建筑节能技术教材课件

建筑节能技术建筑节能建筑节能的含义 建筑能耗：建筑物使用过程中所消耗的能量,例如用于空调采暖（65）、照明及电气（14）、热水供应（15）、炊事（6）等方面的能耗。建筑节能就是提高采暖、通风、空调、照明、热水供应等的能源利用效率。确保室内热舒适环境、提高生活品质，提高能源利用效率。误区：节能就是少用能 节能不能简单地认为只是少用能，而是在确保室内热舒适环境的前提下的节能。节能的核心是提高能源利用效率，前提是满足人们越来越高的舒适度要求。3北京大型公共建筑能耗比例商场商场商场商场政府办公楼政府办公楼政府办公楼政府办公楼空调系统26照明27电梯8电脑29开水器10宾馆宾馆宾馆宾馆写字楼写字楼写字楼写字楼4如何进行建筑节能如何进行建筑节能 节能是为了在保证正常运营的前提下，更好地控制能源使用，因此，对于建筑节能而言，应从两方面着手：对能耗单位进行节能节能，同时考虑利用可再生能源可再生能源补充并改善现能源使用结构。计划（Plan）：节能目标制定；初期节能规划草案。改善（Do）：进行可行性分析验证(Check)：实地效果监测并验证实施（Action）：根据可行性方案进行节能工作PDCAPDCA模式模式模式模式5高性能围护结构保温系统高性能围护结构保温系统节能保保温温系系统统45厚喷涂硬泡聚氨酯分析不同保温层厚度，当超过45mm时，节能率增长平缓，45mm喷涂硬泡聚氨酯（导热系数0.024），传热系数0.5W/(m2K)。玻玻璃璃幕幕墙墙结合朝向造型选用玻璃、高效保温隔热U、适宜的SC、中庭幕墙淋水屋面、非晶硅采光中庭、选用多腔断桥隔断金属型材。其其他他幕幕墙墙自愈性钛锌板金属幕墙面（屋面、南北立面，自洁免洗，刮痕自愈，围护费用低，材料可再生）、屋面太阳能光伏系统（单晶硅、铜铟镓硒）、自洁陶土板（废弃物生产）。外窗隔热原理图隔热断桥铝型材建筑隔热保温建筑隔热保温窗户：1.双层中空或真空玻璃；2.低热传递贴膜（E-low膜）；3.在窗户上安装遮阳装置；4.垂直双向开窗；等屋顶：1.绿色屋顶（Green Roof）；2.隔热材料的安装；等墙体：1.内墙-无机保温材料；2.墙体-墙体保温隔热板，如：聚氨酯发泡保温铝板等 管道：隔热材料包裹管道：隔热材料包裹TDL外墙保温技术的应用外墙保温技术的应用TDL外墙外保温及饰面系统是引进德国的先进技术及化工主剂，按欧盟标准，建立的建筑保温系统。它由TDL-013高强柔性建筑胶粘剂、阻燃型聚苯乙烯玻璃纤维网格布、TDL-021外墙薄抹灰层彩色装饰砂浆或涂料组成。适 用于所有需要进行保温隔热处理及外型装饰美化的新建房屋和旧房改造导热系数0.0180.028W/mK，采用该技术后，100万平米建筑可节原煤6.5万t，节电30万kWh“十一五”期间该技术推广应用比例达到10%，施工面积40亿平方米，总的投资需求为80亿元，可形成年节煤能力2.6亿t，年节电能力12亿kWh采用TDL外墙保温节能技术，以导热系数极低的EPS聚苯乙烯板将建筑物包起来，消除热桥传热影响，减少冷热冲击。采暖能耗指标和各围护结构的传热系数达到国家节能指标。地源热泵系统原原理理：土壤源热泵系统是以岩土体为冷热源，由水源热泵机组、地埋管换热系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。地地源源热热泵泵系系统统地埋管35m，共110根，热平衡分析，冬季供应热水进行热平衡。