1绪论
本论文范文主要对建筑能源能耗优化的基本原理、方法进行了简单介绍，引出了研究建筑能耗优化背景及其重要意义，分析了影响建筑物能源消耗的因素，总结了提高建筑物能源利用效率和实现建筑节能的国内外研究进展。最后，简要介绍本文的主要研究内容。
1.1研究背景及意义
在当今能源短缺及环境污染日益严重的形势下，以“可持续发展”为主题的保护环境、合理利用资源以及节约能源等一系列的活动己在全球范围内开展。建筑物的能源消耗在国家总能源消耗中占有重要比例，提高建筑物的能源利用效率以降低能源消耗对解决资源短缺、能源危机和环境保护问题有着重要的意义。为了应对能源危机，各国纷纷出台节能政策[1]，以提高能源利用效率。广义的角度来讲，建筑能耗[2]分为建筑运行能耗、建筑材料能耗与建筑间接能耗三大部分。从狭义的角度来讲，通常所说的建筑能耗指建筑使用过程中所消耗的能量（运行能耗），包括供暖、制冷、生活热水、照明、炊事、家用电器等方面的能耗。下文提及的建筑能耗均指狭义的建筑能耗。在中国，能源节约已经上升到国家战略，中国把节约资源和保护环境作为基本国策，坚持节约与幵发并举、节约优先的能源发展战略。新修订的节约能源法于2008年4月1日正式幵始施行[3],规定了一系列节能管理制度，包括投资项目节能评估和审查制度。在完善工业节能规定的同时，新增建筑节能和公共机构节能的规定，规定用能产品（设备）能效标准，制定建筑节能标准。此外，在新修订的节约能源法中加大了政策激励力度，安排中央和省级地方财政节能专用资金，实行有利于节能的税收政策。中国“十一五”规划《纲要》提出了 “十一五”期间单位GDP能耗降低20%的节能目标[4]。
在西方，以法国为例，1973年和1980年两次石油危机之后，能源管理成为法国优先考虑的问题[5]。法国以通过降低对化石燃料进口的依赖来提高能源供应安全，以维持可靠的低价能源供应及保护环境为目的，实施了一系列的能源战略计划。其中包括：提高能源的终端使用效率，通过国际能源组织和欧盟强与其他国家的合作。在法国建筑部门是最大的能源消耗部门，其次是工业部门和交通部门，以2010年为例，建筑能耗占全国总能耗的比例从1973年的40%上升至2010年的46%，其中2/3消耗于居住建筑，1/3消耗于商业和公共建筑。此外，为了达到京都议定书所确定的关于气候变化的目标，法国制定了一系列有效的节能计划这些能源管理政策与措施对法国社会、经济发展起了至关重要的作用。在我国，目前可持续发展的思想观念还不够深入，宏观节能管理状况有待改善，缺乏广泛有效的优惠政策，节能法规体系尚未完善传统的粗放经营和依靠资源消耗来获得经济增长的观念是向集约化、节能型社会发展的重要障碍。建筑节能既带来企业效益，又带来社会效益，是保护环境的有效措施。外国政府对节能项目采取了支持科研、财政补贴、减少税收、低息贷款等优惠政策⑼。为引导建筑节能和保护环境，我国政府也应研究和制定新的优惠政策。
能源短缺是目前制约我国经济与社会发展的瓶颈之一，提高能源利用效率与节约能源已成为社会广泛共识。建筑能耗在我国能源消耗中占有重要部分，据建设部的发布的数据，2006年我国建筑能耗已占到全社会终端能耗的27.5%，单位建筑面积采暖能耗相当于相同气候地区发达国家的2至3倍_,随着生活水平的提高，这个比例越越来越高。到2000年底我国达到采暖建筑节能设计标准的既有居住建筑面积仅占全部城乡建筑面积的0.6%，约有210亿m2的既有居住建筑存在着气密性差和保温隔热效果不佳、用能系统热效率低等问题。因此，提高建筑能源利用效率，降低能源消耗对促进国民经济和社会的可持续发展有着至关重要的作用。本研究课题通过对建筑物传热进行理论分析，并结合法国建筑节能行业的工程实践应用，用相关的软件进行建模与仿真，对建筑物的能耗进行研究，分析其节能改造方案。近年来，随着计算机技术的快速发展，对大型建筑物能耗仿真计算研究也有了较大的进展，传统的凭经验进行建筑设计和能耗控制已经不适应代的发展。目前，我国在建筑能源能耗仿真及能耗优化领域里还处于起步阶段，通过建模仿真软件对建筑物能耗进行研究已经成为今后发展的趋势。本文釆用的仿真软件是基于TH-C-Eex算法的PROMODUL软件，此软件在对建筑物的能源利用效率及能源消耗的研究中具有可靠性、灵活性、实践性、有效性等优点，有着广阔的研究和应用前景。作为新兴的节能减排研究方法，能耗仿真软件给建筑节能的实现开辟了新的途径。可见，基于PROMODUL的建筑能耗分析及优化研究具有重大的现实意义和发展空间。
2建筑物传热理论分析方法
