建筑节能技术及应用.ppt

建筑节能技术及应用 目录 建筑节能设计要求 施工与验收 建筑节能概述 1 建筑节能技术及产品 2 3 一 建筑节能概述 一 建筑节能的重要性 二 建筑节能存在的问题 三 建筑节能的主要途径 一 建筑节能的重要性 我国现有400多亿m2房屋建筑面积 99 为高能耗建筑 所以必须进行建筑节能 我国建筑能耗和社会能源消费总量的变化 南方 年增3亿平方米 建筑能耗占全国能耗总量29 南方建筑能耗占全国建筑能耗60 南方既有建筑220亿平方米 一 建筑节能的重要性 建筑用能正持续快速上升 所占社会能耗的比重不断增大 将从目前的27 左右上升到2020年的35 左右 建设部要求到2020年应在1981年基础上节能65 到达中等发达国家水平 所以建筑节能任重而道远 实施建筑节能的好处 改善建筑物的室内热环境 降低建筑使用能耗 有利于减少大气污染 一 建筑节能的重要性 建筑能耗包括建材生产能耗 建筑施工能耗和建筑使用能耗 其中建筑使用能耗占80 90 建筑使用能耗主要包括采暖 通风 空调 照明 炊事 电气等 建筑节能是一个系统工程 必须在能源利用的各个环节和系统从规划设计到运行的全过程中贯彻节能的观点 才能取得较好的效果 门窗防热 屋顶防热 墙体防热 遮阳隔热通风 遮阳隔热 遮阳隔热 节能率国家目标 节能贡献率 遮阳节能技术13 隔热节能技术14 南方建筑节能的技术路线 27 23 50 高效率 围护 高性能 设备 共性技术 二 建筑节能存在的问题 1 现行标准对于室内热环境设计指标全国一致 城乡一致 不符合实际 应以全国5个建筑热工分区的热适应人群为依据 分别确定本地区的室内热环境控制指标 同一地区的热环境质量水平应考虑城乡差别 2 经典的节能技术尚未发挥足够的节能效益 围护结构遮阳 隔热 窗口通风 墙面隔热涂料 玻璃贴膜等被动式 低能耗降温技术的标准强制力度不够 二 建筑节能存在的问题 3 南方玻璃建筑空调装机容量和能耗同比高过一倍 忽视玻璃幕墙建筑整体热惰性差 削峰能力弱的问题所致 现行设计标准推行的 权衡判断 对比评定 方法 成为了高能耗 节能建筑 泛滥的助推器 4 建筑设备的系统运行效率普遍不高 系统运行优化控制技术 尚未纳入强制设计要求 设备系统设计者不懂自控 自控设计者不懂运行 关键没有合作意识 二 建筑节能存在的问题 5 建筑方案设计和规划许可管理环节建筑节能严重失控 基础能耗高的设计方案 只能通过大量投入高成本材料或技术期补救 根本原因在于方案许可管理无视建筑节能 违背 民用建筑节能管理条例 规定 城市规划管理部门无此作为难逃其咎 二 建筑节能存在的问题 6 建筑节能施工技术水平低 质量安全隐患大 未经培训 无证施工 超高层玻璃幕墙 墙体外保温 节能外窗 建筑外遮阳等质量安全隐患堪忧 7 建筑节能标准化水平不高 材料标准 技术标准 标准设计 图集 施工工法有待普及 三 建筑节能的主要途径 建筑节能 在满足居住舒适性前提下 采用新型保温围护结构 高效采暖空调 节能照明设备及利用可再生能源以达到节能的目的 建筑节能的途径 建筑设计 建筑设备 建筑使用者 新能源利用 三 建筑节能的主要途径 寒冷地区 以节约采暖能耗为主 兼顾夏季空调节约 对围护结构以保温为主 夏热冬冷地区 既要节约冬季采暖能耗 也要节约空调能耗 对围护结构既要保温 又要考虑夏季隔热 夏热冬暖地区 主要是节约空调能耗 兼顾冬天采暖节约 对围护结构主要考虑隔热 不同地区节能重点 二 建筑节能技术及产品 2 