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施工周期的长短对一建筑项目效益的影响是非常重要的，在工程建设施工过程中，受自然气候的影响，加之工程建设的进度需要，有时不可避免的要进行冬期施工，按《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—97）规范规定，当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工，若采取的措施不当，会给施工的工程带来不利的影响，极易给工程质量造成隐患或出现质量事故。
《建筑工程冬期施工规程》规范规定，当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工，在工程建设施工过程中，受自然气候的影响，加之工程建设的进度需要，有时不可避免的要进行冬期施工，若采取的措施不当，会给施工的工程带来不利的影响，极易给工程质量造成隐患或出现质量事故，所以混凝土路面应尽可能在高于5℃的气温条件下施工。因为其强度增长主要靠水化作用，水结冰时，水化作用停止，而且水结冰时，体积会膨胀，促使混凝士结构松散破坏，因此，当昼夜平均气温低于-5℃时，应停止施工。当昼夜平均气温在5℃至-5℃之间，则应采取措施加以保护方能施工。我省气温虽然昼夜温差较大，但12月份昼夜平均气温都在5℃至-5℃之间，顾应采取保温措施施工。
一、作好施工前的准备工作，是作好冬期施工的前提
首先，要注意提前收集施工地冬期气温变化的资料。由于《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—97）规范规定，当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工，大连地区冬季施工的日期为每年的11月15日。因此，在工程即将进入冬期施工前，要提前准备和防范，把不利的因素消除在萌芽状态，要提前收集当地冬期的气象资料，了解当地的气温变化、持续时间、最低温度以及最大风、雪等资料，还要了解施工过程中未来一周的天气变化，只有这样才能作到防患于未然。其次，准备好冬季施工的材料。如提前预备防寒取暖材料；外加剂材料的选用、审批、复试；焦碳及炉具的采购、存储等前期准备工作。
二、作好冬期施工技术文件的编制工作，是冬季施工的主要措施。
在工程进入冬期施工前，要提前编制好冬期施工技术文件，作为冬期施工的技术指导性文件，是冬季施工的主要措施。
冬期施工技术文件必须包括施工方案和施工组织设计或技术措施。施工方案和施工组织设计或技术措施包括以下主要内容：冬期施工的生产任务安排和部署；施工材料进场计划；劳动力计划；热源、设备计划和部署；冬期施工人员培训计划；工程质量的控制要点；冬期安全生产的要点；施工工序及进度安排；各分项工程的施工方法和施工技术措施。
三、作好人员培训和技术交底工作，是冬季施工的关键。
1.作好施工人员的培训工作。冬期施工由于在负温下进行作业，不了解或不熟悉冬期施工规律，极易造成工程质量事故，为保证工程质量，冬期施工前必须进行人员培训，培训内容为：①要学习国家和地方有关冬期施工规范、标准、规定，如《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—97）规范等文件；②学习有关冬期施工的基本理论知识及施工方法。
2.进行冬期施工前的技术交底工作。进行技术交底的目的是防止施工操作人员违反冬期施工规律，造成操作不当，人为的造成质量事故。施工前技术交底的重点是：①原材料的使用方法，②原材料的加热或保护，③原材料的测温或成品的测温，④成品的保护或养护工作。
3.作好原材料的检验复试及材料的配合比。在冬期施工中各种原材料需要进行复试的必须进行复试，以防不合格的材料使用在工程中，另外。在冬期混凝土施工中经常要使用一些外加剂，随着气温的不断变化用量不一，加上目前时常假冒伪劣产品较多，如果不复试，直接用于工程，将有可能给工程带来严重后果，要消除引起工程质量隐患的因素，对工程中使用的原材料进行重新复试是必要的。
四、加强施工过程中的质量控制，是作好冬季施工的重要手段
1、钢筋工程施工过程中的控制重点。
（1）冬期钢筋施工最主要的是钢筋的焊接，焊接质量的好坏直接关系到工程结构的安全。冬期进行钢筋焊接，影响因素较多，钢筋焊接前必须根据当地的施工条件、气温状况进行试焊，试焊时先根据气温状况调整焊接参数及焊接工艺，焊接参数和工艺确定后，再进行试焊，试焊的焊件送实验室实验，合格后再进行批量焊接。
（2）焊条或焊剂的质量控制。
焊剂或焊条在冬期运输、保存过程中极易受潮，使用受潮的焊剂或焊条会造成焊接熔池中混入气体停留在焊肉中造成气孔，影响焊接接头质量。在使用焊条或焊剂时，要按说明书的要求对焊条或焊剂进行烘焙，干燥后再使用。来源于/
2、混凝土工程施工过程中质量控制重点。
控制好原材料的加热温度。冬期施工对混凝土原材料的加热是保证混凝土早期强度增长的重要因素，在施工过程中要确定原材料的加热温度，作好加热措施，定时进行温度测量，保证加热温度达到要求。控制好混凝土的入模温度。施工中作好混凝土浇筑入模温度，一般不应低于2℃，温度过低，则容易造成新浇混凝土冷却过快，使混凝土在很短时间内降至冰点温度而影响混凝土早期强度增长。作好试块的留置工作。根据规范冬期施工试块留置不少于2组（六块），与结构同条件养护，分别用于检验受冻前混凝土和转入常温养护28天的混凝土强度。加强成品的养护。冬期混凝土的养护管理是保证混凝土质量的重要措施，新浇筑的混凝土，一是作好覆盖保温工作，并经常检查，二是作好混凝土的测温工作，随时掌握混凝土的内部温度，保证混凝土在初凝期不受冻。钢结构工程施工过程中的控制重点。钢结构工程施工中高强螺栓连接。高强螺栓连的好坏是影响钢结构质量的一个重要因素，高强螺栓产品说明书中扭矩系数是常温下的标定值，影响扭矩系数的因素很多，如：环境温度、终拧时间、拧紧速度等，尤其是环境温度的影响最大，一般情况下，产品说明书中扭矩系数是常温下的标定值，在负温下要重新标定，否则，仍按说明书给的值控制，有可能使螺栓产生的拉应力不足，降低结构的安全度，或导致螺栓拧紧，影响结构的安全度。冬期进行负温焊接。冬期负温焊接和常温有很大的区别，在焊接时要对焊工进行培训，掌握负温下的焊接规律，并说明书的要求对焊条进行烘焙，干燥后再使用，才能保证焊接质量，确保结构安全。
五、制定冬期安全施工措施。
冬期施工气温较低，引发安全事故的因素较多，在施工前要制定相应的冬期安全施工措施，配备必要的安全防护用品，对施工人员进行安全教育，尤其是高空作业和特殊工种的教育，并加强现场施工管理工作，确保工程安全施工。
冬期施工虽不常发生，但如果发生不提前准备和防范，会影响给工程质量、进度，措施不当会给工程质量带来隐患，因此，在工程即将进入冬期前作好防范，在施工期间作好控制是必要的，是保证工程质量必须的措施。
参考文献：
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2、加强相关人员的业务培训
为保证各项工作的顺利开展，冬季施工前要开展对相关人员的业务培训，加强理论学习。主要的培训内容包括：施工组织设计和冬季施工方案，相关的规范、标准、图集，相关的施工工艺和技术措施等。另外，要做好对施工人员的技术交底工作，使其能够熟练掌握冬季施工的各项操作规程，防止因操作不当而造成质量事故。
3、做好现场和物资的准备工作
冬季之前要提前做好现场的准备工作。场内施工道路应增设防滑措施，如在表面铺洒一层碎石；保证路面平整并设置一定的横坡，以防积存雨雪。现场堆放的易遭受冻害的建筑材料要在降温前搬入室内保存，不能移动的要加设覆盖或保温措施。水、蒸汽管道要进行管道保温。冬季进行室内施工的房间外墙洞口要提前封堵。做好冬季施工物资的调拨和采购计划，主要有炉具、棉毡、外加剂、防滑物品等。此外，棉服、棉鞋等劳保用品也要保证及时按需发放。
二、冬季施工的主要问题及技术措施
1、土方工程
冬季气温降低后，土壤中的水分冻结，造成土壤体积膨胀；等到气温回升后，水分融化又会使得土体体积减小，进而产生“冻融破坏”。在建筑工程中，土大多作为基层建筑材料使用，因此一旦产生冻融破坏，就会间接造成上部结构的开裂、沉降等病害。一般来讲，土方工程应尽量避开冬季施工。这是因为除了考虑冻害影响外，冬季土方坚硬，开挖困难，也会使得施工成本大大提高。冬季土方开挖前，应首先清除顶面的积雪、积冰。以挖作填时，土方装车前，应挑除体积较大的冻土块。基槽开挖后，如果不能马上进行下一步的基础施工，应预留高出设计槽底标高至少30cm的余土。冬季土方回填前，应首先清除基槽内的积雪、积冰。对沉降量要求较高的部位，如室内基坑、涵背、管沟等，不得使用冻土回填，可改换级配砂石、粗砂、砂砾土等材料，并分层回填压实。室外基坑等部位，可使用含有冻土块的土回填，但冻土体积不得大于回填土总体积的15%，且冻土块粒径不得大于15cm。冬季土方应保证随填随压实，以防虚土因晾置而受冻。内墙转角、结构物边缘等压实机械施工困难的位置，应采用小型打夯设备压实，防止产生漏压。灰土层压实完成后，应及时进行覆盖保温，保温材料可选用两到三层的草席或厚度不小于50cm的素土。
2、混凝土工程
在冬季低温作用下，混凝土中的水分易产生冻结，使得混凝土的水化作用减慢甚至停止，严重影响混凝土的强度增长；此外，水分冻结还会减弱混凝土和钢筋之间的粘结力，进而影响钢筋混凝土的整体强度。试验数据表明，保证混凝土的早期强度，是保证冬季混凝土质量的关键。拌制混凝土时，合理降低用水量，或加入减水剂，严格控制水灰比，以合理减小混凝土坍落度。可使用温度不高于80℃的热水拌合，并合理使用早强剂、防冻剂等外加剂以改善混凝土的物理性能。必要时，现场可改用高于设计强度1~2个标号的混凝土。浇筑前，应清除模板和钢筋上的积雪和污垢。混凝土的入模温度不得低于5℃。地面、底板等需要抹光的部位，应尽量安排在一天当中温度较高的上午或中午进行浇筑。为了避免温差变化引起表面产生收缩裂缝，浇筑完成后，要立即采取保温措施，可在构件表面先覆盖一层塑料薄膜，再加盖2~3层草席、棉毡、棉被等保温材料。当施工现场靠近化工厂、热力站等地方时，可以搭设暖棚利用蒸汽进行养护。
3、钢筋工程
冬期主要影响钢筋的焊接质量,而焊接正是钢筋工程质量控制的重点。焊接工作尽量安排在室内进行，如果必须在室外焊接时，应有遮挡风雪的措施。冬期钢筋焊接前必须根据当地的环境条件进行试焊，并将试焊的焊件送至试验室进行强度检测,合格后才可批量焊接。焊剂或焊条在冬期运输、存放过程中极易受潮,使用受潮的焊剂或焊条会影响焊接接头质量。在使用焊条或焊剂时,要按说明书的要求对焊条或焊剂进行烘焙,干燥后再使用。钢筋安装完成后，应尽快组织钢筋工程的隐蔽验收并浇筑混凝土，如不能及时浇筑，必须要采取措施防止钢筋遭受雨雪而产生锈蚀。
4、砌体工程及抹灰工程
砌体工程及抹灰工程也是冬季施工质量管理的重点和难点，受寒冷天气影响，砂浆的质量较难保证，特别是涉及到结构安全的承重墙体，尤其不宜在冬季进行施工。对于框架结构的楼房来说，可赶在冬季来临前完成外墙砌体或抹灰工作，等进入冬季后，封闭外墙洞口，提高楼内温度，再进行内墙砌体或抹灰的“室内作业”。砖石等建材在使用前，应彻底清除其表面的冰霜，砂浆用砂不得含有冰块和直径大于1cm的冻结块，可使用温度不高于80℃的热水拌合。砂浆必须随用随拌，尽可能缩短运输距离。蒸压粉煤灰砖、加气混凝土砌块、烧结普通砖、烧结多孔砖在气温高于0℃时，砌筑前应浇水湿润；当气温低于0℃条件下砌筑时，可不浇水，但要适当增大砂浆稠度。每天收工前，当天的砌体应用草席棉毡进行保温覆盖。抹灰前，应彻底清除砌体表面的积雪和污垢，可在抹灰砂浆内加入防冻剂，室内抹灰时，可利用火炉、电炉或通入蒸汽等方法提高室内温度，以保证砂浆的初期强度。冬季抹灰时，可加大防裂网的铺贴范围，减少表面裂缝。
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1.1建筑节能
建筑节能可以从狭义和广义两方面来定义:广义的建筑节能为在建筑的建造、使用到拆除的过程中通过一定的技术手段达到降低能源的消耗；而狭义的能源消耗是指在建筑使用过程中通过建筑本身来降低电能，煤炭等能源的消耗。由于建筑的能源消耗主要发生在建筑建造完成后的使用过程，因此，本研究主要是从狭义的角度进行建筑节能的研究。建筑节能按其方式可分为主动式节能和被动式节能。主动式节能主要是指在建筑使用的过程中通过对设备的节能来实现建筑节能，被动式节能主要是通过对建筑本身进行结构设计，从而最大限度地利用诸如阳光、气温等自然条件来降低能源的消耗，强调优化建筑设计、降低建筑使用时所需的负荷。
