建筑節(jié)能技術(shù)

1、2020/7/10,1,建筑節(jié)能技術(shù),主講：何超英 吳世鳳,2,目 錄,建筑節(jié)能的意義 建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù) 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù) 常見問題和案例分析,To,3,我國的建筑規(guī)模及能耗狀況,隨著生產(chǎn)力的急速發(fā)展，世界各國能源的消耗量越來越高，世界能源需求量以每年2的比率增長，對(duì)世界能源消費(fèi)的長期預(yù)測表明，2050年全世界總能源耗費(fèi)將達(dá)到1975年的4倍。而與此同時(shí)，全球能源供應(yīng)日益緊張，生產(chǎn)力發(fā)展與能源短缺的矛盾日益加劇，因此，能源節(jié)約及綜合利用問題受到世界各國的普遍關(guān)注。1992年聯(lián)合國發(fā)展大會(huì)提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，它是人們?cè)诿鎸?duì)環(huán)境惡化、能源短缺等危機(jī)的情況下提出的人類新的環(huán)境

2、價(jià)值觀和生存發(fā)展觀。,4,建筑全過程的物質(zhì)與能源消耗,因此，建筑節(jié)能很大程度上制約著“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的實(shí)施,我國的建筑規(guī)模及能耗狀況,我國人口眾多，房屋建筑規(guī)模巨大，近幾年來每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近1620億m2 ?，F(xiàn)在一年建成的房屋建筑面積，比所有發(fā)達(dá)國家一年建成的房屋建筑面積的總和還要多。 中國城鄉(xiāng)既有建筑面積達(dá)441億m2 ， 同時(shí)現(xiàn)在我國正處于房屋建設(shè)的戰(zhàn)略機(jī)遇期，預(yù)計(jì)到2020年底，全國房屋建筑面積將達(dá)686億m2 ，其中城市為261億m2 。 我國既有的400多億平方米城鄉(xiāng)建筑中，99%為高耗能建筑，新建的數(shù)量巨大的房屋建筑中，95%以上還是高能耗建筑。我國人均資源占有量不到世

3、界平均水平的1/5，而單位建筑面積能耗是氣候相近的發(fā)達(dá)國家的35倍。,6,我國的建筑規(guī)模及能耗狀況,建筑能耗連同圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)能耗占到全國能源消耗總量的27.6，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到33以上。2000年全國建筑能耗達(dá)到3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，如果建筑節(jié)能工作仍維持目前的狀況，2020年建筑能耗將達(dá)到10.89億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，為2000年的3倍以上 。,7,我國的建筑規(guī)模及能耗狀況,建筑節(jié)能勢(shì)在必行！,8,建筑節(jié)能的意義,有利于緩解能源供給的緊缺局面 有利于改善大氣環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 有利于保護(hù)耕地資源 有利于提高人民生活水平,9,建筑節(jié)能二階段目標(biāo),Phase 1,Phase 2,2

4、010年全國新建建筑全部嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能50%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),其中各特大城市和部分大城市率先實(shí)施節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn),如果能完成上述目標(biāo)，2020年，我國建筑能耗可減少3.35億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這相當(dāng)于2002年整個(gè)英國能耗的總量，這是個(gè)非常可觀的數(shù)字，對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展也是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)。,從2010年起到2020年，進(jìn)一步提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，平均節(jié)能率要達(dá)到 65%，東部地區(qū)要達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)。一些建筑的節(jié)能率要達(dá)到75%標(biāo)準(zhǔn)。,10,建筑節(jié)能的范圍,建筑節(jié)能在具體的實(shí)施中一般包括如下幾方面的節(jié)能措施： （1）建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中的節(jié)能。 （2）建筑構(gòu)造，主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)上采取措施。 （3）在建筑的使用中節(jié)能。 我

