建筑节能概论

建筑节能课程结构第一部分：建筑节能概论第二部分：建筑节能热工计算方法第三部分：建筑围护结构节能设计第四部分：建筑规划与单体节能设计第五部分：其它节能方法第六部分：空调节能原理第七部分：节能计算软件第八部分：绿色建筑、生态建筑介绍第九部分：讨论与总结第一部分：建筑节能概论1.能源问题新华社北京８月２５日电全国人大常委会副委员长李铁映２５日在十届全国人大常委会第二十三次会议上，作全国人大常委会执法检查组关于检查节约能源法实施情况的报告时说，我国能源形势相当严峻，节约优先的方针没有得到落实，节能工作远不适应我国能源短缺的基本国情，远不适应我国经济社会发展的基本要求。我国是能源资源严重短缺的国家。石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7％和7.1％，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6％。按目前探明储量和开采能力测算，我国煤炭、石油、天然气的可采年限分别只有80年、15年和30年，而世界平均水平分别是230年、45年和61年。近年来能源消费急剧增长，供需矛盾日益突出，已经成为我国经济社会持续发展的最大制约，直接威胁国家经济安全。2005年煤炭产量达21.9亿吨，比2000年翻了一番，仍不能满足需要。石油净进口量由2000年的0.76亿吨，迅速增长到2005年的1.43亿吨。与能源短缺形成强烈反差的是，能源浪费惊人。我国能源利用效率只有33％，比国际先进水平低10个百分点左右；2003年单位国内生产总值能耗是世界平均水平的3.1倍；2004年我国国内生产总值约占全世界的4.4％，而煤炭消费占35％以上，原油消费占7.8％（按当年汇率计算）。近年来单位国内生产总值能耗不降反升，按2000年价格计算，2002年━━2004年分别为1.30、1.36、1.43吨标准煤／万元，2005年与2004年持平，今年上半年同比上升0.8％。“十五”期间，能源消费弹性系数（能源消费增长速度与经济增长速度之比）年均为1.04，是改革开放以来的最高值。据测算，如果今后１５年能源消费弹性系数年均控制在1.0，2020年我国一次能源消费将超过５０亿吨标准煤，这是我国根本无法承受的。工程院院士徐寿波的博客在我国，能源危机已经开始显现。《2006中国能源发展报告》指出：人口众多，人均资源不足是我国的基本国情。多年来，依赖大量资源消耗，推动了中国经济的快速增长，与此同时，经济增长的代价是：资源消耗过度、环境破坏严重。在中国一次能源生产与消费构成中，煤炭比例超过2／3。而中国石油对外依存度已从2000年的31%增加到2005年的42.9%，到2020年，石油的对外依存度将达到60%。中国能源安全问题是一个令人担忧的问题。能源危机可能随时爆发。一个国家如果要保持石油供应安全为主的局面，石油净进口率绝对不应超过50%，超过50%就属于石油供应不安全，理论上应该控制在30%以内。在我们遭受能源危机的同时，一场环境危机也在悄悄逼进。现代社会对能源的巨大需求，导致大量的化石能源被燃烧。燃烧不断产生出二氧化碳和其它温室气体，使得原来沉积在地下的碳元素，大量的被释放到空气中去。2、节能是个什么问题？意识、认识管理、法规技术、方法政府重视培养和提高全民节能意识。目前，全国大约有300个提供节能知识的咨询点。德国能源机构负责组织全国的节能知识宣传，并设有专门的节能知识网站。该机构反复宣传的重点之一就是防止电器待机耗电现象。根据统计，电器设备处于待机状态（关闭后不将电源切断）所消耗的电量占德国所有家庭用电量的11%。因此，能源机构号召民众关闭电器时把插头也拨下来，以“举手之劳”实现节能。节能意识有一次记者搭德国朋友的车出门，当时天很热，但这位朋友从头到尾不开空调。他后来解释说，德国人开车时都尽量不开空调，这样省油环保。记者还有位朋友费了很大劲把家里的电热炉灶换成了天然气炉灶。