低碳办公楼设计

1、 低碳办公楼设计摘要：目前的写字楼正变得更节能。特别加热的重要性正在减少，但用电量的比例不断增加。当CO2当量排放被认为是，从能耗的二氧化碳排放量补足总量的重要份额，表明建筑材料具有高的重要性这常常忽略时运行建筑物的唯一的能量效率被考虑。本文研究了新的办公楼设计阶段，提供不同的选择来影响从能源使用的建材和二氧化碳当量的排放量以及它们之间的关系应该如何处理建筑能耗，二氧化碳当量排放能耗。另外本文研究了我们应该怎样重量的主要能源使用和不同的设计方案的二氧化碳当量排放量。结果表明，使用能源的减少降低了在主能源的使用和CO2当量排放量。特别是用电量的减少有两种主要的能源使用和二氧化碳排放量高的重要性时

2、，化石燃料的使用。当生物基，可再生能源和核能来提供能量的办公楼最低二氧化碳当量的排放量得以实现。显然，然后从建筑材料和产品的能耗二氧化碳当量的排放量中所占的份额成为二氧化碳当量的排放量的主要来源。当生物基局部加热或可再生能源中，除了区域制冷中，使用最低的一次能源达到了。最高的一次能源是对核电方案。关键词：能源效率;二氧化碳排放;一次能源1. 简介建筑占大约在欧洲的总能量利用1，约36的欧盟二氧化碳排放总量2,3的40。尽管已经提出在建筑层面节能措施，在市/区两级净能源的使用仍在增加。建筑是实现欧盟能源节约目标的重要和应对气候变化，同时有助于能源安全4。建筑行业和建筑环境是能源的最大贡献者之一，

3、并料全球使用。在欧盟北部，总的最终能源使用的41来自建筑，在住宅建筑5使用30。根据EuroACE报告6，在建筑物中使用的能量的57为空间加热，热水25，用于照明和电器11，7，做饭。建筑是一个极其复杂的工业产品，几十年的寿命。虽然有一定的正在进行的努力来控制和管理的建筑物（即能源法规，自动化和控制方案，热舒适性），全面的办法一直缺乏7,8在环保方面各个方面，特别是在建筑物的生命周期设计阶段。不幸的是，它是在设计阶段时最大的机会，以影响变化，其好处是可以持续几十年都可用。在芬兰，住宅和商业建筑占所有能源消耗的40;除了商业和公寓楼有在某些时期的高峰需求有显着的影响。能量和电场强度在商业建筑中明

4、显增加，和住宅用能继续增加（主要由于用电）。芬兰能源政策的主要特点是提高能源效率和可再生能源9越来越多地使用。为了实现可持续发展的转变，能源系统，当局设定的目标，既节约能源，提高使用低污染的能源，因此较高的优先领域。建设低能耗建筑，其特点是比普通节能标准的新建建筑降低热能的需求，是按照减少能源使用的申报国家目标。但是，在未来的使用电量的将是更重要的在相对于二氧化碳排放和一次能源的使用。建筑物的供暖需求下降了提高绝缘，降低空气泄漏，从通风空气热回收。然而，这些措施导致增加使用的材料。作为能量用于构建操作减小，能量的生产相变多，影响优化中使用的相对重要性旨在减少生命周期的能源使用。的生命周期一次能

5、源使用建筑物还取决于能量供应系统。目前，在建的环境中使用可再生能源的份额非常谦虚; 2010年10年可再生能源占欧盟27国的最终能源消费总值的10.3。在国家和国际层面上，能源效率和可再生能源比重的生产指标暗示的间歇性可再生能源急剧增加。其采用了更大的份额相比，如今的水平与现今技术的可再生能源提出了许多挑战。可再生能源供应，如太阳能，风能具有波动性质，这显然是有问题的需求方面：能源需求通常是相当恒定或者经常不在同一个时间周期的供应。此外从可再生能源的峰供应可以比需求更高和过量的可再生能源不能存储。尤其是在北方气候，需要对当地可再生能源生产（集热面积等）的空间可能会变得特别大。此外，建筑物/区的

6、位置不总是适合于利用一些可再生能源。在建筑环境可持续发展的目标是降低材料和建筑节能的使用性质的有害影响。常建筑能源的使用和它的CO 2当量排放的最小化被认为是所希望的目标。然而，由于能量利用降低CO 2当量排放从建筑材料和产品的增加始发的重要性。因此，什么样的材料和建筑产品用于变得更加重要。此外，二氧化碳当量的排放量的最小化或许不是唯一期望的目标，但我们还需要考虑一次能源的使用最小化，因为它突出而好地利用自然资源。因此，研究的目的是：1.找出在设计阶段不同的可用选项，以最大限度地减少能源消耗;考虑如何将二氧化碳当量排放量的能耗来自建筑能源使用的材料和二氧化碳当量排放量的建设应该如何治疗想想我们

