度保持在相当于需求负荷位置处，其供水量与室温保持一致。
空调制冷节能
近年来，对空调制冷系统节能技术的研究取得了很多成果。以下介绍几项比较有代表性的技术。
（一）地源热泵技术
地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。它通过输入少量的电能，将地球表面浅层地热资源提取，供给室内空调系统，冬季供热，夏季供冷。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管、地下水和地表水系统。系统原理图详见图2。
由于地球表面浅层地热资源取自于太阳，又可通过土壤和地下水进行平衡，所以地源热泵技术属于可再生能源技术。空调系统运用这项技术夏季可取代冷却塔，冬季可取代锅炉，比传统空调节能40~60%，可使用户节省运行费用30~40%，同时具有无污染、换热效率高且不直接向大气排热等优点。
图2 地埋管式地源热泵系统原理图
（二）空调蓄能技术
即在电力负荷很低的夜间电价低谷期，采用冷水（热泵）机组制冷或制热运行，使蓄能介质蓄得能量，将冷（热）量储存起来。在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，同时也是电价高峰期，把储存的冷（热）量释放出来，以满足建筑物空调的需要。以冰蓄冷系统为例，它能利用夜间低电价时段开启主机蓄冰，白天高电价时段停机融冰释冷或联合供冷，从宏观上可以起到削峰填谷，平衡电网负荷的作用，微观上可以使空调用户享受分时电价政策，节省运行费。
（三）温湿度独立控制技术
空调系统承担着排除室内余热、余湿、CO2与异味的任务。研究表明：排除室内余热与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，即可以通过新风同时满足排余湿、CO2与异味的要求，而排除室内余热的任务则可通过其他的系统（独立的温度控制方式）实现。由于无需承担除湿的任务，因而可用较高温度的冷源即可实现排除余热的控制任务。然而常规空调系统采用热湿联合处理，使得本可以采用高温冷源处理的显热负荷却与除湿一起共用5~7ºC的低温冷源，造成能量利用品位上的浪费。
温湿度独立控制空调系统能够有效的解决这一矛盾，它采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。再加上辐射供冷系统需要较高的水温，通常在16℃左右，因而冷水机组运行的性能系数（COP）较高。
合理利用水资源
（一）太阳能热水系统
太阳能热水系统一般包括太阳能集热器、储水箱、循环泵和管道等。目前，我国家用太阳能热水器和小型太阳能热水系统多采用自然循环式，而大中型太阳能热水系统多采用强制循环式。受气候因素影响，太阳能系统并不能在一年四季内稳定地为用户提供热水，要做到这一点，必须将太阳能热水系统和辅助热源相结合。常见的辅助热源形式有电加热、燃气加热以及热泵热水装置等。
作为建筑的一部分，太阳能系统应该与建筑融为一体。在设计阶段，就应该从技术和美学两方面入手，将太阳能集热器与建筑整合设计并实现整体外观的和谐统一。目前，太阳能热水系统与建筑一体化常见的做法有将集热器与南向坡屋面相结合以及在南立面布置外墙式、阳台式以及雨棚式的集热器。
（二）建筑中水
全球水资源的日益匮乏，提醒人们要节约用水。建筑中水作为一种间接水资源，合理开发利用，对城市发展和资源节约，无疑是一种有效的措施。中水是介于给水和排水之间的一种水质，它是将各种排水收集处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等方面使用的非饮用水。生活中尽量使用中水，可增加水的重复利用，减少水处理的成本，有很好的经济价值和社会效益。
（三）雨水利用
雨水是区域水资源最根本的来源，随着水资源供需矛盾日益尖锐，将雨水合理收集和利用，可提供人们日常生活中必需的水源和有效补充地下水。雨水的直接利用活动，是指在城市范围内对汇水面所产生的径流进行收集、贮存并在净化后合理利用。利用范围一般包括绿化、冲洗、景观等方面。常见的雨水利用方式有：⑴屋面雨水集蓄系统，收集下来的雨水主要用于家庭、公共场所和企事业单位的非饮用水；⑵雨水截污与渗透系统，道路雨水通过下水道排入大型蓄水池或通过渗透补充地下水；⑶生态小区雨水利用，小区内沿着排水道建有渗透浅沟，表面有植被，供雨水径流流过时下渗，超过渗透能力的雨水则进入雨水池或人工湿地，作为水景或继续下渗。
建筑照明节能
在公共建筑能耗中，照明系统所占比例很大，约为40%左右，而且由于灯具的散热，还会增加空调系统的负荷。因此，用天然光代替人工光源照明，以及采用节能灯具也是建筑节能的有效途径。
（一）自然采光技术
充分利用天然光，能为人们提供舒适、健康的环境。但天然光稳定性差，特别是直射光会使室内的照度在时间上和空间上产生较大波动。所以要合理设计房屋的朝向、进深、层高和采光窗的尺寸。常见的自然采光形式有：⑴侧窗采光；⑵天窗采光；⑶中庭采光。
近年来，出现了一些新型采光技术，比较有代表性的有：⑴导光管，它由三部分组成，集光器、管体和出光部分。垂直方向的导光管可穿过屋面和楼板，将天然光引入每一层，直至地下层。为了输送更大的光通量，导光管的直径一般都大于100mm，管体采用传输效率较高的棱镜薄膜制作。⑵光导纤维，该采光系统也是由聚光部分、传光部分和出光部分组成。聚光部分把太阳光聚在焦点上，对准光纤束。用于传光的光纤束一般用塑料制成，直径10mm左右。光线进入光纤后经过不断的全反射传输到另一端。在室内的输出端装有散光器，可根据不同的需要使光按照一定规律分布。
（二）照明节能
选用绿色高效的光源产品是照明节能中的关键因素，这些产品的特点是：光效高、寿命长、使用方便。例如：⑴紧凑型节能荧光灯；⑵细管径高光效直管型荧光灯；⑶金属卤化物灯；⑷发光二极管LED灯。采用上述灯具可比普通白枳灯和荧光灯节电50%，使用寿命延长2倍以上。
结束语
建筑节能技术是绿色建筑的基础，绿色建筑又是低碳城市的重要组成部分。因此，建设低碳城市就要大力推广建筑节能技术，这就要求我们在建筑的规划设计阶段、施工阶段、运行管理阶段有针对性地使用这些技术，同时还要做到节约土地和材料，并做好环境保护工作，使我们的城市出现越来越多的绿色建筑。
参考文献：
[1]王立雄.建筑节能（第二版）. 北京:中国建筑工业出版社，2009
[2]暖通空调. 北京:亚太建设科技信息研究院，2012（10）
卜增文等，实践与创新：中国绿色建筑发展综述，第2~6页
宋凌等，适合我国国情的绿色建筑评价体系研究与应用分析，第15~17页
[3]中华人民共和国国家标准.绿色建筑评价标准（GB50378-2006）.北京:中国建筑工业出版社，2006
作者：范文辉，男，1969年4月生，大学，高级工程师，研究方向：暖通空调
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