《建筑节能》课件.ppt
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1、1,第四讲 建筑节能,4.1建筑节能概论4.2 建筑设计节能技术*4.3 建筑结构节能技术*4.4 建筑空调节能技术4.5 地热在建筑供暖中的应用*4.6 冷、热、电三联供技术在建筑节能中的应用4.7 储能材料在建筑节能中的应用4.8 建筑节能实例分析*4.9 建筑节能技术展望*,2,4.1建筑节能概论,4.1.1 建筑节能的概念 4.1.2 建筑节能的必要性及意义 4.1.3 建筑节能的策略 4.1.4 建筑节能的标准 4.1.5 建筑节能主要工作,3,4.1.1 建筑节能的概念,1、定义 就一般而言,建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中,合理的使用、有效地利用能源,以便在满
2、足同等需要及达到相同目的的条件下,尽可能降低能耗,以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。,4,2、含义 一是建筑节能涉及建筑物的整个生命周期过程,包含建筑的设计、建造、使用等过程;二是建筑节能的前提条件是在满足同等需要及达到相同目的情况,达到能源消耗的减少,也就是说,不能通过减低建筑的舒适性来节能,如减少照明强度,缩短空调使用时间,这些都不是积极意义上的节能;三是建筑节能不能简单地认为少用能,其核心是提高能源使用效率。,5,3、能源使用效率和能量使用效率-1,能量使用效率,能源使用效率,供给体系的各种能源(包括耗能工质)的当量值之和,供给体系的各种能源(包括耗能工质)的等价值之和,6,3、能源
3、使用效率和能量使用效率-2 能源利用率是将购入的二次能源的转换损失(例如电能等)均归在使用单位内部,不真正反映企业对能量的有效利用程度。例如,建筑物的空调系统采用电能的压缩式空调系统,即使把电能的利用率提高到95%,但考虑到平均发电效率只有30%左右,则能源利用率只有21%左右。如果采用三联供系统,由于能量的梯级利用,能源使用效率可达8090%,大大高于单纯利用电网电力的电能压缩式空调系统。因此,通常需要同时计算能源利用率和能量利用率。,7,4.1.2 建筑节能的必要性及意义,1、必要性建筑能耗总量大(占总能耗1/3)节能建筑比例低(1)城镇民用建筑将增长舒适度要求提高(2020年全国制冷电力
4、高峰将达到约1.8亿KW,相当于10个三峡电站的满负荷出力),8,2、意义,开展既有建筑的节能改造,有利于发展国民经济,启动内需,增加就业;有利于改善室内热环境,提高健康水平。有利于改善当地大气环境有利于缓解地球变暖的威胁;是提高经济效益的重要措施;,9,4.1.3 建筑节能的策略,1、加大宣传力度,提高认识,强加领导工作2、进一步完善国家建筑节能法规体系3、建立相应的权威协调管理机构来协调和监督建筑节能工作 4、建立建筑节能政府奖励基金,制定建筑节能各种经济鼓励政策。5、建立国家建筑节能技术产品的评估认证制度。6、推进城市供热收费体制改革7、对既有建筑的节能改造工作应由易到难逐步推进 8、认
5、真做好建筑节能示范工程,10,4.1.4 建筑节能的标准,1、标准及标准化的作用与意义 标准化的作用,ISO在指南中明确指出:“改进产品、过程和服务的适用性,防止贸易壁垒,并便利技术合作。”我国具体作用如下:(1)在国民经济生产和贸易范围内获得最佳秩序和最大社会效益(2)科学管理的基础(3)提高产品质量,改善服务环境和态度,改进过程的适用性(4)保护消费者利益(5)促进沟通和理解(6)保证人类安全、健康和保护环境,11,2、标准及标准技术定义,有多种说法,下面是其中两种:(1)1991年国际标准化组织在第2号工作指南中对标准重新定义为:“标准是由一个公认的机构制定和批准的文件。它对活动或活动的
6、结果规定了规则、准则或特性值,供共同和反复使用,以实现在预定领域内最佳秩序的效益。”(2)1983年,我国颁布的国家标准(GB3935.1-1983)中对标准所下的定义是:“标准是对重复性事物或概念所做的统一规定,它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础,经有关方面协商一致,由主管机构,以特定形式发布,作为共同遵守的准则和依据。”,12,3、标准分级,根据中华人民共和国标准化法(1988年12月29日公布,以下简称标准化法)的规定,我国标准分为四级标准,即国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。,13,4、我国建筑节能的标准,目前,我国国家一级有关建筑节能的标准主要有:GB 50189-200