1建筑围护结构节能技术及设备2 1 1墙体 2 1 2门窗 2 1 3屋面2 2建筑设备节能技术及设备2 2 1水 2 2 2暖 2 2 3电2 3新能源利用技术2 3 1风能 2 3 2地热能 2 3 3太阳能 2 1 1墙体 材料 节能技术及设备 外墙节能意义重大 外墙占全部围护面积的60 以上 其能耗占建筑物总能耗的40 新型墙材节能技术 一 国外墙体材料发展现状 二 国内墙体材料发展现状 三 新型墙体材料技术 四 新型墙体材料在工程应用中的技术要求 五 复合外墙技术 一 国外墙体材料发展现状 绿色建材 是当今世界各国发展方向 轻质 高强 高效 绿色环保 以及复合型新型墙体材料是发展趋势 各国墙体材料发展情况各不相同 主要有以下五大类 混凝土砌块 灰砂砖 纸面石膏板 加气混凝土 复合轻质板 混凝土砌块 在美国和日本 建筑砌块已成为墙体材料的主要产品 分别占墙体材料总量的34 和33 欧州国家中 混凝土砌块的用量占墙体材料的比例约在10 30 之间 各种规格 品种颜色配套齐全 并制定了完善的混凝土砌块产品标准 应用标准和施工规范等 灰砂砖 产品种类很多 从小型砖到大型砌块 灰砂砖以空心制品为主 实心砖产量很小 灰砂砌块均为凹槽连接 具有很好的结构稳定性 德国是灰砂砖生产和使用量较大的国家 灰砂砖产量较大的国家还有俄罗斯 波兰和其他东欧国家 纸面石膏板 美国是纸面石膏板最大生产国 目前年产量已超过20亿平方米 日本 目前年产量为6亿平方米 其他产量较大的有加拿大 法国 德国 俄罗斯等 在石膏原料方面 近年来 用工业废石膏生产石膏板和石膏砌块发展迅速 加气混凝土 俄罗斯是加气混凝土生产和用量最大的国家 其次是德国 日本和一些东欧国家 在原料方面 加大了对粉煤灰 炉渣 工业废石膏 废石英砂和高效发泡剂的利用 法国 瑞典和芬兰已将密度小于300Kg m3的产品投入市场 产品具有较低的吸水率和良好的保温性能 复合轻质板 包括玻璃纤维增强水泥 GRC 板 石棉水泥板 硅钙板与各种保温材料复合而成的复合板 金属面复合板 钢丝网架聚苯乙烯夹芯板等 是目前世界各国大力发展的一种新型墙体材料 优点 集承重 防火 防潮 隔音 保温 隔热于一体 法国的复合外墙板占全部预制外墙板的比例是90 英国是34 美国是40 二 国内墙体材料发展现状 我国建筑材料行业流行着3个70 的说法 即房建材料的70 是墙体材料 墙体材料的70 是实心黏土砖 而建筑行业节能的70 有赖于墙体材料的改革 这种说法一方面是国内墙材应用的真实写照 另一方面也说明墙材革新有着巨大的潜力 我国的墙体材料改革已经历了10多个年头 但与工业发达国家相比 相对落后40 50年 主要表现在 产品档次低 企业规模小 工艺装备落后 配套能力差 三 新型墙体材料技术 新型墙体材料主要是非黏土砖 建筑砌块及建筑板材 实际上 新型墙材已经出现了几十年 由于这些材料我国没有普遍使用 仍然被称作新型墙体材料 特点 轻质 高强 保温 隔热 节土 节能 利废 无污染 可改善建筑功能 可循环利用 有利于提高外墙夏季隔热效果的措施 外表面涂刷浅色涂料 提高墙体的D值 外墙内侧采用重质材料 四 新型墙体材料在工程应用中的技术要求 砌体结构设计规范 GB50003 建筑抗震设计规范 GB50011 民用建筑隔声设计规范 GBJ118 民用建筑热工设计规范 GB50176 建筑材料放射性核素限量 GB6566 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准 