5、國目前的建筑節(jié)能工作主要圍繞提高建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和提高供熱制冷系統(tǒng)效率兩個(gè)方面展開。,11,建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能,建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)從分析地區(qū)氣候條件出發(fā)，使建筑在冬季最大限度地利用自然能進(jìn)行采暖，多獲得熱量和減少熱損失，夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件通風(fēng)降溫。 建筑規(guī)劃布局主要結(jié)合建筑朝向、建筑間距等方面綜合分析。建筑單體設(shè)計(jì)通過對(duì)建筑體型、平面尺寸等相關(guān)參數(shù)的分析進(jìn)而得出建筑節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化方案。,12,建筑物體型與節(jié)能,體形系數(shù)的定義：建筑物與室外大氣接觸的外表面積A與所包圍的體積V的比值。 建筑物的耗熱量指標(biāo)隨體形系數(shù)的增長而增長。有關(guān)研究表明：體型系數(shù)每增加0.01，耗熱量指標(biāo)

6、增加2.5%。從節(jié)能角度出發(fā)，體形系數(shù)應(yīng)盡可能小，宜控制在0.30以下。,13,建筑物體型與節(jié)能,控制體形系數(shù)的方法： （1）減少建筑面寬，加大建筑進(jìn)深； （2）合理提高建筑物的層數(shù)； （3）增加組合體減少外墻表面積； （4）建筑體形不宜變化過多。,14,15,16,控制表面面積系數(shù)與節(jié)能的關(guān)系,“表面面積系數(shù)”：建筑物扣除南墻外其他外表面面積之和A1與南墻面積A2之比。 從獲取更多日照輻射，降低采暖能耗的角度，表面面積系數(shù)越小越好。 長軸為東西向的長方形體形最好，正方形次之，長軸為南北向的長方形體形節(jié)能效果最差。,17,18,圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù),建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括外墻（包括玻璃幕墻） 、外門窗

7、、屋頂、地面等。 由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，導(dǎo)致我國大部分建筑室內(nèi)熱環(huán)境不佳，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。 利用科學(xué)、合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，是降低建筑能耗和提高建筑舒適度的最有效措施之一。,19,墻體節(jié)能設(shè)計(jì),墻體的類型 1、按主體結(jié)構(gòu)所用材料分類：加氣混凝土墻、粘土空心磚墻、粘土實(shí)心磚墻、混凝土空心砌塊墻、鋼筋混凝土墻及其他非粘土磚墻等。 2、按保溫材料分類：單一材料節(jié)能墻體、復(fù)合節(jié)能墻體。 “復(fù)合節(jié)能墻體”：由絕熱材料（聚苯乙烯泡沫塑料、巖棉、玻璃棉、礦棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等）與傳統(tǒng)墻體材料復(fù)合構(gòu)成。,20,復(fù)合節(jié)能墻體的構(gòu)造及特點(diǎn),1、外墻外保溫技術(shù) 在建筑物外

8、墻的外表面上建造保溫層，該外墻可用磚石或混凝土建造。,21,外墻外保溫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： 適用范圍廣（新舊建筑、民用建筑、公共建筑）； 可以避免產(chǎn)生“熱橋”； 室溫較穩(wěn)定； 保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，延長建筑物壽命； 室內(nèi)裝修不破壞保溫層。,22,2、外墻內(nèi)保溫技術(shù),23,2、外墻內(nèi)保溫技術(shù),在我國建筑節(jié)能起步階段得到廣泛應(yīng)用。 內(nèi)保溫技術(shù)的特點(diǎn)： 造價(jià)低，安裝方便； 保溫隔熱效果差，外墻平均傳熱系數(shù)高； （主體結(jié)構(gòu)熱容量大，太陽輻射熱被其吸收和室外高氣溫的影響） 熱橋部位要進(jìn)行保溫處理，處理不當(dāng)易出現(xiàn)結(jié)露。 常見部位有：內(nèi)外墻交接處、外墻轉(zhuǎn)角部位、保溫結(jié)構(gòu)中龍骨部位及踢腳部位。,24,門窗節(jié)能設(shè)計(jì),門窗在建筑