7、5 公共建筑节能设计标准 GB50034-2004建筑照明设计标准GB 50019-2003 采暖通风与空调调节设计规范 GB50176-1993 民用建筑热工设计规范 GB50189-1993 旅游旅馆建筑热工及空气调节节能设计标准 GB/T 7107-2002 建筑外窗气密性能分级及其检测方法GB/T 7108-2002 建筑外窗水密性能分级及其检测方法 GB/T 8485-2002 建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法 GB/T 8484-2002 建筑外窗保温性能分级及其检测方法 GB/T 11976-2002 建筑外窗采光性能分级及其检测方法,14,有关建筑节能的行业标准主要有:,J
8、GJ26-1995 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)JGJ16-1992 民用建筑电气设计规范 JGJ134-2001 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2003夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准,15,建筑节能的地方标准,北京:11-602-2006居住建筑节能设计标准 福建:DBJ13-62-2004居住建筑节能设计标准实施细则上海:DB31/T106-1993 电影院、影剧院合理用电管理标准 DB31/T580-1995 冷库耗电考核标准 DB31/177-1996 整体式紧凑型荧光灯安全和性 能要求 DB31/179-1996 照明设备合理用电 DB31/176-199
9、6 蒸汽锅炉房安全、环保、经济 运行管理标准,16,目前正在编制的标准和规范有:,居住建筑节能检验标准建筑节能工程施工验收规范节能建筑评价标准公共建筑节能检验标准既有公共建筑节能改造技术规程建筑能耗统计标准建筑全生命 周期可持续性影响评价标准太阳能供热采暖工程技术规范城镇供热系统评价标准,17,节能法,中华人民共和国节约能源法2007年月日经十届全国人大常委会第三十次会议表决通过,国家主席胡锦涛签署主席令予以公布。已于2008年月号起施行。,18,4.1.5 建筑节能主要工作,1、新建建筑全面执行节能设计标准;建立个直辖市节能65的国家标准体系和技术支撑体系;发展低能耗、超低能耗和绿色建筑,并
10、形成相关标准和技术体系,引导未来建筑发展方向。2、既有公共建筑节能改造取得突破性进展;深化北方地区供热体制改革,推动北方既有居住建筑节能改造。3、可再生能源在建筑中规模化应用取得实质性进展。4、形成国家推动节能省地型建筑的关键能力。5、加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理与改造,其主要工作内容为:能耗监测、能耗统计、能源审计、能效公示及制度建设。,19,4.2 建筑设计节能技术,一、有关建筑设计的一些基本概念1、建筑工程设计 指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作,一般包括建筑设计、结构设计、设备设计等几个方面的内容。2、建筑设计又包括总体设计和个体设计两个方面,一般是由建筑师来完
11、成。主要有两个方面的设计内容:(功能配置-建筑学系)(1)、建筑空间环境的组合设计 主要是通过建筑空间的限定、塑造和组合、综合解决建筑物的功能、技术、经济和美观等问题。它通过建筑总平面设计、建筑平面设计、建筑剖面设计、建筑造型与立面设计等来完成。(2)、建筑空间环境的构造设计 主要是对建筑物的各构造组成部分,确定其材料及构造方式,来确定建筑物的功能、技术、经济和美观等问题。它包括对基础、墙体、楼地面、楼梯、屋顶、门窗等构配件进行详细的构造设计。也是建筑空间环境组合设计的继续和深入。,20,一、有关建筑设计的一些基本概念,2、结构设计主要是根据建筑设计选择切实可行的结构方案,进行结构计算及构件设
12、计,结构布置及构造设计等。一般是由结构工程师来完成。(力学计算-建工系)3、设备设计主要包括给水排水、电气照明、通讯、采暖、空调通风、动力等方面的设计,由有关的设备工程师配合建筑设计来完成(其他工科专业-电力能源)。所谓建筑设计节能技术,就是在设计阶段引入节能技术,使建筑物在以后的运行节能工作更好地开展。,21,二、建筑格局朝向设计节能技术,坐北朝南,东西走向,图中最佳为B,22,三、外形结构设计节能技术,同体积建筑的5种不同的体形,23,体形系数与节能,建筑物的体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积 A(m2)与其所包围的体积 V(m3)的比值。外表面积中,不包括地面和不采暖楼梯间隔墙
