建筑節(jié)能技術(shù)及案例介紹.ppt

3 建筑節(jié)能技術(shù)介紹 王洪強 綠色建筑及節(jié)能建筑概念發(fā)展歷程 建筑節(jié)能 側(cè)重于在建筑的施工和使用過程中 降低建筑能耗 綠色建筑定義 在建筑的全壽命周期內(nèi) 最大限度地節(jié)約資源 節(jié)能 節(jié)地 節(jié)水 節(jié)材 保護環(huán)境和減少污染 為人們提供健康 適用和高效的使用空間 與自然和諧共生的建筑 1 綠色建筑的概念及發(fā)展目標 綠色建筑設(shè)計理念節(jié)能能源 充分利用太陽能 采用節(jié)能的建筑圍護結(jié)構(gòu)以及采暖和空調(diào) 減少采暖和空調(diào)的使用 根據(jù)自然通風(fēng)的原理設(shè)置風(fēng)冷系統(tǒng) 使建筑能夠有效地利用夏季的主導(dǎo)風(fēng)向 建筑采用適應(yīng)當?shù)貧夂驐l件的平面形式及總體布局 節(jié)約資源 在建筑設(shè)計 建造和建筑材料的選擇中 均考慮資源的合理使用和處置 要減少資源的使用 力求使資源可再生利用 節(jié)約水資源 包括綠化的節(jié)約用水 回歸自然 綠色建筑外部要強調(diào)與周邊環(huán)境相融合 和諧一致 動靜互補 做到保護自然生態(tài)環(huán)境 舒適和健康的生活環(huán)境 建筑內(nèi)部不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料 室內(nèi)空氣清新 溫 濕度適當 使居住者感覺良好 身心健康 綠色建筑的建造特點對建筑的地理條件有明確的要求 土壤中不存在有毒 有害物質(zhì) 地溫適宜 地下水純凈 地磁適中 綠色建筑應(yīng)盡量采用天然材料 建筑中采用的木材 樹皮 竹材 石塊 石灰 油漆等 要經(jīng)過檢驗處理 確保對人體無害 綠色建筑還要根據(jù)地理條件 設(shè)置太陽能采暖 熱水 發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電裝置 以充分利用環(huán)境提供的天然可再生能源 爭取到2020年 大部分既有建筑實現(xiàn)節(jié)能改造新建建筑完全實現(xiàn)建筑節(jié)能65 的總目標大城市和東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)要更高節(jié)能 到2020年 中國建筑的資源節(jié)約水平接近或達到現(xiàn)階段中等發(fā)達國家的水平 中國綠色建筑的發(fā)展目標 綠色設(shè)計 GreenDesign 是20世紀80年代末出現(xiàn)的一股國際設(shè)計潮流 綠色設(shè)計反映了人們對于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思 同時也體現(xiàn)了設(shè)計師道德和社會責(zé)任心的回歸 也可稱為生態(tài)設(shè)計 EcologicalDesign 環(huán)境設(shè)計 DesignforEnvironment 等 綠色設(shè)計的原則被公認為 3R 的原則 即Reduce Reuse Recycle 減少環(huán)境污染 減小能源消耗 產(chǎn)品和零部件的回收再生循環(huán)或者重新利用 2節(jié)能住宅設(shè)計 1 規(guī)劃設(shè)計 節(jié)能規(guī)劃設(shè)計就是分析構(gòu)成氣候的決定因素 