第4讲建筑节能.ppt
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1、1,第四讲 建筑节能,4.1建筑节能概论 4.2 建筑设计节能技术* 4.3 建筑结构节能技术* 4.4 建筑空调节能技术 4.5 地热在建筑供暖中的应用 * 4.6 冷、热、电三联供技术在建筑节能中的应用 4.7 储能材料在建筑节能中的应用 4.8 建筑节能实例分析* 4.9 建筑节能技术展望*,2,4.1建筑节能概论,4.1.1 建筑节能的概念 4.1.2 建筑节能的必要性及意义 4.1.3 建筑节能的策略 4.1.4 建筑节能的标准 4.1.5 建筑节能主要工作,3,4.1.1 建筑节能的概念,1、定义 就一般而言,建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中,合理的使用、有效地
2、利用能源,以便在满足同等需要及达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗,以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。,4,2、含义 一是建筑节能涉及建筑物的整个生命周期过程,包含建筑的设计、建造、使用等过程; 二是建筑节能的前提条件是在满足同等需要及达到相同目的情况,达到能源消耗的减少,也就是说,不能通过减低建筑的舒适性来节能,如减少照明强度,缩短空调使用时间,这些都不是积极意义上的节能; 三是建筑节能不能简单地认为少用能,其核心是提高能源使用效率。,5,3、能源使用效率和能量使用效率-1,能量使用效率,能源使用效率,供给体系的各种能源(包括耗能工质)的当量值之和,供给体系的各种能源(包括耗能工质)的等
3、价值之和,6,3、能源使用效率和能量使用效率-2 能源利用率是将购入的二次能源的转换损失(例如电能等)均归在使用单位内部,不真正反映企业对能量的有效利用程度。例如,建筑物的空调系统采用电能的压缩式空调系统,即使把电能的利用率提高到95%,但考虑到平均发电效率只有30%左右,则能源利用率只有21%左右。如果采用三联供系统,由于能量的梯级利用,能源使用效率可达8090%,大大高于单纯利用电网电力的电能压缩式空调系统。因此,通常需要同时计算能源利用率和能量利用率。,7,4.1.2 建筑节能的必要性及意义,1、必要性 建筑能耗总量大(占总能耗1/3) 节能建筑比例低(1) 城镇民用建筑将增长 舒适度要
4、求提高(2020年全国制冷电力高峰将达到约1.8亿KW,相当于10个三峡电站的满负荷出力),8,2、意义,开展既有建筑的节能改造,有利于发展国民经济,启动内需,增加就业; 有利于改善室内热环境,提高健康水平。 有利于改善当地大气环境 有利于缓解地球变暖的威胁; 是提高经济效益的重要措施;,9,4.1.3 建筑节能的策略,1、加大宣传力度,提高认识,强加领导工作 2、进一步完善国家建筑节能法规体系 3、建立相应的权威协调管理机构来协调和监督建筑节能工作 4、建立建筑节能政府奖励基金,制定建筑节能各种经济鼓励政策。 5、建立国家建筑节能技术产品的评估认证制度。 6、推进城市供热收费体制改革 7、对
5、既有建筑的节能改造工作应由易到难逐步推进 8、认真做好建筑节能示范工程,10,4.1.4 建筑节能的标准,1、标准及标准化的作用与意义 标准化的作用,ISO在指南中明确指出:“改进产品、过程和服务的适用性,防止贸易壁垒,并便利技术合作。” 我国具体作用如下: (1)在国民经济生产和贸易范围内获得最佳秩序和最大社会效益 (2)科学管理的基础 (3)提高产品质量,改善服务环境和态度,改进过程的适用性 (4)保护消费者利益 (5)促进沟通和理解 (6)保证人类安全、健康和保护环境,11,2、标准及标准技术定义,有多种说法,下面是其中两种: (1)1991年国际标准化组织在第2号工作指南中对标准重新定
6、义为:“标准是由一个公认的机构制定和批准的文件。它对活动或活动的结果规定了规则、准则或特性值,供共同和反复使用,以实现在预定领域内最佳秩序的效益。” (2)1983年,我国颁布的国家标准(GB3935.1-1983)中对标准所下的定义是:“标准是对重复性事物或概念所做的统一规定,它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础,经有关方面协商一致,由主管机构,以特定形式发布,作为共同遵守的准则和依据。”,12,3、标准分级,根据中华人民共和国标准化法(1988年12月29日公布,以下简称标准化法)的规定,我国标准分为四级标准,即国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。,13,4、我国建筑节能的标准,目
