节能减排与绿色建筑.ppt

节能减排与绿色建筑EnergySavingandGreenBuilding 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 在过去的30年里 格陵兰岛的融化地区已经扩大了30 而且冰川正在以每年100 150立方公里的速度消融 超过阿尔比斯山的所有冰川 真有趣 可是2050年时还会如此吗 过去的一个世纪里 地球表面温度已经上升了约1华氏度 17 22摄氏度 尤其在过去的20年里加速变暖 新的有力证据表明 过去50年间地球变暖主要与人类活动相关 二氧化碳排放与全球气温上升 冰川覆盖 阿拉斯加 全球变暖的事实 节能减排就是节约成本 在哥本哈根世界气候大会上 温家宝总理公布了中国的碳减排目标 到2020年 中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40 45 减少二氧化碳排放的两个关键 节约化石能源和使用可再生能源从另一个角度来看 碳排放不仅严重影响全球的气候和环境 还与能源短缺时代的到来密切相关 国际油价的步步高升 美国和欧盟拟征 碳税 国内油 煤价上涨等 无一不预示着电能价格的进一步攀升 节能实际上就是在节约成本 减排0 997千克 二氧化碳 减排0 272千克碳粉尘 减排0 03千克二氧化硫 减排0 015千克氮氧化物 中国以火力发电为主每节约一度电 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 低碳经济与绿色建筑 建筑由于其自身的特点 被看作是走向低碳经济的最重要目标 一 总量大 能耗高 发展快 二 对建筑采取节能减排的成本最小 效果最好 建筑能耗约占全球终端能耗的40 只要提高建筑能效 全球在2010年可以减排7 15亿吨二氧化碳 相当于预计的2010年全球排放总量的27 对建筑节能来说 采取行动的收益远大于成本 建筑能耗 建筑能耗是指在建筑物使用过程中的能耗 主要包括建筑采暖 空调 热水供应 炊事 照明 电器 电梯 通风等方面的能耗 中国目前建筑能耗巨大 占全社会总能耗的约30 目前建筑基本分为以下类型 节能减排改造的主要目标 既有的大型公用建筑节能改造 大型公用建筑的供热与制冷能耗占据了约60 的最大比例 是节能减排改造项目的首选目标 照明 办公系统用电占30 推广绿色照明 节能效果将十分明显 电梯等其他设施也可以实施节能改造 建筑内部能耗分布情况 建筑节能的主要途径 建筑节能的主要途径 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术 建筑节能专家 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 建筑能源管理系统 建筑能源管理系统 BuildingEnergyManagementSystem BEMS 针对建筑内的能源站和能源输送与分配系统 主要包括 空调系统 供暖与供冷系统 供配电系统照明系统热水供应空调风系统运用先进的技术手段 如现代化的控制技术 通讯技术 空调技术 电气技术等 在建筑能源系统中实施一系列节能措施 建立先进 实用与可靠的能源监控管理体系 以达到建筑能源系统的高效 节能运行 提高建筑运营单位的经济效益的目的 能源管理系统 现代的建筑能源管理系统 BEMS 已经具有以下几个方面的作用 1 对建筑能源系统的各个子系统进行优化控制 2 实现对空调 供热系统 供配电系统 供水系统及照明系统的实时调度 3 完善建筑的能源消费计量系统 为各系统能源消耗分析提供准确数据 4 提高设备的维护效率 BEMS管理的对象 风冷热泵机组 空调机组 新风机组 与空调机组基本相同 高低压配电系统 包括变压器 高压柜 低压柜 直流屏 照明系统 包括公共照明 建筑立面照明 泛光照明 排风系统 给排水系统 电梯系统 BEMS技术的重要作用 节能效益 采用建筑能源管理系统 BuildingEnergyManagementSystem BEMS 后 可为企业带来的节能效益 