建筑节能技术

LOGO1建筑节能技术2020/3/9主讲：何超英吴世凤目录建筑节能的意义建筑设计与节能围护结构节能技术暖通空调节能技术常见问题和案例分析2To我国的建筑规模及能耗状况随着生产力的急速发展，世界各国能源的消耗量越来越高，世界能源需求量以每年2％的比率增长，对世界能源消费的长期预测表明，2050年全世界总能源耗费将达到1975年的4倍。而与此同时，全球能源供应日益紧张，生产力发展与能源短缺的矛盾日益加剧，因此，能源节约及综合利用问题受到世界各国的普遍关注。1992年联合国发展大会提出了“可持续发展”的战略，它是人们在面对环境恶化、能源短缺等危机的情况下提出的人类新的环境价值观和生存发展观。34全球的资源：能源：40%水资源：42%原材料：50%耕地：48%全球的污染：空气污染：50%温室效应：42%水污染：50%固体废物：48%氟氯化物：50%建筑全过程建筑全过程的物质与能源消耗因此，建筑节能很大程度上制约着“可持续发展”战略的实施我国的建筑规模及能耗状况我国人口众多，房屋建筑规模巨大，近几年来每年城乡新建房屋建筑面积近16~20亿m2。现在一年建成的房屋建筑面积，比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要多。中国城乡既有建筑面积达441亿m2，同时现在我国正处于房屋建设的战略机遇期，预计到2020年底，全国房屋建筑面积将达686亿m2，其中城市为261亿m2。我国既有的400多亿平方米城乡建筑中，99%为高耗能建筑，新建的数量巨大的房屋建筑中，95%以上还是高能耗建筑。我国人均资源占有量不到世界平均水平的1/5，而单位建筑面积能耗是气候相近的发达国家的3~5倍。我国的建筑规模及能耗状况建筑能耗连同围护结构材料生产能耗占到全国能源消耗总量的27.6％，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到33％以上。2000年全国建筑能耗达到3.5亿吨标准煤，如果建筑节能工作仍维持目前的状况，2020年建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，为2000年的3倍以上。6我国的建筑规模及能耗状况建筑节能势在必行！！！7建筑节能的意义有利于缓解能源供给的紧缺局面有利于改善大气环境,实现可持续发展有利于保护耕地资源有利于提高人民生活水平8建筑节能二阶段目标9Phase1Phase22010年全国新建建筑全部严格执行节能50%的设计标准,其中各特大城市和部分大城市率先实施节能65%的标准如果能完成上述目标，2020年，我国建筑能耗可减少3.35亿吨标准煤，这相当于2002年整个英国能耗的总量，这是个非常可观的数字，对人类社会的可持续发展也是一个巨大的贡献。从2010年起到2020年，进一步提高建筑节能标准，平均节能率要达到65%，东部地区要达到更高的标准。一些建筑的节能率要达到75%标准。建筑节能的范围建筑节能在具体的实施中一般包括如下几方面的节能措施：（1）建筑规划设计中的节能。（2）建筑构造，主要是围护结构上采取措施。（3）在建筑的使用中节能。我国目前的建筑节能工作主要围绕提高建筑物围护结构的保温隔热性能和提高供热制冷系统效率两个方面展开。10建筑设计与节能建筑节能设计应从分析地区气候条件出发，使建筑在冬季最大限度地利用自然能进行采暖，多获得热量和减少热损失，夏季最大限度地减少得热和利用自然条件通风降温。建筑规划布局主要结合建筑朝向、建筑间距等方面综合分析。建筑单体设计通过对建筑体型、平面尺寸等相关参数的分析进而得出建筑节能技术的优化方案。11建筑物体型与节能体形系数的定义：建筑物与室外大气接触的外表面积A与所包围的体积V的比值。建筑物的耗热量指标随体形系数的增长而增长。有关研究表明：体型系数每增加0.01，耗热量指标增加2.5%。从节能角度出发，体形系数应尽可能小，宜控制在0.30以下。12建筑物体型与节能控制体形系数的方法：（1）减少建筑面宽，加大建筑进深；（2）合理提高建筑物的层数；（3）增加组合体减少外墙表面积；（4）建筑体形不宜变化过多。