13、和户门的面积。在其他条件相同的情况下,建筑物耗热量指标随体形系数的增长而增长。研究表明,体形系数每增大 0.01,能耗指标大约增加 2.5。从有利于节能出发,体形系数应尽可能地小,一般宜控制在0.30 及 0.30 以下。在相同体积的建筑中,以立方体的形体系数为最小,24,典型建筑形体系数计算,一般的3房一厅100m2为一套计,若两套为一幢(一梯2户),层数为9层,层高为3米,建筑物宽为10米,长为20米,则其体形系数计算如下:,改为4套为一幢,且是纵向排列时,则其体形系数计算如下:,在实际建筑中,有时受环境约束,也有8套为一幢,且呈双套纵向排列(一梯4户),则其体形系数计算如下:,25,表面
14、面积系数与节能,所谓“表面面积系数”就是建筑物其他外表面面积之和 A1与南墙面面积A2之比,这一比值更能有效地反映建筑体形对太阳能利用的影响,其中地面面积按其30计人其他外表面面积A1中。建筑物的南墙面积就是建筑物面向南面的外立面积,如图中,南墙面积就是正面朝向大家部分的面积,长轴为东西向的长方形体形最好,26,四、热工参数优化设计节能技术,1、定义 所谓建筑物热工参数就是建筑物在制冷和供暖时的工作参数,它包括建筑物室外的热工参数、建筑物本体的热工参数、建筑物室内的热工参数。建筑物热工参数的改变,对建筑物的能源消耗有较大的影响,27,四、热工参数优化设计节能技术,2、建筑物室外的热工参数 主要
15、有室外的温度、湿度、日照、风速等,主要受气象控制,只能适应,无法改变。3、建筑物本体的热工参数可以认为改变,如采用双层玻璃窗可减少窗户的传热系数,减少能量损耗;采用绝热墙体,可减少墙体的热损失达到节能的目的。,28,四、热工参数优化设计节能技术,4、室内热环境参数 室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境热辐射等。在满足生产要求和人体健康的基本要求的情况下,尽量按照“冬季取低,夏季取高”的原则来进行参数选择。在加热工况下,室内温度每降低1,能耗可减少5-10%,在冷却工况下,室内温度每升高1,能耗可减少8-10。舒适性标准,冬季取暖只要不低于18,夏季制冷不高于28即可。,29,四、热工参数优化
16、设计节能技术,在热工参数优化设计时,需要注意新风量,在舒适健康、经济环保和节约能源之间寻找到平衡点才是建筑节能的关键所在。,30,五、其它节能设计,在建筑照明、用能设备选择等方面预先做出设计,为以后的建筑节能改造在建筑物本体上预留一定的空间和位置。如考虑到将来的能源政策,可设计冷、热、电三联供系统为建筑物提供能量,也可考虑在外墙立面安装太阳能电池,也可考虑在建筑物中设计安装风力发电系统,也可考虑利用地热供热系统。,31,4.3 建筑结构节能技术,窗体节能4.3.2 屋顶与地板节能技术墙体节能技术,32,窗体节能,对建筑物而言,环境中最大的热能是太阳辐射能,从节能的角度考虑,建筑玻璃应能控制太阳
17、辐射和黑体辐射,照射到玻璃上的太阳辐射,一部分被玻璃吸收或反射,另一部分透过玻璃成为直接透过的能量。目前窗体面积大约为建筑面积的1/4,围护结构面积的1/6。单层玻璃外窗的能耗约占建筑物冬季采暖夏季空调降温的50以上。窗体对于室内负荷的影响主要是通过空气渗透、温差传热以及辐射热的途径。根据窗体的能耗来源,可以通过相应的有效措施来达到节能的目的。,33,1、采用合理的窗墙面积比,控制建筑朝向,在兼顾一定的自然采光的基础之上,尽量减少窗墙面积比。一般对于夏季炎热、太阳辐射强度大的地区,东西应尽量开小窗甚至不开窗;对于南面窗体则需要加强防太阳辐射,北面窗体则应提高保温性能。在国家节能标准对窗墙比的要
18、求中,北向的窗墙比为0.25,东西向的窗墙比为0.30,南向的窗墙比为0.35。,34,2、加强窗体的隔热性能增强 热反射、合理选择窗玻璃,35,四种材料窗框的参数表,一般而言,坚固耐用,水密性气密性好,外观颜色多样性,导热系数低,价格适中的窗框材料更易被市场所接受,36,3、增加外遮阳,减少热辐射,根据实践证明,适当的外遮阳布置,会比内遮阳窗帘对减少日射得热更为有效。有的时候甚至可以减少日射热量的7080。外遮阳可以依靠各种遮阳板、建筑物的遮挡、窗户侧檐、屋檐等发挥作用。,37,4、安设窗体密封条,减少能量渗漏,窗体密封一种最直接建筑节能措施,可节能15以上。窗体密封除了减少冷热量(能量)渗
19、漏还可以改善居住和工作条件。,38,4.3.2 屋顶与地板节能技术,1、屋顶节能技术,39,屋顶保温类型:,按其保温层所在位置分类,目前主要有:单一保温屋顶、外保温屋顶、内保温屋顶和夹芯屋顶。屋顶若按保温层所用材料分类,可以分为:加气混凝土保温屋顶、乳化沥青珍珠岩保温屋顶、憎水型珍珠岩保温屋顶、玻璃棉板保温屋顶、浮石砂保温屋顶、水泥聚苯板保温屋顶、聚苯板保温屋顶以及彩色钢板聚苯乙烯泡沫夹芯保温屋顶等。,40,屋顶的节能工作应注意问题,(1)屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料,以防止屋面湿作业时,保温层大量吸水,降低保温效果。(2)屋面保温层不宜选用堆密度较大、热导率较高的保温材料,以防止屋
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