1.2住宅被动式节能
住宅的被动式节能始于1920年美国通过设计住宅利用太阳能，被动式设计的核心是根据建筑当地的环境气候，利用环境控制技术结合住宅功能和满足的需求，对住宅进行设计使其本身具有适应环境和调节气候的能力。这种设计不需要借助外部设备，依靠当地的阳光、温度、地形和风力等自然因素就能完成自动调节建筑内部环境。被动式节能设计简单，不需要像主动式节能那样对设备进行依赖，技术要求相对较低。这种节能方式是从根本上降低维持建筑内部环境所需的负荷，不需要额外的能源消耗，因此，节能效果比主动式节能明显。由于被动式节能只需要自然因素，所以成本低廉。
2住宅建筑的被动式节能设计
2.1住宅建筑场地的选址与节能
住宅与人们的生活息息相关，住宅场所的选取至关重要，对于住宅场所的选址应先对当地的地形进行考察，结合住宅所需满足的要求，充分利用有利的地形因素和当地的气候特征进行选择。建筑选址的基本原则为不破坏当地的保护区（自然景观、文物、湿地、农田），远离自然灾害经常发生的地带，避免周围有大的噪声和其他危险源。与主要自然因素的关系如下所示：选址与光照：光照是影响当地气候的重要因素，光照中的红外线具有大量辐射热，是住宅建筑的外部热源，光照时间的长短直接影响温度，同时，光照中的紫外线具有杀菌的作用，如何获得充足的光照与选址有关。选址与风：风是另外一个重要的自然环境，夏季充足的风可以起到降温的作用，但也不能选择太大、灰尘太多的风环境场所，在山区容易形成“风口”这种灾害，选址时应避免，同时也不宜选择低洼场地，这样会造成通风不足。对于风这个因素应该考虑冬季风较小，夏季风较大的地方。
2.2建筑群体的布局与节能
在建筑群体布局上，根据当地的环境因素进行合理的规划，通过改善建筑群体的布局可以改善建筑与建筑之间的微气候，从而达到节能的效果。将建筑群体按统一的朝向进行布置的方式成为行列式，这样的布局有序，显得比较整齐，可以获得充足的光照，利于建筑与建筑之间的通风，这种布局方式应用比价广泛。将住宅沿着街道进行布局称为周边式布局，这种布局容易造成住宅得不到足够的光照，建筑之间通风也不畅快，适合寒冷的地区。将住宅前后进行交错式排列称为自由式布局，这种方式在节约土地的同时，还可以得到足够的光照，增加了住宅室外活动的空间。
2.3建筑单体的设计与节能
设计光照分区：对于用户来说，不同的房间对光照的需求不同，一般的按用户活动时间长短将房间划分，其中主卧活动时间最长，次卧次之，然后是书房等房间。在对住宅建筑设计时，首先要根据光照因素设计用户主要活动的房间，将光照弱的区域设置为次要房间。设计采光分区：在设计住宅时，将对采光需求大致一样的房间布局到一块儿，比如主卧和起居室对采光要求较高可设置为南向，而对光照需求较低的厨房和卫生间可设置为北向。通风设计：在小户型的住宅中，常会出现卧室和客厅缺风、厨房的油烟无法全部排除等问题，这与设计之初对通风的设计有关，为了达到较好的通风，需要对住宅进风和出风口进行合理设计。根据对进风口和出风口的大小和位置的设计区别，获得的通风效果也不一样，为了获得充足的通风，在布局时要尽量减少气流迂回，尽量保持进风口与出风口对位。设计动静分区：在满足用户建筑使用功能的前提下，将对噪音要求类似的房间布局在一起，比如厨房、卫生间对噪音要求较小可设计在一起，而卧室和书房对噪声要求较高，可设计布局在一起。墙层保温设计：建筑墙层保温主要包括外立面和外墙内保温和外墙外保温，外立面主要是通过颜色来实现保温，当采用浅色墙面的时候，建筑对光照反射的作用会加强，而采用深色则会降低墙面的反射作用。
2.4建筑窗户的设计与节能
建筑中的窗户连接着建筑的外部和内部，光照、通风等都是通过窗户来进行的，窗户的设计在整个建筑设计中起到关键的作用。根据建筑所在地的不同，对窗户的面积、朝向等的设计也会不同。建筑的窗墙比为建筑窗户的总面积比上建筑的总面积，由于窗户具有高的耗热特性，当窗占比较大时，室内散热量也会增大，但室内的采光和通风比较好，当窗占比较小时，散热量减小，同时室内的采光和通风也会随之下降，如何设置窗占比，应该结合当地的气候环境和住户对采光和通风的要求来综合考虑。
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不同于传统建筑的是，当前的建筑形式不单单要满足形式与功能等方面的追求，同时还要兼顾建筑自身、使用者、环境发展等方面的相互关系。在此情况下，很多建筑形式与理念得以产生，其中与被动式建筑相关的建筑形式主要有绿色建筑、生态建筑、节能建筑等。
绿色建筑指的是在整个建筑生命周期之内，对材料、水、土地、能源等方面进行最大程度上的节约，减少环境污染，保护生态环境，使人们能够享受高效、适用、健康的生存空间，提供与大自然共处的和谐性。
生态建筑住的是以生态学原理为基础，对群体进行建设和管理，同时要构建建筑及其周围的环境体系。在管理、维护、建造、设计等方面，其基本宗旨必须是对内外生态服务功能的强化。这样才能达到人文、自然、经济等生态目标，同时对文化、活化、美化、绿化、净化等方面的要求进行满足。对于建筑物和其他相关因素来说，应对其相互之间的关系进行合理地安排和组织。还应当营造和建立生物气候调节能力与室内气候条件，这样，才能够使人们的居住环境满足舒适的需求，在自然生态环境、建筑物、人之间，进行良性循环系统的有效构建。
节能建筑指的是利用节能型的产品、器具、材料、结构等设计和建造的建筑物类型，其中，对可再生能源进行了全部或部分的应用。在节能建筑中，应当对节能的技术方法和遵循气候条件的设计加以满足，细致的研究建筑物的外部空间环境、风向、太阳辐射、间距、朝向、单体群体、规划分区等方面的内容。该类型的建筑物具有很多指标，例如在平面布局和建筑规划当中，应当对自然通风有利，同时应当保证 35%以上的绿化率。
二、被动式建筑及其设计策略
被动式建筑最早是在德国产生的，具体指的是利用密闭结构进行房屋的建设，选择保温建筑构件作为基本的建筑材料。此种类型的建筑无需进行传统空气系统和供暖系统的安装，在一年四季当中，都能够使人体保持舒适的感受，建筑能耗非常低。该建筑类型的产生出现和发展应用，对世界建筑领域产生了极大的影响，逐渐形成了一种低能耗、舒适、健康的建筑标准和生活方式。
早在 20 世纪末期，德国建筑师研究所的费伊斯特博士对被动式建筑这一概念首次进行了提出。在当时的理念当中，费伊斯特博士认为采取该类型的建筑形式，能够使室内保持冬夏均舒适的温度条件，并且不需要安装空调和供暖设备。在被动式建筑当中，其核心标准主要在于保证每年 15kw・h/m2以内的能耗，也就是保持 22℃～26℃恒温区间时，每年用于制热和取暖所消耗的电量不能超过 15°/m2。家庭用电、生活热水以及采暖制冷每年的一次能源消耗应当控制在每年 120 kw・h/m2时以下。同时其气密性 n50 应当保持在 0.6/h 以内。
在被动式建筑当中，对建筑构件有着很高的要求。材料应当选用保温、外隔热、高性能的，窗户应当选用保温、隔热的。还要防止出现热桥，建筑外壳应当具备较高的气密性能，同时需要对能够高效回收热量的新风系统进行配备。在该类型的建筑形式当中，应当将热损失降低到最小。同时应当对太阳辐射入室进行充分的利用，使得用于产生热量所消耗的电能在每年 15kw・h/m2以下。对于这些电能，外部设备将会进行提供和满足。此外，被动式建筑并不会硬性规定是否对可再生能源覆盖进行应用。
三、 被动式建筑与其他相关建筑形式的对比
虽然被动式建筑通前文中提高的几种建筑形式在本质上都是以节约能源、保护环境为基础进行设计和建筑的，但是，在这些建筑形式之间，也存在着很大的联系和区别。其中，绿色建筑对建筑物和环境之间的关系更加注重，其最为突出的建筑设计理念是“四节一环保”，也就是节能、节地、节水、节材和环境保护。自从上个世纪末期，联合国环境发展大会在巴西里约热内卢召开之后，我国政府对很多相关的法规、导则、纲要等进行了颁布，对绿色建筑的发展和应用起到了极大的推动作用。
在生态建筑的设计当中，则具有不同的要求，建筑物必须具备可持续发展、舒适实用、自洁自净、节能降耗等方面的性能和作用。在建筑措施方面，应当对生物能、风能、太阳能等可再生资源进行应用，对可循环利用和生态价值较高的材料进行选择。同时还应当利用相应的工艺和技术手段，从而达到生态建筑形式的各方面要求。该类型的建筑形式对建筑物及其周边的环境体系进行了强调，同时注重良好室内环境的营造，确保使用者能够保有一个较为满意的舒适度。这样，建筑物在人类活动与生态环境之间，提供了一座良好的沟通桥梁，从而提高建筑物的人文关怀和人性化。
节能建筑在我国已经经历了数十年的发展和应用，相关的法律法规和规范标准等也逐渐趋于完善。经过长时间的不断实践应用，证明了在建筑节能方面，节能建筑所发挥出的作用十分明显。但是相比于被动式建筑，在一次能源消耗值方面，节能建筑并没有给出强制性的规定和标准，没有对节约能源进行具体的分项要求。因此，在当前建筑领域的发展过程中，被动式建筑在当前建筑节能的发展趋势下，结合其自身对于各方面的严格要求，能够更好的顺应时展的潮流和趋势，是一项十分明智的举措和选择。在今后的发展中，被动式建筑必将成为建筑领域当中的重要理念和主要方向。
四、 被动式建筑的发展历程
在 20 世纪末期，德国达姆施塔特房屋与环境研究所的沃尔夫冈・费伊斯特博士在于瑞典隆德大学的博・亚当姆森教授在一次谈论当中，第一次提出了被动式房屋的概念。随后，在德国黑森州政府的大力资助与支持下，经过了大量的研究和试验，正式确立了被动式建筑的建筑理念。在两年后的 1990年，在德国中南部城市达姆施塔特市的一个城区，建立了世界上第一个被动式标准的建筑物，它是一幢三层高的普通民居建筑。一年后，该建筑经过了节能改造，并且被投入使用。经过监测发展，该建筑的年终端耗能降低了78%，从过去每年160kw・h/m2的能耗，降低到当时的每年 35kw・h/m2。而在 1996 年，在德国达姆施塔特市，正式成立了被动房屋协会，该协会的宗旨是对被动式建筑的相关技术标准进行规范和推广。在此影响下，被动式建筑形式在德国本国得到了越来越广泛的发展和应用。
在实际应用中，从建筑成本的方面来说，相比于传统建筑形式的房屋，被动式建筑仅仅高出 6%左右。在新一代的被动式建筑设计当中，对精巧的中央通风系统进行了应用。其中进气管和排气管的安置位置为并排安置，在排出温暖空气的同时，能够引进来清洁的冷空气，从而达到了超过 90%的热交换率。
五、 被动式建筑在我国的发展和应用
随着节能减排理念的不断发展和深化，在我国建筑领域当中，对建筑物的节能要求也越来越高。近年来，随着被动式建筑技术和工艺的不断完善和改进，以及我国对被动式建筑的迫切需求，在很多经济发达的地区，已经存在了一些被动式建筑。
六、 结语
能源问题和环境问题是当前的两个世界性的问题。在我国建筑领域当中，源于德国的被动式建筑能够有效的解决这些问题，起到良好的节能减排效果。在实际应用中，应当对被动式建筑设计策略进行细致地研究，使其能够得到不断地发展和完善，从而推动我国建筑领域更高的发展。
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PC机技术日新月异的进步，使BAS的中央站功能不断增强；PC机的商业软件，如ODBC、API等等，已成为BAS的标准软件；基于PC机技术的分站不断发展。信息领域的以太网技术对工业自动化和建筑物自动化各个层面的影响，从上到下。BAS管理层的以太网正在下植到自动化层和更低的现场层。BAS三层结构将会成为以太网"一网到底"的三层网络。完成这项"通体透明网络"革新的主要技术，就是以太网现场总线。以太网现场总线，也可称为以太网I/O（Input/Output），是控制技术和信息技术的完美结合，性能发挥到极致，它或许能够解决工业自动化长期争论不休的现场总线标准化问题，是商业技术影响工控技术的一个范例。
以总线为脉络，分析计算机总线、测控总线和网络总线在BAS技术发展中分别担纲的角色，可以加深对BAS未来发展的了解。
1、总线BUS
总线一词，源于计算机技术。总线是各种信号线的集合（包括地址、数据、控制、电源等），是各种信息传输的通路，有汇总的涵义。微软百科词典定义总线为：计算机系统中各部件之间用于数据传输的一组硬件连线（导线）。IBM公司将其简称为用于传输信号或功率的一根或多根导体。在建筑物自动化中，BAS总线可解释为用来连接中央站分站、现场设备或者各种系统的那些具有导电性的通路，以完成数据或信号的传输。