占据一定体积的物质所具有的热能从一处转移到另一处，这种现象称为传热，传热的方式有二种：导热、对流传热、福射传热。本章基于传热的基本方式和能量守恒，研究建筑物传热的途径，分析建筑物得热与失热的途径，重点研究建筑物的保温，建立起建筑物传热的理论基础，计算不透明墙体和窗体玻璃的面传热系数，通过算例分析，比较建筑物外墙围护结构的传热特点，计算出围护结构的综合传热系数并分析简要分析Th-CEex能耗计算方法和PROMODUL能耗仿真计算软件。本章有针对性地对建筑物的传热进行理论分析研究，为下文的能耗计算及优化设计研究奠定理论基础。
2.1建筑物传热的途径
建筑物内外传热的状态是随着供暖设备的运行状况及其围护结构的不同热工性能而变化的。建筑物的传热通常是福射、对流、导热三种方式同时进行作用的结果。辖射传热，是指由于热的原因产生电磁波在空间的传递。物体的热能变为福射能，对于任何一种物体，当温度高于0尤时，就会向周围的空间发出热福射能（以电磁波的形式传播），当遇到另一物体时，部分或全部被吸收进而转变为热能。靠近的两个物体会因为温度不同而互相发送峰值波长不同的电磁波，产生不断的热交换。两者的温差越大，从高温物体转移向低温物体的热量就越多，物体在向外发射辐射能的同时，也会不断地吸收周围其它物体发射的福射能。对流传热，是指具有热能的液体或气体在移动过程中进行热交换的现象。当建筑物室内的温度大于室外温度时，窗体附近由缝隙进入的冷空气温度较低，密度较大，而室内的空气温度较高，密度较小，冷空气流向下部，室内热空气上升，形成对流传热。导热分为两种情况，一种是指同一物体内的不同部位因温差而发生的传热，另一种是不同温度的两物体因直接接触而发生的传热。材料的导热性能以导热系数（导热率）表示，是指稳定传热时Im厚的材料，两侧面的温度差为y：，在1秒内，通过Iw2面积传递的热量，单位为W/(m.k)。导热系数与材料的结构和组成等因素有关。通常说的保温材料是指导热率较低的材料，把导热率在0.05 W/(m k)以下的材料称为高效保温材料。
3基于PROMODUL软件的能耗计算........... 24
3.1围护结构与用能设备现有数据采集......... 24
3.2.基于PROMODUL软件的模型建立......... 27
3.3本章小结 354基于用能单位能耗......... 36
4.1围护结构节能改造技术分析和选择......... 36
4. 1. 1外墙保温技术研究......... 36
4.1.2楼梯间隔墙保温技术研究......... 37
4. 1.3首层地板（地面）保温技术研究......... 38
4. 1.4屋顶保温技术研究......... 39
4. 1.5窗体的节能改造技术......... 40
4.2通风系统节能改造技术研究......... 40
4.3太阳能热水供应系统可行性分析......... 41
4.4本章小结......... 42
5基于PROMODUL的既有建筑能耗......... 43
5.1既有居住建筑围护结构改造的热工......... 43
5.2围护结构改造后热工性能的判定依据......... 44
5.3基于PROMODUL的单个优化措施......... 45
5.4基于PROMODUL的多项措施整.........56
5.4.1围护结构整体改造结果分析......... 57
5.4.2用能设备整体改造结果分析......... 58
5.5节能改造结果整体对比分析......... 58
5.6本章小结......... 60
结论
本文基于PROMODUL能耗仿真软件对建筑物的能耗进行深入分析和优化研究，以笔者在SOCOTEC公司实习期间一个能源审计项目的四栋楼为研究对象，就改善围护结构的保温性能和提高用能设备的能源利用效率两个思路展幵研究，提出不同的优化方案并从经济型和有效性展开论证，通过对比研究，提出六种有效的优化改造措施，最终实现建筑节能。本文主要研究结论如下：
(1)围护结构热工性能欠佳和自然通风引起的热损失是用能单位能耗的主要原因。其中墙体热损失占了总热损失的36.59%，其次为窗体热损失（23.72%)，再次为通风热损失（18.77%)，上述三者占了用能单位总热损失的79%。
(2)围护结构保温技术和余热回收技术是实现既有居住建筑节能的主要途径。墙体外保温技术在既有居住建筑节能改造中的优势比内保温技术要明显，是建筑墙体节能发展的主要方向。在既有建筑优化改造工程中应充分合理使用这些技术，以提高用能单位的能源利用效率，实现建筑节能。
(3)本文所提出的针对围护结构的五项改造措施能够实现节能52.3kWh/m2/年，比改造前节约19.6%;针对用能设备的四项改造措施能够实现节能17.6 kWh/m2/年，比