热热冷冷冷冷热热热热热热在夏天，把热量排到土壤中热冷夏天冷冷暖暖暖暖 暖暖暖暖暖暖冷在冬天，我们从土壤中吸取热量暖冷冬天（示意图）基本概念n地源热泵的概念地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源（也称为地源能，包括土壤、地下水、地表水等）的既可制冷空调又可采暖和提供热水的高效节能空调技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时实现建筑采暖、空调和生活热水的三联供。n地源热泵系统的组成室外地能室外地能换热系统换热系统地源地源热泵热泵机组机组建建筑筑物物采采暖暖、空空调调或或热热水水末末端端水循环水循环水或水或空气空气循环循环1kW的电力3kW的热量来自于浅层地热能4kW的热量供应给用户比空气源热泵节能比空气源热泵节能30%比燃油锅炉采暖节能比燃油锅炉采暖节能50比电采暖节能比电采暖节能70%以地下水作为冷热源，采用一种对环境友好的制冷剂替代R22，通过热泵循环，输出温度可达75，替代传统“制冷机锅炉”模式，有效解决建筑采暖、空调、热水的供应，年运行费用节约40以上。中国科学院外专家公寓高温地源热泵联供系统中国科学院外专家公寓高温地源热泵联供系统智能建筑照明系统智能建筑照明系统1.在走廊、洗手间、停车场等公共场所安装声控装置；2.在建筑内大厅或其他采光较好场所安装感光装置和调光器，以最大化利用自然光照明；3.利用建筑自动化系统（Building Automation System，BAS）控制建筑内公共场所灯光；4.尽可能替换节能灯泡，如紧凑型荧光灯（CFL）和LED，并在每个灯泡安装反光器；等。智能建筑照明系统智能建筑照明系统 有人工作时自动打开该区的灯光和空调；无人时自动关灯和空调,有人工作而又光线充足时只开空调不开灯，自然又节能。会议室中安装人体感应，可做到有人开灯/开空调，无人关灯/关空调，以免忘记造成浪费 通过触摸屏的图形界面可进行各种灯光场景及AV场景控制：会议场景、演讲场景、休息场景、放映场景等智能控制与展示系统智能控制与展示系统 对室内环境，室外气象参数，建筑能耗状况，以及系统的运行特性等进行逐时的测量，外建筑节能研究提供数据。主要功能：主要功能：空调、风机盘管控制空调、自然通风与开窗通风切换与控制灯光控制(开关及调光)电动窗帘、遮阳卷帘、幕布、电动窗控制排风设备控制排水、电梯设备监视影音设备控制消防联动监控集中监视及控制 全面掌握系统状况改善设备管理116调光模块继电器模块主控机房空调控制面板场景控制墙面板调光灯具红外动静传感器照度传感器排风扇1楼交换机电磁阀风机中央空调系统中央空调控制模块室内空调红外信号发射模块窗帘总线交换机日光灯某建筑节能及智能化控制系统某建筑节能及智能化控制系统N楼交换机X楼交换机吊扇逻辑控制模块智能控制与展示系统智能控制与展示系统中央空调智能控制中央空调智能控制用人工智能模糊控制方式 代替传统的静态控制方式，实现动态控制，达到节能目的可节电20%左右，平均每平方米建筑可节电16kWh。一栋10000平米建筑可节电16万kWh该技术已在三百多个项目的中央空调系统中应用。预计“十一五”期间推广比例为30%，需要总投入62.4亿元，年可节电85亿kWh风光互补发电系统风光互补发电系统太太阳阳能能光光伏伏发发电电系系统统屋面使用单晶硅；中庭与入口雨篷采用非晶硅柔性薄膜电池；地面景观布置双轴逐日性光伏系统。