建筑節(jié)能技術

1、2020/7/10,1,建筑節(jié)能技術,主講：何超英 吳世鳳,2,目 錄,建筑節(jié)能的意義 建筑設計與節(jié)能 圍護結構節(jié)能技術 暖通空調節(jié)能技術 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，對世界能源消費的長期預測表明，2050年全世界總能源耗費將達到1975年的4倍。而與此同時，全球能源供應日益緊張，生產力發(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注。1992年聯(lián)合國發(fā)展大會提出了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，它是人們在面對環(huán)境惡化、能源短缺等危機的情況下提出的人類新的環(huán)境

2、價值觀和生存發(fā)展觀。,4,建筑全過程的物質與能源消耗,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441億m2 ， 同時現(xiàn)在我國正處于房屋建設的戰(zhàn)略機遇期，預計到2020年底，全國房屋建筑面積將達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,建筑能耗連同圍護結構材料生產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年全國建筑能耗達到3.5億噸標準煤，如果建筑節(jié)能工作仍維持目前的狀況，2020年建筑能耗將達到10.89億噸標準煤，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,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 有利于保護耕地資源 有利于提高人民生活水平,9,建筑節(jié)能二階段目標,Phase 1,Phase 2,2

4、010年全國新建建筑全部嚴格執(zhí)行節(jié)能50%的設計標準,其中各特大城市和部分大城市率先實施節(jié)能65%的標準,如果能完成上述目標，2020年，我國建筑能耗可減少3.35億噸標準煤，這相當于2002年整個英國能耗的總量，這是個非?？捎^的數(shù)字，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展也是一個巨大的貢獻。,從2010年起到2020年，進一步提高建筑節(jié)能標準，平均節(jié)能率要達到 65%，東部地區(qū)要達到更高的標準。一些建筑的節(jié)能率要達到75%標準。,10,建筑節(jié)能的范圍,建筑節(jié)能在具體的實施中一般包括如下幾方面的節(jié)能措施： （1）建筑規(guī)劃設計中的節(jié)能。 （2）建筑構造，主要是圍護結構上采取措施。 （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結構的保溫隔熱性能和提高供熱制冷系統(tǒng)效率兩個方面展開。,11,建筑設計與節(jié)能,建筑節(jié)能設計應從分析地區(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降溫。 建筑規(guī)劃布局主要結合建筑朝向、建筑間距等方面綜合分析。建筑單體設計通過對建筑體型、平面尺寸等相關參數(shù)的分析進而得出建筑節(jié)能技術的優(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隨體形系數(shù)的增長而增長。有關研究表明：體型系數(shù)每增加0.01，耗熱量指標

6、增加2.5%。從節(jié)能角度出發(fā)，體形系數(shù)應盡可能小，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,圍護結構節(jié)能技術,建筑外圍護結構包括外墻（包括玻璃幕墻） 、外門窗

7、、屋頂、地面等。 由于建筑圍護結構保溫隔熱性能差，導致我國大部分建筑室內熱環(huán)境不佳，能源浪費十分嚴重。 利用科學、合理的圍護結構節(jié)能技術改善圍護結構的熱工性能，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)能設計,墻體的類型 1、按主體結構所用材料分類：加氣混凝土墻、粘土空心磚墻、粘土實心磚墻、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、復合節(jié)能墻體。 “復合節(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)墻體材料復合構成。,20,復合節(jié)能墻體的構造及特點,1、外墻外保溫技術 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,外墻外保溫技術的優(yōu)點： 適用范圍廣（新舊建筑、民用建筑、公共建筑）； 可以避免產生“熱橋”； 室溫較穩(wěn)定； 保護主體結構，延長建筑物壽命； 室內裝修不破壞保溫層。,22,2、外墻內保溫技術,23,2、外墻內保溫技術,在我國建筑節(jié)能起步階段得到廣泛應用。 內保溫技術的特點： 造價低，安裝方便； 保溫隔熱效果差，外墻平均傳熱系數(shù)高； （主體結構熱容量大，太陽輻射熱被其吸收和室外高氣溫的影響） 熱橋部位要進行保溫處理，處理不當易出現(xiàn)結露。 常見部位有：內外墻交接處、外墻轉角部位、保溫結構中龍骨部位及踢腳部位。,24,門窗節(jié)能設計,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，增加了空調負荷。 通過門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%50%，具有極其重要的地位。,門窗節(jié)能設計要求 主要措施： （1）減少傳熱量；（2）減少空氣滲透量。 因此，要加強門窗的保溫性能和氣密性。 1、門窗的保溫性能 有關節(jié)能標準對門窗保溫性能的有關規(guī)定。 2、門窗的氣密性 有關節(jié)能標準對門窗氣密性的有關規(guī)定。 GB/T71062008 建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測,26,門窗節(jié)能設計要求,3、窗墻面積比 節(jié)能標準對窗墻面積比的規(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)能設計中對窗的設計原則是在滿足功能要求基礎 上盡量減少窗戶的面積。,27,摘自 ,屋面保溫設計,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)能設計要點 保溫層不宜選用密度大、熱導率高的保溫材料，防止屋面質量、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，應根據(jù)建筑物的使用要求、屋面的結構形式、環(huán)境氣候條件、

