建筑节能与暖通空调系统节能课件

建筑节能与暖通空调系统节能能源是一种宝贵的自然资源，无论是人类的生存，还是社会的发展都离不开充足的能源供应。全球将出现能源的短缺。问题煤石油天然气能源短缺环境污染3我国的能源“我国常用的44种最重要的矿物资源中，50年之内枯竭的就有22种，占50%。而本世纪之内枯竭的竟有32种，占了73%。其中原油15年、天然气40年、煤200年。”“我国能源消费总量现在已是继美国之后的第二大国，但人均能源消费量约为世界平均水平的一半，不足美国的十分之一，消费潜力巨大。据统计，目前全国SO2排放量已达2400多万吨，全国酸雨区面积已约占国土总面积的40%，每年因酸雨造成的直接经济损失约为当年GNP的1~2%。CO2排放量已占全球总排放量的13%以上。如果2050年时我国人均能耗达到美国目前水平的一半，届时我国CO2排放量将是目前全球CO2总排放量的一半以上。”41.关于建筑节能国际发达国家的建筑节能措施2中国的建筑能耗现状与发展趋势31中国建筑节能政策与法规33现在提高建筑中能源利用效率（BuildingEnergyEfficiency）最初的名称

建筑节能BuildingEnergySaving不久后改为在建筑中保持能源（BuildingEnergyConservation）建筑节能发展的三个阶段61.1中国的建筑能耗现状与发展趋势1.1.1中国的建筑能耗特点空气新鲜流速合适温度湿度适宜围护结构传热建筑物内部照明空气渗透炊事散热家电散热人体的发热保持室温1.1.1.1气候我国幅员辽阔，气候类型多样，但受东亚季风影响，大部分地区冬冷夏热我国年平均温度分布图我国1月平均温度分布图我国7月平均温度分布图8城市纬度经度平均温度(℃)1月7月差值哈尔滨（亚洲）45045’N126゜46’E-19.122.641.7蒙特利尔（南美洲）45028’N73゜45’W-10.320.831.1巴黎（欧洲）48058’N2゜27’E3.418.415.0哈尔滨同纬度地区气候的比较哈尔滨1月的平均温度比相同纬度地区低14～18℃1.1.1.2房屋建筑规模2020年底2010年底21世纪头20年内686亿m2519亿m2420亿m2全国城乡房屋建筑面积类别占全国百分比数量城镇的建筑面积50%40多亿m2年采暖用能11%1.3亿吨标准煤占当地全社会总能耗城镇建筑能耗>50%1.1.1.3建筑能耗的特点建筑能耗严寒地区和寒冷地区冬季的采暖能耗夏热冬暖和夏热冬冷夏季的空调能耗严寒地区特点百户拥有量:2004年底平均69.81台南方城市特点生活条件改善家用空调普及121.1.2中国的建筑能耗现状及发展趋势我国建筑分类城镇民用建筑农村居住建筑工业建筑建筑能源消耗与生产过程相关，差异大单位面积能耗远低于城镇民用建筑总面积160亿平米节能潜力小不重点研究建筑节能研究重点！建材和建造过程中所消耗的能源仅相当于建筑物使用3~5年中所消耗的能源总面积400亿平米建筑能耗现状13我国建筑能耗现状我国建筑能耗现状——建筑运行能耗占我国非发电用煤量的16%～18％，发电总量的22%～24%北方城镇采暖：标煤1.3亿吨/年，占非发电用煤的16%~18%住宅非采暖耗电：平均用电量

10~30度/m2年，占我国供电量的10%；一般非住宅民用建筑耗电：平均用电量20~60度/m2a，占我国供电量的8％；大型公共建筑:

