中国建筑能耗现状和途径课件

1、中国的建筑节能 现状, 问题 & 解决途径 江亿清华大学建筑节能研究中心中国的建筑节能 现状, 问题 & 解决途径 江亿USA22%Canada3%EC17%Japan5%Korea2%India3%Africa3%Brazil2%Other20%China15%Russia7%Austria1%Energy consumption in the world (2005)Data source: Energy Information Administration. International Energy Outlook 2008. Per capita03000600090001200015

2、000IndiaAfricaBrazilChinaOtherAverageECJapanRussiaKoreaAustriaUSACanadakgce/(ca.a)USA22%Canada3%EC17%Japan5%Kore各国建筑能耗现状USACanadaUKJPChinaurban各国建筑能耗现状USACanadaUKJPChinaUSA: kgce/m2.aJapan: kgce/m2.aChina current level美日单位建筑面积能耗的发展变化USA: kgce/m2.aJapan: kgce/m2各类建筑能耗的逐年变化（单位面积）Heating northNon-resid

3、ential exclude heatingResidential exclude heatingHeating south05101520253019961997199819992000200120022003200420052006kgce/m2北方城镇采暖长江流域城镇采暖北方农村采暖长江流域农村采暖城镇住宅（不包括采暖）农村公共建筑各类建筑能耗的逐年变化（单位面积）Heating north各类建筑能耗总量的逐年变化各类建筑能耗总量的逐年变化北方城镇建筑采暖北方城镇建筑采暖北方城镇建筑采暖总的建筑面积约75 亿 m2 总的采暖能耗约1.42 亿吨标煤/年占我国城镇建筑能耗总量约40% 采

4、暖方式:26 亿 m2 是热电联产集中供热26 亿 m2 是各类燃煤或燃气锅炉位热源的集中供热 23 亿 m2 是其它分散系统，如小煤炉，热泵，电热采暖等北方城镇建筑采暖总的建筑面积约75 亿 m2 各种采暖方式的能量流程建筑采暖需求家庭独立采暖过量供热损失建筑入口全楼集中采暖热力站管网损失小区锅炉房城市管网CHP区域锅炉房管网损失循环泵循环泵0.35GJ0.03GJ0.01GJ0.38GJ0.5GJ0.01GJ楼间不平衡损失0.1GJ0.49GJ单位: 每平米建筑每采暖季的能耗各种采暖方式的能量流程建筑采暖家庭独立采暖过量供热损失建筑入建筑采暖热需求影响热需求的因素建筑形式与保温保温体型系数

5、运行方式室内外换气量 采暖周期室温设定小小 小 短 低 10.20.40.5Close window: 0.51/hrOpen window :310/hr12 /hrBeijing: 120daysNortheast: 170Any time If needed18201822 2/3 1/2ChinaEurope趋势结论： 中国与西欧、北欧的采暖需热量水平大致相当建筑采暖热需求影响热需求的因素建筑形式与保温保温体型系数运行北京和欧洲建筑的采暖需热量建筑材料和年代采暖需热量kWh/m2.a备注19501960370mm砖墙96155体型系数: 0.30.35/m换气次数: 11.5 /hr1

6、9601990100 mm水泥板, 单玻111167体型系数: 0.20.3/m换气次数: 11.5 /hrSince 1990保温外墙，双玻窗60100体型系数: 0.20.3/m换气次数: 0.5 /hr欧洲住宅95154体型系数: 0.40.5/m换气次数: 0.51.0 /hr北京和欧洲建筑的采暖需热量建筑材料和年代采暖需热量备注195北京实测不同保温建筑的采暖热量各国采暖热量比对050100150200250GermanDenmarkFranceGreeceBeijingkWh/m2.年单体别墅连体别墅连排房公寓楼北京实测不同保温建筑的采暖热量各国采暖热量比对0501001北京集中供

7、热系统实际供热量北京CHP 系统各热力站实际供热量北京各锅炉房方式实际供热量1 GJ = 278 kWh100 kWh= 0.36 GJReference demand valueReference demand valueOver supply is about 20%30% of demand北京集中供热系统实际供热量北京CHP 系统各热力站实际供热量北京分户燃气炉采暖实际能耗 00.050.10.150.20.250.30.3512345Indoor temperature range采暖季耗热量（GJ/m2）16.516.516.517.516.517.517.518.517.518.

