本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
如今，建筑物占美国每年能源消耗的 40%。然而，自 20 世纪 80 年代以来，能源的实际成本增加了五倍以上，从而提高了人们对能源使用及其由此产生的环境影响的认识。这为绿色建筑改造，特别是建筑 HVAC 系统，留下了巨大的机会领域。
“绿色建筑”方法使用设计和建造技术来减少建筑物的能源使用和相应的环境影响。这些方法强调设计尺寸和朝向适当的结构，以及使用回收和可持续来源的材料。虽然许多人认为绿色建筑是指新建建筑（例如，美国绿色建筑委员会的 LEED 倡议），但仍有大量现有结构可以通过建筑节能改造变得更高效。这些改造可以首先用于减少这些建筑物的能源需求，然后帮助通过可再生资源来满足剩余的能源需求。
在德克萨斯州的建筑物中，空调占年度电力总使用量的 35% – 45%，使其成为电力最大的单一消费者。反过来，它也是绿色建筑改造的主要目标之一。有重点的节能改造不仅应提高任何 HVAC 设备的效率，还应减少空调本身的负荷。通过减少需要从建筑物中去除的热量——定义为建筑物冷却负荷——HVAC 设备也可以缩小尺寸，从而大大降低建筑物的总能耗以及峰值功率消耗。反过来，这可以帮助最大限度地减少建筑物的总体能源使用和环境影响。
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降低特定建筑物冷却负荷的方法可能因建筑物的大小和用途而异。对于住宅房屋，提高隔热水平和通过密封建筑围护结构来减少室外空气渗透到房屋中的量通常是第一个（非常有效的）步骤。然而，必须注意确保室内空间至少有最低限度的通风，否则居住者可能会因室内空气质量差而产生不利的健康影响。对于大型建筑物，灯光、电子设备甚至人员产生的热量对冷却负荷有显着贡献，因此，节能照明和电子设备可以对能源使用产生显着影响。
此外，检查和维修建筑物风管（众所周知，风管容易泄漏）通常可以降低建筑物冷却负荷。奥斯汀最近一项针对房屋的研究发现，平均风管系统会损失约 20% 的气流，从而显着降低 HVAC 系统的性能。有效的风管密封，或者更好的是，在空调空间内运行风管可以带来显着的节能效果。此外，通过在空调空间内运行风管，由于天花板的穿透减少以及由此导致阁楼隔热层均匀性的提高，在阁楼空间中应用的任何隔热材料都可以更有效。
为了减少冷却负荷，可以在 HVAC 系统之外进行许多其他改进。例如，低辐射和反射窗户可以用于建筑物南侧和西侧，这些侧面具有最直接的太阳能增益，而在建筑物北侧和东侧使用成本较低的透明双层玻璃窗户，在这些侧面，传导是建筑物冷却负荷的主要贡献因素。通过平衡窗户的成本与潜在的节省，对于减少大型建筑物的能源需求而言，此选项可能更经济。
虽然现有建筑物最初可能不如新建设施那么高效，但绿色建筑改造可以帮助提高这些结构的能源效率。这些改进可以通过减少这些建筑物的能源需求来提供许多环境和经济效益。
为本文做出贡献的有Charles R. Upshaw（机械工程博士生）和Joshua D. Rhodes（土木工程博士生）。他们都是奥斯汀德克萨斯大学韦伯能源集团的成员。
照片来源
1. 照片，波士顿市中心夜景，摄影师：Kevin Lawver，根据此知识共享许可使用。
2. 图，房屋常见漏气点，来自美国环境保护署能源之星网站。
[本文的类似版本于 2011 年 9 月发表于《建筑新闻》——德克萨斯州全州报纸。]