平均用电量100~300kWh/m2a

，占我国供电总量的5%

14北方地区采暖城镇建筑采暖总面积为65亿平米，全国采暖约耗煤1.3亿吨标煤其中集中供热承担约占总面积70%的建筑采暖，其余为分散式采暖炉目前采暖耗煤量为14~25公斤标煤/年平米，平均约为20公斤标煤/年平米，与建筑物的保温水平、采暖方式和系统状况有关。15北方地区采暖能耗1）建筑物保温状况：建造时间：90年代末>50、60年代>70到90年代初地区：东北地区>西北，华北北部>南部地区建筑物性质：大型公共建筑>住宅/简陋的办公室/教室与发达国家比，平均的保温水平为北欧等同纬度发达地区的1/2到1/3，差距较大。16北方地区采暖能耗2）供热系统状况：调节不匀，导致部分过热，只好开窗降温——30%的热损失外网热损失大，锅炉房效率低目前集中供热系统热能利用效率不足55%；“建筑节能了但采暖却并没有省能”3）采暖改革举步维艰，几年内很难全面实施1.1.2中国的建筑能耗现状及发展趋势建筑能耗现状2住宅能耗商用建筑1.1.2.2建筑能耗发展趋势人们对建筑热舒适性的要求越来越高居民家庭家用电器品种、数量增加农村能源改变城镇化进程不断加快采暖区向南扩展房屋建筑需求继续增加建筑能耗持续增加温室气体的过度排放冰川融化海平面上升气温过高发达国家

排放量我国排放量减少或基本稳定快速增加！建筑节能201.2国际发达国家的建筑节能措施

世界能源危机以来许多国家先后对建筑节能工作制定了不同程度的政策法规。主要从两个方面入手：对建筑设计、施工和建筑能耗加以限制对节能建筑进行鼓励和支持1.2.1日本制定《节约能源法》修改《节约能源法》开展“节能装’’活动提交节能判断指标计算值的设计文本不同功能的建筑不同的节能基准值政府对节能计划审查和批准政府对实施状况指导、检查和监督。公务员穿短袖衬衣上班办公大楼的空调温度28℃1.2.2法国实施行动计划鼓励新技术研究2002～2004年开发24项建筑节能新技术政府颁发全额研发资金，资助进行技术应用发起“太阳能行动”2000年1月“预防气候变化全国行动计划”同年12月“全国改善能源消耗效率行动”方案地方政府拨出专款鼓励使用太阳能热水器培训太阳能热水器安装人员承担帮助消费者购买及安装太阳能热水器3万个1976年1998年2002年制定第一部建筑节能法公布建筑热保护条例提出建筑节能指标出台《可再生能源法》、《生物能源法规》“10万个太阳能屋顶计划”投入大量资金用于住宅改造利用税收政策推动建筑节能1.2.3德国1.2.4比利时鼓励“生态住房”另外使用“绿色”或“天然”建材多使用人工而不过多消耗能源采用“智能”设计利用税收来调节和鼓励居民改造旧房过去10余年间同德国和比利时“能源之星”《21世纪清洁能源的能源效率与可再生能源办公室战略计划》《国家能源政策》提出建筑节能指标实施减免税政策鼓励使用节能设备和购买节能建筑严密的围护结构节能窗适当功率的高效采暖和制冷设备1.2.5美国261.3中国建筑节能政策与法规什么是节能？什么是建筑节能？1.3.1建筑节能的意义采暖通风家用电器空调照明炊事热水供应提高能源利用率包括:为终端用户提供的能源服务所消耗的能源量———————————————能源效率=建筑用能建造能耗使用能耗发达国家建筑节能的范围我国应增加的建筑节能的范围我国传统建筑节能的范围温室效应:温室气体：二氧化碳、甲烷、氧化氮等气体温室效应的重要性：有利于保持地表温度温室效应的危险性：两极融缩、冰川消失、海面升高、洪水泛滥、干旱频发、土地沙化、风沙肆虐、疾病流行、物种灭绝等国务院的相关计划政策以及有关专家预测:既有建筑改造新建节能建筑建筑能耗减少3.35亿吨煤空调高峰负荷减少8000万kW减少电力建设投资6000亿元能耗达到发达国家20世纪末水平节能效果更加巨大每年减少排放二氧化碳6126万吨1.3.2中国的建筑节能政策与法规1987年5月联合国环境发展委员会提出可持续发展的思想1992年签署《里约宣言》《21世纪议程》《京都议定书》2005年2月《京都议定书》正式生效我国到2010年居住建筑节能的计划1996年前1996年起2005年起节能30%节能50%节能65%建筑设计能耗1998年2000年2010年试点运行成片推行基本完成供热计量收费计划我国到2010年居住建筑节能的计划2000年2005年2010年重点城市成片开始各城市普遍开始重点城市普遍推行既有建筑节能改造我国到2010年居住建筑节能的计划我国到2010年公共建筑的计划执行建筑热环境及节能标准分两阶段进行节能在农村推广太阳能建筑我国到2010年公共建筑的计划35《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》

