6. 建筑节能技术汇总

第六章建筑节能技术第六章建筑节能技术内容提要本章主要内容包括建筑能耗、绿色建筑、建筑围护结构节能技术、建筑暖通空调系统节能技术、建筑电气节能技术及可再生能源的应用。教学提示本章内容涉及到能源、暖通空调、建筑电气以及可再生能源等相关专业知识，学习时重点掌握各种节能技术方法和途径，对相关的节能系统流程应有所了解。教学要求掌握建筑节能的技术途径，了解绿色建筑的相关知识；掌握建筑围护结构节能技术、建筑暖通空调系统节能技术和建筑电气节能技术措施和方法以及建筑节能中太阳能利用技术，了解各种节能系统的基本原理和工艺流程。第六章建筑节能技术6.1建筑节能技术概述6.2建筑围护结构节能技术6.3建筑暖通空调系统节能技术6.4建筑电气节能技术6.5可再生能源利用技术6.1建筑节能技术概述一、建筑能耗1.建筑能耗的构成建筑能耗是指民用建筑（包括居住建筑和公共建筑以及服务业）使用过程中的能耗，主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。建筑能耗的构成因建筑的功能和所处的环境地区（气候带）不同而不同。6.1建筑节能技术概述2.我国建筑热工分区我国的南方和北方地区气候差异大，其建筑能耗也有较大差别。根据我国的气候特点，全国被划分成五个建筑热工分区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区，如图6.1所示。建筑热工设计应与地区气候相适应，建筑热工设计分区指标及设计要求应符合表6.1的规定。建筑节能设计应根据各热工分区的特点采用合适的节能措施。6.1建筑节能技术概述图6.1中国建筑热工设计分区（GB50176-1993）6.1建筑节能技术概述建筑热工设计分区及设计要求表6.16.1建筑节能技术概述二、建筑节能的技术途径1.建筑节能建筑节能的直接目的是提高建筑使用过程中的能源利用效率。能源效率可定义为：为终端用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。节能的关键在于加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。节能不能简单地认为是少用能。2.建筑节能的主要技术途径（1）围护结构节能技术。（2）系统及设备节能技术。（3）照明动力系统节能。（4）应用可再生能源。（5）建筑能源系统的运行管理节能。6.1建筑节能技术概述3.建筑节能相关标准主要的标准和规范有：《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）（JGJ26-2010）《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ75-2003）《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》（JGJ129-2000）《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411-2007）《居住建筑节能检测标准》（JGJ/T132-2009）。6.1建筑节能技术概述三、绿色建筑1.绿色建筑的起源和特点所谓“绿色建筑”，就是在全寿命周期内，最大限度地节能、节地、节水、节材，减少室内外污染，保护环境，改善居住舒适性、健康性和安全性，即从规划、设计、建造、营运、管理直到拆除全过程，最大限度地节约资源、保护环境，同时具有最好的舒适性、健康性以及安全性的建筑。6.1建筑节能技术概述绿色建筑所追求的目标和原则就是消耗最小的能源和资源，给环境和生态带来的影响最小，同时为居住和使用者提供健康舒适的建筑环境与良好的服务，以实现人、建筑、环境健康协调的可持续发展。总之，绿色建筑归纳起来就是“资源有效利用（ResourceEfficientBuildings）”的建筑。