輻射因素 大氣環(huán)流和地理因素的有利和不利影響 通過建筑的規(guī)劃布局對上述因素進行充分利用 改造 形成良好的居住條件和有利于節(jié)能的微氣候環(huán)境 2 建筑選址 3 建筑布局 避免 霜洞 效應(yīng) 建筑不宜在凹地里向陽 身心健康避風(fēng) 減災(zāi)和保溫 利用建筑的布局 形成優(yōu)化微氣候的良好界面 建立氣候防護單元 對節(jié)能有利 建立一個小型組團的自然 人工生態(tài)平衡系統(tǒng) 節(jié)能建筑的形態(tài)要求 體形系數(shù)小冬季日輻射得熱多避寒風(fēng)有利 4 建筑形態(tài)設(shè)計 5 建筑間距設(shè)計 日照標準 日照時間和日照質(zhì)量 住宅群的日照間距 6 建筑避風(fēng)設(shè)計 利用建筑物阻隔冷風(fēng)設(shè)置風(fēng)障避開不利風(fēng)向減少冷空氣對建筑物的滲透避免局地疾風(fēng)建筑物形態(tài)與氣流 單體建筑物的三維尺寸對其周圍的風(fēng)環(huán)境帶來較大的影響 7 建筑朝向設(shè)計 冬季能有適量并具有一定質(zhì)量的陽光射入室內(nèi)炎熱季節(jié)盡量減少太陽直射室內(nèi)和居室外墻夏季有良好的通風(fēng) 冬季避免冷風(fēng)吹襲充分利用地形和節(jié)約用地照顧居住建筑組合的需要 日照間距指前后兩排南向房屋之間 為保證后排房屋在冬至日底層獲得不低于二小時的滿窗日照而保持的最小間隔距離 L H H1 tana 深圳建科大樓 建科大樓是深圳市建筑科學(xué)研究院的研發(fā)和辦公基地 位于深圳市福田區(qū)梅坳三路和梅坳六路交界處 大樓用地面積3000m 地下2層 地上12層 總建筑高度57 9m 設(shè)計總建筑面積18170m 大樓于2009年3月全部投入使用 建科大樓作為國家財政部 建設(shè)部第一批可再生能源建筑應(yīng)用示范項目 同時為國家 十一五 科技支撐計劃的 華南地區(qū)綠色辦公建筑室內(nèi)外綜合環(huán)境改善示范工程 聯(lián)合國開發(fā)計劃署 UNDP 低能耗和綠色建筑集成技術(shù)示范與展示平臺 基本情況 北 8層職工宿舍 1 2層辦公樓 7層辦公樓 9層辦公樓 建筑功能要求與布局首層 開放式大堂和架空人工濕地2 3層 綠色展覽廳4層 實驗室5 6層 交通互動空間 報告廳 空中花園 7 10層 辦公空間11 12層 生活配套區(qū) 德國柏林國會大廈 柏林大獎 環(huán)保 節(jié)能 10幾層高 無電梯 看整個柏林全景 無燈光 無空調(diào) 網(wǎng)狀東西遮陽設(shè)備 可移動 模擬節(jié)能住宅 陽光控制 屋頂可以升起來 德國2000年漢諾威世博會 建筑節(jié)能途徑 2 1圍護結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能材料利用2 2太陽能設(shè)計利用2 3自然通風(fēng)2 4自然采光2 5風(fēng)力發(fā)電 2 6地源熱泵2 7余熱回收利用2 8非傳統(tǒng)水源利用2 9節(jié)能電器使用 2 1圍護結(jié)構(gòu)綠色節(jié)能材料利用 建筑外圍護結(jié)構(gòu)就是構(gòu)成建筑封閉空間與外界大氣直接接觸的部分 建筑節(jié)能有關(guān)的基本概念 1 導(dǎo)熱系數(shù)W m K衡量各種建筑材料的熱工指標 0 12保溫材料 0 05高效保溫材料 2 傳熱系數(shù)W K衡量圍護結(jié)構(gòu)的熱工指標 