以应用范围来分，BAS总线可划分为计算机总线、测控总线和网络总线、。计算机总线用于上位管理计算机和中央站内部部件的连接。测控总线用于中央站与分站的连接，分站与现场设备的连接，现场设备之间的连接。网络总线则是将上位管理计算机和中央站、浏览器等视为节点而共同连接在一起的一条多分支线路，将数据置于网络总线中，数据将会经所有的节点检测后，由其指定地址的节点接收。BAS管理层的以太网就是网络总线。当以太网下植到自动化层和现场层以后，以太网又扮演着测控总线的角色，在这种背景下，我们借用"网络就是计算机"的概念，不免也可以说"网络就是控制器"，因为所有传感器、执行器、分站、中央站已经遍布以太网中，以太网被赋予完成分布式控制兼有普通信息存取的能力，人们可以随心所欲使用以太网，无论是进行实时控制还是传递管理信息。
2、标准化Standardization
作为信息传输通路的总线，追求标准化，是各种总线的共同目标；只有标准总线，才能够支持更多的性能不同的产品的连接，完成更多更好的系统的集成，实现更完善的控制和管理，因此，总经以其有汇集性能的特点，尤其需要标准化。标准总线的形成，主要有两种方法，一种是由非商业的或政府组织所产生的标准，目的在于使某一种类型总线开发和使用规范化，例如RS232C；这种正规的合法的技术标准，是在对已有方法、途径及技术开发进行仔细研究的基础上起草，并经正式批准后产生，这种标准通常包括着一些国际标准。另外一种方法，是有某一家公司先行开发出一种总线技术，由于成功，得到其它公司模仿和广泛使用，以至一偏离该总线就会产生不兼容问题，导致产品在市场中受到限制，例如现场总线LonTalkBus；这类事实上的总线技术标准，是基于市场需求产生而形成的，无需正式批准，这种标准通常包括大量流行的工业标准。
3、计算机总线ComputerBus
中国行业标准JGJ/T16-92第26章BAS，对中央站硬件、组态、系统软件的规定（26.4.26.5）非常简单，仅是基于采用计算机作为监控中心的一般原则，如应设置CPU、CIU、CRT、打印机等规定，对上位管理计算机则仅限于优化控制与管理某些功能要求。但是，近年来计算机技术发展很快，系统软件、应用软件、存储系统、处理器技术、输入输出系统和计算机结构，都是如此，其中，计算机总线技术与工业自动化、建筑物自动化关系密切，计算机总线是计算机系统信息总通道，性能优劣，对BAS上位管理计算机和工作站的影响是至关重要的。因为采用先进的计算机总线，可以提高工作站的带宽，改变工作站的兼容性和开放性，并能提高工作站的可靠性，这对控制系统无疑是最重要的性能。例如，使用PCI总线技术的PC机，每年停机时间可以小于315秒中，可靠性高达99.99%，因此，BAS用户已经开始关心工作站的计算机总线，2000年9月山西省太原市某国际贸易中心大厦BAS招标文件中，明确提出中央站应该使用计算机33MHz三总线结构PCI（外部设备互联总线），说明用户不仅关心各种功能模块设置，还要求提供工控级别的总线来保证工作站性能。随着基于PC机控制的技术进展，计算机总线对BAS的影响会更加重要。因为BAS将逐渐最终成为由一台PC机控制几条现场总线的系统。
3．1计算机总线的发展历史
1970年，DEC公司首先推出了称为Unibus的总线，把PDP11小型计算机上所有的部件、设备都连接在一起。它是一种单总线结构。
1981年，IBM公司在第1台个人计算机IBMPC/XT上推出了XT总线，也是单总线，1984年，采用16位CPU的IBMPC/AT出台，AT总线在XT总线结构上，增加了一组输入/输出总线，形成双总线结构。AT总线就是著名的工业标准总线ISA，全称是IndustrialArchitecture工业标准结构，它是通过将板卡出入IBMPC及其兼容机的标准扩展槽来添加计算机部件的总线设计规范。1989年康柏、惠普等9家公司在ISA基础上，推出EISA，扩展工业标准结构，这是一种把附加卡（例如视频卡、内置卡MODEM卡及支持其它设备的卡）联接到PC机主板的一种总线标准。EISA总线操作频率比ISA高很多，能提供很多的数据吞吐率。
为了提高PC机性能，使某些扩展板可以直接与微处理器通信，而不必经过通常使用的系统总线，Intel公司提供了PCI总线规范。这种局部总线允许在计算机上安装多至10个PCI兼容的扩展卡，PCI局部总线系统需要在某个PCI兼容插槽中安装一块PCI控制卡，每次可以以32位或64位的速度与CPU进行数据交换。PCI规范还考虑了多路复用Multiplexing。因此，PCI总线已成为今天计算机事实上的局部总线标准。由于PCI独立于处理器，不仅Intel系列可用，DEC的Alpha、Motorola的PowerPC等系列也可以用，它的向前向后兼容性，能使现有的多种计算机都能平滑过度到新标准，所以尤其受工业控制机行业的欢迎，建立了PCI工业计算机协会PCIIndustrialComputerManufacturersGroup（PCIMG），致力于在工控机行业推广PCI总线。1995年，出版了CompactPCI规范。
PCI总线在计算机中配置了3组总线，时钟33MHz，与CPU时钟频率无关，宽度32位，可扩展至64位，带宽达132Mbps至246Mbps，可以和ISA、EISA、VL-BUS等总线兼容，支持5V和3.3V两种电压，可以在芯片、软件和开发工具方面广泛利用PC机丰富资源，它具有良好的网络性能、图形视窗介面和数据存贮性能，是工业自动化和建筑物自动化中央站理想的计算机总线。
3．2标准计算机总线
国际标准
IEEE969（S-100）微机通用
IEEE488（HP-IB）测试仪器
IEEE1394（FireWire）测试仪器
EIARS232C设备总线
EIARS422/423/449/485设备总线
ANSISCSI小型计算机，设备总线
VESAVL-BUS局部总线
工业标准（流行微机总线）
ISA系统总线
EISA系统总线
PCI局部总线
3．3新一代计算机总线（正在开发中）
1998.9PCI-XCompaqIBMHP
1998.12NGIO（NextGenerationI/O）IntelDellSunNEC日立NEC西门子
1999.2FutuieI/OCompaqIBMHP
4、网络总线NetworkBus
中国标准JGJ/T16-92第26章BAS，规定"优先采用共享总线型"局域网结构作为BAS管理层、自动化层、现场层的网络拓扑，即用一条总线，把上位管理计算机、中央站、分站、现场设备各自连接在一起，形成三层局域网。因为所有节点共享一条传输通路，一次只能允许一个节点发送信息，所以需要建立信息发送的控制方式，JGJ/T96-在26.6.6条文说明中，没有明确规定是用IEEE802.3以太网的CSMA/CD波及监听多路访问/冲突检测争抢发送，还是用IEEE802.4令牌总线排队访问控制，只有指出这两种方法都是"目前流行的"，但是"并无一致的看法"。在26.6《信号传输与数据通信》中，则把现场层至自动化层之间的信息传递成为"信号传输"，把自动化层和管理层之间的信息传递，称为"数据通信"，以示区别，前者为现场设备与计算机通信，包括模拟信号，后者为计算机之间通信，全部为数字信号。
20多年来，发展极为成功的以太网技术，已经得到公认。人类进入英特网时代，以太网也迅速进入工业自动化的各层网络。电气电子工程师协会IEEE基于802.3以太网国际标准，正在积极制定现场与以太网通信的新标准，使以太网能够直接为现场层所使用，可以预见，正象个人计算机PC迅速进入工业自动化领域一样，以太网以及TCP/IP、UDP/IP协议将十分迅速进入工业自动化各个领域，包括BAS。
网络总线是网络通信总线的简称，在BAS中，网络总线是上位管理计算机、中央站、分站、现场设备之间的连接总线，从计算机系统结构的角度上看，它是计算机的外部总线，计算机总线则可视为内部总线。网络总线属于网络技术，计算机总线属于计算机技术，网络是多个计算机的集合系统，数据通信和资源共享是其特点。今天，已经进?quot;网络就是计算机"的时代，通信和计算机技术紧密结合、同步发展，计算机总线和网络总线是计算机一种技术的两个方面。新一代的计算机已经把网络接口集成到计算机母板上，网络功能已经嵌入到操作系统中，使得网络总线可以视为计算机总线的外部延伸，密不可分。不进入网络的工作站，是不完整的工作站。在建筑物领域，BAS是建筑物整体计算机网络的重要子网，形成建筑物管理和建筑物设备控制一体化是从网络开始的。计算机总站维系着BAS的通信子网，资源子网和通信子网的组合，就是建筑物自动化网络，就是建筑物自动化系统。
4．1以太网的发展历史
1968-1972Aloha无线电系统夏威夷大学开创争用型通信
1972-1977首台以太网2.94MMetcalf和Boggs先生建立CAMA/CD
1979-1983粗同轴以太网10MCom（DEC、Intel、Xerox）10BASE5
1980-1982细同轴以太网商品化10M3ComISA总线与10BASE2相连
1984-1987双绞线以太网1MUTPHP、AT&T1BASE5
1986-1990综合布线+双线绞线以太网10MSynOptics、HP10BASET
1990-1994交换式和全双工以太网10MKalpanaEtherSwitch
1992-1995快速以太网100MUTPGrandJunction100BASET
1996-?千兆位以太网1000MIEEE802.3z1000BASEF
4．2以太网与局域网国际标准IEEE802.3
以太网是商业市场上发展的，而802.3标准是独立的标准组织《电气与电子工程师学会》开发的802.3是基于以太网第1个版本制定，但在一定程度上改进了设计，1983年公布以后，以太网以此又作了修改，原来互不兼容的局域网，变为互相兼容（但不完全兼容）。二者主要区别是结构不同，例如，最大数据单元，802.3是1460字节，以太网是1500字节。但是，通常可以把802.3视同以太网。
以太网速率有10M和100M两种，最大1518字节，最大段长度500米（粗同轴）、185米（细同轴）、100米（UTP），中断段综合长度2500米（粗同轴）、925米（细同轴）、2500米（UTP）。
在BAS中用以太网作为网络总线时，现在BAS供应商所提供的以太网接口卡NIC（安装在中央站中），应该是10M/100M自适应型，以满足用户部署100M快速以太网的要求，例如Intel公司的PRO/100+管理适配器，适用于有PCI总线的台式机，能自动监听集线器速度，从而自动选择10M或100M，能支持最新的连接管理规范wfw2.0，支持所有的主要操作系统和网络操作系统，WinNT、95、98、2000，Nerware、UNIX，支持10BAS-TX，5类UTP，RJ-45连接器，数据路径宽度32位，可在0-55℃环境中工作。
4．3以太网介质访问控制（MAC）CSMA/CD
载波监听多址访问/冲突检测是以太网抢先式信息发送的主要技术，它包括有先听再讲、无声则讲、有空就讲、边讲边听、一人独讲、退避三舍等信息发送规则，保证所有站点都能以公平方式通过竞争来访问大家共享的以太网，虽然难免有"后到先服务"的现象，但是，由于CSMA/CD有一套完整的处理冲突的方法，大体上实现了对网络总线的公平访问。它是退避三舍的自调整功能，保证所有信息的发送都是成功的，例如常用的一种冲突退避延迟算法，称为"截断的二进制指数回退（EBE）"，它使发送信息的站点，每冲突一次，自动延迟一个以2的幂函数计算的退避时间，用这种不断扩大回退时间来适应网络流量的变化，这是一种很巧妙的方法。它规定了退避也是有限度的，即最大退避时间以210倍为限，忍让次数也是有限的，以216次为限，否则就会丢掉这个屡发屡败以太冈帧，这种情况是绝少发生的，除非以太网已经瘫痪。
以太网每帧发送之间有一个固定的间隙64字节、512位，称为时间片，用来识别由于冲突而失败的发送信息帧碎片（最小帧规定为64字节，包括48字节数据），在512位时间内，网络冈所有站点检测到载波（有信息发送）和合法的冲突、信息帧碎片，从而保证以太网能正常工作，不受非有效帧（碎片）的影响。
