第16章建筑节能-刘源泉

第16章建筑节能16.1建筑节能综述16.1.1建筑节能理念建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。16.1建筑节能综述16.1.1建筑节能理念中国建筑节能2008年度发展研究报告指出：建筑节能属消费领域，不同于物质生产领域；不能单纯追求提高能源利用效率，要从降低能源消费总量出发，倡导节约能源的消费模式；建筑节能不能采用“贴标签”式，单纯追求采用了多少节能技术，更重要的是看实际消耗了多少能源，应该从实际用能数据出发讨论建筑节能。中国建筑节能2010年度发展研究报告提出：以“能耗数据为导向”的研究建筑节能的思路。16.1建筑节能综述16.1.2建筑节能意义和紧迫性我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建筑，其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量，均属于高耗能建筑，单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的2~3倍。这是由于我国的建筑围护结构保温隔热性能差，采暖用能的2/3白白跑掉。而每年的新建建筑中真正称得上“节能建筑”的还不足1亿平方米，建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%，逐渐接近三成。既有建筑的节能改造和新建建筑按节能标准设计16.2建筑物节能16.2.1围护结构热工设计表16-1建筑热工设计分区及设计要求分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒地区最冷月平均温度≤-10°C日平均温度≤5°C的天数≥145d必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷地区最冷月平均温度0～-10°C日平均温度≤5°C的天数90～145d应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区最冷月平均温度0～10°C，最热月平均温度25～30°C日平均温度≤5°C的天数0～90d，日平均温度≥25°C的天数40～110d必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区最冷月平均温度＞10°C，最热月平均温度25～29°C日平均温度≥25°C的天数100～200d必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和地区最冷月平均温度0～13°C，最热月平均温度18～25°C日平均温度≤5°C的天数0～90d部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热16.2建筑物节能16.2.2建筑围护结构节能1、外墙和屋顶的保温技术16.2建筑物节能16.2.2建筑围护结构节能1、外墙和屋顶的保温技术16.2建筑物节能16.2.2建筑围护结构节能1、外墙和屋顶的保温技术16.2建筑物节能16.2.2建筑围护结构节能2、外窗保温隔热和遮阳技术门窗具有采光、通风和围护的作用，并对建筑外观效果起着很重要的作用。窗户节能技术主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。16.2建筑物节能16.2.2建筑围护结构节能2、其它技术双层皮幕墙技术，它的构造是在原有的玻璃幕墙上再增设一层玻璃幕墙，在夏季利用夹层百叶的遮挡与夹层通风将过多的太阳辐射热带走，从而减少建筑物的空调能耗，冬季时打开百叶，关闭通风，形成温室效应。外围护结构节能技术还有自然呼吸器和呼吸窗技术等。考虑围护结构节能技术对建筑能耗的影响时，要从冬季采暖、春秋过渡季的散热、夏季空调三个阶段的不同要求综合考虑。这三个阶段对围护结构的需要并不相同，有时甚至彼此矛盾。16.2建筑物节能16.2.3建筑被动式节能主动式建筑节能是指利用各种机电设备组成主动系统来收集、转化和储存能量，以充分利用太阳能、风能、水能、生物能等可再生能源，同时提高传统能源的使用效率。主动式节能对设备和技术的要求较高，一次性投资大，在使用过程中还需消耗能源。被动式建筑节能是指建筑物本身通过各种自然的方式来收集和储存能量，建筑物与其周围的环境之间形成自循环的系统，不需要耗能的机械设备来提供支持也能充分利用自然资源，达到节约传统能源的效果。16.2建筑物节能16.2.3建筑被动式节能被动式建筑节能方法有以下常见的几种。1.建筑物场地的整体规划2.建筑中引导自然通风3.