X 0 041W mK 0 035W mK 0 07W mK 0 65W mK 2 33W mK 不同材料保溫性能比較 單位 CM 外墻節(jié)能 降低外墻的傳熱系數(shù) 外窗節(jié)能 一是降低外窗的傳熱系數(shù) 如使用傳熱系數(shù)小的塑鋼 斷熱窗框型材 中空 雙層玻璃 low e玻璃等 二是降低外窗的遮陽系數(shù) 如增設(shè)遮陽裝置 使用鍍膜玻璃等 屋頂節(jié)能 降低傳熱系數(shù) 1 夾心復(fù)合墻 2 內(nèi)外保溫復(fù)合墻 外保溫復(fù)合墻 外保溫 塑料膨脹錨栓 抗裂防護層 基層墻體 砂漿找平層 抗裂膠漿 柔性耐水膩子 飾面層 涂料 耐堿玻纖網(wǎng)格布 抗裂膠漿 粘結(jié)層 保溫層 膨脹聚笨板 內(nèi)外保溫優(yōu)缺點應(yīng)用范圍 3 節(jié)能門窗 隔熱保溫窗簾 1 夏季 使用隔熱保溫窗簾 太陽光向室內(nèi)輻射的熱量 大部分被反射回去 太陽保護指數(shù) IPS 可達到60 8 室內(nèi)溫度對比無窗簾要低6 12度 比使用普通窗簾要低4 6度 2 冬季 使用隔熱保溫窗簾 從室內(nèi)人體和物體輻射到窗簾上的絕大部分熱量 都會被窗簾反射回來 有效阻止了熱量的散發(fā) 提高了室溫 4 屋頂節(jié)能構(gòu)造 a 正置式涂膜屋面 b 倒置式涂膜屋面圖2 1 9涂膜防水屋面構(gòu)造 窗戶遮陽性能 2 2太陽能設(shè)計2 2 1被動式太陽能系統(tǒng)在建筑中采用被動式太陽能設(shè)計可以減少高達50 的普通采暖所需的能量 1 被動式太陽能采暖技術(shù) 直接得熱 冬天曬太陽 間接得熱 熱反射 2 被動式太陽能制冷技術(shù) 如在朝南的窗戶上安裝合適的遮陽棚 允許冬天角度地的太陽光線照射進來 而在夏天遮擋高角度的太陽光 在炎熱季節(jié) 白色屋面或反射屋面有助于反射太陽光 提高夏日室內(nèi)的舒適度 而熱氣流煙囪可以利用熱空氣上升的自然傾向來給建筑降溫 設(shè)置在屋頂?shù)臒焽杩梢詭椭鶞粼陧斉锔浇恢玫臒峥諝馀懦?在建筑南向種植大量的落葉植物及樹木 主題館垂直綠墻實景 綠化施工實景 外墻部分施工好后的實景 2 2 2主動式太陽能系統(tǒng)光電建筑不僅使建筑節(jié)能降耗 更能提供清潔能源 從而實現(xiàn)建筑本身從被動節(jié)能變成主動制造能源的革命性轉(zhuǎn)變 這將成為現(xiàn)代建筑設(shè)計領(lǐng)域中最重要的發(fā)展方向 也是太陽能光電技術(shù)應(yīng)用最為廣闊的領(lǐng)域 光電建筑設(shè)計也必將成為未來綠色建筑 低碳建筑 生態(tài)建筑 智能建筑設(shè)計的主流 太陽能光伏發(fā)電太陽能熱水器 浴室采用太陽能智能集中供熱系統(tǒng) 通過太陽能集熱模塊吸收太陽能 對管道內(nèi)的冷水加溫 利用清潔的太陽能加熱水包括太陽能智能供熱 采用中水回用技術(shù)處理 通過采用膜生物反應(yīng)器組合工藝 進行水處理 將處理后水直接用于景觀及綠化灌溉 增設(shè)了熱交換池 充分利用洗浴廢水的剩余熱能 來加熱新鮮水 整個項目可以節(jié)約能源超過1 3 上述三項技術(shù)應(yīng)用的投入產(chǎn)比合理 投入分別為4 5萬元 52萬元和200萬元 同濟大學(xué)浴室節(jié)能環(huán)保綜合項目 2010年我國的太陽能熱水器年產(chǎn)量為4900萬平方米 太陽能的保有量為1 6億平方米 國家對太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃 2015年我國太陽能熱水器的保有量達到4億平方米 中國館太陽能光伏建筑一體化 中國館太陽能發(fā)電建筑一體化施工過程 68米平臺組件安裝示意圖 中國館太陽能發(fā)電建筑一體化的環(huán)保效應(yīng)整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)裝機容量為0 302MWp 年均上網(wǎng)電量約28萬kWh 每年可節(jié)約標煤約111噸 年均減排二氧化碳 CO2 241噸 年均減排二氧化硫 SO2 84噸 年均減排氮氧化物 NOx 4噸 年均減排煙塵約74噸具有十分明顯的節(jié)能環(huán)保效益 2010年和2020年中國電力消費構(gòu)成 2010年 2020年 太陽一年中到達地球的能量夠全人類用上百年 人類在地球上可收集的太陽光1015W 消費的能量1 3 1013W 太陽能的充分開發(fā)利用可滿足人類所有能源需求 未來可再生能源發(fā)展趨勢 數(shù)據(jù)來源EUJRCPVRoadmap2004 未來主要能源供應(yīng) 光伏能源 2 3自然采光自然采光是指利用自然光為建筑的室內(nèi)空間提供照明 利用自然采光可以最大限度減少甚至取消人工照明 同時提供高質(zhì)量的照明 增進居住或使用者的健康并提高工作效率 建筑內(nèi)不同部位所要求的光量不同 通過某些富有創(chuàng)意以及考慮周全的設(shè)計 自然采光有可能在幾乎任何類型的建筑中為大多數(shù)的功能空間提供足夠的照明 2 4自然通風(fēng)系統(tǒng)一是自然通風(fēng) 可以通過排風(fēng)口 煙囪和可操控的窗戶相結(jié)合來實現(xiàn) 二是機械通風(fēng) 使用機械設(shè)備驅(qū)動力來驅(qū)動通風(fēng)過程 三是混合式通風(fēng) 自然通風(fēng)和機械通風(fēng)相結(jié)合引起自然通風(fēng)的驅(qū)動力 建筑朝向 煙囪效應(yīng) 冷卻塔效應(yīng) 雙層立面 深圳建科大樓 實驗證明 報告廳在25 情況下 可以依靠自然通風(fēng)營造舒適的熱環(huán)境 并提供良好的空氣品質(zhì) 不需要空調(diào) 2 5風(fēng)力發(fā)電 我國風(fēng)能資源豐富 據(jù)估算陸地風(fēng)能資源可開發(fā)量為23 8億千瓦 海上風(fēng)能資源可開發(fā)量約2億千瓦 截至2010年年底 中國風(fēng)電累計裝機4473萬千瓦 超越美國成為全球風(fēng)電裝機第一大國 并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量達到2958萬千瓦 居世界第二位 2011年1 5 預(yù)計2015年3 預(yù)計2050年17 2 6地源熱泵 江水源熱泵 99 地源熱泵技術(shù)是一項值得大面積推廣的建筑供能技術(shù) 地源熱泵是一種利用淺層和深層的大地能量 包括土壤 地下水 地表水等天然能源作為冬季熱源和夏季冷源 然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng) 是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng) 抽取地下水水源熱泵 但由于技術(shù)限制 全部回灌不易做到 監(jiān)督實施也比較困難 而且容易造成地下水污染 在國外目前大面積推廣使用的是埋管式地源熱泵技術(shù) 