一般谈到以太网，主要是指802.3的CSMA/CD协议，它是以太网的主经软件（其它还帧结构软件等）此外，以太网还包括以太网接口卡NIC、收发器、中继器硬件。总之，以太网是一种局域网，是共享总线型局域网（包括集线器Hub网络），是国际标准局域网之一，应用最广泛。
4．4以太网与TCP／IP
传输控制协议／网际协议（TCP／IP）是实践中产生的解决网络互连和异构计算机之间提供可行的透明通信服务的一组协议，它是世界上最大网络因特网的基础。以其公用性和有效性，成为公认的开放系统。TCP／IP是网络数据传输事实上的标准，或者简称其为因特网通信协议。
BAS结构图中，标明以太网，是说网络采用共享总线拓扑，标明TCP／IP，是说数据传输采用因特网通信协议。
TCP／IP独立于特定的计算机软硬件、独立于特定的网络系统，即使你不接入Internet，用它也是最好的组网方案，所以，我们在本文开始，对JGJ／T16－92BAS的网络结构就标明采用TCP／IP，更何况，BAS进入Internet也是势在必行的事情。
TCP／IP协议有三个特点，首先它的开放性，可以把现行的各种局域网互联起来，其次，它统一了地址规则，这种IP地址与域名系统的唯一性，保证了因特网走向全球，最后，高层协议基本标准化，使各种用户可靠而且便利，这一特点，在工业自动化中，有很好的应用，可以把标准化的控制总线协议，包装在高层协议中，使TCP／IP成为工业控制通信协议。
TCP／IP分成4个层次：
应用层--常用的应用程序有SMTP（邮件传送）、NFS（网络文件）、NIS（网络信息）、SNMNP（网络管理）、FTP（文件传输）、DNS（域名系统）等，以及工业自动化通信协议，也可在本层打包，如Moddbus、HoneywellC-Bus等。
传输层--提供端到端（即应用程序之间）的通信，主要功能是信息格式化、数据确认和丢失重传等，主要有（TCP传输控制协议）和UDP（用户数据报协议UserDataprogramProtocol，它在工业自动化应用中看好，它把数据先打包，后经IP发送，效率高于TCP）
网络接口层--不同网或同网中计算机之间的通信，处理数据报和路由，主要是IP（网际互连协议）
网络接口层--提供与物理网络的连接，它包括所有现行的网络访问标准，最重要的是以太网（802.3系列）。
5、测控总线MeasureandControlBus
BAS现场层和自动层的总线，可视为测控总线。JGJ／T16－92第26章BAS26.6.l节规定"从现场到计算机系统的信号传输，需综合考虑""（1）简化传输控制的硬件结构；（2）减少传输导线的根数；（3）弱化维修的技术难度"，还进一步指出了采用的方法"可选用一对一的传输方式、矩阵选码一公用线传输方式或多路复用技术的一路通道多方使用的传输方式（阵列式传输方式）""首先考虑时分制"等等。反映中国行业标准对测控信号传输的重视以及要求采用最新技术的愿望。在当时的历史条件下，已经把测控总线阐述得淋漓尽致。
自从HGH／TI6颁布近十年来，测控信号传输领域发生了重大的变化，这就是现场总线技术所带来的深刻变革，对BAS的影响当然也是非常深远的。只有现场总线技术才能符合JGJ/T1-92第26.6.1节规定的三项要求：最简单的传输控制，最少的导线根数，最方便的维修技术；而且，最重要的是，现场总线带来了工业自动化开放系统的新局面，减少了自控系统寿命周期成本LifeCycleCost。
因此，测控总线的讨论，可以归纳为现场总线的讨论。
国际电工委员会IEC定义现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
安装在控制室内的BAS中央站与现场的分站，分站与现场的传感器，它们之间的信号传输均适用现场总线技术。换言之，自动化层和现场层，采用现场总线技术是历史发展的必然。当有人提?quot;现场总线是管理控制一体化方案的催化剂"时（美国Fisher公司Martin先生），我们深刻体会这一隽语的丰富内涵。
5．1现场总线发展历史
1983年，Honeywell公司推出的差分信号驱动器，成功地在4-20mA直流信号上叠加了数字信号，随即投入市场的智能化仪表Smart变送器，是现场总线产品的前驱，这些带有微处理器芯片的仪表，除了在原由模拟信号仪表的基础上增加了复杂的计算功能外，还在4-20mA直流信号上迭加了数字信号，使现场与控制室之间的连接，从模拟信号过渡到了数字信号。这种工作机制，成为美国fisher-Rosemount公司著名的现场总线HART通信协议的基础。
1984年，美国仪表协会ISA／SO50工作组，开始制定现场总线标准。IEC也成立现场总线工作组IEC／TC65／SC65C／WG6，开始研究现场总线标准。
1985年，国际电工委员会决定由ProwayWorkingGroup负责研究现场总线体系结构和制定标准。
1986年，德国推出Profibus过程现场总线标准。
1990年，美国Echelon公司推出LonWorks现场总线产品。
1992年，Siemens、Rosemount、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司联合，成立ISP协会，着手在Profibus基础上制定标准。
1993年，Honewell、Bailey等公司成立WorldFIP协会，有120家公司参加，准备以法国标准FIP（FactorInsrtumentationProtocol）为基础制定标准。
1994年，ISP和WorldFIP北美部份合并，成立FF现场总线基金会（FieldbusFoundation）。推动现场总线国际标准的开发。
1996年，FF公布了低速总线H1标准。
2000年1月4日，IEC宣布现场总线国际标准以86%赞成、12%反对通过，IEC-61158面世。
5．2现场总线国际标准IEC-61158
8种现有的现场总线纳入国际标准，如果考虑到世界上已有30多种现场总线，这也还是在统一的路程上，前进了一大步。
从上表可以看出，8种现场，有8种通信协议，互不兼容，距离统一标准的现场总线，还有很大距离，虽然这些现场总线在功能上可以互补。
为了解决现场总线统一问题，借鉴IT行业的统一网络通信标准，就是第5种类型，即以太网现场总线。1998年，在美国休斯敦召开的ISA展览会期间，成正了工业自动化开放式网络联盟IAONA，建议把FF的H2高速现场总线，改成高速以太网HSE，有Honeywell参加的18个公司31位工程师正在Foxboro公司积极进行开发，希望HSE能成为众望所归的现场总线。
HSE的特点是速度高（100Mbps），数据通过量大，与计算机联接容易，价格低。有两类用途，一类是完成由于计算量过大而不适合在现场仪表中进行的运算，另一类是作为多条低速H1总线或其他网络的网关设备。
HSE是否适用干BAS，是有待研究的事情。
在IEC61158国际标准中，有欧洲标准建筑物自动化系统MBS－TC247推荐的ProfibusFMS总线和WorldFIP总线，但是没有欧洲推荐的LonWorks总线和欧洲设备总线EIB。
5．3现场总线的三层结构
从IEC61158标准中的8类总线，可以看出现场总线并不需要保持与ISO／OS17层结构一致，只需物理层、数据链路层、应用层等三层就可以了。因为面向控制的信息比较简单，但需要快速而可靠地到达目的地，七层模式使数据转换变慢，会滞后实时控制的时间要求，七层有关的网络接口成本也较高，同时，现场设备也不需要OSI地址。
IEC61158还规定，所有2至8类现场总线，均需对类型1的FF总线提供接口，但2至8类总线之间，不要求提供接口。
5．4以太网作为现场总线的主要问题及其解决方法
由于以太网802.3采用随机式的CSMA/CD信息发送方式，对事实控制来说，就带来一?quot;不确定性"问题，不能事先预言测控信息传送的时间，存在着"后到先服务"现象。而令牌式"排队发言"信息传送是可以预言的。要克服这个缺点，就要提高以太网的传输能力。由于10／100BASE－T全双工交换式以太网技术发展，基本上解决了CSMA／CD随即发送带来的"不确定性"问题。1990年，智能交换机的出现，基本上淘汰了信息发送时的冲突，而且，智能交换机的成本不断下降，为工业控制实际应用提供了可能。智能交换机（网络开关EtherSwitch），能同时提供多条数据传输途径，功能和电话交换机相似，使整体吞吐量显著提高，同时智能交换机还使用一种名为"切入法"（CutThrough）的新桥接技术（常规桥接是使用存储转发技术），是延迟时间又降低了一个数量级。1993全双工技术是以太网可以同时发送和接收数据，理论上又可以使传输速度翻上一番，再加上快速以太网的出现，以太网在处理事实控制方面，已经可以做到测控信息的传输不再是"不确定"的，而是有着"良好概率GoodProbability"的表现，能够适应事实控制的需要。
以太网传送测控信息的另一个问题是线路"利用率"，线路效率。利用率是指线路用来成功地传输帧的时间部分。每个以太网数据包中那些不代表实际数据部分（同步、地址、字段长度、错误检验）较大，共26个字节，这种"开销"使线路利用率下降。在测控领域，实际数据很短，例如，DI20个字节、DO16个字凇IAO200个字节、通信接口500字节、PID运算500字节、计数器4个字节等，这样，当使用以太网信息包包装时，大量信号还需要加上填充符才能满足最小48个字节数据段的长度要求，如DI、DO、计数器，因此，效率较低。
但是，实际上，由于争先式发送，会改变效率，计算指出，如果连续发送两个64字节的以太网信息包，效率可以提高到54％。尽管如此，在工业自动化领域，仍然重视如何减少"开销"，提高通信效率，例如，在通信协议中，想已用户数据报协议UDP来取代最常用的传输控制协议TCP，因为UDP信息包的包装比TCP简单，只有4个字节，而TCP，则是26个字节。IEC61158国际标准现场总线HSE高速以太网就考虑采用UDP／IP来代替TCP／IP。
不过，以太网的高速度，已经把这些问题全部覆盖了，就算是以最低速3Mbps有效速率运行，一个100个字节的实时控制信息，在以太网的传输时间，只有0.336毫秒（[100＋26]×8/3M），对BAS，已是很理想的数据了。
5．5TCP／IP作为现场总线的通信协议的讨论
TCP／IP协议是一组协议，采用四层结构，与现场总路线三层结构很相似，因此，适用于现场总线。
采用TCP／IP的以太网现场总线，由于数据链路层的CSMA／CD，使得数据传输时间是建立?quot;概率"基础上，但由于以太网线路的改进，情况大为改善。
TCP／IP是非常流行的技术，移植到现场总线是顺理成章的事，问题之一是TCP／IP是为因特网设计的，TCP是要处理面对成千上万的网站，它要处理好这么多路由的连接，只能采取在TCP层，设置发送机和接收机，提供端到端的可靠的进程间的通信，使数据报在传输过程中始终保持连接状态，只有双向通信。TCP才去发送数据报（双向通信不是指两机器独占式通过网络对话，而是说两台机器间有一交互信息流），TCP发出信号后，必须等待对方应答信号，否则会重发，这种定向连接协议，使两个端机经常以适当的速度相互通话，TCP传输控制在两个机器问来回发送状态信息。而UDP用户数据表协议却比TCP简单得多。对于自动控制的应用程序来说，并不需要时时保持个连接，以节约开销和网络通信量，而UDP是一个无连接系统，从TCP到UDP放弃了许多功能，简单了许多，只是作为一个数据报的发端机和收端机操作，而不理会二者之间的连接。帧的结构简化为源端口2字节，目的端口2字节，长度2字节，校验2字节。UDP传递服务不建立通信双方的连接，发完数据就完事大吉，所以，比较灵活，效率高，非常适合测控数据的发送，因为这类数据非常短，还有，在控制网络中，通行的站点比起因特网来，少之又少，非常强调二者之间的连接管理，就显得多余，比起TCP的大文件来，测控程度只是"发出一个请求"或者"等待一个响应"，三言两语，传递本身就会很可靠。此外，在实时控制中，有时强调一种完全控制，即使在信号传输过程中发生错误，控制器业能够自行处理作出决策，而不需要让TCP一遍又一遍重复发送数据，因为自控系统控制器的自制能力都极强。
无论TCP还是UDP，应用程序都是驻留在通信协议顶层的应用中，包括控制和人机接口等一系列应用程序以及用于系统集成的OPC，都藉信息传输，获取其中的数据。
5．6以太网在工业自动化中的应用