7、前,我国国家一级有关建筑节能的标准主要有: GB 50189- 2005 公共建筑节能设计标准 GB50034-2004建筑照明设计标准 GB 50019- 2003 采暖通风与空调调节设计规范 GB50176 - 1993 民用建筑热工设计规范 GB50189- 1993 旅游旅馆建筑热工及空气调节节能设计标准 GB/T 7107- 2002 建筑外窗气密性能分级及其检测方法 GB/T 7108- 2002 建筑外窗水密性能分级及其检测方法 GB/T 8485-2002 建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法 GB/T 8484-2002 建筑外窗保温性能分级及其检测方法 GB/T 11976
8、- 2002 建筑外窗采光性能分级及其检测方法,14,有关建筑节能的行业标准主要有:,JGJ26- 1995 民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分) JGJ16-1992 民用建筑电气设计规范 JGJ134-2001 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ75-2003夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准,15,建筑节能的地方标准,北京: 11-602-2006居住建筑节能设计标准 福建:DBJ13-62-2004居住建筑节能设计标准实施细则 上海:DB31/T106 -1993 电影院、影剧院合理用电管理标准 DB31/T580- 1995 冷库耗电考核标准 DB31/ 177- 1996
9、 整体式紧凑型荧光灯安全和性 能要求 DB31/ 179 - 1996 照明设备合理用电 DB31/ 176-1996 蒸汽锅炉房安全、环保、经济 运行管理标准 ,16,目前正在编制的标准和规范有:,居住建筑节能检验标准 建筑节能工程施工验收规范 节能建筑评价标准 公共建筑节能检验标准 既有公共建筑节能改造技术规程 建筑能耗统计标准 建筑全生命 周期可持续性影响评价标准 太阳能供热采暖工程技术规范 城镇供热系统评价标准,17,节能法,中华人民共和国节约能源法2007年月日经十届全国人大常委会第三十次会议表决通过,国家主席胡锦涛签署主席令予以公布。已于2008年月号起施行。,18,4.1.5 建
10、筑节能主要工作,1、新建建筑全面执行节能设计标准; 建立个直辖市节能65的国家标准体系和技术支撑体系; 发展低能耗、超低能耗和绿色建筑,并形成相关标准和技术体系, 引导未来建筑发展方向。 2、既有公共建筑节能改造取得突破性进展; 深化北方地区供热体制改革, 推动北方既有居住建筑节能改造。 3、可再生能源在建筑中规模化应用取得实质性进展。 4、形成国家推动节能省地型建筑的关键能力。 5、加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理与改造,其主要工作内容为:能耗监测、能耗统计、能源审计、能效公示及制度建设。,19,4.2 建筑设计节能技术,一、有关建筑设计的一些基本概念 1、建筑工程设计 指设计
11、一个建筑物或建筑群所要做的全部工作,一般包括建筑设计、结构设计、设备设计等几个方面的内容。 2、建筑设计又包括总体设计和个体设计两个方面,一般是由建筑师来完成。主要有两个方面的设计内容:(功能配置-建筑学系) (1)、建筑空间环境的组合设计 主要是通过建筑空间的限定、塑造和组合、综合解决建筑物的功能、技术、经济和美观等问题。它通过建筑总平面设计、建筑平面设计、建筑剖面设计、建筑造型与立面设计等来完成。 (2)、建筑空间环境的构造设计 主要是对建筑物的各构造组成部分,确定其材料及构造方式,来确定建筑物的功能、技术、经济和美观等问题。它包括对基础、墙体、楼地面、楼梯、屋顶、门窗等构配件进行详细的构
12、造设计。也是建筑空间环境组合设计的继续和深入。,20,一、有关建筑设计的一些基本概念,2、结构设计主要是根据建筑设计选择切实可行的结构方案,进行结构计算及构件设计,结构布置及构造设计等。一般是由结构工程师来完成。(力学计算-建工系) 3、设备设计主要包括给水排水、电气照明、通讯、采暖、空调通风、动力等方面的设计,由有关的设备工程师配合建筑设计来完成(其他工科专业-电力能源)。 所谓建筑设计节能技术,就是在设计阶段引入节能技术,使建筑物在以后的运行节能工作更好地开展。,21,二、建筑格局朝向设计节能技术,坐北朝南,东西走向,图中最佳为B,22,三、外形结构设计节能技术,同体积建筑的5种不同的体形
13、,23,体形系数与节能,建筑物的体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积 A(m2)与其所包围的体积 V (m3)的比值。外表面积中,不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。在其他条件相同的情况下,建筑物耗热量指标随体形系数的增长而增长。研究表明,体形系数每增大 0.01 ,能耗指标大约增加 2.5。从有利于节能出发,体形系数应尽可能地小,一般宜控制在0.30 及 0.30 以下。在相同体积的建筑中,以立方体的形体系数为最小,24,典型建筑形体系数计算,一般的3房一厅100m2为一套计,若两套为一幢(一梯2户),层数为9层,层高为3米,建筑物宽为10米,长为20米,则其体形系数计算如下:
