建筑节能技术及案例介绍ppt课件

3 建筑节能技术介绍 王洪强 绿色建筑及节能建筑概念发展历程 建筑节能 侧重于在建筑的施工和使用过程中 降低建筑能耗 绿色建筑定义 在建筑的全寿命周期内 最大限度地节约资源 节能 节地 节水 节材 保护环境和减少污染 为人们提供健康 适用和高效的使用空间 与自然和谐共生的建筑 1 绿色建筑的概念及发展目标 绿色建筑设计理念节能能源 充分利用太阳能 采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调 减少采暖和空调的使用 根据自然通风的原理设置风冷系统 使建筑能够有效地利用夏季的主导风向 建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局 节约资源 在建筑设计 建造和建筑材料的选择中 均考虑资源的合理使用和处置 要减少资源的使用 力求使资源可再生利用 节约水资源 包括绿化的节约用水 回归自然 绿色建筑外部要强调与周边环境相融合 和谐一致 动静互补 做到保护自然生态环境 舒适和健康的生活环境 建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料 室内空气清新 温 湿度适当 使居住者感觉良好 身心健康 绿色建筑的建造特点对建筑的地理条件有明确的要求 土壤中不存在有毒 有害物质 地温适宜 地下水纯净 地磁适中 绿色建筑应尽量采用天然材料 建筑中采用的木材 树皮 竹材 石块 石灰 油漆等 要经过检验处理 确保对人体无害 绿色建筑还要根据地理条件 设置太阳能采暖 热水 发电及风力发电装置 以充分利用环境提供的天然可再生能源 争取到2020年 大部分既有建筑实现节能改造新建建筑完全实现建筑节能65 的总目标大城市和东部经济发达地区要更高节能 到2020年 中国建筑的资源节约水平接近或达到现阶段中等发达国家的水平 中国绿色建筑的发展目标 绿色设计 GreenDesign 是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流 绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思 同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归 也可称为生态设计 EcologicalDesign 环境设计 DesignforEnvironment 等 绿色设计的原则被公认为 3R 的原则 即Reduce Reuse Recycle 减少环境污染 减小能源消耗 产品和零部件的回收再生循环或者重新利用 2节能住宅设计 1 规划设计 节能规划设计就是分析构成气候的决定因素 辐射因素 大气环流和地理因素的有利和不利影响 通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用 改造 形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境 2 建筑选址 3 建筑布局 避免 霜洞 效应 建筑不宜在凹地里向阳 身心健康避风 减灾和保温 利用建筑的布局 形成优化微气候的良好界面 建立气候防护单元 对节能有利 建立一个小型组团的自然 人工生态平衡系统 节能建筑的形态要求 体形系数小冬季日辐射得热多避寒风有利 4 建筑形态设计 5 建筑间距设计 日照标准 日照时间和日照质量 住宅群的日照间距 6 建筑避风设计 利用建筑物阻隔冷风设置风障避开不利风向减少冷空气对建筑物的渗透避免局地疾风建筑物形态与气流 单体建筑物的三维尺寸对其周围的风环境带来较大的影响 7 建筑朝向设计 冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙夏季有良好的通风 冬季避免冷风吹袭充分利用地形和节约用地照顾居住建筑组合的需要 日照间距指前后两排南向房屋之间 为保证后排房屋在冬至日底层获得不低于二小时的满窗日照而保持的最小间隔距离 L H H1 tana 深圳建科大楼 建科大楼是深圳市建筑科学研究院的研发和办公基地 位于深圳市福田区梅坳三路和梅坳六路交界处 