9、節(jié)能中的意義 建筑門窗是建筑熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，為墻體失熱損失的56倍。另一方面，夏季太陽光通過窗戶透射入室內(nèi)，增加了空調(diào)負(fù)荷。 通過門窗的能耗約占建筑圍護(hù)部件總能耗的40%50%，具有極其重要的地位。,門窗節(jié)能設(shè)計(jì)要求 主要措施： （1）減少傳熱量；（2）減少空氣滲透量。 因此，要加強(qiáng)門窗的保溫性能和氣密性。 1、門窗的保溫性能 有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)門窗保溫性能的有關(guān)規(guī)定。 2、門窗的氣密性 有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)門窗氣密性的有關(guān)規(guī)定。 GB/T71062008 建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測,26,門窗節(jié)能設(shè)計(jì)要求,3、窗墻面積比 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)窗墻面積比的規(guī)定。 “窗墻面積比”

10、：窗戶洞口面積與房間立面單元面積的比值。 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中對(duì)窗的設(shè)計(jì)原則是在滿足功能要求基礎(chǔ) 上盡量減少窗戶的面積。,27,摘自 ,屋面保溫設(shè)計(jì),1、屋面的類型 按保溫層所在位置分： 單一保溫屋面、外保溫屋面、內(nèi)保溫屋面和夾芯屋面。目前絕大多數(shù)為外保溫屋面。 按保溫層所用材料分類： 加氣混凝土保溫屋面、乳化瀝青珍珠巖保溫屋面、憎水性珍珠巖保溫屋面、聚苯板保溫屋面等。,2、屋面節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn) 保溫層不宜選用密度大、熱導(dǎo)率高的保溫材料，防止屋面質(zhì)量、厚度過大； 保溫層不宜選用吸水率大的保溫材料，大量吸水將降低保溫效果。 確定保溫層選用材料和厚度時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求、屋面的結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境氣候條件、

11、施工條件等，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。 相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)給出了屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的限值。 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),30,地面的節(jié)能設(shè)計(jì) 1、地面的分類 按其是否直接接觸土壤分為兩類： 不直接接觸土壤的地面，又稱地板，分為接觸室外空氣的地板（如騎樓）和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等。 直接接觸土壤的地面。 2、地面的保溫要求 接觸室外空氣及不采暖地下室上部的地板應(yīng)采取保溫措施； 對(duì)直接接觸土壤的地面：周邊地面（距離外墻2m以內(nèi)的地面）應(yīng)采取保溫措施；非周邊地面不需做保溫處理。,騎樓：樓房向外伸出遮蓋著人行道的部分。,33,暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù),公共建筑能耗分析： 1、照明部分：20% 25%； 2

12、、暖通空調(diào)部分：60% 65%； 3、其它能耗：如辦公用電、電梯、給排水等，占10% 20%。,空調(diào)系統(tǒng)的組成和分類,空調(diào)系統(tǒng)示意圖,Return,空調(diào)系統(tǒng)的組成： 冷熱源：產(chǎn)生冷量和熱量的熱力系統(tǒng)。如制冷機(jī)、鍋爐 供熱與供冷管網(wǎng)：將冷熱媒輸送到用戶的管路 末端設(shè)備：處于系統(tǒng)末端的熱濕交換設(shè)備。如空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等,暖通空調(diào)節(jié)能措施, 改變空調(diào)溫度的設(shè)定值 1、適當(dāng)降低冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和提高夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度 有利于減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷，降低系統(tǒng)能耗。,表1 室內(nèi)參數(shù)改動(dòng)時(shí)的節(jié)能效果,摘自：日本冷凍協(xié)會(huì)，冷凍空調(diào)便覽,2、公共建筑空調(diào)溫度可根據(jù)客流量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。 夏季，人流量大時(shí)適