11、施工條件等，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后確定。 相關設計標準對給出了屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的限值。 民用建筑節(jié)能設計標準,30,地面的節(jié)能設計 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采取保溫措施； 對直接接觸土壤的地面：周邊地面（距離外墻2m以內的地面）應采取保溫措施；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,暖通空調節(jié)能技術,公共建筑能耗分析： 1、照明部分：20% 25%； 2

12、、暖通空調部分：60% 65%； 3、其它能耗：如辦公用電、電梯、給排水等，占10% 20%。,空調系統(tǒng)的組成和分類,空調系統(tǒng)示意圖,Return,空調系統(tǒng)的組成： 冷熱源：產生冷量和熱量的熱力系統(tǒng)。如制冷機、鍋爐 供熱與供冷管網(wǎng)：將冷熱媒輸送到用戶的管路 末端設備：處于系統(tǒng)末端的熱濕交換設備。如空調箱、風機盤管等,暖通空調節(jié)能措施, 改變空調溫度的設定值 1、適當降低冬季室內設計溫度和提高夏季室內設計溫度 有利于減少圍護結構的傳熱負荷和新風負荷，降低系統(tǒng)能耗。,表1 室內參數(shù)改動時的節(jié)能效果,摘自：日本冷凍協(xié)會，冷凍空調便覽,2、公共建筑空調溫度可根據(jù)客流量大小進行調節(jié)。 夏季，人流量大時適

13、當降低空調溫度，人流量小時適當提高空調溫 度。不但可以改善建筑的熱舒適度，還能達到節(jié)能效果。 中央空調系統(tǒng)的節(jié)能措施 耗能部件：主機、水泵、風機,1、降低主機能耗 主機能耗一般占空調系統(tǒng)總能耗的3060% 。,我國17座大型公共建筑主機能耗占空調的系統(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)象極為嚴重。,廣州、上海、北京、沈陽四城市13個典型項目，單位面積空調裝機容量和運行負荷比較,容量配置過大導致： 冷源系統(tǒng)初投資增加，浪費了機房面積；機組常 年閑置，造成管理維護費用增加。 應對措施： 1、合理選擇室內設計參數(shù)，負荷計算應該逐時逐項進行，而不是用冷負荷指標估算； 2、考慮主