131415控制表面面积系数与节能的关系“表面面积系数”：建筑物扣除南墙外其他外表面面积之和A1与南墙面积A2之比。从获取更多日照辐射，降低采暖能耗的角度，表面面积系数越小越好。长轴为东西向的长方形体形最好，正方形次之，长轴为南北向的长方形体形节能效果最差。1617围护结构节能技术建筑外围护结构包括外墙（包括玻璃幕墙）、外门窗、屋顶、地面等。由于建筑围护结构保温隔热性能差，导致我国大部分建筑室内热环境不佳，能源浪费十分严重。利用科学、合理的围护结构节能技术改善围护结构的热工性能，是降低建筑能耗和提高建筑舒适度的最有效措施之一。18墙体节能设计墙体的类型1、按主体结构所用材料分类：加气混凝土墙、粘土空心砖墙、粘土实心砖墙、混凝土空心砌块墙、钢筋混凝土墙及其他非粘土砖墙等。2、按保温材料分类：单一材料节能墙体、复合节能墙体。“复合节能墙体”：由绝热材料（聚苯乙烯泡沫塑料、岩棉、玻璃棉、矿棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等）与传统墙体材料复合构成。19复合节能墙体的构造及特点201、外墙外保温技术在建筑物外墙的外表面上建造保温层，该外墙可用砖石或混凝土建造。外墙外保温技术的优点：＊适用范围广（新旧建筑、民用建筑、公共建筑）；＊可以避免产生“热桥”；＊室温较稳定；＊保护主体结构，延长建筑物寿命；＊室内装修不破坏保温层。212、外墙内保温技术222、外墙内保温技术在我国建筑节能起步阶段得到广泛应用。内保温技术的特点：＊造价低，安装方便；＊保温隔热效果差，外墙平均传热系数高；（主体结构热容量大，太阳辐射热被其吸收和室外高气温的影响）＊热桥部位要进行保温处理，处理不当易出现结露。常见部位有：内外墙交接处、外墙转角部位、保温结构中龙骨部位及踢脚部位。23门窗节能设计门窗在建筑节能中的意义建筑门窗是建筑热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，为墙体失热损失的5~6倍。另一方面，夏季太阳光通过窗户透射入室内，增加了空调负荷。通过门窗的能耗约占建筑围护部件总能耗的40%~50%，具有极其重要的地位。24门窗节能设计要求主要措施：（1）减少传热量；（2）减少空气渗透量。因此，要加强门窗的保温性能和气密性。1、门窗的保温性能有关节能标准对门窗保温性能的有关规定。2、门窗的气密性有关节能标准对门窗气密性的有关规定。GB/T7106—2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测》门窗节能设计要求3、窗墙面积比节能标准对窗墙面积比的规定。“窗墙面积比”：窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值。建筑节能设计中对窗的设计原则是在满足功能要求基础上尽量减少窗户的面积。2627摘自《》屋面保温设计1、屋面的类型★按保温层所在位置分：单一保温屋面、外保温屋面、内保温屋面和夹芯屋面。目前绝大多数为外保温屋面。★按保温层所用材料分类：加气混凝土保温屋面、乳化沥青珍珠岩保温屋面、憎水性珍珠岩保温屋面、聚苯板保温屋面等。2、屋面节能设计要点★保温层不宜选用密度大、热导率高的保温材料，防止屋面质量、厚度过大；★保温层不宜选用吸水率大的保温材料，大量吸水将降低保温效果。★确定保温层选用材料和厚度时，应根据建筑物的使用要求、屋面的结构形式、环境气候条件、施工条件等，经过技术经济比较后确定。★相关设计标准对给出了屋面传热系数的限值。《民用建筑节能设计标准》30地面的节能设计1、地面的分类按其是否直接接触土壤分为两类：★不直接接触土壤的地面，又称地板，分为接触室外空气的地板（如骑楼）和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等。★直接接触土壤的地面。2、地面的保温要求★接触室外空气及不采暖地下室上部的地板应采取保温措施；★对直接接触土壤的地面：周边地面（距离外墙2m以内的地面）应采取保温措施；非周边地面不需做保温处理。骑楼：楼房向外伸出遮盖着人行道的部分。