14、,改为4套为一幢,且是纵向排列时,则其体形系数计算如下:,在实际建筑中,有时受环境约束,也有8套为一幢,且呈双套纵向排列(一梯4户),则其体形系数计算如下:,25,表面面积系数与节能,所谓“表面面积系数”就是建筑物其他外表面面积之和 A1与南墙面面积A2之比,这一比值更能有效地反映建筑体形对太阳能利用的影响,其中地面面积按其30计人其他外表面面积A1中。建筑物的南墙面积就是建筑物面向南面的外立面积,如图中,南墙面积就是正面朝向大家部分的面积,长轴为东西向的长方形体形最好,26,四、热工参数优化设计节能技术,1、定义 所谓建筑物热工参数就是建筑物在制冷和供暖时的工作参数,它包括建筑物室外的热工参
15、数、建筑物本体的热工参数、建筑物室内的热工参数。建筑物热工参数的改变,对建筑物的能源消耗有较大的影响,27,四、热工参数优化设计节能技术,2、建筑物室外的热工参数 主要有室外的温度、湿度、日照、风速等,主要受气象控制,只能适应,无法改变。 3、建筑物本体的热工参数 可以认为改变,如采用双层玻璃窗可减少窗户的传热系数,减少能量损耗;采用绝热墙体,可减少墙体的热损失达到节能的目的。,28,四、热工参数优化设计节能技术,4、室内热环境参数 室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境热辐射等。在满足生产要求和人体健康的基本要求的情况下,尽量按照“冬季取低,夏季取高”的原则来进行参数选择。在加热工况下,室内
16、温度每降低1,能耗可减少5-10%,在冷却工况下,室内温度每升高1,能耗可减少8-10。舒适性标准,冬季取暖只要不低于18,夏季制冷不高于28即可。,29,四、热工参数优化设计节能技术,在热工参数优化设计时,需要注意新风量,在舒适健康、经济环保和节约能源之间寻找到平衡点才是建筑节能的关键所在。,30,五、其它节能设计,在建筑照明、用能设备选择等方面预先做出设计,为以后的建筑节能改造在建筑物本体上预留一定的空间和位置。 如考虑到将来的能源政策,可设计冷、热、电三联供系统为建筑物提供能量,也可考虑在外墙立面安装太阳能电池,也可考虑在建筑物中设计安装风力发电系统,也可考虑利用地热供热系统。,31,4
17、.3 建筑结构节能技术,4.3.1窗体节能 4.3.2 屋顶与地板节能技术 4.3.3墙体节能技术,32,4.3.1窗体节能,对建筑物而言,环境中最大的热能是太阳辐射能,从节能的角度考虑,建筑玻璃应能控制太阳辐射和黑体辐射,照射到玻璃上的太阳辐射,一部分被玻璃吸收或反射,另一部分透过玻璃成为直接透过的能量。 目前窗体面积大约为建筑面积的1/4,围护结构面积的1/6。单层玻璃外窗的能耗约占建筑物冬季采暖夏季空调降温的50以上。窗体对于室内负荷的影响主要是通过空气渗透、温差传热以及辐射热的途径。根据窗体的能耗来源,可以通过相应的有效措施来达到节能的目的。,33,1、采用合理的窗墙面积比,控制建筑朝
18、向,在兼顾一定的自然采光的基础之上,尽量减少窗墙面积比。一般对于夏季炎热、太阳辐射强度大的地区,东西应尽量开小窗甚至不开窗;对于南面窗体则需要加强防太阳辐射,北面窗体则应提高保温性能。在国家节能标准对窗墙比的要求中,北向的窗墙比为0.25,东西向的窗墙比为0.30,南向的窗墙比为0.35。,34,2、加强窗体的隔热性能增强 热反射、合理选择窗玻璃,35,四种材料窗框的参数表,一般而言,坚固耐用,水密性气密性好,外观颜色多样性,导热系数低,价格适中的窗框材料更易被市场所接受,36,3、增加外遮阳,减少热辐射,根据实践证明,适当的外遮阳布置,会比内遮阳窗帘对减少日射得热更为有效。有的时候甚至可以减
19、少日射热量的7080。外遮阳可以依靠各种遮阳板、建筑物的遮挡、窗户侧檐、屋檐等发挥作用。,37,4、安设窗体密封条,减少能量渗漏,窗体密封一种最直接建筑节能措施,可节能15以上。窗体密封除了减少冷热量(能量)渗漏还可以改善居住和工作条件 。,38,4.3.2 屋顶与地板节能技术,1、屋顶节能技术,39,屋顶保温类型:,按其保温层所在位置分类,目前主要有: 单一保温屋顶、外保温屋顶、内保温屋顶和夹芯屋顶。 屋顶若按保温层所用材料分类,可以分为: 加气混凝土保温屋顶、乳化沥青珍珠岩保温屋顶、憎水型珍珠岩保温屋顶、玻璃棉板保温屋顶、浮石砂保温屋顶、水泥聚苯板保温屋顶、聚苯板保温屋顶以及彩色钢板聚苯乙
20、烯泡沫夹芯保温屋顶等。,40,屋顶的节能工作应注意问题,(1)屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防止屋面湿作业时,保温层大量吸水,降低保温效果。 (2)屋面保温层不宜选用堆密度较大、热导率较高的保温材料,以防止屋面质量、厚度过大。 (3)在确定具体屋面保温层时,应根据建筑物的使用要求,屋面的结构形式,环境气候条防水处理方法和施工条件等因素,经技术经济比较后确定。,41,2、地板节能技术,地板(指不直接接触土壤的地面)是楼层之间的分割构件,在保证强度、隔音及防开裂渗水的前提下,尽量减少传热及导热性能,可参考屋顶的节能方法加以实施。,42,4.3.3墙体节能技术,目前在建筑物墙体中可选择的
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