8、518.520.518.520.520.521.520.521.5 00.050.10.150.20.250.30.3512345采暖季耗热量（GJ/m2）16.5 20 ton/hr): 85%, 145g/kWh, 低污染 小型燃煤锅炉 ( 85%, 容量无关，清洁燃烧平均采暖能耗: 20 kg/m2.a锅炉效率大型燃煤锅炉 ( 20 ton/hr):平均采暖能分户独立采暖分户燃煤炉: 30%, 410g/kWh分户燃气炉: 90%, 135g/kWh 热泵: 85%110%， 折合为标煤 120g/kWh直接电热: 35%， 折合为标煤 351g/kWh平均采暖能耗: 25 kg/m2.

9、a 分户独立采暖分户燃煤炉: 30%, 410g/kWh平均采北方城镇采暖节能关键 扩大 CHP 和集中供热的比例 城市管网的输送容量限制 城市周边新建电厂位置的限制发展垃圾和生物质能等多种热源通过“热改”降低过量供热率必须实现分户的室温调节，在此基础上按热量收费供热的补贴和社会保障体制供热公司的体制与机制的改革改善保温不良建筑的围护结构依靠热泵能解决北方采暖吗？北方城镇采暖节能关键 扩大 CHP 和集中供热的比例北方城镇采暖的节能潜力 通过“热改”实现分户室温可调，节能 20% 扩大 CHP 从目前的 30% 到 50%, 节能10%CHP热源效率的进一步提高 把剩下的小型燃煤锅炉替换为高效

10、的大型燃煤锅炉, 节能7% 改善保温不良建筑的围护结构, 节能10% 上述措施全部实现，可节能 40%45%北方城镇采暖的节能潜力 通过“热改”实现分户室温可调，节能 长江流域建筑冬季采暖夏热冬冷地区温和地区昆明8.9贵阳5.7成都5.8上海4.5长沙5.5福州11.4南昌5.9武汉4.7合肥3.0南京2.2长江流域建筑冬季采暖夏热冬冷地区温和地区昆明8.9贵阳5.长江中下游流域采暖约70 亿 m2 建筑冬季外温： 010按照以前的建筑规范，不属于采暖区域大部分建筑目前是 “部分时间, 部分空间”方式目前采暖能耗：68 kWh/m2.a 电力，或不到 3 kg/m2.a 标煤 长江中下游流域采

11、暖约70 亿 m2 建筑苏州采暖用电城市kWh/m2.a北京24.3 区域供热，不用电苏州31.2分户用电采暖沈阳21.7区域供热，不用电In South China urban, energy for heating is between 68 kWh/m2.a三个城市住宅的年用电量苏州采暖用电城市kWh/m2.a北京24.3 区域供热，不用-15-10-5051015202530HarbinUrumqiBeijingXianShanghaiChangshaChongqingKunmingHongKongLBOLBOLBOLBOLBOLBOLBOLBOLBO-15-10-5051015202

12、530LBOLBOLBOLBOLBOLBOLBOLBOLBOIndoor Temperature (oC)MinMax-STD+STDAverageMinMax-STD+STDAverage冬季住宅室内温度Morning (6:00-8:00)Evening (19:00-21:00)District heatingIndividual heating-15-10-5051015202530HarbinUrum几个城市不同室温的采暖电耗（模拟）010203040kWh/m2.a上海杭州武汉重庆14 部分时间，部分空间16 部分时间，部分空间18 部分时间，部分空间22 全时间，全空间Heat

13、pumps, COP=1.9几个城市不同室温的采暖电耗（模拟）010203040kWh/长江流域城镇采暖目前实际能耗远低于北方城镇 (3 20 kg/m2)能耗低的主要原因是部分时间、部分空间和较低的室内温度目前有些地区开始实施集中供热，造成实际能耗增加 35 倍问题: 是应维持现状还是发展集中供热？应采用那种方式？ 长江流域城镇采暖目前实际能耗远低于北方城镇 长江流域冬季采暖的节能潜力很难在目前的水平上使能耗进一步降低如果全面推广集中供热，将使能耗增加 24 倍，这将使这一地区的采暖能耗占到我国城镇建筑能耗总量的 20% 任务：怎样在维持目前能耗水平的前提下，改善室内环境？要依靠新的技术方式