由于家里没有安装天然气管道，他每次还得到附近的加油站换天然气罐。但他得意地告诉记者，这么做可以提高70%的能源利用效率，并减少60%的二氧化碳排放。还有不少德国人乐意自掏腰包，为自家住宅安装集雨装置，用过滤过的雨水浇花、洗衣、冲厕所，甚至用作自家游泳池的用水。此外，在供暖或降温季节不长时间开窗，把暖气调低1度，选购带有“蓝天使”节能环保标志的电器，购买小排量经济型汽车，选择自行车、地铁或公交车等公共交通方式出行等等，都成为德国人节能意识里的一部分。在德国街头、商店、车站的公共滚梯都采用感应技术，做到无人停、有人行。此外，德国全国目前约有300个节能知识咨询点，德国能源机构负责组织全国的节能知识宣传，并设有专门网站。德国人常说，放弃是最佳的节俭之道。从以上德国人在日常工作和生活的细微之处可以看出，节能环保的理念在德国已经深入人心。节能意识比利时注重培养节能意识莫尼卡是记者的一个老朋友，年届七旬，２０世纪８０年代中期她曾在新华社担任专家。周末的一天，记者应邀到她家做客，不巧的是她刚刚扭伤了脚，正在家里养伤。用完午餐，莫尼卡拖着伤脚从客厅里端出一大锅水。看我一头雾水的样子，莫尼卡对我解释说，每天早晨她都把一大锅凉水放在客厅里的暖气片上，等到中午，锅里的水就热了，用它洗碗正合适。中午和晚上她再各放上一锅凉水，这样当天晚上和第二天早晨洗碗的热水也就有了。听完她的话，我真的好感动。其实，莫尼卡家装备有热水管道，一拧水龙头就出热水，可她为了充分利用能源，竟然不怕麻烦，特别是在脚有伤的情况下，依然坚持。节能管理、法规低收入家庭节能计划（美国）为了保障低收入家庭的福利，节约能源，美国发起了低收入家庭住宅节能计划，帮助低收入家庭进行节能改造。政府为低收入家庭免费进行节能改造，每个家庭有一定的限额。低收入家庭节能计划的经济效益十分显著。美国能源部的保暖协助计划2001年帮助5.1万个低收入家庭进行了节能改造，平均每个低收入家庭的节能改造费用为2568美元，但节约了低收入家庭13%-34%的能源开支，投资收益率达到了130%。除了经济效益，低收入家庭的节能计划还能带来很多环境效益。根据调查，投资低收入家庭住宅节能计划1美元，就能获得1.88美元的环境效益。节能管理、法规对于新建节能住宅建筑，可以获得税收减免。2001年1月1日至2003年12月31日期间建成的住宅，比IECC标准节能30%以上的，每幢减免税收1000美元；2001年1月1日至2005年12月31日期间建成的住宅，比IECC标准节能50%的，每幢减免税收2000美元。节能建筑设备也可获得税收减免的优惠。各种节能型设备根据所判定的能效指标不同，减税额度分别为10%或20%。比如，节能型洗衣机、热水器减免50-200美元；地热采暖、太阳能热水和采暖系统最多可减免1500美元。节能技术、方法英国倡导未来节能概念住宅热源由热泵从地下提取，供应住宅所需全部热量的３／４。住宅还特别注重对太阳能的利用，首先，建在屋顶的太阳能热水器和控制器，根据太阳照射情况自动调节太阳能加热和电加热时间，为住宅提供热水，而光压盘与小风力发电机产生电能驱动被动通风系统。住宅的节水设施也十分完备，它由一个分开的废水处理系统将室内洗浴用水排放到地下水箱，经生物处理后再用于冲洗马桶。卫生间安有双速水流控制，减少用水量。收集雨水的贮水池用于庭院的绿化灌溉和洗车，具有湿度敏感装置的灌溉机根据湿度自动调节灌溉时间和水量。3.能源形势和建筑能耗1999年化石燃料占世界能源消费的90％，我国高达95％。2005年中印韩日美五国石油消费总量约为17.37亿吨，占世界的45.2％。我国的人均能源占有量是世界人均值的1/7，其中煤占世界人均值的70%，石油储量占人均的11%，天然气是4.0%。能源问题关系到国家战略安全。我国国民经济是美国的1/10，社会总能耗却是美国的1/3；能源消费结构中煤炭达到2/3以上，耗量世界第一，废气排放量世界第三；目前我国能源产量约为13.3～13.7亿吨标准煤，但是社会能源总需求量为18亿吨标准煤，缺口达25％；建筑能耗的产生建筑能耗包括建筑建造过程的能耗和使用过程的能耗两部分。