大楼用地面积3000m 地下2层 地上12层 总建筑高度57 9m 设计总建筑面积18170m 大楼于2009年3月全部投入使用 建科大楼作为国家财政部 建设部第一批可再生能源建筑应用示范项目 同时为国家 十一五 科技支撑计划的 华南地区绿色办公建筑室内外综合环境改善示范工程 联合国开发计划署 UNDP 低能耗和绿色建筑集成技术示范与展示平台 基本情况 北 8层职工宿舍 1 2层办公楼 7层办公楼 9层办公楼 建筑功能要求与布局首层 开放式大堂和架空人工湿地2 3层 绿色展览厅4层 实验室5 6层 交通互动空间 报告厅 空中花园 7 10层 办公空间11 12层 生活配套区 德国柏林国会大厦 柏林大奖 环保 节能 10几层高 无电梯 看整个柏林全景 无灯光 无空调 网状东西遮阳设备 可移动 模拟节能住宅 阳光控制 屋顶可以升起来 德国2000年汉诺威世博会 建筑节能途径 2 1围护结构绿色节能材料利用2 2太阳能设计利用2 3自然通风2 4自然采光2 5风力发电 2 6地源热泵2 7余热回收利用2 8非传统水源利用2 9节能电器使用 2 1围护结构绿色节能材料利用 建筑外围护结构就是构成建筑封闭空间与外界大气直接接触的部分 建筑节能有关的基本概念 1 导热系数W m K衡量各种建筑材料的热工指标 0 12保温材料 0 05高效保温材料 2 传热系数W K衡量围护结构的热工指标 X 0 041W mK 0 035W mK 0 07W mK 0 65W mK 2 33W mK 不同材料保温性能比较 单位 CM 外墙节能 降低外墙的传热系数 外窗节能 一是降低外窗的传热系数 如使用传热系数小的塑钢 断热窗框型材 中空 双层玻璃 low e玻璃等 二是降低外窗的遮阳系数 如增设遮阳装置 使用镀膜玻璃等 屋顶节能 降低传热系数 1 夹心复合墙 2 内外保温复合墙 外保温复合墙 外保温 塑料膨胀锚栓 抗裂防护层 基层墙体 砂浆找平层 抗裂胶浆 柔性耐水腻子 饰面层 涂料 耐碱玻纤网格布 抗裂胶浆 粘结层 保温层 膨胀聚笨板 内外保温优缺点应用范围 3 节能门窗 隔热保温窗帘 1 夏季 使用隔热保温窗帘 太阳光向室内辐射的热量 大部分被反射回去 太阳保护指数 IPS 可达到60 8 室内温度对比无窗帘要低6 12度 比使用普通窗帘要低4 6度 2 冬季 使用隔热保温窗帘 从室内人体和物体辐射到窗帘上的绝大部分热量 都会被窗帘反射回来 有效阻止了热量的散发 提高了室温 4 屋顶节能构造 a 正置式涂膜屋面 b 倒置式涂膜屋面图2 1 9涂膜防水屋面构造 窗户遮阳性能 2 2太阳能设计2 2 1被动式太阳能系统在建筑中采用被动式太阳能设计可以减少高达50 的普通采暖所需的能量 1 被动式太阳能采暖技术 直接得热 冬天晒太阳 间接得热 热反射 2 被动式太阳能制冷技术 如在朝南的窗户上安装合适的遮阳棚 允许冬天角度地的太阳光线照射进来 而在夏天遮挡高角度的太阳光 在炎热季节 白色屋面或反射屋面有助于反射太阳光 提高夏日室内的舒适度 而热气流烟囱可以利用热空气上升的自然倾向来给建筑降温 设置在屋顶的烟囱可以帮助往往滞留在顶棚附近位置的热空气排出 在建筑南向种植大量的落叶植物及树木 主题馆垂直绿墙实景 绿化施工实景 外墙部分施工好后的实景 2 2 2主动式太阳能系统光电建筑不仅使建筑节能降耗 更能提供清洁能源 从而实现建筑本身从被动节能变成主动制造能源的革命性转变 这将成为现代建筑设计领域中最重要的发展方向 也是太阳能光电技术应用最为广阔的领域 光电建筑设计也必将成为未来绿色建筑 低碳建筑 生态建筑 智能建筑设计的主流 太阳能光伏发电太阳能热水器 浴室采用太阳能智能集中供热系统 通过太阳能集热模块吸收太阳能 对管道内的冷水加温 利用清洁的太阳能加热水包括太阳能智能供热 采用中水回用技术处理 通过采用膜生物反应器组合工艺 进行水处理 将处理后水直接用于景观及绿化灌溉 增设了热交换池 充分利用洗浴废水的剩余热能 来加热新鲜水 整个项目可以节约能源超过1 3 上述三项技术应用的投入产比合理 投入分别为4 5万元 52万元和200万元 同济大学浴室节能环保综合项目 2010年我国的太阳能热水器年产量为4900万平方米 