建筑整体能耗的15 20 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 中央空调节能 中央空调只有工作在设计负荷下 其 能效比 才是最佳的 但目前普遍存在设计冗余较大问题 即 大马拉小车 导致日常运行中存在较大的能源浪费 中央空调系统是按天气最热 负荷最大时设计 并且留15 左右设计余量 并且 由于有四季的变化 图一 天气阴晴及白天与黑夜时 图二 外界温度不同 使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低 大型中央空调系统普遍存在30 以上的无效能耗 中央空调人工智能优化节能控制系统 系统集成技术 楼宇自动化 BAS 美国NI公司图形化工作平台 变频技术 群控理论 人工智能算法 中央空调系统运行特性物理数学模型 实际运行经验值 基本原理 安装中央空调人工智能优化节能控制系统 实时采集 监控中央空调系统各子系统的运行参数 根据热负荷实际变化要求 系统智能 自动地匹配投入运行机组台数以及水泵梯级变频 对中央空调系统主机 冷冻水泵 冷却水泵 风机柜 空气处理机组等设备进行远程群控 使整个中央空调工作在最佳负荷状态 从而实现科学节能 安全节能 高效节能 中央空调人工智能优化节能控制系统 系统架构图 软件控制主界面 软件界面 主机运行控制界面 冷冻泵运行控制界面 电动阀运行控制界面 中央空调节能控制系统已经在工程项目中得到实际应用 部分工程案例 广州建设工程交易中心中央空调系统节能改造项目广州都市华庭中央空调系统节能改造工程项目海南电信大楼中央空调系统节能改造工程项目辽宁省移动枢纽楼中央空调节能改造项目华南理工大学电力楼中央空调系统安装及节能系统项目 节能效果 用户安装该系统后 中央空调系统平均实现了冷却水泵节能40 以上 冷冻水泵节能40 以上 系统综合节能20 以上的实际节能效果 投资回收期 一般能在1 2年内收回投资成本 后期维护 维护费用极低 系统运行稳定可靠 具有很好的拓展性和可操作性 工程案例及应用效果 工程案例实景 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 蓄冷部分 中央空调水 冰 蓄冷系统 水 冰 蓄冷技术是利用夜间廉价低谷电 全部或部分制出建筑物日间所需冷量 将冷量以低温冷水 冰 的方式蓄存起来 在白天高峰电价时段 制冷机组停机或部分开启 其余部分用夜间蓄存的冷量来满足 从而达到 移峰填谷 降低电力设备和制冷设备的装机容量 为用户节省运行费用的目的 蓄冷总量 主机供冷部分 蓄冷方式下的装机容量 22 00 08 00 18 00 22 00 蓄冷运行时间 空调运行时间 非蓄冷方式下的装机容量 负荷 低电价 高电价 电力负荷峰谷差能源浪费 用户侧调峰最佳手段 蓄冷 社会效益 能源合理化利用 峰谷电价差政策 降低用户运行费用 经济效益 享受低价电力 水 冰 蓄冷的应用意义 目前为止 全国已安装400余套冰蓄冷空调系统 中央空调水 冰 蓄冷系统特点 经济 实用 移峰填谷 节约电费 适合供冷系统的扩容和节能改造 夏季蓄冷 冬季蓄热 实现蓄冷和蓄热的双重使用功能 可以利用消防水池 原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄水槽 从而降低初投资 效率高 节能 蓄冷过程在夜间进行 气温更低 制冷主机效率更高 制冷单耗下降 在蓄冷时制冷主机能维持满额度容量运行 COP值高 耗电少 通过合理的匹配 水蓄冷空调系统较常规中央空调系统节省运行费用10 25 运行维护简便 水 冰 蓄冷系统及控制方式与常规空调系统相似 技术要求较低 维修简单 减少空调后期维护 节省空调和电力设备的维护保养费用 冰球 盘管 内融冰 外融冰 冰浆 静态冰蓄冷 动态冰蓄冷 第一代 第二代 制冰效率较低系统能效 COP 较低占地面积大释冷过程负荷适应性较差应用广泛 技术成熟可靠 制冰效率较高系统能效 COP 较高场地制约小适应性强 应用范围广技术较新 控制较复杂 