JGJ75 2003 五 复合外墙技术 复合墙体 在墙体主结构上增加一层或多层保温材料形成内保温 夹心保温和外保温复合墙体 保温隔热性能好 能保护主体结构 延长建筑物使用寿命 保温层不占室内使用面积 不影响室内装修和设施安装 五 复合外墙技术 复合墙体A级无机保温材料 岩棉 泡沫玻璃 缺点导热系数不够好 岩棉很容易变形 B1 B2级保温材料 改性酚醛 EPS聚苯板和XPS挤塑板 泡沫玻璃 膨胀聚苯板质轻 绝热 防潮性好 五 复合外墙技术 膨胀聚苯板与混凝土一次现浇外墙外保温系统 用于 多层和高层民用建筑现浇混凝土结构外墙外保温工程 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 用于 民用建筑混凝土或砌体外墙外保温工程机械固定钢丝网架膨胀聚苯板外墙外保温系统 用于 民用建筑混凝土或砌块外墙外保温工程 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统 适用于 寒冷地区 夏热冬冷和夏热冬暖地区民用建筑的混凝土或砌体外墙外保温工程 现浇混凝土复合无网聚苯板胶粉聚苯颗粒找平外保温工法适用于 多层 高层建筑现浇钢筋混凝土剪力墙结构外墙保温工程和大模板施工的工程 2 1 3门窗节能技术及设备 一 门窗节能的意义 门窗 幕墙 是建筑物热交换 热传导最活跃 最敏感的部位 是墙体热损失的5 6倍 约占建筑围护结构能耗的40 2 1 2门窗节能技术及设备 二 门窗节能技术 外窗的节能措施 采用热阻大的玻璃和窗框窗扇材料 降低东 西向外窗玻璃的遮阳系数 提高外窗的气密性等 具体有 尽量减少门窗的面积 北向 25 南向 25 东西向 30 选择适宜的窗型 平开窗 推拉窗 固定窗 悬窗 增设门窗保温隔热层 空气隔热层 窗户框料 气密性 注意玻璃的选材 吸热玻璃 反射玻璃 贴膜玻璃 设置遮阳设施 外廊 阳台 挑檐 遮阳板 热反射窗帘 2 1 2门窗节能技术及设备 三 门窗节能设备 门窗的制造材料 从单一的木 钢 铝合金等发展到了复合材料 如铝合金 木材复合 铝合金 塑料复合 玻璃钢等 节能门窗 PVC塑料门窗 铝木复合门窗 铝塑复合门窗 玻璃钢门窗等 节能玻璃 中空玻璃 热反射玻璃 太阳能玻璃 吸热玻璃 电致变色玻璃 玻璃替代品 聚碳酸酯板 1 中空玻璃 中空玻璃应用的是保温瓶原理 是一种很有发展前途的新型节能建筑装饰材料 具有优良的保温 隔热和降噪性能 1 中空玻璃 北京天恒大厦地上22层 总建筑面积5万7千多平方米 真空玻璃幕墙7000多平方米 真空玻璃窗2500平方米 所用真空玻璃传热系数小于1 2W m2 k 计权隔声量高于36dB 它是世界首座全真空玻璃大厦 也是世界首座采用大面积真空玻璃幕墙的大厦 1 中空玻璃 国家体育馆外围护玻璃幕墙玻璃分为两种方式 西 北立面采用以乳白色双层玻璃内填白色30厚挤塑板玻璃幕墙为主 传热系数控制在0 8以内 Low E中空玻璃幕墙为辅 东 南立面采用Low E中空玻璃 传热系数控制在2 0以内 在玻璃表面镀金属或金属化合物膜 使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光 热性能 在夏季光照强的地区 热反射玻璃的隔热作用十分明显 可有效衰减进入室内的太阳热辐射 但在无阳光的环境中 如夜晚或阴雨天气 其隔热作用与白玻璃无异 从节能的角度来看它不适用于寒冷地区 因为这些地区需要阳光进入室内采暖 2 热反射镀膜玻璃 