污染物排放总量减少10%能耗降低20%?“十一五”期间单位国内生产总值36节能减排综合性工作方案(2007.5.23)提出依靠科技，加快技术开发和推广

加快节能减排技术研发。在国家重点基础研究发展计划、国家科技支撑计划和国家高技术发展计划等科技专项计划中，安排一批节能减排重大技术项目，攻克一批节能减排关键和共性技术。372.

“十一五”期间建筑节能与供热系统节能研究供热系统节能关键技术研究2建筑节能围护结构关键技术研究3138背景介绍建筑能耗对我国环境和能源的影响使得建筑节能成为我国政府在“十一五”关注的关键技术之一我国采暖地区住宅建筑面积我国北方地区冬季采暖能耗占全国建筑总能耗高单位面积采暖平均能耗为北欧等同纬度条件下建筑采暖能耗的数倍能耗高、环境污染严重39背景介绍我国供热系统面积大，历史长，且发展迅速，节能潜力很大;热源效率低、热源与末端需求不匹配、多热源运行调度解决不完善，供热决策多处于经验阶段；热网输送电耗高；热用户热量浪费严重、热用户系统缺少调节手段，过量供热与热量不足矛盾同时存在，缺少鼓励用户行为节能机制；设计方法上存在的缺陷，设备的缺陷，运行管理的缺陷。40相关课题“十一五”国家科技支撑计划重大项目“建筑节能关键技术研究与示范”包含十三个课题.“新型建筑节能围护结构关键技术研究”为课题二.“供热系统节能关键技术研究与示范”为课题四.412.1新型建筑节能围护结构关键技术研究

1严寒、寒冷地区非透明围护结构节能技术2夏热冬冷、夏热冬暖地区非透明围护结构节能技术3透明围护结构节能技术与产品开发4新型建筑通风装置开发

422.1.1严寒、寒冷地区非透明围护结构节能技术研究完善使用不同保温材料和各种构造技术的外保温复合墙体和屋面体系。研究预制墙体保温构造体系。形成系统的严寒、寒冷地区建筑维护结构节能设计理论、方法，开发相应的热工性能计算和评价软件。编制节能建筑维护结构的保温构造设计手册或标准图集。432.1.2夏热冬冷、夏热冬暖地区非透明围护结构节能技术开发可同时满足保温和隔热功能要求的复合墙体和屋面构造体系。开发单一材料能满足保温隔热要求的墙体体系。研究各种墙体内保温隔热技术。形成系统的夏热冬冷、夏热冬暖地区建筑维护结构节能设计理论、方法，开发相应的热工性能计算和评价软件。编制节能建筑维护结构的保温构造设计手册或标准图集。442.1.3透明围护结构节能技术与产品开发开发低传热系数、能有效减少低温辐射与太阳辐射的高性能玻璃幕墙技术。研究外窗窗框与幕墙支撑系统的高热阻断热技术。研究适合于各气候区的建筑外窗与透明幕墙的外遮阳技术并开发相关产品。研究开发新的主动与被动型双层皮外窗与玻璃幕墙技术和产品。开发能够随外界气候变化而改变物理性能的透光体与遮阳装置。开发建筑遮阳计算软件，双层皮通风式玻璃幕墙热工性能计算和评价软件。452.1.4新型建筑通风装置开发研究开发安装在外墙、屋顶、外窗上的各种被动式和主动式通风装置，解决室内通风换气需求。新型通风装置的开发除满足室内通风换气基本要求外，还需要考虑室外噪音隔离，室外空气的过滤以及排气的热回收。462.2供热系统节能关键技术研究与示范