技术发展 显著节省运行费用 相对非蓄冷空调 可降低运行费用30 以上 减小系统装机容量和功率达30 50 提高设备利用率 减少一次性电力初投资 得到相关电力优惠 如减免增容费等 集中供冷 集中设置中央机房 统一布置系统设备 可以节省大量建筑空间 美化环境 节能效益 可口可乐装瓶商生产 东莞 有限公司厂房 宿舍 仓库共占地面积为五万一千一百三十九平方米 建筑面积共四万五千平方米 改造效果 项目建成后 每年可以减少95万KWh的高峰用电 增加10 1万KWh平段用电量 增加83万KWh低谷用电量 年节约电费超过60万元 节省率达23 1 基本上3年内收回成本 实际案例 可口可乐公司水蓄冷 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 热泵 是一种能从自然界的空气 水或土壤中获取低品位热能 经过电力做功 提供可被人们所用的高品位热能的装置 可利用的低温热源 土壤源 于当地年平均气温一致 地下水 河 湖 水 海水 城市污水 空气源 热泵技术 回收其它装置无法回收的低品位热能 系统效率高 每1kW电能可提供约4kW的热能 一机多用 采暖 空调 热水三联供 一套装置代替制冷机和锅炉 自动化程度高 可实现全自动化控制 实现无人化运行 运行成本低 制冷时节约运行费用20 40 供热时节能50 以上 洁净环保 降低有害气体的排放 改善大气环境 热泵技术特点 热泵供冷供热系统已在广东外商活动中心 肇庆皇朝酒店得到应用 风冷热泵热水系统也在东莞巨辉手袋厂 东莞力祥鞋厂等地建立了示范工程 取得显著的经济社会效益 太阳能 风冷热泵供热系统也正在华南师范大学实施 为6栋学生宿舍提供生活热水 实际应用案例 广东外商活动中心 广东外商活动中心热泵供冷供热系统 实际应用案例 中国科学院外国专家公寓 中国科学院外国专家公寓地源热泵系统 设备投资 热泵供热 制冷系统 1400元 kW锅炉 制冷机系统 1600元 kW运行费用 热泵系统 0 17元 kW燃气锅炉 0 28元 kW燃油锅炉 0 50元 kW 实际效益比较 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术 成为世界各国竞相研究应用的热点 最近10年以平均30 年的速度递增 最近3年更是以50 年以上的速度高速增长 目前 大面积商品化太阳电池效率达到18 19 在国外 日本相继提出了 阳光计划 和 新阳光计划 德国有 十万屋顶计划 美国提出了 百万太阳能屋顶计划 这些计划中有的已完成 有的还在实施中 在国际上形成了应用热潮 在国内 上海市正在着手制定 十万屋顶计划 到2010年世博会期间建设十万个太阳能光伏屋顶电站 在深圳建成了国内最大的并网光伏电站 在北京2008年的奥运场馆也开始采用光伏建筑 太阳能光伏发电技术已十分成熟 今后的研究重点主要集中在降低成本与提高效率两方面 光伏发电系统主要有两运行方式 并网运行和离网独立运行方式 太阳能光电利用与绿色照明 太阳能光电系统包括 光伏屋顶系统光伏发电与遮阳系统集成光伏幕墙系统风光互补路灯光伏发电的其他应用针对白云机场货站的情况 可选择采用风 光互补路灯系统 同时结合LED节能灯具或者T5高效荧光灯具的使用 实现照明方面的节能减排目标 技术选择 风光互补发电充分利用了风能和太阳能两种资源时间 空间上的互补特性 风光互补路灯系统不需挖沟埋线 不需要输变电设备 不消耗市电 安装任意 维护费用低 低压无触电危险 使用的是洁净可再生能源 是典型的环保节能高科技产品 它代表着未来城市道路照明的发展方向 广州市地处亚热带 有着丰富的风能和太阳能资源 夏季的光照时间长强度高而冬季的风很大 风能和太阳能的时间 空间互补性很强 在白云机场货站等地方的周边开阔区域为安装风光互补路灯提供了极好的自然条件 风光互补照明系统 风光互补路灯 道路用风光互补路灯效果图 风光互补路灯效果图 太阳能光伏发电系统在城市中有着非常广泛的应用领域 在不同的场合都可以有不同规模的光伏产品为用户提供节能 高效 便利的服务 也为城市 建筑增添新亮点 