太阳能的保有量为1 6亿平方米 国家对太阳能热水器产业的发展规划 2015年我国太阳能热水器的保有量达到4亿平方米 中国馆太阳能光伏建筑一体化 中国馆太阳能发电建筑一体化施工过程 68米平台组件安装示意图 中国馆太阳能发电建筑一体化的环保效应整个太阳能发电系统装机容量为0 302MWp 年均上网电量约28万kWh 每年可节约标煤约111吨 年均减排二氧化碳 CO2 241吨 年均减排二氧化硫 SO2 84吨 年均减排氮氧化物 NOx 4吨 年均减排烟尘约74吨具有十分明显的节能环保效益 2010年和2020年中国电力消费构成 2010年 2020年 太阳一年中到达地球的能量够全人类用上百年 人类在地球上可收集的太阳光1015W 消费的能量1 3 1013W 太阳能的充分开发利用可满足人类所有能源需求 未来可再生能源发展趋势 数据来源EUJRCPVRoadmap2004 未来主要能源供应 光伏能源 2 3自然采光自然采光是指利用自然光为建筑的室内空间提供照明 利用自然采光可以最大限度减少甚至取消人工照明 同时提供高质量的照明 增进居住或使用者的健康并提高工作效率 建筑内不同部位所要求的光量不同 通过某些富有创意以及考虑周全的设计 自然采光有可能在几乎任何类型的建筑中为大多数的功能空间提供足够的照明 2 4自然通风系统一是自然通风 可以通过排风口 烟囱和可操控的窗户相结合来实现 二是机械通风 使用机械设备驱动力来驱动通风过程 三是混合式通风 自然通风和机械通风相结合引起自然通风的驱动力 建筑朝向 烟囱效应 冷却塔效应 双层立面 深圳建科大楼 实验证明 报告厅在25 情况下 可以依靠自然通风营造舒适的热环境 并提供良好的空气品质 不需要空调 2 5风力发电 我国风能资源丰富 据估算陆地风能资源可开发量为23 8亿千瓦 海上风能资源可开发量约2亿千瓦 截至2010年年底 中国风电累计装机4473万千瓦 超越美国成为全球风电装机第一大国 并网风电装机容量达到2958万千瓦 居世界第二位 2011年1 5 预计2015年3 预计2050年17 2 6地源热泵 江水源热泵 99 地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术 地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量 包括土壤 地下水 地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源 然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统 是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统 抽取地下水水源热泵 但由于技术限制 全部回灌不易做到 监督实施也比较困难 而且容易造成地下水污染 在国外目前大面积推广使用的是埋管式地源热泵技术 是充分利用浅层地热的最佳技术途径 目前埋管式地源热泵在欧美国家已得到普遍应用 已被充分证明是成熟可行的技术 在我国 建设部和一些省市的建筑节能政策中明确提出要推广使用地源热泵 欧美普遍使用的是在别墅中 在冬天取暖 夏天空调的地区 地源热泵系统 100 地源热泵诞生于20世纪80年代中期 据美国10年来的统计资料 地源热泵的运行费用 采暖 比耗电空调节约22 25 比燃油 燃煤锅炉运行费用节约40 60 系统平均寿命预计15 18年 开式循环系统30年 闭式循环系统寿命预计50年 101 102 地源热泵累计建筑面积应用亿M2 适应范围 1 冬天的供热与夏天的制冷基本平衡的地区 2 北方地区要慎重 第一年 效果好第二年 还可以第三年 降到20 第四年 树发牙开花推迟1个月 地下水结冰了 2 7非传统水源利用 中水利用 中水回用系统采用膜生物反应器 MBR 工艺 将展馆内盥洗 冲厕水 以及区域内初期雨水进行中水工艺处理后制取中水后 将达到 城市污水再生利用杂用水水质标准 以作为公用的杂用补充水 同济大学游泳馆总建筑面积5500m2 其中地上一层面积4000m2 地下室面积1500m2 节能措施有 以空气源热泵冷热水机组作为中央空调的冷热源 其每消耗1KW电量 