整体实现可再生能源发电量超过总用电量8%太 阳 能光 电 占总 用 电量2%风风力力发发电电系系统统通过室外风环境模拟分析，选取风力发电最佳部位布置风力发电设备铜铟镓硒柔性光伏电池（示意图）地面双轴逐日性光伏系统雨水回收利用系统雨水回收利用系统非非传传统统水水源源利利用用0排放、非传统水源利用90%90%以上 项目以雨水和河水作为补给水，结合生生态态净净化化系系统统、气气浮浮工工艺艺、人人工工湿湿地地、膜膜过过滤滤和和炭炭吸吸附附结结合合技技术术，处理源头水质，达到生活杂用水标准，处理后水用于冲厕、绿化灌溉和景观补水。建筑设计日供水13.5t，排水12t，景观用水5t，其中冲厕、景观灌溉、地面冲洗、洗车等用水全部来自于非传统水源供水。生活污水外河道水雨水化粪池调节池水体处理清水池冲厕绿化灌溉景观补水收集收集处理处理使用使用（非传统水源利用系统规划图）人人工工湿湿地地景景观观生生态态结合景观设置具有净水效果的景观型人工湿地，处理生活污水。黄花鸢尾水葱梭鱼草再力花热热压压通通风风气流经地下室预冷，进入南北向自然通风井，由井壁风阀进入室内办公空间、再由室内进入中庭、最后通过屋顶自然通风烟囱拔出。风风压压通通风风在热压通风换热不足时节（大于25度），南北立面自动电动控制窗开启（是否开启、开启角度大小，根据室外气象站测得的气象数据进行自动控制，当检测到室外风速较大、室内换气量过大时，自动关小窗户开启度。窗户的立面划分开启扇位置，充分考虑人办公时候的通风舒适需求（900高）与景观视野（9002200高度无横档遮挡）。被动式自然通风系统被动式自然通风系统辅助通风辅助通风机械辅助通风、地源热泵空调增强舒适实现能力。当进行热压通风温度过高（室外大于25度），且室外噪声或空气质量较差时，开启空调排放，提高换气率，增加舒适性能。当温度相对较低时（室外空气温度13-18度），开启地源热泵系统进行辐射采暖辅助自然热压通风。建筑内部温度分布垂直剖面风速矢量分布自然通风（热压）气流组织电控智能外遮阳电控智能外遮阳综合遮阳系统建筑形体自遮阳（向南倾斜15度）、机翼型电动智控外遮阳系统、玻璃自身遮阳。建筑形体自遮阳建筑形体自遮阳电电控控智智能能外外遮遮阳阳根据太阳运行角度，室内光线强度要求，采用机翼性电控遮阳系统，在太阳辐射强烈的时候打开，遮挡太阳辐射，降低空调能耗。在冬季和阴雨天的时候打开，让阳光射入室内，降低采暖能耗。玻玻璃璃自自身身遮遮阳阳南北立面玻璃传热系数0.7，遮阳0.44，东西立面、中庭0.29。结合朝向造型选用玻璃、高效保温隔热U、适宜的SC、中庭幕墙淋水屋面、非晶硅采光中庭、选用多腔断桥隔断金属型材。德国的建筑节能技术德国的建筑节能技术 德国的建筑节能技术在欧洲和全世界都处于领先地位，据统计19912001年间德国公民生产总值增长16%，总能耗反而下降，其中主要成果源于建筑节能。70年代的能源危机，德国开始节约住宅能耗，76年德国建筑物理学家建造了菲利普实验住宅，采用了一些先进的节能措施。德国住宅节能措施德国住宅节能措施1.提高外墙，地板，屋顶的保温层厚度2.采用卷帘百叶窗，使夜间热量流失减少3.门窗密封性改善，使不可控制的空气流通减少4.加强对暖炉及导热管的保温5.加大南窗面积，更多接收太阳热能1.从排风中回收余热2.从制暖装置产生的废气中回收余热3.利用家电余热4.改善现有空气和水的加热装置5.利用太阳能，并通过热泵从空气、地热中获得热能被动措施被动措施主动措施主动措施节能措施德国低能耗住宅分类德国低能耗住宅分类 德国研究表明，根据德国的气候条件，德国所处的地理纬度相对中国的哈尔滨，从太阳能获取能源时效果比减少建筑热损失收到的效果要差，进一步研究表明，20cm的外墙保温层效果是最好的。