建筑外墙与屋顶的被动式节能4.被动式太阳房5.被动节能在建筑中的应用（深圳建科大楼设计遵循“被动优先，主动补充”的原则。优先利用自然环境，创造适宜环境，仅当自然条件不能满足需求时采用机械设备辅助实现环境的适宜性。）16.2建筑物节能16.2.3建筑被动式节能图16.5对流蓄热被动式太阳房原理16.3建筑设备节能16.2.3建筑被动式节能被动式建筑节能方法有以下常见的几种。1.建筑物场地的整体规划2.建筑中引导自然通风3.建筑外墙与屋顶的被动式节能4.被动式太阳房5.被动节能在建筑中的应用（深圳建科大楼设计遵循“被动优先，主动补充”的原则。优先利用自然环境，创造适宜环境，仅当自然条件不能满足需求时采用机械设备辅助实现环境的适宜性。）16.3建筑设备节能建筑节能主要包括两个方面的内容，一是加强建筑围护结构的保温隔热，二是提高建筑用能设备的能效。建筑用能设备包括暖通空调、照明、冷冻、热水与炊事设备等，表16-3显示了居民电耗结构，其中暖通空调部分的能耗与建筑围护结构保温隔热性能有关，而其他设备可以认为不与建筑本身有关，所以，建筑节能最终要落实到建筑设备的节能。表16-3．由调查估算的居民电耗结构用电项暖通空调照明冰箱其他电器百分比25％～30％15％～17％22％～4％30％～38％16.3建筑设备节能16.3.1建筑供热节能工程1.供暖管网上的节能措施2.供暖分户计量节能措施3.散热器装饰的节能举措4.换热站的节能举措16.3建筑设备节能16.3.2通风空调及管网节能工程1.通风节能2.空调节能1)室内设计温度控制2)室内新风的控制3)冷热水机组配置的选择16.3建筑设备节能16.3.3配电与照明节能工程1.供配电系统的节能2.电气照明系统的节能1)充分利用天然光源2)选用合适的照明方式3)确定合理的照明指标4)照明光源的选用原则（1）进行照明设计时，照明光源的选择应符合国家现行相关标准的规定。（2）照明光源应根据不同的使用场合来选择，以使其具有尽可能高的光效，达到照明节能的效果。（3）选择照明光源时，应尽量减少白炽灯的用量。（4）选择荧光灯光源时，应选用T8荧光灯和紧凑型荧光灯。（5）一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯，应采用自镇流荧光高压汞灯。（6）在适合的场所应推广使用高光效、长寿的高压钠灯和金属卤化物灯16.4可再生能源和低品位能源目前，联合国开发计划署(UNDP)将可再生能源分为3类:(1)大中型水电。(2)新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能。(3)传统生物质能。我国可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能、海洋能等一次能源以及氢能、燃料电池等二次能源。太阳能、风能、地热能资源丰富，清洁卫生，而且容易就地取得，在建筑设计中得到广泛的利用。16.4可再生能源和低品位能源16.4.1太阳能的利用1.太阳房2.太阳能热水系统与建筑一体化3.太阳能光伏发电技术及建筑一体化技术16.4可再生能源和低品位能源16.4.2风能的利用1.风能利用的几种主要基本形式1）风力发电2）风力提水3）风力致热2.风能和风电建筑一体化16.4可再生能源和低品位能源16.4.3地源及水源低品位能源的利用1地埋管地源热泵系统16.4可再生能源和低品位能源16.4.3地源及水源低品位能源的利用2地下水水源热泵系统16.4可再生能源和低品位能源16.4.3地源及水源低品位能源的利用3地表水水源热泵系统地表水源热泵系统分为开式环路系统和闭式环路系统两种，开式环路系统类似于地下水水源热泵系统，闭式环路系统类似于地埋管地源热泵系统。但是地表水体的热特性与地下水或地埋管系统则有很大不同。地表水水源热泵系统的与地埋管系统相比，没有钻孔或挖掘费用，投资相对低；但是设在公共水体中的换热管有被损害的危险，而且地表水的温度随着全年各个季节的不同而变化，且随着湖泊、池塘水深度的不同而变化。16.4可再生能源和低品位能源16.4.4建筑中的能量回收1排风冷(热)的回收16.4可再生能源和低品位能源16.4.4建筑中的能量回收2冷水机组冷凝热的回收利用16.4可再生能源和低品位能源16.4.5免费供冷系统通常在过渡季或冬季室内空气焓值低于室内设计参数对应空气焓值，通过尽量加大新风量(同时加大排风比重)的方法，以获得“免费供冷”来节省能耗。而近年来发展较快的(冷却水侧)免费供冷技术，因其具有显著的经济节能效益及工程改造容易等着多优点而得到人们的重视。对于冬季或过渡季节存在供冷需求的建筑，利用冷却塔进行供冷，上海金茂大厦、国家大剧院等建筑中使用了此项技术。16.4可再生能源和低品位能源16.4.5免费供冷系统