又称low E玻璃 是表面镀上拥有极低表面辐射率的金属或其他化合物组成的多层膜层的特种玻璃 Low E玻璃将是未来节能玻璃的主要应用品种 高透型Low E玻璃 对以采暖为主的北方地区极为适用 遮阳型Low E玻璃 对以空调制冷的南方地区极为适用 3 镀膜低辐射玻璃 3 镀膜低辐射玻璃 2006 2010年中国Low E玻璃需求量情况单位 万平方米 3 镀膜低辐射玻璃 五棵松体育馆外墙应用2 7万平米中空Low E玻璃幕墙 采用纳米超双亲镀膜技术 导热系数K 2 遮阳系数 0 45 国家会议中心玻璃幕墙 五棵松体育馆玻璃幕墙 几种玻璃的主要光热参数表 也称有色玻璃 能吸收大量红外线辐射能 并保持较高可见光透过率 在玻璃表面镀金属或金属化合物膜 使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光 热性能 生产吸热玻璃的方法有两种 一是在普通钠钙硅酸盐玻璃的原料中加入一定量的有吸热性能的着色剂 另一种是在平板玻璃表面喷镀一层或多层金属或金属氧化物薄膜而制成 4 吸热玻璃 4 吸热玻璃 透过不同玻璃的太阳能辐射量 又称光伏玻璃 是指用于太阳能光伏发电和太阳能光热组件的封装或盖板玻璃 主要使用太阳能超白压花玻璃或超白浮法玻璃 太阳能玻璃被广泛应用于太阳能生态建筑 太阳能光伏产业 太阳能集热器 制冷与空调 太阳能热发电等领域 作为新型节能环保类建材 太阳能玻璃有着巨大的应用潜力 目前我国的产能已经跃居世界第一位 但在核心技术层面 我国与欧美等发达国家还有一定的差距 5 太阳能玻璃 5 太阳能玻璃 国家体育馆24块太阳能电池板 德国进口 镶入外立面双层玻璃幕墙之中 为国内首次应用 很多场馆使用太阳能电池幕墙等 做到太阳能建筑一体化工程 太阳能电池路灯 国家体育馆安装的太阳能电池板 6 电致变色玻璃 由基础玻璃和电致变色系统组成 通过选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散 可保温隔热 减少能耗 7 玻璃替代品 聚碳酸酯板 PC板 又称PC板 耐力板 阳光板 俗称 防弹胶 属于热塑性工程塑料 是具有最大冲击强度的韧性板材 透光性好 强度高 抗冲击 重量轻 耐老化 易施工 而且隔热 隔音 防紫外线 阻燃 8 现代建筑遮阳技术 传统 防热 理性 艺术 技术 60 70年代 缺失 后现代 简约 80 90年代 启蒙 高技派 2000年代初 现代 疯狂 进步 建筑遮阳经历坎坷 形式进步 基础缺乏 8 现代建筑遮阳技术 在奥运村住宅卧室及卫生间中 广泛使用了百叶中空玻璃 百叶中空玻璃是在中空玻璃内置百叶 可实现百叶的升降 翻转 结构合理 操作简便 具有良好的遮阳性能 提高了中空玻璃保温性能 改善了室内光环境 广泛适用于节能型建筑门窗 8 现代建筑遮阳技术 深圳会议展览中心是世界上单片叶片最大 使用面积最大的遮阳百叶项目 已于2004年5月建成应用 其单片百叶尺寸为6m 1 3m 叶片投影总面积超过50000m2 为可调节式遮阳百叶 8 现代建筑遮阳技术 深圳会议展览中心 8 现代建筑遮阳技术 深圳会议展览中心 2 1 3屋面节能技术及设备 1 保温隔热屋面一般保温隔热屋面 平屋顶或坡屋顶 最为常用 倒置式屋面 2 架空通风屋面 3 种植屋面 4 蓄水屋面 倒置式屋面 屋面节能技术案例 国家体育馆屋顶采用比较罕见的九层复合结构 由水泥板 玻璃棉 防水层 吸隔声材料组成 并在最外层喷涂吸音材料 