有人把绿色建筑归结为具备“4R”的建筑，即“Reduce”，减少建筑材料、各种资源和不可再生能源的使用；“Renewable”，利用可再生能源和材料；“Recycle”，利用回收材料，设置废弃物回收系统；“Reuse”，在结构允许的条件下重新使用旧材料。因此，绿色建筑就是能源有效利用、保护环境、亲和自然、舒适、健康、安全的建筑。6.1建筑节能技术概述2.绿色建筑的建造原则绿色建筑的建造原则包括：（1）最小限度的资源消耗：对非可再生资源，如能源、土地、水和其他建筑材料，减少需求和更有效地利用（其必然结果就是最大限度地有效利用可再生资源以满足建筑的需求）。（2）尽可能地减少有负面环境影响的大气排放，特别是与温室气体、地球温暖化或酸雨有关的排放。（3）尽可能减少有害废水和固体废弃物的排放，包括在建筑物寿命终止时拆除所产生的废弃物。（4）尽可能减少对建造地点生态系统的负面影响。（5）尽量提高室内环境的质量，包括空气品质、热环境、照明、声学和视觉环境。6.1建筑节能技术概述3.绿色建筑评估围绕推广和规范绿色建筑的目标，近年来许多国家发展了各自的绿色建筑标准和评估体系。美国LEED绿色建筑评估体系德国的生态建筑导则LNB英国的BREEM评估体系澳大利亚的建筑环境评价体系NABERS加拿大的GBTool挪威的EcoProfile法国的ESCALE日本的CASBEE等。6.1建筑节能技术概述在参考日本的CASBEE（建筑物综合环境性能评价体系，ComprehensiveAssessmentSystemforBuildingEnvironmentalEfficiency）的基础上，我国也建立相应的评估体系，以健康、舒适的居住环境，节约能源和资源，减少对自然环境的影响为目标，在具体评分时把评估条件分为Q和L两大类：Q（Quality）指建筑环境质量和为使用者提供的服务的水平；L（Load）指能源、资源和环境负荷的付出。所谓绿色建筑，就是我们消耗最小的L而获取最大的Q的建筑。6.2建筑围护结构节能技术一、建筑物墙体节能技术1.墙体的类型根据主体结构所用的材料，墙体主要有加气混凝土墙体、粘土空心砖墙体、粘土（实心）砖墙体、混凝土空心砌块墙体、钢筋混凝土墙体、其他非粘土砖墙体等。根据墙体的保温材料，墙体可分为单一材料节能墙体和复合节能墙体，如图6.2所示。根据绝热材料在墙体中的位置，复合墙体又可分为内保温墙体、外保温墙体和夹心保温墙体三种形式。6.2建筑围护结构节能技术图6.2节能墙体的几种类型6.2建筑围护结构节能技术2.复合节能墙体的构造及特点（1）外保温墙体。外保温墙体的构造包括保温隔热层、保温固定系统、表面覆盖层和零部件及辅助材料等。其中保温材料的导热系数一般小于0.05W/（m·K）。（2）内保温墙体。内保温墙体构造包括墙体结构层、空气层、绝热材料层和覆面保护层。6.2建筑围护结构节能技术3.外墙绿化技术外墙绿化在夏热冬冷地区具有美化环境、降低污染、遮阳隔热等功能，有利于建筑节能和保护。常见的外墙绿化遮阳的形式有两种，一种是植物直接覆盖墙面，如图6.3所示；另一种是外墙的外侧种植密集的树林，利用树荫遮挡阳光，如图6.4所示。图6.3爬墙植物遮阳图6.4植树遮阳6.2建筑围护结构节能技术4.双层皮玻璃幕墙双层皮玻璃幕墙也被誉为“可呼吸的幕墙”。典型的构造如图6.5所示。它是采用双层体系作为围护结构，利用夹层通风的方式来解决玻璃幕墙夏季遮阳隔热的同时，达到增加室内空间舒适度、降低建筑能耗的目的图6.5双层皮玻璃幕墙结构图6.2建筑围护结构节能技术5.相变材料的应用相变材料是一种典型的相变比热材料，在材料相变温度段内，材料发生相变时会吸收或释放大量的热量。如将具有合适相变温度范围的相变材料用作建筑围护结构，建筑热工性能可显著提高，大大减少建筑物的采暖和空调能耗。相变材料在建筑中的应用形式主要有三种：（1）利用相变材料进行太阳能蓄热（2）利用相变材料进行夜间蓄冷（3）利用夜间廉价电，转移电网高峰负荷6.2建筑围护结构节能技术（a）冬季工况（b）夏季工况图6.6特朗伯墙结构形式6.2建筑围护结构节能技术二、建筑门窗节能技术1.