第五章 生態(tài)建筑的能源利用與設計

第五章生態(tài)建筑的能源利用與設計第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日兩個問題：1生態(tài)建筑的能源從哪來可持續(xù)能源是清潔能源，是指在自然界中可以不斷再生、永續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對環(huán)境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用，主要包括太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能等。2能源如何在建筑中運用第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、太陽能1太陽能的基本概念

定義：指太陽所負載的能量，它一般以陽光照射到地面的輻射總量來計量，包括太陽直接輻射和天空散射輻射的總和。第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日特點：（1）儲量的無限性（2）存在的普遍性（3）利用的清潔性（4）利用的經濟性中國的太陽能資源分布總趨勢：北高南低，西高東低。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2太陽能熱水器1）太陽能貯存方式●顯熱貯存物質因溫度變化而吸收或放出的熱能稱為顯熱。

●潛熱貯存伴隨物質的相變過程進行的，利用物質發(fā)生相變過程中吸收或放出大量潛熱而基本保持溫度不變。第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日2）太陽能熱水器的理論基礎●利用真空管集熱，促使管內水溫高于水箱水溫，因熱水比冷水輕，形成對流，最終使水箱中的溫度達到使用所需的溫度。第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日3）太陽能熱水器分類●依據集熱技術上的發(fā)展可分為三個階段：悶曬式，平板式，真空管式。

人們設計出第一代太陽能熱水器——悶曬式太陽能熱水器。它是一個由鍍鋅薄鐵板或鋁合金薄板制作的表面涂以黑色涂層的儲水箱，利用黑色物體吸熱效果較好的原理進行工作。這種太陽能熱水器的特點是：在陽光照射強度較大時吸收熱量，而當陽光照射強度減弱時又向外界散發(fā)熱量。第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日平板式太陽能熱水器對太陽輻射熱能的吸收是靠一塊集熱平板完成的，集熱平板由對熱量傳遞較快的鋁合金薄板或紫銅薄板制作，這大大提高了太陽能熱水器的集熱效率，其運行原理是集熱平板將所吸收的熱能傳遞給平板下的水，集熱平板底部和上部各有一個管道接口和位于比集熱平板稍高的帶有保溫層的儲水箱相連，利用冷、熱水比重不同的原理進行自然循環(huán)，將集熱平板所吸收的熱能傳遞到儲熱水箱中儲存供人們需要時使用。第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日虹吸原理：就是連通器的原理虹吸現象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。由於管口水面承受不同的大氣壓力，水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等，容器內的水面變成相同的高度，水就會停止流動。利用虹吸現象很快就可將容器內的水抽出。第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日利用真空中熱量不易散失的原理研制新一代太陽能集熱部件——玻璃真空集熱管。將玻璃罩管和集熱面之間的空氣抽出后利用玻璃的熱塑性進行收口，使玻璃罩管和集熱面之間形成真空，起隔絕熱傳導的作用，玻璃良好的透光性又保證了集熱面能最大限度的吸收太陽輻射的熱能。第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日主要由水箱、全玻璃真空管、反射板和支架組成第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日3太陽能采光1）白天采光2）夜間照明-太陽能電池3）地下采光●下沉式●天窗●光學系統(tǒng)

日照和太陽卡的應用第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日4太陽能建筑●主動系統(tǒng)●被動系統(tǒng)1）間接得熱系統(tǒng)特朗伯集熱墻、水墻、充水墻、附加日光間

2）直接得熱系統(tǒng)第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日直接獲取系統(tǒng)：A定義：利用南向大面積窗戶，冬季白天使大量陽光透入，夜間則用專門的保溫窗簾或保溫板遮擋窗口。室內地面需用蓄熱能力大的材料，如磚、石或混凝土等做成，在白天吸收并蓄積熱量，夜間不斷向室內釋放，使室內維持相對穩(wěn)定的溫度。其他朝向的各面維護結構則盡量加強保溫，減少熱量散失和冷風滲透。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日直接獲取系統(tǒng)：B特點：該系統(tǒng)讓太陽輻射直接進入室內，讓室內的墻面和地面蓄熱，因此，需要根據采暖計算所需蓄熱材料的面積和厚度。其優(yōu)點是，在擁有充足陽光的同時擁有開闊的視野，需要增加的額外建設費用很少，效率很高；缺點在于室內溫度波動大，容易發(fā)生夏季過熱的情況，為了保證蓄熱材料暴露在直射陽光下，需要限制鋪設地毯，在墻上掛畫或增加木裝飾等行為。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日直接獲取系統(tǒng)：C設計方法：在寒冷時段的氣候條件下，對窗戶而言有利的能量平衡條件是：

窗戶南向，光線直射，有蓄熱儲備

其熱阻等于或大于雙層玻璃

為了盡量減少熱橋效應和冷風滲透，必須慎重考慮接縫處構造和窗框材料

采用常規(guī)設施采暖的地方，熱控制設施應該放置于窗的外側。第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、地熱能

1地熱能的基本概念

定義：是來自地球深處的可再生熱能。它來源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面，這種熱能的儲量相當大。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日2地熱能的優(yōu)點

地熱隨時隨地可以使用，不受氣候及季節(jié)的限制

地熱能源的可靠性很高

地熱取之不竭

開采設備占地很小，主要部分在地下第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日3地熱能分類

地下熱水

淺層土壤

干熱巖石

熱熔巖第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日4地熱能利用

地下熱水地熱能利用技術

地熱水采暖地熱水空調

地下熱水地熱能發(fā)電技術

地熱熱泵利用技術第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、生物質能

1生物質能的基本概念

定義：是蘊藏在生物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而儲存在生物質內的能量，通常包括木材、森林廢棄物、農業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日2生物質能的優(yōu)勢

用本地資源代替進口能源，減少國家對進口能源的依賴性

使本國燃料利用多樣化，減少對一種能源的依賴

一種相對清潔的能源

生物質資源分布廣泛，到處可以獲得第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日3生物質能的利用

目前生物質利用技術的種類較多，涉及生物質的氣化、固化和液化幾個方面。

生物