最大限度地减少屋外噪音的影响 3 种植屋面 德国作为最先开发屋顶绿化技术的国家 在新技术研究方面处于世界领先的地位 到2007年 德国的屋顶绿化率达到80 左右 是全世界屋顶绿化做得最好国家 欧美其它国家如英国 瑞士 法国 挪威 美国等也都非常重视屋顶绿化 并获得了很好的效果 日本政府特别鼓励建造屋顶绿化建筑 东京规定新建建筑物占地面积超过1000平方米者 屋顶必须有20 为绿色植物覆盖 否则要被予以罚款 3 种植屋面 基本构造 斜屋面木框防滑 铁丝网防滑 3 种植屋面 基本形式 目前欧美通常根据栽培养护的要求将屋顶绿化分类三种普遍类型 粗放式屋顶绿化 半精细式屋顶绿化 精细式屋顶绿化 粗放式 欧洲的斜屋顶 半精细 清华节能楼 精细式 中关村广场 3 种植屋面 典型案例 德国的坡屋顶植被屋面 日本 筑波 茅草屋 3 种植屋面 典型案例 创业大厦科委15层东平台植被屋面 芝加哥市政厅的绿色屋顶 4 蓄水屋面 苏州大学炳麟图书馆蓄水屋面 2 2 1建筑节水节能技术及设备 建筑给排水各项能耗中仅生活热水一项就占整个建筑能耗的10 30 因此 建筑给排水在建筑节能工作中占有相当的份量 不容忽视 建筑给排水节能技术 一 充分利用市政管网的压力 合理分区供水 二 合理选用水泵 三 建筑热水供应合理采用太阳能热水器 2 2 1建筑节水节能技术及设备 四 新型节水器具 设备的应用 使用新型管材和阀门 使用节水型卫生器具 配水器具 五 合理开发利用水资源 采取分质供水 中水回用 雨水利用 分质供水 六 科学设计 加强管理和计量 选用合理设计参数 热水供应采用循环系统 合理分区 减少超压出流 设置水表计量 避免管网漏损 七 真空节水技术 2 2 2暖通空调节能技术及设备 用于暖通空调的能耗占建筑能耗的30 50 如果采用节能技术 现有暖通空调系统可以完全节能20 50 暖通空调节能技术 一 房间空调器的节能技术 二 蓄能技术 三 余热回收技术 四 可再生能源在建筑用能领域的应用技术 五 VRV VWV和VAV控制技术 六 热电冷联供技术 七 吊顶冷辐射技术 2 2 3建筑电气节能技术及设备 建筑电气节能技术 一 暖通空调系统的自动控制 二 照明系统节能设计充分利用天然光源高效的照明控制系统设计科学合理地利用太阳能照明技术与产品 三 供配电系统节能设计 2 3 1风能 在建筑领域 较为常见的风能利用形式是自然通风方式 风能发电较适用于多风海岸线山区和易引起强风的高层建筑 在英国和香港已有成功的工程实例 各种通风围护结构体系 1 自然通风系列 2 通风墙体 3 双层玻璃幕墙 1 自然通风 形式 单侧通风 穿堂风 烟囱通风 1 自然通风 Thewindowsonthesouthfacadearepartiallyprotectedformthesunbyprojectingshelves Theupperwindowsprovidecross ventilationandareautomate TokyoGasKohokuNTBuilding 1 自然通风 热压通风 风压通风 清华大学建筑节能示范楼 1 自然通风 内蒙古库布奇沙漠论坛酒店 5万平米 1 自然通风 内蒙古库布奇沙漠论坛酒店 2 通风墙体 夏季 冬季 2 通风墙体 干挂瓷板面砖 干挂式背通风外墙保温隔热体系外墙面设龙骨 以多种增强板作面层装饰龙骨间填保温材料在龙骨上安装复合好的保温装饰板 2 通风墙体 北京MoMa 万国城 保温形式 100mm复合聚苯板 表面有铝箔反射层 干挂彩釉玻璃幕墙 