美国Foxboro公司在1995年就推出了采用以太网10BASE－5粗同轴电缆I／AnodeBus用于现场总线控制系统，近年来，新I／A现场总线系统已经改为双绞线BASE－T，室内及机柜内，都使用RJ-45接插件，对室外及振动严重的场所，则按防护等级IP-67生产了密封式RJ-45的连接器，Hirschman公司也能提供现场总线中作为以太网连接的接插件，抗震密封，适用于工业环境。
1997年，Schneider公司为其著名现场总线ModbusTCP通信协议产品，它的PLC产品中的I／O模块，Momentum系列，均可以设置以太网端口。这些I／O模块通过这些端口直接连入以太网中。Schneider公司把Modbus通信协议变址为TCP／IP通信协议，这是世界上较早的以太网I／O产品。TCP／IP和UDP／IP的一个重要的优点是在同一个以太网中，可以运行许多不同的通信协议，它们都变址在TCP／IP或UDP／IP中。
Honeywell公司几年前就已经开始着手把以太网用于建筑物自动化系统自动化层总线通信的应用工作，目前，第一步已经实现，即，把所有测控总线通过TCP／IP接口连入以太网中，通过以太网得数据通信，进行实时控制。以太网成为BA、FA、SA集成的通信平台，进而与管理系统在此平台上完成管理控制一体化集成。
随着以太网应用技术的进一步发展，把以太网芯片内嵌与现场设备的一天，也许会很快来临，意味着因特网内置与现场设备的时代终会来到，其意义在于因特网与控制网融为一体，因特网无处不在，会进一步改变工业自动化和建筑物自动化的面貌。
5．7建筑物自动化的现场总线
现场总线这个技术热点，长期争论不休，虽然出台了IEC61158所推荐的8种国际标准总线，但是仍然没有一种统一的标准现场总线能够满足各种行业有要求。在这纷争的局面中，以太网的确受到了许多厂商的重视，在管理层（工厂级）采用以太网已经成了共识，而在低层次上的应用，还要假以时日，许多厂商正在积极研究和开发。
篇6
1.2智能建筑设备监控系统组成与结构
简要介绍上图为智能建筑设备监控系统组成与结构框图，在智能建筑监控系统中，监控系统主要实现对六个子系统（照明、供配电、冷热源、空调、给排水、电梯）的监控，并可控制其运行。由中央控制器统一全分布式控制运行，但由于每个子系统都由路由器分开，所以也可独立运行，控制系统涉及智能建筑各个系统设备自动化控制，可实现高检测功能。
1.3各设备监控子系统应该实现的功能
1.3.1供配电系统
主要功能为智能建筑提供电力。楼层配电设备分布在各楼层，电设备一般放置在建筑底层。监控系统主要实现对配电设备运行参数、配电电源、每个电源蓄电池的工作状态和数据变化进行监控，同时对各楼层电设备电源运行状态进行监控，若发生故障会产生警报并记录故障数据。
1.3.2照明系统
主要功能是为智能建筑照明。其设备建设于建筑物的各个平面上，方便实现各角度全方位照明。照明监控分为室内和室外两部分，室外照明分为公共照明部分，通过监控可根据室外照度值设定开关时间，也可通过更改程序实现不同照明灯具的启动时间。室内照明监控可通过监控数据，采用总线控制方式，设定程序对不同场景开启不同的照度。
1.3.3冷热源系统
为智能建筑供给冷源和热源，其噪音较大，设备一般置于建筑底层地下室内。通过对冷热源系统运行数据和冷热源供给量的监控和分析，可通过程序控制实现不同季节冷热源供给量和供给时间。
1.3.4空调系统
保障智能建筑的环境温度处于适宜状态，空调设备一般置于各楼层高处位置，地下室也可以配置。控制子系统主要对空调机组、风机盘管的工作参数和运行状态进行监测，并通过监测数据进行分析，控制和设定主机房的温度、湿度和运行时间。同时监测子系统还具备空调漏水监视功能，可有效实现对空调系统的漏水监测和控制。
1.3.5给排水系统
既能为智能建筑提供水源，又能排除建筑产生的污水，排水设备一般置于建筑物的地下室或建筑顶层，也可设置在楼宇夹层位置。监控系统可监控水泵的工作状态，并对水池的液位随时检测，当设备出现故障或者水池液位异常时，子监控系统就会向中央控制器发出报警信号，并将故障数据记录反馈，自动显示故障发生区域和故障详细情况。1.3.6电梯系统是为高层建筑提供上下交通的便利系统，设备一般置于建筑的垂直竖井内。电梯监控子系统主要实现对电梯设备运行状态，监视电梯启动、停止、方向等，动态显示出电梯实时状况，一旦发生故障，监控系统会对电梯设备电动机、电磁制动器等进行检测，自动报警并显示故障地点、状态、时间等信息，并将故障记录记忆并反馈给中央控制器。
2建筑设备自动化控制系统设计要素
2.1各监控子系统控制功能参数明细
将上文中所述设备监控子系统功能要求进行统计和汇总，确认各子系统监控点的分布位置和分布数量，将子系统的监控点设置类型、数量、相关设备、安装需求、使用地点等详细列出，并备份保留。依据各子监控系统技术和系统设备实际特点，以系统高效性、可靠性、实用性为前提，以满足子系统功能需求为标准，以建筑设备自动控制系统设计的节能环保为核心，以建筑设备维护保养便捷性和低成本性为主要指标，详细将设备子系统的各种功能参数、控制参数、技术参数列出并进行归档，为日后整体系统搭建安装提供依据。
2.2监控系统控制器、传感器和执行器的确定
按照监控系统被控设备的控制标准和监控点数量，结合安装现场实际情况，对现场控制点进行设置和筛选，设计出被控设备安装现场控制器控制区域内部的监控点分布图，并根据实际要求确定选择现场控制器。除了现场控制器，还要确定现场传感器和执行器使用标准，传感器和执行器是对被监控设备现场数据进行现场数据采集的基本组成部分，传感器可监测设备状态和数据变化，执行器对此进行分析和反馈，可以说两者在自动监控系统中属于核心构件。根据系统设备特性，对关键设备要采用高精度和高可靠性的智能型传感器和执行器，以提高整个自动化系统的控制质量。非关键设备上可以采用传统传感器和执行器，如此可减少成本，降低整个系统造价。
2.3建筑设备监控系统
网络构建智能建筑设备自动化监控系统整体网络构建如上图2所示，建筑设备LON现场总线设备自动化控制系统是现实意义上实现了分布式监控。此系统不同类型的控制器节点都具备高智能化特性和网络通讯能力。由于控制器各节点具备通讯能力，能够使节点与节点之间实现相互通讯功能，构成完整的通讯网络。系统中的控制机构和管理机构可以通过总线现场连接为一个整体，彼此之间可以相互协作，共同完成自动化监控任务，两者可实现控制数据和信息的共享。
2.4建筑设备监控系统硬件支持
智能建筑自动化监控系统构建必须有硬件支持，在硬件方面，主要选用以下器件：中央监控器（计算机，监控系统的核心部分，处理子系统反馈的综合数据下达控制指令）；监控显示屏（将监控图像实时显示，便于观察和分析故障状况）；键盘（更改程序或设定程序，典型的输入设备）；鼠标（输入设备）；不间断电源（为监控中央系统和子系统供电，保障监控系统不间断运行，保证整体系统的可靠性）；网络路由器（中继器、桥接器、配置型路由器等联合使用，实现网络分布）；控制总线（无屏蔽双绞线、控制总线LON）；控制节点（视具体情况而定）。
2.5建筑设备自动化监控系统软件支持
建筑设备自动化中央监控器软件功能具备操作级别和身份识别管理功能。软件系统采用8位通行字进行鉴别和管理，对操作人员实现权限设置，只允许有权限操作人员在一定范围内进行数据浏览，并对访问者身份信息、访问时间、访问内容进行识别和记录，且具备交互式菜单，为操作人员提供清晰的数据目录，节省操作时间，便于高效作业；中央控制系统设计还具备逻辑格式数据显示功能，可描述短语、数值、单位等数据，对不正常数据报警显示；具有高效数据分离终端，控制特定数据在特定端口运行，只允许一个操作人员或打印机进行处理；具备特殊指令操作功能，响应命令，逻辑显示并进行标识。
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建筑电气工程自动化技术主要体现在以下几个方面:首先，需要对建筑进行接地性测试，并一定要在接地性测试通过以后，再对建筑进行施工，尤其要对防雷自动技术充分重视，以保证接地引下线。另外，在对建筑施工的过程中，相应施工人员需要对钢筋进行标记，以防止施工现场出现混乱。其次，关注相关的接地支线，也就是说，在建筑电气工程中，不是所有的装置与配件都需要应用金属材质，也可以使用新型的塑料制品，因此，相关施工人员应当对接地的支线种类与作用进行系统明确的区分。再次，施工过程中需要对接地的支线与分线进行合理选择，其原因在于不同用途的接地线其线路直径也各不相同，如果出现差错，不仅会在很大程度上影响接地效果，还会给用电户带来安全风险。最后，建筑工程完工以后，工作人员需要运用电气工程自动化技术对接地线路进行监测，以防止线路被腐蚀，同时也对火灾事故做出预防。
3建筑电气工程自动化技术的应用
3．1变配电系统
1)变电系统的施工过程。
变电系统对建筑电气工程自动化系统来说，有着非常重要的作用，因此，在整个施工过程中，应充分重视变电系统的施工，其具体的施工过程主要涉及到以下几个步骤:首先，准备好建筑电气工程施工所能够应用到的一系列材料与装备，之后对变电系统进行定位与测量，与此同时，还需要对设施定时开箱检验。其次，装置变电系统设施所需要的基础型钢，并测量母线槽上下角度的水平与尺寸。最后，装置变电系统所需要的电缆桥架，之后进行连接与铺设，再进行试验，并根据变电系统的情况做出合理调整。
2)低电压配电系统。
所谓的低压配电，事实上指的是以低压电线为载体的配电，其配电方式主要有树形结构、放射性结构以及链形结构三种。当前的很多建筑中，其电气工程系统普遍使用的都是低电压干线这种配电方式。一般情况下，低压配电系统主要由配电线路以及配电设施共同组成，从我国当前的电压标准来看，低压配电设备的使用标准为1kV以下，在建筑工地中，常用的低压配电装置包括熔断器、开关、低压配电柜、接触器等。在进行电气工程自动化时，还要对其安全性进行充分考虑，低压设备往往容易引发火灾，在施工过程中，一定要对其倍加关注。
3)高电压配电系统。
我国当前规定的高压配电设备需要保证其电压值要在1kV以上，但如此高的电压值会令配电系统承受相对高的放射性电压，因此，在选择配电方式的过程中，要充分注重客观条件，进行科学合理的选择。在建筑施工过程中，常用的高压配电装置主要包括高压的隔离开关、熔断器、开关柜、避雷器、负荷开关、互感器、断路器等，在建筑中运用电气工程机器自动化技术，会很大程度上提升配电设备的电压，因此，在整个施工过程中，要充分注意电气事故的预防与控制。
3．2楼宇自动化系统
普遍意义上讲，楼宇自动化控制系统的核心为分散控制集中管理，而该系统中的分散控制器一般情况下使用的是数字控制器，即Charge-CoupledDevice简称CCD，也叫电荷耦合原件，该装置主要利用上位计算机来控制与管理想用的计算机画面，而其主要的方式则是由一系列专门化的动画、文本、曲线、控件、数据、脚本等组成。楼宇自动化控制系统内部主要分为消防、电梯、照明、通风、给排水、保安、电力等几大系统，在对楼宇自动化控制系统进行设计的过程中，其根本目的在于将系统中的基点设施进行分析与整合，并对系统整体装置进行统一管控，从而保证整个系统中的其他子系统可以协调有序，将其工作场所搭载得更加舒适、安全、高效，并在最大限度内降低能源与成本的消耗，节省工程造价。
3．3电气安全
自人类进入电气时代以来，用电安全问题便一直得到社会大众的普遍关注，而建筑电力工程的电力安全问题始终威胁着施工人员的生命财产安全，因此，保证建筑电力工程的电力安全，是当前急需解决的主要问题。
1)安全载流量。
所谓的安全载流量，指的是建筑电气工程中，能够不间断在导体里通过的相应电流量。正是因为其电流量不间断，因此，在其内部的电流超出了安全载流量时，便会导致导体发热，而当导体发热到一定程度之后，随着其温度的升高，便会造成绝缘装置的损坏，严重时还可能会造成漏电，甚至产生火灾，对整个系统的用电安全产生严重威胁。因此，在建筑电气工程中，采用适合的导体安全载流量，能够有效帮助相关人员对设备进行选择，同时也对确定导体截面有着非常重要的作用。
2)安全距离。
所谓的安全距离，指的是人或物在接近带电物体的过程中，能够保持安全的距离，这个距离能够在最大限度内防止带电物体中的电流对人体或物体产生伤害。举例来说，在建筑电气工程中，带电体与人体，或与其他设备之间，都需要保持一定的安全距离，不仅如此，带电体之间以及带电体与地面之间，也都需要保持安全距离。所以，在建筑电气工程的配电与变配电工作中，需要注重保持设备之间的安全距离，另外，在检修以及安装变配电方面，也需要注意安全距离。