暖通空调节能技术公共建筑能耗分析：1、照明部分：20%～25%；2、暖通空调部分：60%～65%；3、其它能耗：如办公用电、电梯、给排水等，占10%～20%。33空调系统的组成和分类空调系统示意图Return空调系统的组成：冷热源：产生冷量和热量的热力系统。如制冷机、锅炉供热与供冷管网：将冷热媒输送到用户的管路末端设备：处于系统末端的热湿交换设备。如空调箱、风机盘管等暖通空调节能措施◆改变空调温度的设定值1、适当降低冬季室内设计温度和提高夏季室内设计温度有利于减少围护结构的传热负荷和新风负荷，降低系统能耗。表1室内参数改动时的节能效果夏季冬季室内温度℃242628222018新风负荷W83.061.244.0117.378.448.6其它负荷W93.083.067.523.918.414.2总计W176.0144.2111.5141.296.862.8节能%018.136.6031.555.5摘自：日本冷冻协会，冷冻空调便览2、公共建筑空调温度可根据客流量大小进行调节。夏季，人流量大时适当降低空调温度，人流量小时适当提高空调温度。不但可以改善建筑的热舒适度，还能达到节能效果。◆中央空调系统的节能措施耗能部件：主机、水泵、风机1、降低主机能耗主机能耗一般占空调系统总能耗的30~60%。0%10%20%30%40%50%60%70%80%1234567891011121314151617我国17座大型公共建筑主机能耗占空调的系统能耗比例（1）系统配置不合理容量配置过大，大马拉小车现象极为严重。050100150200250300A1A3A4A5A6A7A8A9B1B3B4D1E2（W/m2）配置冷负荷指标运行峰值负荷运行平均负荷广州、上海、北京、沈阳四城市13个典型项目，单位面积空调装机容量和运行负荷比较容量配置过大导致：冷源系统初投资增加，浪费了机房面积；机组常年闲置，造成管理维护费用增加。应对措施：1、合理选择室内设计参数，负荷计算应该逐时逐项进行，而不是用冷负荷指标估算；2、考虑主机容量的差额配置，如采用大主机和小主机组合的方法。（2）运行模式不合理多台冷机运行时策略过于保守，使得大部分冷机严重偏离最佳工况点，实际运行COP偏低。应对措施：根据实际负荷灵活搭配主机的运行台数，使得每台主机都能在最佳工况点附近工作。（3）自动控制水平低实施自动控制可达到以下目的:①根据负荷变化及时调整冷热源系统的供回水温度和流量，保持室内舒适性。②自动开启、调整或停止系统各个设备，简化操作管理。可以提高设备的运行效率，节约能耗。③确保设备安全运行，防止设备事故，降低系统设备的维修费用。现状：自动控制水平差别较大，极少项目能够实现冷源系统完全的自控。甚至安装了自控装置，但是形同虚设，没有达到灵活调节、优化运行的目的。应对措施：提高系统运行的自控程度，实施冷源系统运行的群控，达到主机与各个辅助设备的开启及相互切换自动进行，使系统在最佳状态运行，提高运行的经济性。（4）运行管理水平低两个因素：一是缺乏经过培训的、对制冷系统了解透彻的运行管理人员；二是缺乏完善的机房管理制度。应对措施：在物业管理上，加强管理人员的专业知识培训，熟练应用调控的手段和掌握调控的目的，建立有效的监管机制。不断总结和统计管理数据，减少人为因素造成的能源浪费。2、水系统的调整与改造水泵耗电量占空调系统耗电量的15%~30%。水系统节能应从管网的优化设计、水泵的合理选型和匹配上着手。控制水泵能耗的措施：（1）按流量—压力性能曲线和管路性能曲线来选择合适的泵的型号与规格，切忌选择流量、扬程过大的水泵；（2）在满足工艺和舒适条件下，尽可能增大供回水温差；双水管系统示意图1、2—制冷主机；3—水泵；8—风机盘管；9—电动二通阀；10—膨胀水箱水泵能耗的一半消耗在各种阀门上冷冻水系统一、二次定速水泵系统冷冻水系统一次定速、二次变速水泵系统（3）水泵采取变频调速技术；变频水泵能耗只有定速水泵能耗的12.5%左右（4）选择不同型号的水泵进行匹配；水系统示意图备用泵（5）强调水力平衡计算，切忌用平衡阀代替水力平衡计算；某办公楼水系统示意图平衡阀是要耗能的！（6）空调水系统应进行合理分区空调水系统分区示意图3、风系