影响建筑门窗节能的因素在建筑维护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。影响门窗节能的主要因素有室内外温度环境、窗墙面积比、建筑朝向、体形系数（建筑物外表面积和外表面积所包的体积之比）、风向和风力等。建筑门窗既是能耗大的构件，又是得热构件，应根据当地的建筑气候条件功能要求以及其他围护部件的情况等因素选择合适的门窗材料、窗型和相应的节能技术。6.2建筑围护结构节能技术2.建筑门窗节能措施建筑门窗的节能可通过减少传热量和减少空气渗透来实现。户门节能措施包括：在金属门板（外包木板）内填放15~18mm厚玻璃棉或矿棉板；木或塑料的夹层门，空气间层厚度不小于40mm，内衬钢板；阳台门的不透明部分（门芯板）采用双层中空塑料板（空气间层厚度不小于40mm）；阳台门的透明部分应按外窗设计，另外，阳台门应具有与外窗相同要求的气密性。窗户节能可从减少空气渗透、传热和太阳辐射能三方面进行。减少渗透可通过采用密封材料增加窗户的气密性；减少传热量可通过采用节能玻璃（如中空玻璃、热反射玻璃等）、节能型窗框（如塑型窗框、隔热铝型框等）来实现；可通过遮阳设施（外遮阳、内遮阳等）及高遮蔽系数的镶嵌材料（如Low-E玻璃）来减少太阳辐射能。目前节能门窗主要有塑钢窗、玻璃钢窗、断桥的铝合金窗和其他形式的保温隔热门窗等。6.2建筑围护结构节能技术三、建筑屋面节能技术1.实体材料层保温隔热屋面屋面设计应兼顾考虑冬季保温和夏季隔热。设计时应选择导热性小、蓄热性大、吸水率小的保温材料，同时要考虑屋面的结构形式、环境气候条件、防水处理方法和施工条件等因素，屋面的传热系数应满足相关设计规范的规定。屋面设计可采用倒置式屋面。倒置式屋面是将传统屋面构造中保温隔热层与防水层倒置，将保温隔热层设在防水层上面。该屋面可保护防水层免受外界损伤，延长防水层的使用年限，施工简便，利于维修，是一种隔热保温效果更好的节能屋面构造形式。6.2建筑围护结构节能技术2.通风屋顶通风屋顶是在屋顶上设置通风层，利用流动的空气带走热量，在我国夏热冬冷地区和夏热冬暖地区广泛应用。通风屋顶的工作原理，一种是利用屋顶受太阳辐射产生的对空气的加热作用，形成热压通风降温，将屋顶吸收的太阳辐射热带走，防止辐射热聚集，避免向室内传递；另一种是利用夏季主导风向的风压，导入屋顶通风间层，将屋顶吸收的太阳辐射热带走。6.2建筑围护结构节能技术3.种植屋面种植屋面能够与地面绿化和墙体绿化一样调节微气候，当太阳照射到屋顶时，由于覆盖植被的存在，建筑物得热大大减少。4.蓄水屋面蓄水屋面是在屋面上储存一薄层水用来提高屋顶的隔热能力。由于水在蒸发时要吸收大量的汽化潜热，而这些热量大部分从屋面所吸收的太阳辐射中摄取，所以大大减少了经屋顶进入室内的热量，相应的降低了屋面的内表面温度。设计施工时，应考虑屋面荷载和防水。6.2建筑围护结构节能技术四、建筑地面节能技术建筑地面可分为不直接接触土壤的地面和直接接触土壤的地面两种。对于接触室外空气的地板（如骑楼、过街楼的地板），以及不采暖地下室上部的地板等，应采取保温措施，使地板的传热系数小于或等于规范中的规定值。对于直接接触土壤的非周边地面，一般不需作保温处理，其传热系数即可满足规范的要求；对于直接接触土壤的周边地板（即从外墙内侧算起2.0m范围内的地面），应采取保温措施，使地面的传热系数小于或等于0.30W/（m2·K）。6.3建筑暖通空调系统节能技术一、供热系统与通风节能技术1.供热热源节能设计热水锅炉房和蒸汽锅炉房是重要的集中采暖热源，为达到节能目的，设计时应考虑以下几方面：（1）供热规划。（2）锅炉选型和台数（3）鼓风机和引风机（4）循环水泵（5）补给水（6）计量与监测仪表（7）连续供热运行制度6.3建筑暖通空调系统节能技术2.室外供热管网设计室外供热管网分为区域热网和小区热网。