3)电气绝缘。
因为电具有一定的伤害性，所以在建筑电气工程中，需要对电气装置以及配电线路进行绝缘处理，这样做能够在最大限度内保证施工人员的人身安全。同时，还要对电气装置进行绝缘检验，以在最大限度内避免电气工程中电力安全事故的发生。
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现在进行第三项议程，请辉书记做动员讲话。
同志们，刚才会议宣读了《和平街创建全国县级文明城市三年规划》和《和平街2021年争创全国县级文明城市实地考察工作方案》，分别从目标任务、组织领导、职责分工、完成时限等几个方面作了细致的部署安排。辉书记对创建工作作了动员讲话，提出了明确的要求。各部门、社区要认真学习领会，坚决抓好贯彻落实。下面，我再强调几点要求：
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1.控制体型系数体型系数S指建筑物与室外大气接触的外表面积F(不计算地面)与其所包围的建筑体积V之比(S=F/V)。论文格式。体型系数越大,说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大,能耗就越多。有研究资料表明:体型系数每增大0.01,耗热量指标约增加2.5%。
建筑的体型系数与建筑物的体型是否规整及建筑的体量大小有关,建筑的规模越大,其体型系数越小。因此单层的小建筑的体型系数一般比较大,而规模较大的建筑,体型系数一般比较小。对于高层建筑来说,体型系数一般在0.10-0.15之间,远小于规范规定的0.3界限,且高层建筑屋面面积相对外墙面积要小得多。
2.增加南向表面积与体型设计从利用太阳能采暖的角度考虑,应尽量增加南向的面积,以南向表面足够大,其它外表面总面积尽可能小为判断节能与否的标准更合理。这意味着要增加建筑面宽,减小进深。
作者以济南某小区套型面积为116m2,层高为2.8m的六层住宅为例,计算分析一个单元时和三个单元时的体型系数变化,如表5-1,由分析结果可以看出:在增加南向表面面积的同时,势必会造成在标准层面积一定的情况下,体形系数增大的情况。因此,在满足必要的平面功能布局的要求之后,尽量控制体形系数在一定范围内,尽量的增加面宽,减小进深。
表 5-1相同面积不同套型的体型系数比较
进深m 面宽m 套型面积m2 一个单元体型系数 三个单元体型系数
户型一 12.6 18.3 116 0.34 0.26
户型二 10 23.1 116 0.33 0.29
(图表来源:自绘)
同样我们需注意到,当建筑物南向表面面积增大,满足了冬季被动式采暖需求时,必然引起夏季室内外受热量增加的问题。所以,在夏季应采取适当的外表面的遮阳措施,将增大南向表面面积作为优点来利用。论文格式。
3.底层架空与体型设计黑川纪章认为:“城市已失去了它曾有过的最完美的过渡空间”,为恢复城市中这种性质的空间,他借鉴日本传统文化中的“缘侧空间”理念,在福冈银行总部设计了一个巨大的开敞架空空间———介于室内与室外、公共与私有之间的城市公共开放空间。论文格式。
底层架空空间是室内外的过渡空间,具有加强通透性,提供灰空间,对外开放等特点,虽然增加了建筑的体形系表面面积,而总体积不变,体形系数一定增加,但是它却从而降低了住宅内部的气温,改善了微环境。
目前的多层住宅的普遍做法是:底层另加小庭院,庭院的栏杆围护都采用通透性强的铸铁、不锈钢栏杆等,庭院内绿化由用户栽种,这方面的尝试较成功。但带来的问题是庭院绿化不统一、防盗的要求也更高,加上底层潮湿问题,导致购房者瞻前顾后。
底层住户由于接近地面,室内湿度比较大,防潮问题未解决,而且日照间距普遍不够。而设置架空层之后就避免了这一问题。并且一层的住房冬季接收阳光时间比较短,这个也是主要原因之一。可见从太阳能的利用角度看,底层架空也有好处。而且在底层架空层种植绿化,设置自行车停车场以及布置休闲娱乐设施等,对增加绿化面积,促进人与人交流等方面均有积极意义。
然而,底层架空带来夏季自然通风畅通的同时,也会带来冬季防风问题的严重性。为同时解决夏热与冬冷的问题,可以采取一些辅助设计手段。例如:结合底层架空空间的绿化景观以及儿童游乐场地设计移动隔墙,移动墙通过人工调节可以随着冬、夏季的主导风向移动或旋转,起到夏季导风、冬季防风之作用。也可以安装玻璃,不但可以防风,而且可以成为利用太阳能直接受益式的附加阳光的暖房。总之,并非体形系数越小越好,应该综合考虑多方面的因素。
4.控制体型的设计策略(1)尽量减少体型的不必要的、小尺度的凸凹不齐,以利于降低体形系数,减少热量损失。
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在“能源危机”席卷世界的今天，能源消费正以惊人的速度增长。根据我国国情，节约能源已成为当前的一项迫切任务。据统计，1990年我国建筑耗能1．13亿t标准煤，占全国能源消费总量的11．5，至2000年将增至l．79亿t标准煤，所占比例将上升至13．l。高层建筑节能（包括结构构造、材料选型、设备系统、自动控制等）一直是我国节能工作的重要组成部分，它涉及从规划设计到使用管理的许多方面，高层节能建筑投人少、产出多，因此，重视和研究高层建筑物的节能设计问题已成为建筑节能的当务之急！
高层建筑体形庞大，如容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透，形成大面积阴影区，城市人居环境质量下降，市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外，近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。
所谓高层建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温。隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者重视。
l 优化建筑位置朝向设计及体形设计
高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量，在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。据有关资料分析，地球每年接收的能量有60亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜．从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。如，在北纬40度－45度地区，冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍，而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2．5倍，不同朝向，不同季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，热损失也不同，尤其是在冬至前后，由于太阳高度角低，房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。
合理的建筑体形能够减少高层建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，体型系数（建筑物外围护面积与其所包围体积之比）越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是高层建筑设计中应当引起重视的问题。另外，高层建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。因此，高层建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。硕士论文，节能设计。。
2 优化围护结构墙体设计
2．1 外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料，目前在寒冷地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更为妥些。
2．2 高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板（舒乐板、PG板），岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年，多则上百年，材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体，笔者认为存在以下不足之处：
（1）抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。
（2）不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。
（3）不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面层、予留洞。槽易出现冷桥。
（4）墙表面易出现裂纹。除此之外，复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌人，墙体内容易造成冷桥，是保温、隔热的薄弱环节。据测定，高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5％－13％，因此应引起设计者重视，采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。
2．3 国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，欧、美各国取得不少先进经验。某些欧美国家50％左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
2.4受阳光照射的高层建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层住房冬冷夏热现象十分明显。对此，除必须考虑屋面隔热保温措施以外，还可从建筑设计角度考虑在顶屋设置通风隔热层或将顶层做为设备间等，形成2次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面可通过蓄水（如屋顶游泳池）和屋面定时喷水系统使屋面显著降温。
3 影响建筑节能的其他因素
3．l 高层建筑外围护墙体耗能量较大，占整个建筑耗能的25％左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多，我们知道，相同的面积，圆的周长最短，这样使建筑外露面积较小。因此，基于能量损耗的考虑，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。
3．2 高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能因素之一。
在冬季，风力对建筑的热损失很大，增大冷空气的渗透量，使室内热损失加大。硕士论文，节能设计。。硕士论文，节能设计。。由于建筑某些部位处理不当，墙体内部易产生冷凝水。硕士论文，节能设计。。硕士论文，节能设计。。因此，建筑保温材料的选用，建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。硕士论文，节能设计。。
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关键词： 小区规划 微气候 建筑节能
Abstract: this paper, from the village of architectural environment planning, thus to influence on the individual impact of building energy consumption, the analysis of the reasonable planning area of effect of building energy should not be neglected.