13、當(dāng)降低空調(diào)溫度，人流量小時(shí)適當(dāng)提高空調(diào)溫 度。不但可以改善建筑的熱舒適度，還能達(dá)到節(jié)能效果。 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施 耗能部件：主機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī),1、降低主機(jī)能耗 主機(jī)能耗一般占空調(diào)系統(tǒng)總能耗的3060% 。,我國17座大型公共建筑主機(jī)能耗占空調(diào)的系統(tǒng)能耗比例,（1）系統(tǒng)配置不合理 容量配置過大，大馬拉小車現(xiàn)象極為嚴(yán)重。,廣州、上海、北京、沈陽四城市13個(gè)典型項(xiàng)目，單位面積空調(diào)裝機(jī)容量和運(yùn)行負(fù)荷比較,容量配置過大導(dǎo)致： 冷源系統(tǒng)初投資增加，浪費(fèi)了機(jī)房面積；機(jī)組常 年閑置，造成管理維護(hù)費(fèi)用增加。 應(yīng)對(duì)措施： 1、合理選擇室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，負(fù)荷計(jì)算應(yīng)該逐時(shí)逐項(xiàng)進(jìn)行，而不是用冷負(fù)荷指標(biāo)估算； 2、考慮主

14、機(jī)容量的差額配置，如采用大主機(jī)和小主機(jī)組合的方法。,（2）運(yùn)行模式不合理 多臺(tái)冷機(jī)運(yùn)行時(shí)策略過于保守，使得大部分冷機(jī)嚴(yán)重偏離 最佳工況點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行COP偏低。 應(yīng)對(duì)措施：根據(jù)實(shí)際負(fù)荷靈活搭配主機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使得每 臺(tái)主機(jī)都能在最佳工況點(diǎn)附近工作。,（3）自動(dòng)控制水平低 實(shí)施自動(dòng)控制可達(dá)到以下目的: 根據(jù)負(fù)荷變化及時(shí)調(diào)整冷熱源系統(tǒng)的供回水溫度和流量，保持室內(nèi)舒適性。 自動(dòng)開啟、調(diào)整或停止系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備，簡化操作管理?？梢蕴岣咴O(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約能耗。 確保設(shè)備安全運(yùn)行，防止設(shè)備事故，降低系統(tǒng)設(shè)備的維修費(fèi)用。 現(xiàn)狀：自動(dòng)控制水平差別較大，極少項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)冷源系統(tǒng)完全的自控。甚至安裝了自控裝置，但是形

15、同虛設(shè)，沒有達(dá)到靈活調(diào)節(jié)、優(yōu)化運(yùn)行的目的。,應(yīng)對(duì)措施：提高系統(tǒng)運(yùn)行的自控程度，實(shí)施冷源系統(tǒng)運(yùn)行的群控，達(dá)到主機(jī)與各個(gè)輔助設(shè)備的開啟及相互切換自動(dòng)進(jìn)行，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)運(yùn)行，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 （4）運(yùn)行管理水平低 兩個(gè)因素：一是缺乏經(jīng)過培訓(xùn)的、對(duì)制冷系統(tǒng)了解透徹 的運(yùn)行管理人員；二是缺乏完善的機(jī)房管理制度。 應(yīng)對(duì)措施：在物業(yè)管理上，加強(qiáng)管理人員的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，熟練應(yīng)用調(diào)控的手段和掌握調(diào)控的目的，建立有效的監(jiān)管機(jī)制。不斷總結(jié)和統(tǒng)計(jì)管理數(shù)據(jù)，減少人為因素造成的能源浪費(fèi)。,2、水系統(tǒng)的調(diào)整與改造 水泵耗電量占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的15%30%。,水系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)從管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、水泵的合理選型和匹配 上著手。

16、 控制水泵能耗的措施： （1）按流量壓力性能曲線和管路性能曲線來選擇合適的 泵的型號(hào)與規(guī)格，切忌選擇流量、揚(yáng)程過大的水泵； （2）在滿足工藝和舒適條件下，盡可能增大供回水溫差；,雙水管系統(tǒng)示意圖,1、2制冷主機(jī)；3水泵； 8風(fēng)機(jī)盤管；9電動(dòng)二通閥；10膨脹水箱,水泵能耗的一半消耗在各種閥門上,冷凍水系統(tǒng)一、二次定速水泵系統(tǒng),冷凍水系統(tǒng)一次定速、二次變速水泵系統(tǒng),（3）水泵采取變頻調(diào)速技術(shù)；,變頻水泵能耗只有定速水泵能耗的12.5%左右,（4）選擇不同型號(hào)的水泵進(jìn)行匹配；,水系統(tǒng)示意圖,備用泵,（5）強(qiáng)調(diào)水力平衡計(jì)算，切忌用平衡閥代替水力平衡計(jì)算；,某辦公樓水系統(tǒng)示意圖,平衡閥是要耗能的！,（6