目前德国将低能耗住宅分为四类：节能住宅、低能耗住宅、被动太阳能住宅、零供暖住宅。节能住宅节能住宅 节能住宅，至少有15cm厚的保温层，能耗65kwh/a。1978年德国建筑采暖能耗标准为200kwh/a，德国已在92年实现了“节能住宅”目标，年采暖能耗605kwh/a。低能耗住宅低能耗住宅 低能耗住宅，保温层厚度在2025cm之间，能耗不超过30kwh/a。德国计划到2012年将采暖能耗降为35kwh/a，因此目前德国有大量低能耗住宅。被动太阳能住宅被动太阳能住宅被动太阳能住宅，保温层厚度在30cm以上，采暖能耗不超过15kwh/a，被动房建筑的主要技术措施有：加强围护体系的保温性能；提高建筑的气密性；机送新风并进行热回收；低热负荷的采暖方式。德国学者乐观地认为，未来10年德国将全面采用被动，由于被动房的关键技术是提高外围护的保温性能，即采用的是低技术措施，在造价上有优势，避免了建筑节能的高技术、高成本化，因此很有市场潜力。零供暖住宅零供暖住宅 零供暖住宅，利用太阳能收集器等主动采集能量。在被动房的基础上，增加可再生能源的利用量，应很容易达到零供暖住宅。综上所述，影响低能耗住宅节能效果的关键是建筑外墙保温性能，空气更新的办法，太阳能收集及储存的解决办法。德国作了很多研究，得出以下建筑设计与能耗对应表。建筑的措施建筑的措施主要改变主要改变可降低的能耗可降低的能耗紧凑的建筑体形表面积/体积，每降低0.1/8-15kwh/a良好的保温体系K值每降低0.1w/K11-19kwh/a好的空气更新系统带自热回收再利用装置3-10kwh/a大的朝阳窗户每增大10%0-12 kwh/a更好的玻璃K0.8 w/k g0.45-15 kwh/a建筑朝南所有的窗户朝南6-15 kwh/a节能的家电电能消耗减半4-5 kwh/a视使用者而定的情况房间温度上升1K7-10 kwh/a视使用者而定的情况空气交换量提高0.1/H8-11 kwh/a德国建筑设计与能耗对应表德国建筑设计与能耗对应表德国低能耗建筑体现低技术理念德国低能耗建筑体现低技术理念 前述德国建筑设计与能耗对应表比较清楚地反映了建筑一座低能耗住宅应采取的措施及效果，具体包括建筑设计优化、建筑围护结构优化和技术设备的优化，很有借鉴作用。值得一提的是以上所有措施，都属低技术范畴，关键是在于我们如何正确地选择、组合这些低技术，所达到最佳效果。我国目前已颁布的“住宅性能评定技术标准”、“绿色建筑评价标准”，倡导建A级住宅，星级住宅，采取的措施也应该是低技术的组合。世博园瑞典馆长在回答瑞典馆有哪些高科技亮点时说：美好城市也需要低技术。低技术的理念是一个很高的思考角度，旨在挖掘人类早就拥有的智慧和经验，只简单的技术手段解决复杂的问题，对人的要求更高，我们不能等闻视之。高效的建筑围护技术将带来超过一半的减排机会，在整套技术中拥有负成本的被动设计最为突出百万吨二氧化碳当量减排成本建筑部门有来自7个方面的减排措施暖通空调系统改进*照明*翻新建筑围护结构被动设计新建筑*强化标准执行,新建筑*电器*热水*欧元/吨二氧化碳当量减排Building envelope technologies for new builds and retrofit make up 53%of total potential 290基准情景减排占总减排比重(%)建筑围护结构最大潜力估计减排55%暖通空调系统终端消费品21%24%*由于被被动设计所取代，强化建筑标准执行在最大潜力估计中所占比重较低资料来源：麦肯锡分析