Keywords: district planning micro climate energy conservation of the building
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的进步与发展，节能已是人类谋求可持续发展的一个重要保证。而作为能耗最大的行业，建筑节能由于它在建筑建造过程及建筑使用过程的能
耗占比大，耗能时间长，因此成为实现节能的最重要一个环节。
建筑是否节能，节能效果如何，是由很多因素造成的。本人认为影响主要体现在两个方面：一是建筑单体本身的属性，如建筑物外形、建筑围护结构材料的选用、窗墙比的大小等；二是小区规划是否科学合理。
目前，由于在建筑使用过程中采暖能耗北方地区达60%~65%，南方地区达到40%~55%，比率较高，所以我国实现建筑节能，视野主要集中于如何革新墙材，做好外墙保温和窗户保温上。特别是近几年，墙材革新的力度很大，相关的法律法规也逐步建立健全，却忽略了建筑单体外的微气候对采暖能耗的影响。
所谓微气候是指在建筑周围地面上及屋面、墙面、窗台等特定地点的风、阳光、辐射、气温与湿度条件。室外微气候是人类直接感受到的室外气候,它不仅仅只是给人们提供一个舒适的人居环境，而且也能为建筑物营造一个良好的
外环境。如在一个小区中，受建筑选址、建筑密度、建筑布局、绿化率及建筑朝向等的影响，建筑室外气温在可能出现小区内气温高于小区外其他地方的气温的现象，我们称之为“热岛现象”。出现热岛现象好比把建筑放在一个蒸笼上，特别是在夏季，空调能耗大大增加，对建筑节能极为不利，而且大大影响居住的舒适度。
因此利用建筑物所处的自然及地理特点，进行科学合理的小区规划，对单体建筑节能有显著的影响。
一、小区规划对建筑能耗的影响
小区规划的内容很广范，研究它的节能问题是比较复杂的，本人仅从以下几个方面看小区规划对能耗的影响。
（一）小区选址对建筑能耗的影响
小区的选址对建筑的微气候的形成有着决定性的作用。对于严寒地区，把小区布置在山谷、洼地等凹处，由于冷空气比重大，冬季冷空气聚集造成该处气温低于地面上的空气温度而形成“霜洞”现象，形成一个低温的建筑微气候，势必造成居民采暖能耗加大。而相反，在酷热的地区，把小区布置在山谷、洼地等凹处，沉积下来的冷空气形成一个相对低温的建筑微气候则可以降低建筑的采暖能耗。
（二）小区内建筑朝向对建筑能耗的影响
建筑朝向对建筑节能的影响是多方面的，概括起来可以分为两个方面。
首先是对个体建筑的影响，即建筑物本身内环境的影响。一个科学、合理
的建筑朝向能最大限度地利用自然通风和自然光，取得最有效的通风效果，从
而降低对空调或采暧的依赖。
其次是建筑朝向的设置，特别是大型建筑或高密度建筑群的朝向设置布局，将直接改变建筑物周边通风状况，即对建筑微气候产生影响，进而影响建筑物的能耗。
（三）小区绿化对建筑能耗的影响
小区绿化不仅可以美化环境，净化空气，对降低建筑能耗的作用也是十分明显的。夏天通过树木的遮阳作用，改变环境的热湿平衡，降低建筑的空调制冷负荷；冬天又可以阻挡冬季风，有效地减小风速，降低风压，这样冷空气的渗入也随之减弱，从而降低建筑的采暖负荷。还有绿色植物其自身的蒸发降温作用，也能为小区贡献2度左右的温差，提高小区人居舒适度的同时，降低建筑能耗。
二、科学合理的小区设计原则
节能设计首先要从规划入手，在总体规划和单体设计中应根据建筑功能要求和当地气候情况，改善建筑外环境，包括冬季防风、夏季及过渡季节促进自然通风以及夏季室外热岛效应的控制。同时合理地确定建筑朝向、平面形状、空间布局、外观体型、间距、层高及对建筑周围环境进行绿化设计，以改善建筑的微气候环境，最大限度减少建筑能耗量，获得理想的节能效果。
(一) 建筑选址及空间布局建筑选址需注意向阳问题。在规划设计中应注意合理利用太阳辐射。建筑选址还应注意冬季防风和夏季有效利用自然通风的问题。冬季为防止冷风渗透而增加采暖能耗，建筑应选择避风基址建造；夏季则应顺应当地的盛行风向，尽可能利用自然通风。由于冬夏两季盛行风向的不同，建筑群体的选址和规划布局可通过协调和权衡来解决防风和通风的问题，从而实现节能的目标。
(二)建筑朝向选择合理的建筑朝向是建筑布置中优先考虑的问题。朝向选择为建筑节能贡献力量所需考虑的因素主要有：冬季日照和防风、夏季防晒和自然通风。
建筑朝向的选择，涉及到当地气候条件、地理环境、建筑用地情况等，必须全面考虑。选择的总原则是：单体建筑要满足冬季能争取较多的日照，夏季避免过多的日照，并有利于自然通风的要求。整个建筑群在总体规划时,最好是建筑朝向与主导风向形成一定的角度,以便后排的建筑也能获得较好的通风。在建筑设计时，建筑朝向受各方面条件的制约，这就应结合各种设计条件，因地制宜地确定合理建筑朝向的范围，以满足生产和生活的要求。
（三）环境绿化对改善建筑群体的气候条件十分重要，它能调节气温，降
低温室效应，减少大气污染，消减噪声，遮阳隔热，是改善建筑群体微小气候、优化建筑室内环境、节约建筑能耗的有效措施。
由此可知，合理的小区规划对建筑节能有着长远意义。如何综合各方面因
素，做出科学合理的小区规划是一个系统问题，需要我们更多的努力。
《参考文献》：
1李振霞：《建筑节能在推广应用中存在的问题探析》，《新建筑》，2003年第3期
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对于寒地城市有多种定义方式，包括从季节温度、日照时间、降水形式等不同角度，但目前尚无相对权威的定义。实际上，寒地城市（winter city）是根据城市所在地域的冬季气候特征所定义的一个比较笼统的概念，指因冬季漫长、气候严酷而给人们生活带来不利影响的城市[1]。寒地城市在全国分布较为广泛，而在我国则主要分布在黑龙江、吉林、辽宁三省以及的东北部地区。寒地城市平均每年有六个月的时间处于冷风与冰雪之中，长期的严寒为人们的生活及城市建设带来了诸多不便，所以如何提高寒地城市的宜居性是一个重要课题 。
1. 寒地气候的不利影响
寒地城市每年约有6个月的时间处于冰雪冷风之中，长期的严寒气候对人们的生活及城市的建设带来诸多不便，也为城市的发展带来了很多不利影响。例如，由于气候、土壤等因素，寒地城市可生长的植物品种相对较少，尤其是在漫长的冬季，绿化环境的缺少使城市色彩单调，缺少生气，给人以萧条冷落的感觉，致使城市景观对人们的吸引力大幅度下降。同时，在严寒气候条件下建筑内部为了获得充足的日照，需要较大的日照间距，导致城市用于住宅建设的用地面积增加，为解决居民的住房需求，不得不对建筑日照间距进行一定的缩减，因而影响了城市居住环境质量等等，但对于寒地城市冬季最为突出的是交通问题。频繁的降雪来不及从路上清除，极易形成光滑的冰雪路面[2]。由于摩擦力的降低，增加了人们出行的难度。机动车车速缓慢，交通堵塞，交通事故频发，行人尤其是老年人摔倒骨折时有发生，严重影响了人们的日常生产生活。
2. 人性化的步行空间系统对于寒地城市的特殊意义
寒地城市的居民冬季出行一般都有明确的活动目的，除了必要性活动，自发性活动会减少很多，一些日常短距离出行相比其它季节也会减少[3]。导致人们户外休闲娱乐时间也相应减少，公共场所使用率低，使用人数明显比其它季节少。为了避免意外伤害，一些弱势人群如老年人、婴幼儿、孕妇、残障人士等冬季很少外出，甚至有人整个冬天都不外出。总之，与其它季节相比，冬季的城市生活明显不够活跃（如图1）。针对寒地城市冬季中舒适的步行空间系统设计是以人性化为依托，为人们在冬季空间中的活动、流连、并参与广泛的社会及娱乐性活动创造适宜的条件并有效地促进冬季户外活动的开展，增添城市景观的生机。随着步行空间系统的建设，周边的城市公共空间环境可以得到有效的改善，人们能够以较为轻松的心态投身于户外公共生活，从而增加冬季户外公共空间环境对居民的吸引力，提高寒地城市居民生活质量，也会进一步增加寒地城市冬季的活力。同时，良好的寒地城市步行空间建设能够促进周边地区商业活动的繁荣，大量增加的步行交通可以拉动消费，使周边地区商业的收益增加，从而推动城市中心区经济的振兴[4]。步行空间系统的建设能够增进寒地居民与社会交流的机会，提供展现寒城市文化尤其是冬季文化的舞台，有利于发扬地域文化，提升城市形象。因此，积极探索适应寒地城市步行空间系统设计的对策，具有现实的意义。
3.针对寒地城市的步行空间系统设计对策
针对寒地城市的步行空间系统设计应结合地理及气候特点的前提条件，充分考虑特殊的功能要求，人的行为习惯，体现“以人为本”的设计理念。在设计中提高人们出行的便利性与舒适性。
3.1努力提高人们出行的便利性
首先，步行系统主要为人行道路，设计中首先要考虑目的地之间的距离问题。在景观设计中，常有这样的问题，人们没有按照设计师设计好的路径行走，反而根据最短距离的方向自发踩踏形成了一条路径。这是在设计步行系统时，没有结合人的行为心理的结果。所以留意人们在行走时的潜意识行为对景观设计而言至关重要。设计如果违背了这些标准，其结果在投入使用后的短期内就会得到映证。
其次，建立完善的步行空间系统有助于组织人流，提高人们出行的通达性。冬季便利舒适的步行空间系统需要具有一定的规模，形成步行空间网络。分散的、连续性不强的步行空间系统，无法实现。步行空间系统包括空中步道、地下街和地面步道三种类型。空中步道系统主要由过街天桥以及连接建筑的二层通廊所构成。地下街系统主要是结合地下人防工程以及地铁的建设而修建。地面步道系统包括室内外步行街、人行道系统等[5]。一般而言，与较为常见的室外步行街相比，有玻璃顶棚的室内步行街则既可以从平面上将人车分离，建立穿越重要街坊的近路，又可以提供气候防护，避免恶劣的天气和湿滑的路面。欧洲许多城市如巴黎、苏黎世等都有这一类型的室内街，行人可以安全快速地穿越街坊。就人行道系统而言，除了普通的无障碍设计外，一些城市还在人行道系统建设附属于建筑的各种顶盖和玻璃连廓，有些可根据温度和季节开启和封闭，内部设有加热器，既方便人们在严寒的冬季出行和购物，又不远离传统的街道生活，增加地面人行道的魅力如，如采暖的公交站点，热辐射人行地面等。