14、的创新 怎样在改善舒适性与节能间实现平衡？ 在这一地区的建筑保温非常重要吗？发展基于热泵的户式分室可调的热环境控制系统 长江流域冬季采暖的节能潜力很难在目前的水平上使能耗进一步降低住宅能耗的各国比较USA加拿大, 83希腊, 20中国农村, 192德国, 112法国, 93荷兰, 27美国, 760日本, 126韩国, 4101020304050600100020003000人均住宅建筑能耗: kgce/(ca.a)面积平均建筑能耗: kgce/(m2.a)FrUSAJPChina, 167住宅能耗的各国比较USA加拿大, 83希腊, 20中国农村,北京住宅夏季空调能耗5 floors, 19

15、81, 74m2/unit Split unitB.18 floors, 1996, 103m2/unit, Split unit C. 26 floors, 2003, 141m2/unit Split unitD. 26 floors, 2004, 132m2/unit one outdoor & multi indoor unitsE. 26 floors, 2005, 280 m2/unit Central AC system北京住宅夏季空调能耗5 floors, 1981, 74m北京住宅夏季空调能耗kWh/m2.year各座建筑夏季空调平均电耗: kWh/m2.年SplitSpli

16、tSplitVRFCentral北京住宅夏季空调能耗kWh/m2.year各座建筑夏季空调平案例: 建筑A的空调能耗 The measured energy consumption of AC in every units of a residential building in Beijing,2006, split unit案例: 建筑A的空调能耗 The measured ener案例: 建筑B的空调能耗同一位置，不同楼层各户的空调能耗 案例: 建筑B的空调能耗同一位置，不同楼层各户的空调能耗 能耗的巨大差别何处来？主要原因: 不同的运行时间为什么不同住户间的运行时间差别这样大?建筑围护

17、结构差别？不是原因收入水平？ 弱相关家庭成员年龄: 强相关 不同的生活方式生活习惯是造成能耗巨大差别的主要原因能耗的巨大差别何处来？主要原因: 不同的运行时间苏州住宅能耗调查结果苏州住宅能耗调查结果北京住宅能耗调查结果 北京住宅能耗调查结果 当前住宅能耗的特点 差别巨大, 20% 能耗最高的住户消耗住宅能耗总量的一半巨大的能耗差别源于不同的生活方式 能耗差异与收入呈弱相关，但是与年龄呈强相关维持住宅低能耗水平的关键是倡导“绿色生活”模式 住宅目标：在目前能耗水平上，通过技术创新，改善室内环境、提高服务水平当前住宅能耗的特点 差别巨大, 20% 能耗最高的住户消耗住非住宅建筑能耗（除采暖外）总量

18、: 70亿 m2 建筑面积能耗: 30% 的城镇建筑总能耗特点: 以单位面积分析，相互差别在10 倍以上 非住宅建筑能耗（除采暖外）总量: 70亿 m2 建筑面积各国非住宅建筑能耗比较 各国非住宅建筑能耗比较 北京校园建筑能耗Electricity of Campus Buildings (A), kWh/m2.aAverage: 30Average: 64Average: 82无空调建筑分体空调建筑中央空调建筑北京校园建筑能耗Electricity of Campus 美国费城某校园各座建筑电耗Electricity of Campus Buildings (B), kWh/m2.aExcl

19、uding District Cooling Plant该校园有集中供热（蒸汽）和集中供冷系统美国费城某校园各座建筑电耗Electricity of Ca中美建筑能耗差别巨大的原因通风风机电耗气密性耗的建筑: 70 110 kWh/m2.a全空气系统: 30 70 kWh/m2.a自然通风为主的建筑: 10 kWh/m2.a设备和照明运行时间运行方式中美建筑能耗差别巨大的原因通风风机电耗英国办公室建筑能耗统计英国办公室建筑能耗统计北京非住宅建筑能耗参考值（不包括采暖） 功能类型普通(kWh/m2.a)高档 (kWh/m2.a)办公室 305090160商场 50200350旅馆70100180

20、教室 154565 100普通与高档非住宅建筑的主要区别: 单体规模与形状, 自然采光还是人工采光为主 能否开窗, 自然通风还是机械通风为主 空调方式, VAV, FCU 还是分散方式的空调 围护结构: 全玻璃幕墙还是一般墙体北京非住宅建筑能耗参考值（不包括采暖） 功能类型普通(kWh当前非住宅建筑建设的特点高档建筑在新建建筑中的比例迅速增加 普通办公建筑通过大修改造也升级为高档建筑同样功能的建筑, 高档建筑能耗比普通建筑高35倍以上技术进步只能是高档建筑能耗降低 30%50%高档建筑通常并不能提供更舒适健康的环境，反之，经常得到更多的抱怨关键是营造建筑环境的理念：是营造与自然和谐、沟通、适当