建筑建造过程的能耗指建筑材料、建筑构配件、建筑设备的生产和运输，以及建筑施工和安装中的能耗。使用过程的能耗指建筑在空调、采暖、通风、照明、热水供应、家用电器、炊事等方面的能耗。建筑能耗在总能耗中的比例一个国家或地区建筑能耗在总能耗中的比例，反映了这个国家或地区的经济发展水平、气候条件、生活质量，以及建筑技术水准。发达国家在进行能源统计时，一般按照四个部门分别统计：即工业（或产业，因为在发达国家农业已经产业化）、交通（在发达国家航空、城市轨道交通和私人汽车都十分发达）、商用（办公楼、旅馆、商场、医院、学校）和居民（住宅）。可以把商用和居民两项作为建筑耗能看待。因此，发达国家的耗能部门实际上就是产业、交通和建筑三大家。它们各自在总能耗中所占有的比例基本上也是“三分天下”，各占三分之一。美国能耗比例的变化各国能耗比例能耗比例/%产业交通建筑美国32.827.739.5日本46.524.828.7欧盟283141我国能耗比例我国的建筑能耗占国家总能耗的27.5%左右，其中建筑运行能耗占15%，建筑建造能耗占11%。我国每年建成的建筑面积是约20亿平方米，如果按照现在的能耗发展速度，到2020年仅建筑能耗需要10亿吨以上的各种能源支持。建筑能耗比例建筑运行能耗中，由采暖、空调热水供应、炊事、家电、照明等能耗30％，门窗造成的能耗损失占到40－50％，建筑物热损失约20－30％。全年建筑使用能耗的65％用于空调采暖，随着人们生活水平的提高，热舒适要求也将逐步提高，建筑能耗将快速增长。4.我国能耗特点建筑总量巨大。建筑能耗在总能耗中比例不高。工业能耗占最大比例。不合理的经济结构，高耗能重工业急剧膨胀。与收入相比，能源价格偏高，居民生活能耗水平低。第三产业是建筑能源的主要消耗者（公共建筑和商业建筑），近年来第三产业发展相对滞后。建设规模和建筑需求世界银行预测即将在我国出现两个“一半”：第一，到2015年，全世界新建筑的一半出现在中国；第二，到2015年，中国城市商用和居住建筑中的一半是在2000年后建造的。主要都是非常大的项目，如10～15万m2的商用办公楼，50万m2的住宅小区。据估计，未来中国每年每人平均新增房屋面积1.3～1.5m2。我国总人口预计每年增加约900万人。我国城市化进程不断加快，平均每年有1000～1200万以上的农村人口向城镇转移，到2020年我国城市化率将达到60%左右。建筑能耗的总量和比例的增长是必然的趋势。人们对热舒适要求越来越高：我省每百户城镇居民家庭拥有144台家用空调。采暖空调建筑的地域范围越来越大：攀比消费。居民家用电器品种、数量增加。高能耗建筑严寒和寒冷地区的冬季采暖能耗已经高达当地社会总能耗的一半，中部夏热冬冷地区冬季电采暖夏季空调，南方夏热冬暖地区夏季空调的使用日益普遍，2001年全国新增的空调装机容量1600万千瓦，已接近三峡竣工后的发电装机容量。三峡大坝总发电装机容量设计1820万千瓦，后增加420万千瓦达到2240万千瓦。根据2005年建设部节能检查统计数据：现有440亿平方米存量建筑中，95％是高耗能建筑，新建建筑中90％以上为高能耗建筑。与气候条件相近的发达国家相比，我国每平方米建筑采暖能耗尽管约为发达国家的3倍左右，但热舒适程度远不如人。负荷与能耗——以采暖建筑为例我国大量建于上世纪末的既有建筑的围护结构热工性能极差。墙体传热系数，哈尔滨的是德国的1倍、北京是德国的3倍；窗户传热系数分别是德国的近1倍和近4倍。因此可以说我国的建筑热负荷是德国的若干倍。围护结构热工性能差导致室内热舒适性下降。建筑围护结构传热系数的比较德国EnEV2004北京哈尔滨20世纪80年代1995年节能标准2004年北京市65%标准20世纪80年代1995年节能标准外墙内保温0.451.280.824层及以上0.600.730.