中间10cm空气层 2 通风墙体 与普通外墙相比 通风外墙的隔热性能提高约20 需要根据气候条件选择合理的夹层宽度 开口面积适用于不太注重保温的夏热冬冷 夏热冬暖地区 3 双层玻璃幕墙 DSF 原理 DSF在夏季利用 烟囱效应 通过通风换气 降低室内温度 在冬季能产生温室效应 提高保温效果 降低取暖能耗 3 双层玻璃幕墙 DSF 形式 外挂式 走廊式 井箱式 百叶窗式 GSW外景GSW东 西办公室内景 城市之门 外景 杜塞尔多夫的ARAG总部 ARAG总部 Debis总部大楼 外层幕墙由无框的可旋转玻璃百叶板组成 德国邮政大楼 实景照片 实景照片 西立面 敞开式外走廊 丝网印刷玻璃 可调节内遮阳 內凹式玻璃遮阳 上部分反光中部遮阳玻璃倾斜角度不一样 3 双层玻璃幕墙 DSF 我国的现状 3 双层玻璃幕墙 DSF 我国的现状 目前我国存在盲目推广双层皮幕墙的问题 认为双层皮幕墙就是节能法宝 忽略了其气候适应性特点以及设计构造的高要求 应用中出现比较多的问题 包括 1 不考虑气候特征和建筑类型 盲目采用单一类型 不节能 的双层皮幕墙形式 例如 南方炎热地区办公建筑盲目采用内呼吸双层皮幕墙 不考虑与外界通风 结果消耗量风机能耗 利用室内低温空气带走空腔热量 节能效果有限 又如 现在比较多的高档住宅也采取双层皮幕墙形式 有时候完全没有必要 3 双层玻璃幕墙 DSF 我国的现状 设计中构造错误 甚至违背双层皮幕墙设计基本原理 问题1 分不清外呼吸 内呼吸幕墙系统对内 外层玻璃的不同性能要求 问题2 无法通风 或者无法有效通风 主要原因包括夹层空间面积不够 或者上下多层连通通风 实际通风效果有限 问题3 夹层不设置遮阳百叶 或采用简单的丝网印刷或彩釉百叶 或者遮阳百叶设置在室外 如北京某建筑 2 3 2地热能 浅层地热能利用技术主要采用热泵系统 包括水源热泵和地源热泵两种 进行开发利用 利用地热能实现采暖 供冷和供生活热水 建成地热能综合利用建筑物 是改善城市大气环境 节省能源的一条有效途径 主要形式水环热泵系统地下水源热泵系统地表水源热泵系统地下环路式水源热泵系统 水环热泵系统 水环热泵系统是一种能将建筑物内部余热加以回收利用的分散式空调系统 它利用建筑内区的余热弥补外区的热量损失 从而达到节能目的 此系统通常以锅炉和冷却塔为备用冷 热源 可同时为建筑物提供采暖和空调 也可使用其它低品位能源作为辅助热源 如地热水 工业废水 太阳能等 地下水源热泵系统 地下水源热泵利用地下水或土壤进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源 冬季把地能中的热量 取 出来 供给室内采暖 此时地能为 热源 夏季把室内热量取出来 释放到地下水或土壤中 此时地能为 冷源 地表水式水源热泵系统 利用湖水 河水等地表水 消耗部分电能 冬季把水中的低品位能量 取 出来 供给室内采暖或空调 夏季 把室内的热量取出来释放到水中 达到空调的目的 同时可 免费 为用户加热部分生活热水 地下环路式水源热泵系统 使用在地下盘管中循环流动的水为冷 热 源的机组供热采暖 供冷 2 3 3太阳能 太阳能光电技术 太阳能热水器技术 太阳能制冷技术 太阳能干燥和太阳灶 被动式太阳能建筑 太阳墙 太阳墙 由集热和气流输送两部分系统组成 集热系统为垂直墙板 一般为金属板材 覆于建筑外墙的外侧 上面开有小孔 与墙体的间距一般200mm左右 气流输送系统包括风机和管道 太阳墙 德国Erlangen市市政厅大楼