太阳能交通标识 太阳能道钉 太阳能庭院灯 草坪灯 太阳能信息发布屏 太阳能应急电源太阳能喷泉 太阳能光电的其他应用 LED属半导体发光器件 具有光效高 工作电压低 耗电少 体积小 可平面封装 易于开发轻薄型产品 结构坚固且寿命很长等特点 科技部 国家半导体照明计划 协调领导小组将广州市列为国家半导体照明应用试点城市 LED在白云机场货站的节能减排规划中可以采取的应用范围主要有 室内照明 几乎可适用于所有建筑内部照明 目前照明级LED每瓦光效已达40lm 逐步接近日光灯 50lm左右 的光效 路灯照明 主要用于道路 园区 场站等处照明 建筑外墙装饰 轮廓灯 射灯等 公共设施指示灯 LED指示牌 行人指示灯 LED地埋灯 草坪灯等 与光伏发电结合的太阳能固体半导体照明应用 目前 很多光伏产品均是以LED为光源 绿色照明 1 LED的应用 这是一个采用太阳能光伏发电 900WP 提供电力 照明级功率型LED作为光源的绿色照明系统 应用于城市商贸广场的景观照明 图中的 满天星 就是单颗功率为1瓦的LED光源 取代了原来的单颗功率为30W的卤素灯 总功率只有原来的1 30 节能效果十分明显 太阳能半导体固体照明示范工程 宁波 高效节能荧光灯 采用国际最先进的稀土三基色荧光光源 其光效提高20 以上 省电高达45 50 以上 并借助高功率因数 低功耗优质电子镇流器的强力支持 将其节能高效 绿色环保 易于健康的独有特性完美展现 该产品光效好 显色性好 无噪音 无频闪 抗干扰 功率因数接近于1 功率损耗低至3W 同时具备了更长的使用寿命 更便捷的安装方式等特性 特别适合于建筑节能项目 产品系列 1 JN T5 新装型节能灯 不需要转换 也叫非转换型节能灯 适用于新建建筑物的灯具配套 2 JN T8 T5 4W 35W 转换型节能灯 适用于已落成建筑物照明灯具的节能改造 直接替换 简单便捷 绿色照明 2 T5系列高效荧光灯 性能测试对比表 照明节能收益 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 办公系统用电节能技术 针对电脑 交换机 路由器 复印机 打印机 饮水机 台灯 台扇等日常办公系统的用电 可采用 智能节电器 实现节能降耗 智能节电器是一款高科技 高效率的新型节电产品 其系统净化和电磁能量补偿功能 可稳定供电电压 消除高次谐波 瞬变 浪涌的干扰 提高照明系统的功率因数 减少线损 延长灯具的使用寿命 有效抑制不必要的电力消耗或减少浪费因素 吸收浪费部分再转换为有用电能 以达到减少电力消耗的目的 并且保证负载设备正常稳定的运行 使照明 办公系统处于能耗与效率相匹配的最佳工作状态 DGN系列 DPT系列 智能节电器特点 高智能节电 可实现用电设备的输出功率与实际所需功率精确匹配 减少无功功率 提高有功功率 节电率达15 40 抑制电网瞬变的冲击 吸收谐波 浪涌 脉冲等失真电 软启动 全压启动 启动时间可调 完善的保护功能 过压 欠压 缺相 过载 过流 过热 故障自动旁路 安全可靠 旁路系统 节电 市电双回路切换 旁路与节电水平均可实现手动与自动调节 具有电脑及远程自动化控制RS 485或RS 232接口 可用于远程控制升级 及现场电脑修改程序 多时段调整 天体钟自动跟踪控制开关时间 防盗报警等可选外延型功能 适应性强 节电效果立即 直观 安装简便 可以直接安装在照明 办公系统线路上 无须更改线路 外形美观 体积精巧 不会影响安装现场统一布局 操作 维护简便 成本低廉 动态跟踪 自动节电 无须专人操作管理 并可有效地延长负载寿命和减少维护成本 51 系统构成 智能节电器已在众多知名建筑 企业等到应用 实际应用案例 中共中央党校 毛主席纪念堂 人民大会堂 哈药六厂 兰州大学 中国石油大庆分公司 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 广州地区建筑围护结构技术现状 上世纪90年代前 广州地区围护结构特点为 外墙普遍采用180mm实心砖墙 少数东 西墙厚增加到240mm 