是充分利用淺層地?zé)岬淖罴鸭夹g(shù)途徑 目前埋管式地源熱泵在歐美國家已得到普遍應(yīng)用 已被充分證明是成熟可行的技術(shù) 在我國 建設(shè)部和一些省市的建筑節(jié)能政策中明確提出要推廣使用地源熱泵 歐美普遍使用的是在別墅中 在冬天取暖 夏天空調(diào)的地區(qū) 地源熱泵系統(tǒng) 100 地源熱泵誕生于20世紀80年代中期 據(jù)美國10年來的統(tǒng)計資料 地源熱泵的運行費用 采暖 比耗電空調(diào)節(jié)約22 25 比燃油 燃煤鍋爐運行費用節(jié)約40 60 系統(tǒng)平均壽命預(yù)計15 18年 開式循環(huán)系統(tǒng)30年 閉式循環(huán)系統(tǒng)壽命預(yù)計50年 101 102 地源熱泵累計建筑面積應(yīng)用億M2 適應(yīng)范圍 1 冬天的供熱與夏天的制冷基本平衡的地區(qū) 2 北方地區(qū)要慎重 第一年 效果好第二年 還可以第三年 降到20 第四年 樹發(fā)牙開花推遲1個月 地下水結(jié)冰了 2 7非傳統(tǒng)水源利用 中水利用 中水回用系統(tǒng)采用膜生物反應(yīng)器 MBR 工藝 將展館內(nèi)盥洗 沖廁水 以及區(qū)域內(nèi)初期雨水進行中水工藝處理后制取中水后 將達到 城市污水再生利用雜用水水質(zhì)標準 以作為公用的雜用補充水 同濟大學(xué)游泳館總建筑面積5500m2 其中地上一層面積4000m2 地下室面積1500m2 節(jié)能措施有 以空氣源熱泵冷熱水機組作為中央空調(diào)的冷熱源 其每消耗1KW電量 可以從空氣源中得2 6 4 5KW熱量 使用頂棚開啟技術(shù) 從空氣中吸取熱量或向空氣中釋放熱量 同濟大學(xué)游泳館節(jié)能措施 2 8余熱回收技術(shù) 2 9生活中節(jié)能1 采用節(jié)能電器 變頻空調(diào) 節(jié)能冰箱 節(jié)能燈等 討論 晚上有事暫時離開房間是關(guān)燈省電還是開燈省電 討論 開車時到底是開空調(diào)還是開窗比較省油 清華節(jié)能樓示范項目課下閱讀 清華節(jié)能樓面積3000平 地下1層 地上4層 集中世界上80 節(jié)能技術(shù) 包括了對建筑物理環(huán)境控制與設(shè)施研究 聲 光 熱 空氣質(zhì)量等 建筑材料與構(gòu)造 窗 遮陽 屋頂 建筑節(jié)點 鋼結(jié)構(gòu)等 建筑環(huán)境控制系統(tǒng)的研究 高效能源系統(tǒng) 新的采暖通風(fēng)和空調(diào)方式及設(shè)備開發(fā)等 建筑智能化系統(tǒng)研究等 比起普通的建筑 節(jié)能樓全年電耗僅是北京市同類建筑的30 降低7成 夏季空調(diào)耗能減少9成 冬季可以基本實現(xiàn)零能耗采暖 清華大學(xué)超低能耗示范樓結(jié)構(gòu)圖 地下室里也能有陽光示范樓南側(cè)有3個彩色立柱 其上將被安裝自動跟蹤太陽光的透射式采光機 這種采光機能自動跟蹤太陽 進行陽光采集 再通過光纖傳導(dǎo) 就能把太陽光引進地下室 最遠陽光傳導(dǎo)距離可達200米 此外 示范樓屋頂還將設(shè)置碟式太陽光收集器 利用拋面反射鏡將平行的太陽光匯聚 通過傳輸 也能為地下室提供照明 神奇 玻璃能發(fā)電南外墻裝上了30平的單晶硅光電玻璃 30平方米發(fā)電玻璃的峰值發(fā)電能力為5千瓦 光電玻璃位于結(jié)構(gòu)夾層外側(cè) 不影響采光 同時與雙層皮幕墻組成光電幕墻 光電幕墻的電能是一種凈能源 