7、应该如何重量的主要能源使用和不同的设计方案的二氧化碳当量排放量。在这项研究中是一个真正的办公楼进行了研究。建筑物已经有相当紧凑方形形状，因此该几何形状不是在这项研究中，这是这种方法的一个限制变量。2.方法与研究建设2.1研究大楼所研究的建筑是一座办公大楼，位于赫尔辛基Skanska公司商业发展芬兰开发。该建筑在设计阶段的目的是研究不同方案，以选择最能和竖立建筑环保高效的方式。九层高的大楼的总建筑面积26000平方米。建筑物的几何形状是二次的。所研究的性质示于表1中。表1.研究了设计方案。该控制系统包括通风和闪电。FeatureCase 1Case 2Case 3Case 4Case 5Case

8、 6Building envelope excl.BuildingBuildingBuildingBuildingBuildingPassivewindowsCode 2010Code 2010Code 2010Code 2010Code 2010houseWindows (W/m2K)1.01.01.01.00.70.7Ventilation heat recovery70%70%80%80%90%90%2.2 计算工具建筑物进行建模在动态IDA仿真环境11，其中一个的RC网络的建筑物的（阻容网络）模型使用。 IDA是一个模块化的模拟环境，其中包括翻译，求解器和建模的。解算器和物理模型是分开

9、的，这使得它可能改变任何组件的数学公式，而不改变模型描述文件。模块都写在神经网络模型格式（NMF），供应在同一时间作为一个可读文件和计算机代码。经由翻译器，该模块可在几个模块化模拟环境12-14中中使用。2.3 建筑模型建筑模型是建筑师真实的三维模型，但建筑空间被简化为43个不同区域的模型分别代表空间类型的典型应用，如办公室，会议室，食堂等。在每一个空间，驾乘被认为是目前的8-16小时，雷电和设备均在7-17之间小时。对于内部负荷和雷电的不同轮廓是那些通常用在芬兰模拟。主信息示于表2中。表2.塑造空间及其内部载荷，空气流动，加热和冷却设定点，以及房间的面积和高度。2.4在材料中的隐含碳在材料和

10、材料的生产过程中所体现的碳根据ISO 14020和ISO14040，以及ISO 14025.另外建筑产品和零件的国家的方法被用来计算。材料的具体环保证书和声明中使用。所实施的CO2，包括建筑材料和产品时，使用的原材料和温室气体的能耗。最重要的温室气体是化石燃料衍生的二氧化碳，甲烷和N2。在计算中的温室气体是通过使用IPCC的特性的因素，其中，所述相应的因素的二氧化碳的1个转变为CO2当量，CH 4对应这些的总和是从建筑材料和产品的能耗的二氧化碳排放量。 2.5 能源及二氧化碳当量排放和一次能源为能量源及其CO2当量排放所研究的替代方案示于表3中。在区域供热和电力的平均值指的平均值在芬兰2008

11、在芬兰区域供热的75产于电联产动力植物。一次能源因素区域供热系统都小于零，由于联合发电的热能和电能。的因素是由施加于热电联产的利益分配方法计算出来的。在区域制冷生产是40，从自由冷却（海水），30来自吸收热泵和30的从热泵。在绿色电力的80的功率来自风和20来自生物基燃料。表3.一次能源因素和二氧化碳当量的排放量使用。Primary Energy FactorCO2 equivalent *District heating average1.870.22District heating bio0.40.12Electricity average1.870.38Electricity from

12、district heating average1.870.38Peak electricity from nuclear power2.80Peak electricity from coal2.00.928District cooling0.250.12Green electricity0.20使用寿命为建筑被假定为50年。从建材过程中体现的二氧化碳排放量按设计图纸估算。3.结果能耗为最高的情况下为1，最低的情况下但在壳体的能量消耗也非常高，几乎是相同的情况下表示该建筑级控制是低效相对于能量保存。特别是在加热的能耗是最高时的控制是在建筑物的水平。能耗为20下在外壳6相比壳体1例3和4之间的

13、唯一差别是温度控制。在情况3的控制是在室的水平，而在情况4的控制是在建筑物的水平。这导致在总能耗7的差异，并在空间加热20的差别，除了在冷却差异也那些两种情况之间的20（图1）。由于写字楼的用电量具有比加热更高的重要性，案件6并没有在消费相差太大，即使绝缘值要好得多（等于被动房）。例3和5之间的主要区别是在LED闪电，在壳体5的所有雷电是得到的LED，这显然导致较低的能量消耗进行。在Windows中使用较低的U值（1.00.7W / M2K）也买不起那么多的能耗节省。这是由于在相当高的内部载荷（典型的办公室设备和个人），因此，在加热需求已经相当低的。图中的不同情况1.每年的能源消耗。电力AC代