内外2道砂浆抹灰 实际传热系数为2 3 2 7 W m2 K 屋面做法为大阶砖通风空气层架空 中间100mm钢砼板 上20mm防水砂浆二道柔性防水层 层顶内2mm砂浆抹灰 实际传热系数为1 4 W m2 K 左右 上世纪90年代后 随着广州地区经济发展 对民用建筑功能要求相应提高 墙改的趋势是建筑外墙为轻质墙体 如空心砌块 陶粒砼土 灰砂砖等 屋面隔热采用80mm厚珍珠岩或陶粒等轻质材料 效果较好 建筑围护结构节能 1 建筑外墙保温技术 2 屋面节能技术 3 建筑遮阳技术 4 外窗节能技术 建筑围护结构主要节能技术 外墙自保温系统 适用于节能要求不高的建筑 外墙夹芯保温系统 适用于低层小型建筑 外墙内保温系统 适用于独户墙体节能改造 外墙外保温系统 效果最优 适用于各类新建建筑以及旧楼改造 主体墙水泥砂浆找平层专用粘结剂保温层固定件聚合物砂浆玻纤网格布聚合物砂浆弹性涂料或面砖 外墙外保温外墙内保温 建筑外墙保温技术 倒置型保温屋面 保温层置于放水层之上生态型隔热屋面 蓄水 植被 绿化通风隔热屋面 架空大阶砖 五角隔热砖 倒置型保温屋面结构 生态型屋面 屋面节能技术 外窗遮阳 固定式 活动式屋面遮阳 屋顶构架遮阳 屋顶花园绿化遮阳 植被 攀援 建筑周围 墙面遮阳 东 西墙专用遮阳构件 建筑外窗固定遮阳和活动遮阳 建筑遮阳技术 玻璃隔热技术 Low E中空玻璃外窗结构选择 铝合金 PVC塑料玻璃幕墙技术 双层玻璃幕墙 Low E幕墙 Low E玻璃窗隔热示意图 外窗节能技术 对于一般的公共建筑 非玻璃幕墙 采用以上措施需要增加初投资约200 250元 m2 可节约制冷机组的初投资约100元 m2 因此 围护结构实际的等效投资为100 150元 m2 全年可节约电费50元 m2 因此围护结构投资在2 3年内即可收回 对于玻璃幕墙 Low E 的公共建筑 初投资较大 等效投资大约为300 350元 m2 因此相对于传统玻璃幕墙的投资回收期需要6 7年 建筑围护结构投资回收期 背景2 打造绿色建筑 1 先进的能源管理系统 2 中央空调节能系统 3 水 冰 蓄冷技术 4 热泵空调 采暖 供热 5 太阳能光电利用与绿色照明 6 办公系统用电节能技术 7 建筑护围结构节能 8 电梯节能技术3 总结 目录 电梯节能技术 采用电梯电能回馈系统 能有效的将电梯控制系统中电容储存的直流电能转化成交流电 并回送给局部交流电网供周边其他用电设备使用 系统节电率可达15 40 如果将电梯节能发电装置在全国每部电梯中推广应用 将电梯处于发电状态的电能回馈再生利用 每年可为全国节约电量约80 4亿度 以全国07年低的电梯数量91 7万台 年消耗电能267 7亿度 电梯电能回馈系统平均节电率30 计算 货梯 客梯 扶梯 电梯节电原理 电梯运行中多余的机械能 含势能和动能 需要处理 通常会转化成直流电能储存 同时转化成热能消耗 电梯电能回馈系统能有效的将电容中储存的直流电能转化成交流电 并回送给局部交流电网供周边其他用电设备使用 节电效果十分明显 节电率可达15 40 电梯的电机功率与电梯的使用频率 楼层越高 功率越大 使用越频繁 节能效果越好 由于无电阻发热元件 机房温度下降 可以节省电梯机房空调和降温设备的耗电量 在许多场合 节省空调和降温设备的耗电量往往会带来更大的节电效果 系统架构 电能回馈系统集成了双向自动电压跟踪和PWM脉宽调制技术的DSP数字中央处理器自动实时检测变频器的直流母线电压 将变频器的直流环节的直流电压逆变成与电网电压同频同相的交流电压 经电抗器和噪声滤波器进行多重电噪声滤波后输送到交流电网 从而达到电能回馈电网的目的 节电系统流程图 电梯电能回馈系统结构 安全性分析 确保电梯运行安全是第一位的 电梯回馈系统和原电梯控制系统是两套完全并行的控制系统 与电梯控制系统无关 对电梯的安全无任何影响 也不会对电梯正常运转造成影响 一旦回馈系统发生故障 也不影响电梯使用 正常时回馈系统优先于制动电阻工作 当回馈系统发生故障时 立即停止电压输出 并停止工作 制动电阻开始工作 对变频器及电梯控制系统无任何影响 电梯节能系统