可以从空气源中得2 6 4 5KW热量 使用顶棚开启技术 从空气中吸取热量或向空气中释放热量 同济大学游泳馆节能措施 2 8余热回收技术 2 9生活中节能1 采用节能电器 变频空调 节能冰箱 节能灯等 讨论 晚上有事暂时离开房间是关灯省电还是开灯省电 讨论 开车时到底是开空调还是开窗比较省油 清华节能楼示范项目课下阅读 清华节能楼面积3000平 地下1层 地上4层 集中世界上80 节能技术 包括了对建筑物理环境控制与设施研究 声 光 热 空气质量等 建筑材料与构造 窗 遮阳 屋顶 建筑节点 钢结构等 建筑环境控制系统的研究 高效能源系统 新的采暖通风和空调方式及设备开发等 建筑智能化系统研究等 比起普通的建筑 节能楼全年电耗仅是北京市同类建筑的30 降低7成 夏季空调耗能减少9成 冬季可以基本实现零能耗采暖 清华大学超低能耗示范楼结构图 地下室里也能有阳光示范楼南侧有3个彩色立柱 其上将被安装自动跟踪太阳光的透射式采光机 这种采光机能自动跟踪太阳 进行阳光采集 再通过光纤传导 就能把太阳光引进地下室 最远阳光传导距离可达200米 此外 示范楼屋顶还将设置碟式太阳光收集器 利用抛面反射镜将平行的太阳光汇聚 通过传输 也能为地下室提供照明 神奇 玻璃能发电南外墙装上了30平的单晶硅光电玻璃 30平方米发电玻璃的峰值发电能力为5千瓦 光电玻璃位于结构夹层外侧 不影响采光 同时与双层皮幕墙组成光电幕墙 光电幕墙的电能是一种净能源 发电过程无废气 无噪音 也不会污染环境 是一种 绿色幕墙 相变地板收放太阳能把特殊的相变材料作为蓄热体 填充到常规的活动地板就制成了相变地板 冬季 蓄热体白天可以蓄存照进室内的太阳光热量 晚上又向室内放出蓄存的热量 这样室内温度波动将不超过6摄氏度 相变地板 Low e镀膜玻璃 真空玻璃 遮阳装置等各种材料配合使用 可使我国各类建筑的冬季采暖能耗降低到每平方米10瓦 仅为目前采暖能耗的三分之一 由于围护结构导致的建筑耗冷耗热电量仅为常规建筑的10 在非潮湿地区 甚至可以建造出接近 零能耗 的建筑 地板送风更快更直接比起从头顶天花板送风 从地板送风的好处是可以更快 更直接到达人的活动区域 孔板送风地板的送风量和风速由藏在其下的控制系统控制 而控制系统连着屋顶测二氧化碳浓度的装置 作用是测试出屋内的人数 并由此决定送风的多少 Low e玻璃 真空玻璃冬保暖夏隔热 自洁净玻璃玻璃幕墙Low e玻璃表面所镀的膜层厚度还不到头发丝百分之一 它的低辐射膜层能将80 以上的远红外热辐射反射回去 就像一面反射镜 冬季 它将室内热量的绝大部分反射回室内 由此保暖 夏季 它又可以阻止室外的热量进入室内 隔热效果很好 发电还可同时供热制冷示范楼的大部分能源来自地下室的美国产燃气内燃机 机组看上去也就半人来高 延伸出大大小小的管道 它燃烧天然气发电 再由发电后的烟气余热产生热水供热或作为空调吸收式制冷机的动力 就好像一个小型的热电厂 燃料利用率非常高 正是所谓的热电冷三联供 无处不在的 空调 全新的 空调 系统 耗能只有传统空调的一半 舒适度却高出许多 空调 天花板 节能楼一层的天花板上 密布着 抢眼 的蓝色网栅 设计人员管它们叫 辐射吊顶 其实就是一根根直径6毫米的塑料管 里面充满一定温度的水 通过水循环带给房间加热或者降温 冬季取暖时 循环在系统中的是32 的热水 夏季水温则为18 辐射吊顶 系统免除了人们吹 空调风 的不适 舒适度大大提高 空调 地板 节能楼在地板上采用了利用太阳能调节温度并具有送风功能的技术 这种 相变蓄能地板 是把特殊的相变材料作为蓄热体填充到常规的活动地板中 冬季 蓄热体白天可以储存照进室内的太阳光热量 晚上又向室内放出储存的热量 使室内昼夜温差不超过6 节省了冬季采暖能源 蓄热地板中有几块表面布满小孔 被称为 送风地板 它能把户外的新鲜空气送到室内 并根据屋内人数决定送风的多少 比起从天花板送风 它的好处是可以更快 更直接地到达人的活动区域 个性化 空调 工位 与一般写字楼里的 格子间 大同小异 不同的是多出一个莲蓬式的风口 使用者根据自己的喜好调节送风方式 改变局部的温湿度 同时 工位隔板内还暗藏一根根类似 辐射吊顶 的充水细管 用以调节温度 能满足个性化的需求 排风孔开启冬