21、改善的室内环境，还是要全面掌控？从以上背景出发，什么是非住宅建筑节能的发展方向？当前非住宅建筑建设的特点高档建筑在新建建筑中的比例迅速增加 营造室内环境的两种途径机械系统优先全面控制恒定参数建筑和系统风格 尽可能密闭 尽可能保温带有排风热回收的机械通风 集中式系统运行模式“全时间，全空间”自然优先与自然环境相连 通过机械系统改善极端状况可变化的室内环境 建筑和系统风格可开启外窗适度保温 自认通风优先分散式系统 运行模式“部分时间，部分空间” 这是发达国家和发展中国家建筑能耗巨大差别的主要原因 所营造的室内环境效果，所提供的服务水平会有些不同 我们应维持我们的传统文化和生活方式， 还是应“与国际

22、接轨”？ 这是发展中国家面临的巨大挑战， 也是能否实现可持续发展的关键营造室内环境的两种途径机械系统优先自然优先 这是发达国家和发决定建筑实际能耗的因素Building& System建筑能耗ConstructionTech. SystemsClimateOccupant act.Way of operation.Set point & schedule.决定建筑实际能耗的因素Building建筑能耗Constru什么是生活模式？对室内环境状态的需求温度、湿度: 恒定 / 可变 与室外空气换气: 定常 /可变 系统运行时间: 全天24小时 / 按时间表运行根据室外气候调整围护结构开窗通风调整外

23、遮阳以改善采光和热状态机械系统全时间 / 部分时间;全空间 / 个体的 集中的 / 分散的 什么是生活模式？对室内环境状态的需求可能的解决途径: 绿色生活模式先进技术与绿色生活模式的完美结合 应该取什么样的设计标准？建筑能耗预测与评价建筑机械系统设计如果完全按照“标准”需求设计建筑和系统，就不能实现绿色生活模式外窗是否可开?建筑服务系统是否可独立调节？ 可能的解决途径: 绿色生活模式先进技术与绿色生活模式的完美结实现舒适性的不同途径（例）香港或广州的建筑应怎样保温？如果要求室内温度全年在 22 24, 围护结构需要好的保温和密闭 如果要求室内温度全年在 1629, 则要求适度保温, 可调外遮阳

24、 & 有效的自然通风。过度保温将会增加过度季的制冷需求我们应按照什么需求建造？建筑节能标准中应按照哪个需求去规范? 实现舒适性的不同途径（例）香港或广州的建筑应怎样保温？满足舒适要求的不同途径完全关闭外窗，采用机械通风和排风热回收定常的室内外唤换气量 由于热回收的作用，进入室内的新风总是接近室内状态风机电耗 5 W/m2 ，既 44 kWh/m2a 全年耗冷量 80 kWh/m2.a, 或 30 kWh/m2.a 电力全年空调通风耗电44+30=74kWh/m2.a 室外状态适宜时，开窗通风室外太冷太热时，关闭外窗无风机电耗全年耗冷量40 kWh/m2.a , 或 15 kWh/m2.a 电力

25、全年需多消耗热量2030 kWh/m2.a 或 15 kWh/m2.a 电力（热泵）全年空调通风耗电15+15=30kWh/m2.a 电力满足舒适要求的不同途径完全关闭外窗，采用机械通风和排风热回收满足舒适环境的不同途径大型多户住宅应采用中央空调还是分散式空调？如果全天24小时任何位置都要求同样的室内状态，中央空调可以获得高效率如果只是部分时间部分空间需要环境控制, 则分散式空调能耗仅为中央空调的 10%20% 大规模集中区域供冷更不适宜！集中冷源的效率可能可提高 10% 管网系统要额外消耗很大的循环水泵电耗当所有的建筑都同时要求全面空调时，可能适合，但决不适合“部分空间、部分时间”的需求 满足舒适环境的不同途径大型多户住宅应采用中央空调还是分散式空History and trend: energy in buildingsUSA: kgce/m2.aJapan: kgce/m2.aChina current levelWhere the new economic group