再次，考虑到寒地城市冬季道路积雪、积冰等问题，步行道路地面铺装不应选用表面光滑的材料，宜选择表面粗糙，略有凹凸的材质。地面铺装的材质颜色也宜偏暖，因为在低温条件下，暖色环境比冷色环境更令人感到舒适愉悦。同时暖色利于吸收阳光热量，更易使冰雪融化，缓解路面积雪状况。因此，应选择暖色调，深颜色为主的色彩体系，使城市亮起来，应该注意将各个色彩在色调上达成统一，使环境统一而丰富。
2.2努力提高人们出行的舒适性
设计要考虑利于防风御寒。依据寒地的风向特征，我国的寒冷地区基本上处于季风带，冬季的大部分时间受西北冷空气流控制，寒风的侵袭给人们的出行带来不便，因此，在设计中还应该考虑防止冷风侵袭。选择适合特定气候条件的步行空间走向，使其在西北部起到阻挡寒冷的西北风。可以根据寒地城市气候、地形、地貌等既定因素，在步行道迎风侧设置I 形、L 形墙遮挡寒风，在背风处形成避风、温暖舒适的户外休息空间[6]。再次，在植物配置方面，行道树应选择耐寒的乡土树种和抗性强的树种，应以夏遮荫、冬防风为原则，落叶乔灌木和常青树是很好的选择。在夏季，是阻挡紫外线最好的屏障；在冬季，落叶乔灌木的枝杈在保证充足日照的同时，还起到减弱风速作用，提高了舒适度[7]。
3.结语
人性化的步行空间体系是所有城市研究的课题，但针对寒地城市冬季恶劣气候条件应有特殊的设计方法，这也为步行体系的设计提出了更高的要求。在对气候特点充分了解的基础上，采用改善步行路径，完善步行系统，充分利用日照等策略，提高寒地城市步行空间体系的便利性与舒适性，为人们在严寒的冬季提供宜人的出行环境，进而提升寒地城市宜居性，体现出寒地城市独有的风貌特色。
参考文献(References)
[1]刘德明. 寒地城市公共环境设计（学位论文）. 哈尔滨建筑大学博士论文，1995. [2]孙以栋，陈刚．景观铺地工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006．
[3]吴阅辛，陆明．寒地城镇生态规划对策研究[J]．低温建筑技术，2004
[4]邹晓英，张明伟. 浅谈寒地城市休闲空间环境建设,2009
[5]冷红，袁青. 冬季安全视角下的寒地城市步行空间系统规，
[6]李琳．探析寒地城市广场的设计现状及对策[J]．城镇化与城市发展，2008
[7]胡海辉. 东北休闲广场植物造景与相关因子研究（学位论文）. 东北林业大学硕士学位论文，2002.
篇13
随着科学技术的不断进步，设备的不断更新，人们的日常生活越来越依赖于消耗地球上原本就不再充足的能源，而忘记了大自然能提供给我们的低能耗甚至是零能耗的提高建筑舒适度的措施。随着能源危机的不断加剧和大自然对人类的一次又一次警示，我们终于注意到，建筑产业对环境的破坏的严重程度是超乎人们的想象的。建筑是高污染、高耗能的产业，积极推进绿色生态建筑的发展已经成为一项刻不容缓的艰巨任务。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和舒适度的提升呈急剧上升趋势。
在建筑的全生命周期中，建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20％左右，大部分能源消耗发生在建筑物运行过程中，如采暖空调能耗、照明能耗、通风能耗等，因此降低建筑物运行过程中的能耗对建筑专业而言具有真正研究意义。而在建筑物的运行过程中，空调能耗主要用于补偿围护结构传热损失和处理新风，因此良好的建筑通风设计可降低空调耗能。
自然通风，自然通风是指利用空气的密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气, 是最自然的建筑节能手法，也是绿色建筑最重要的气候调节对策。在建筑设计中充分利用自然通风能够有效地实现室内环境的降温，还能够节约常规能源、减少环境污染。同时还能够将新鲜空气引入室内并及时地将污染物排出，极大地改善室内环境品质。这是一项非常传统的建筑防热技术，具有巨大的节能潜力。
我们的祖先在几百年或者至少是几十年前就应用了很多对抗不利气候条件的策略和解决办法，他们在利用技术和自然基础知识方面融入了更多的智慧，自然通风就是他们的优秀成果，不同气候条件下的传统民居形式就是他们智慧的体现，我们应该去借鉴、学习，并在当前以节能、舒适为主要目标去发扬、去优化减少对其他耗能系统的依赖。
2．我国自然通风的优势
我国绝大多数地区一年中风向都会发生着规律性的季节更替，这是由我国所处的特殊的地理位置决定的。我国地处于欧亚大陆的东南端，濒临太平洋，由于海洋和陆地热力性质的差异以及太阳辐射随季节的变化，导致冬夏间海洋与陆地上气压的季节变化。夏季大陆形成低气压，海洋形成高气压;冬季则相反，大陆气压高，海洋气压低，于是我国冬季多偏北和西北风。相反夏季多东南风或西南风。我国这种具有规律性的季风特点对于建筑中采用自然通风是非常有利的。
3．建筑设计中自然通风的实现方法
自然通风的实现，主要是“风压”和“热压”的作用。利用风压就是利用建筑迎风面和背风面的压力差进行气流组织，形成自然空气流动。热压通风又被称为“烟囱效应”，其应用主要依靠建筑设计及通风控制技术。热压产生的流量大小主要受室内外温度差及进出风开口之间的有效高差影响。室内外温差与开口之间高差越大，则热压产生的换气量越大。
在实际工程中，由于各方面条件的限制，实现自然通风的方法也不尽相同。大体来说有以下几种方式：
1)控制建筑物的体型和布局
建筑物的体型和布局对自然通风的作用影响很大。单体建筑设计应尽量使建筑的法线方向与建筑所在地夏季的主导风向一致。但是对于建筑群体，前后面建筑之间的影响比较大，应该分析和优化设计建筑群的整体布局和楼间距。
2)围护结构的开口的优化设计
围护结构的开口的优化设计主要是指窗户的开口大小、位置、形式优化设计。当外界风速较高时，可以通过调节开口开度，减小通风量；但反过来，外界风速较小时，则有可能无法满足建筑的通风量要求。所以，应该尽量减小建筑内部气流路径的阻力。直接的手段是减短气流路径，如建筑穿堂风设计。
3)屋顶的优化设计
屋顶不单可以作为建筑自然通风系统的组成部分，本身也可以通过设计成为一个独立的通风系统――通风屋顶。通风屋顶内部一般有一个空气间层，利用热压通风的原理使气流在其中流动，以改善屋顶内表面的温度，进而影响到室内温度。
4)地板的自然通风与节能
由于低温空气向下沉，地板通风，可以使新鲜的低温空气从地板的送风口进入室内，夏季打开送风口，低温新风围绕人体，既提供新鲜的室外空气，还增加体内散热及防止由皮肤潮湿引起的不适。
5)中庭、排风烟囱和通风墙体
在建筑中设置的中庭、排风烟囱和通风墙体都是利用“烟囱效应”组织气流按照一定的路径流动，气流流动主要由建筑内部温度梯度的大小决定。利用太阳能可强化自然通风，实现方式主要为：设置太阳能集热器、屋面太阳能烟囱等，利用太阳的热量来加热集热构件形成热压，引起空气流动。
6)双层护结构
双层护结构是当今建筑中普遍采用的建筑节能技术。尤其是双层玻璃幕墙，它由内外两道幕墙组成，之间留有一个空腔，又称“会呼吸的皮肤”。在冬季可关闭进出风口利用“温室效应”提高维护结构表面温度。在夏季可利用“烟囱效应”带走通道中的热空气实现自然通风达到降低房间内温度的作用。
7)地下风道
地下风道可以将空气在进入室内之前进行预处理；在冬季，作为地道预热系统，将室外的低温空气引入地道，对空气进行预热再向室内提供经过加热的新鲜自然风，可有效改善冬季为减少热消耗较少开窗而造成的室内的空气品质不佳的现象。在夏季，可作为冷却系统，收集夏季夜晚相对较低的空气并利用地道内的低温环境进一步冷却再向室内提供凉爽新风。
北京大学附属小学校园建筑所进行的节能技术实践中就采用了地下风道降温预热系统，取得了较好的效果。
4.建筑中自然通风设计的应注意的问题
我们知道，中国幅员辽阔，从南到北、从东到西跨度很大，当南方己进入炎炎夏日，东北地区的人们可能才刚刚褪去冬装。而且即使是在同一纬度线上的杭州和拉萨也因为海拔高度的原因而使得夏季长短不一。因此，在建筑自然通风的设计中要注意分区，注意结合当地的自然气候条件。不同的气候条件对房屋建筑提出不同的要求。炎热地区需要通风、遮阳、隔热，防室内过热。寒冷地区需要采暖、防寒和保温。在北方气候应该展现“封闭型通风设计”，即采用采用气密性良好的围护结构，以及固定的通风口、控制通风量与通风路径的通气管通风塔等。而对于南方热湿气候地区则应展现“开放型通风设计”，即多空隙围护结构、导风遮阳板镂空阳台等。
结语
在全球能源日趋紧张的大环境下，中国的能源形式愈发严峻。特别是在环境气候问题日益严重的今天，作为建筑师，从所从事的每个层面去减少不可再生能源的消耗是我们的职责。我们应该避免对高科技的依赖，重新审视下我们的祖先在几百年或者至少是几十年前就发现的策略和解决办法，他们在利用技术和自然基础知识方面融入了更多的智慧，自然通风就是他们的优秀成果，我们应该去借鉴、学习，并在当前以节能、舒适为主要目标去发扬、去优化。
【参考文献】
[1]钟军立 曾艺君.《建筑的自然通风设计浅析》重庆建筑大学学报，2004(2).
[2]宋德萱.《节能建筑设计与技术》上海.同济大学出版社.2003.
[3]雷涛.生态建筑中的中庭空间设计探讨.建筑学报，2004(8)
[4]郭一军.《建筑结合环境设计的低碳生态性》太原理工大学.硕士论文.2010