17、）空調(diào)水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行合理分區(qū),空調(diào)水系統(tǒng)分區(qū)示意圖,3、風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能,一次回風(fēng)系統(tǒng)工作流程,二次回風(fēng)系統(tǒng)工作流程,（1）減少風(fēng)機(jī)能耗 送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)等設(shè)備的電耗占空調(diào)系統(tǒng)耗電 量的比例較大，具有非常大的節(jié)能潛力。 減少風(fēng)機(jī)能耗從以下幾個(gè)方面著手： 定期清洗過濾網(wǎng)，減小風(fēng)系統(tǒng)阻力； 定期檢修設(shè)備，查看風(fēng)機(jī)工作是否正常，風(fēng)管有無漏風(fēng)現(xiàn)象； 采用變頻風(fēng)機(jī)，變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)。,（2）新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能 新風(fēng)能耗通常占空調(diào)能耗的25%35%，新風(fēng)的正確處 理是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的最有效措施之一。 新風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能措施： 新風(fēng)機(jī)風(fēng)量應(yīng)設(shè)計(jì)為總送風(fēng)量和最小新風(fēng)量兩檔調(diào)節(jié)；, 采用排風(fēng)熱回收技術(shù)可以節(jié)約新風(fēng)能耗的6

18、0%70%；,雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)原理圖,（3）自然通風(fēng) 在過渡季節(jié)利用自然通風(fēng)提供新鮮空氣和進(jìn)行室內(nèi)降 溫，也可以在空調(diào)季節(jié)進(jìn)行夜間通風(fēng)，降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)和家具 的蓄熱量，減少第二天開機(jī)時(shí)的啟動(dòng)負(fù)荷。夜間通風(fēng)特別適 合商務(wù)辦公樓，因?yàn)檫@些建筑夜間不使用。 實(shí)驗(yàn)表明，充分的夜間通風(fēng)可使白天室溫降低24。,4、加強(qiáng)系統(tǒng)的日常管理，適當(dāng)調(diào)節(jié)提高節(jié)能效益 日常管理是建筑節(jié)能是否實(shí)際有效的關(guān)鍵。 日常管理的節(jié)能措施有： （1）定期對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。 （2）對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。 （3）利用室內(nèi)的CO2濃度檢測器，自動(dòng)控制新風(fēng)量。,5、冷熱源形式的選擇 （1）復(fù)合能源是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)?？梢杂糜谥评涞模喝缬秒婒?qū)動(dòng)

19、的制冷機(jī)組（活塞式、螺桿式、離心式冷水機(jī)組）與熱能驅(qū)動(dòng)吸收式冷水機(jī)組。用于采暖的有：集中供熱、電驅(qū)動(dòng)的熱泵機(jī)組、熱能驅(qū)動(dòng)的吸收式熱泵機(jī)組、燃煤、燃油或燃?xì)忮仩t等。 （2）冰蓄冷空調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)電力的移峰填谷，充分利用現(xiàn)有的電力資源。 （3）水源熱泵系統(tǒng)、土壤源熱泵系統(tǒng)。,6、節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用 如干式風(fēng)機(jī)盤管、溶液空調(diào)除濕冷卻技術(shù)、全 熱回收技術(shù)、活動(dòng)內(nèi)外遮陽技術(shù)、雙層皮呼吸幕墻 （DSF：Double Skin Facade）等。,返回,思考題,一、單項(xiàng)選擇題 1. 以下不屬于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施的是（D ） A、保溫墻體 B、隔熱屋面 C、活動(dòng)內(nèi)外遮陽 D、大面積玻璃幕墻 2. 以下不屬于控制空調(diào)水系統(tǒng)水泵能耗的措施是（D ） A、每個(gè)水環(huán)路應(yīng)進(jìn)行水力平