14、表的电力用于空调系统。12010080EquipmentIndoor lightning60Electricity ACCoolingDomestic hot water40Space heating200Case 1Case 2Case 3Case 4Case 5Case 6能源消费总量的份额见图2。由于偏冷芬兰的气候，取暖仍然是一个相当高的份额在整个能源消费的，但不是主要的，因为它曾经是旧的建筑物（如：从20世纪70年代的办公楼）。设备和冷却的份额是相当大的。如果所有的用电量增加（设备，室内雷电和交流电）的比例接近总消费量的50。如果冷却是与电力进行的份额为65-70的，显然突出节省电力的

15、重要性。在办公楼使用生活热水通常是非常低的，如在图2中可以看出。图2.在不同情况下，不同的能源消耗中所占的份额。3.1。二氧化碳当量的排放量芬兰建筑规范是非常先进的相对于降低建筑物的热损失;例如，在U值和通风热回收，以及建筑围护结构的气密性，都要求是相当不错的。这可以清楚地看到从能量消耗（图1）。加热的CO 2当量排放量也相当低，由于当平均芬兰区域供热，制冷和电力作为能量源（图3）的低能量消耗。在图3中加热包括采暖和生活热水。图3.每个能耗在不同情况下的比例，体现了CO2的平均时集中供热，制冷和电力的使用。加热包括采暖和生活热水加热.由于低加热能耗体现CO2排放和电是在CO2排放主导组件。实际

16、上是相当令人惊讶的，因为壳体1是在新办公大楼的典型建筑代码级，和仅通风热回收显然比一般在新建筑物更好。在这项研究中所体现的CO2包括建筑材料和产品的能耗，以及使用的原材料和温室气体，参见第2.4节。显然，如果是从可再生能源和区域供热产生的所有使用的电力和冷却生物燃料的使用，在具体的二氧化碳排放量具有最高的份额和在所有的二氧化碳当量排放量显着下降（图4）。然而，与可再生能源发电的问题是，电厂产生的可再生能源上每年。因此，有时电力可能源自化石燃料的短时间内，如果没有足够的电力来自可再生资源是可用的。化石燃料产生的电力，取代由可再生能源逐年递增，以取得平衡。通常，这意味着多余的能量，例如，从风力发电

17、。每个能耗在不同情况下的比例，体现了二氧化碳当量时，集中供热，从生物燃料冷却用和电力来自可再生能源。显示了主能耗作为具体和能量来源的CO2当量排放之间的关系的函数。 CO2当量体现对应于从材料CO2当量排放在其一生中的二氧化碳和能量对应从在建筑物（加热，冷却和电）能量使用的二氧化碳排放量。当所有的不同选择加热，冷却和电源进行比较，可以清楚地看到，核为基础的替代能源都结束了相当高的一次能源消耗和由于建筑物的能量使用是碳中性的，作为实施例的二氧化碳的排放量成为主导（图5）。如果低一次能源为目标，然后基于生物的区域供热系统似乎是有效的，以及使用的电力来自可再生能源。地热或当地平均采暖执行，而同样相对

18、于一次能源的使用。这是因为，在地面取暖系统使用电力，但它们可以利用从地面得到的“自由”的热能。由此可以看出，局部变化做有两个主要的能源使用和二氧化碳排放量（图3-5）的效果;在某些部分的平均芬兰值并具有良好的相关性，以本地能源生产，但在某些地方的当地生产更接近基于生物质的生产和在其他位置更接近峰值的条件（见表3）。最低的一次能源的使用是在基于生物局部加热，冷却和绿色电力的替代品。除了低初级能源使用二氧化碳体现和CO2能量之间的最低关系是与基于生物局部加热，冷却和平均电力的情况下。当平均电或基于核能发电使用，但在节能减排的明显趋势给了最高的一次能源节约。当生物基或可再生能源除了局部加热和冷却用的

19、最低主能量达到了。很明显，最高的一次能源是当核能使用。当一次能源使用和二氧化碳当量的排放量减至最低当量的排放源自材料的CO2变得相当优势。在这项研究中的二氧化碳当量排放量来源于建筑材料和产品是在2.4至3.1高于二氧化碳当量排放源自运行时的建筑立面是非木，使用寿命在50年中建筑用能。图5.一次能源消耗所体现和能量推导CO2当量排放之间的关系的函数。在其生命时间二氧化碳体现对应于从材料的二氧化碳排放量和CO2能量对应从在建筑物（加热，冷却和电）能量使用的二氧化碳排放量。在计算中使用的时间周期是50年。5 结论目前的写字楼正变得更节能。特别是，当加热的重要性正在下降，用电量的比重还在不断增加。当CO2当量排放被认