14、機容量的差額配置，如采用大主機和小主機組合的方法。,（2）運行模式不合理 多臺冷機運行時策略過于保守，使得大部分冷機嚴重偏離 最佳工況點，實際運行COP偏低。 應對措施：根據(jù)實際負荷靈活搭配主機的運行臺數(shù)，使得每 臺主機都能在最佳工況點附近工作。,（3）自動控制水平低 實施自動控制可達到以下目的: 根據(jù)負荷變化及時調整冷熱源系統(tǒng)的供回水溫度和流量，保持室內舒適性。 自動開啟、調整或停止系統(tǒng)各個設備，簡化操作管理?？梢蕴岣咴O備的運行效率，節(jié)約能耗。 確保設備安全運行，防止設備事故，降低系統(tǒng)設備的維修費用。 現(xiàn)狀：自動控制水平差別較大，極少項目能夠實現(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，沒有達到靈活調節(jié)、優(yōu)化運行的目的。,應對措施：提高系統(tǒng)運行的自控程度，實施冷源系統(tǒng)運行的群控，達到主機與各個輔助設備的開啟及相互切換自動進行，使系統(tǒng)在最佳狀態(tài)運行，提高運行的經(jīng)濟性。 （4）運行管理水平低 兩個因素：一是缺乏經(jīng)過培訓的、對制冷系統(tǒng)了解透徹 的運行管理人員；二是缺乏完善的機房管理制度。 應對措施：在物業(yè)管理上，加強管理人員的專業(yè)知識培訓，熟練應用調控的手段和掌握調控的目的，建立有效的監(jiān)管機制。不斷總結和統(tǒng)計管理數(shù)據(jù)，減少人為因素造成的能源浪費。,2、水系統(tǒng)的調整與改造 水泵耗電量占空調系統(tǒng)耗電量的15%30%。,水系統(tǒng)節(jié)能應從管網(wǎng)的優(yōu)化設計、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 泵的型號與規(guī)格，切忌選擇流量、揚程過大的水泵； （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；3水泵； 8風機盤管；9電動二通閥；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）水泵采取變頻調速技術；,變頻水泵能耗只有定速水泵能耗的12.5%左右,（4）選擇不同型號的水泵進行匹配；,水系統(tǒng)示意圖,備用泵,（5）強調水力平衡計算，切忌用平衡閥代替水力平衡計算；,某辦公樓水系統(tǒng)示意圖,平衡閥是要耗能的！,（6

17、）空調水系統(tǒng)應進行合理分區(qū),空調水系統(tǒng)分區(qū)示意圖,3、風系統(tǒng)的節(jié)能,一次回風系統(tǒng)工作流程,二次回風系統(tǒng)工作流程,（1）減少風機能耗 送風機、排風機、回風機等設備的電耗占空調系統(tǒng)耗電 量的比例較大，具有非常大的節(jié)能潛力。 減少風機能耗從以下幾個方面著手： 定期清洗過濾網(wǎng)，減小風系統(tǒng)阻力； 定期檢修設備，查看風機工作是否正常，風管有無漏風現(xiàn)象； 采用變頻風機，變風量（VAV）系統(tǒng)。,（2）新風系統(tǒng)節(jié)能 新風能耗通常占空調能耗的25%35%，新風的正確處 理是空調系統(tǒng)節(jié)能的最有效措施之一。 新風系統(tǒng)節(jié)能措施： 新風機風量應設計為總送風量和最小新風量兩檔調節(jié)；, 采用排風熱回收技術可以節(jié)約新風能耗的6

18、0%70%；,雙風機系統(tǒng)原理圖,（3）自然通風 在過渡季節(jié)利用自然通風提供新鮮空氣和進行室內降 溫，也可以在空調季節(jié)進行夜間通風，降低圍護結構和家具 的蓄熱量，減少第二天開機時的啟動負荷。夜間通風特別適 合商務辦公樓，因為這些建筑夜間不使用。 實驗表明，充分的夜間通風可使白天室溫降低24。,4、加強系統(tǒng)的日常管理，適當調節(jié)提高節(jié)能效益 日常管理是建筑節(jié)能是否實際有效的關鍵。 日常管理的節(jié)能措施有： （1）定期對設備和系統(tǒng)進行維護。 （2）對系統(tǒng)的運行參數(shù)進行監(jiān)測。 （3）利用室內的CO2濃度檢測器，自動控制新風量。,5、冷熱源形式的選擇 （1）復合能源是一個發(fā)展趨勢?？梢杂糜谥评涞模喝缬秒婒寗?/p>

19、的制冷機組（活塞式、螺桿式、離心式冷水機組）與熱能驅動吸收式冷水機組。用于采暖的有：集中供熱、電驅動的熱泵機組、熱能驅動的吸收式熱泵機組、燃煤、燃油或燃氣鍋爐等。 （2）冰蓄冷空調，可以實現(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)能新技術的應用 如干式風機盤管、溶液空調除濕冷卻技術、全 熱回收技術、活動內外遮陽技術、雙層皮呼吸幕墻 （DSF：Double Skin Facade）等。,返回,思考題,一、單項選擇題 1. 以下不屬于建筑圍護結構節(jié)能措施的是（D ） A、保溫墻體 B、隔熱屋面 C、活動內外遮陽 D、大面積玻璃幕墻 2. 以下不屬于控制空調水系統(tǒng)水泵能耗的措施是（D ） A、每個水環(huán)路應進行水力平