發(fā)電過程無廢氣 無噪音 也不會污染環(huán)境 是一種 綠色幕墻 相變地板收放太陽能把特殊的相變材料作為蓄熱體 填充到常規(guī)的活動地板就制成了相變地板 冬季 蓄熱體白天可以蓄存照進室內(nèi)的太陽光熱量 晚上又向室內(nèi)放出蓄存的熱量 這樣室內(nèi)溫度波動將不超過6攝氏度 相變地板 Low e鍍膜玻璃 真空玻璃 遮陽裝置等各種材料配合使用 可使我國各類建筑的冬季采暖能耗降低到每平方米10瓦 僅為目前采暖能耗的三分之一 由于圍護結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的建筑耗冷耗熱電量僅為常規(guī)建筑的10 在非潮濕地區(qū) 甚至可以建造出接近 零能耗 的建筑 地板送風(fēng)更快更直接比起從頭頂天花板送風(fēng) 從地板送風(fēng)的好處是可以更快 更直接到達人的活動區(qū)域 孔板送風(fēng)地板的送風(fēng)量和風(fēng)速由藏在其下的控制系統(tǒng)控制 而控制系統(tǒng)連著屋頂測二氧化碳濃度的裝置 作用是測試出屋內(nèi)的人數(shù) 并由此決定送風(fēng)的多少 Low e玻璃 真空玻璃冬保暖夏隔熱 自潔凈玻璃玻璃幕墻Low e玻璃表面所鍍的膜層厚度還不到頭發(fā)絲百分之一 它的低輻射膜層能將80 以上的遠紅外熱輻射反射回去 就像一面反射鏡 冬季 它將室內(nèi)熱量的絕大部分反射回室內(nèi) 由此保暖 夏季 它又可以阻止室外的熱量進入室內(nèi) 隔熱效果很好 發(fā)電還可同時供熱制冷示范樓的大部分能源來自地下室的美國產(chǎn)燃氣內(nèi)燃機 機組看上去也就半人來高 延伸出大大小小的管道 它燃燒天然氣發(fā)電 再由發(fā)電后的煙氣余熱產(chǎn)生熱水供熱或作為空調(diào)吸收式制冷機的動力 就好像一個小型的熱電廠 燃料利用率非常高 正是所謂的熱電冷三聯(lián)供 無處不在的 空調(diào) 全新的 空調(diào) 系統(tǒng) 耗能只有傳統(tǒng)空調(diào)的一半 舒適度卻高出許多 空調(diào) 天花板 節(jié)能樓一層的天花板上 密布著 搶眼 的藍色網(wǎng)柵 設(shè)計人員管它們叫 輻射吊頂 其實就是一根根直徑6毫米的塑料管 里面充滿一定溫度的水 通過水循環(huán)帶給房間加熱或者降溫 冬季取暖時 循環(huán)在系統(tǒng)中的是32 的熱水 夏季水溫則為18 輻射吊頂 系統(tǒng)免除了人們吹 空調(diào)風(fēng) 的不適 舒適度大大提高 空調(diào) 地板 節(jié)能樓在地板上采用了利用太陽能調(diào)節(jié)溫度并具有送風(fēng)功能的技術(shù) 這種 相變蓄能地板 是把特殊的相變材料作為蓄熱體填充到常規(guī)的活動地板中 冬季 蓄熱體白天可以儲存照進室內(nèi)的太陽光熱量 晚上又向室內(nèi)放出儲存的熱量 使室內(nèi)晝夜溫差不超過6 節(jié)省了冬季采暖能源 蓄熱地板中有幾塊表面布滿小孔 被稱為 送風(fēng)地板 它能把戶外的新鮮空氣送到室內(nèi) 并根據(jù)屋內(nèi)人數(shù)決定送風(fēng)的多少 比起從天花板送風(fēng) 它的好處是可以更快 更直接地到達人的活動區(qū)域 個性化 空調(diào) 工位 與一般寫字樓里的 格子間 大同小異 不同的是多出一個蓮蓬式的風(fēng)口 使用者根據(jù)自己的喜好調(diào)節(jié)送風(fēng)方式 改變局部的溫濕度 同時 工位隔板內(nèi)還暗藏一根根