1研究开发采用小型燃气锅炉与大型燃煤热电联产或大型燃煤锅炉房联合供热的方式2

燃煤燃气锅炉房的适量供热调节技术3

降低集中供热输配系统能耗的关键技术4研究开发实行分栋热计量，同时解决分户热量分摊的楼内采暖系统形式，调控形式计量与热量分担方式5供水温度分栋可调的供热方式

低温供热的末端装置647A

燃煤热电联产+大型燃气调峰锅炉房BC组合模式

燃煤热电联产+燃煤调峰锅炉房大型燃煤锅炉房+燃煤调峰锅炉房

燃煤热电联产+小型燃气分布式调峰锅炉房大型燃煤锅炉房

+大型燃气调峰锅炉房大型燃煤锅炉房+小型燃气分布式调峰锅炉房DEF2.2.1研究开发采用小型燃气锅炉与大型燃煤热电联产或大型燃煤锅炉房联合供热的方式48二级网调峰方案示意图小型燃气锅炉调峰

燃煤基本热源大型燃气调峰热源

与小型燃气调峰联合供热系统1——燃煤基本热源2——换热站3——循环水泵4——调峰热源5——关断阀6——流量计49内容二2.3

热网水泵调度方法2.2

最佳供热参数实时预报2.4

锅炉经济运行调度方法2.5

锅炉房辅机节能

2.6

工程示范2.1

建筑物供暖情况的识别参数2.22.32.42.52.62.12.2.2燃煤燃气锅炉房的适量供热调节技术50A单热源枝状管网

BC管网形式多热源环状管网多热源枝状管网2.2.3降低集中供热输配系统能耗的关键技术

51常规系统的缺点2.2.3降低集中供热输配系统能耗的关键技术1.供热系统的近端热用户形成了过多的资用压头；2.极易形成冷热不均现象；

3.为落后的大流量运行方式提供了平台；

4.造成了供热系统能效水平的低下。522.2.4分栋热计量，分户热量分摊的楼内采暖系统

形式，调控形式计量与热量分担方式改革单位统包的用热制度，停止福利供热，实行用热商品化、货币化加大新型墙体材料、建筑节能技术的推广应用和供热采暖设施的技术改造力度，提高热能利用效率，改善城镇大气环境质量继续发展和完善以集中供热为主导、多种方式相结合的经济、安全、清洁、高效的城镇供热采暖系统加快供热企业改革，引入竞争机制，培育和规范城镇供热市场53热费分摊原理542.2.5供水温度分栋可调的供热方式系统形式直接连接系统混水泵间介连接系统混水器的系统552.2.6低温供热的末端装置随着热泵热源，热电厂冷凝热热源，太阳能热源以及楼内混水系统这些有利于节能和环保的低温热源的研究和在建筑内的逐步应用，使得传统散热器末端供暖设备已经不能实现应有的功能和承担应有的作用，这已经成为了制约低温供热系统发展一个重大障碍。研发能够使用低温热源的新的供热末端装置，使传统散热器与低温热源不匹配的问题得到解决，从而使以上热源得到更广泛地使用。这不仅有利于节能和环保，而且由于末端设备与系统相匹配，更有利于室内居住环境的改善。5625～30%45～50%对流换热辐射散热呼吸和无感觉蒸发25～30%对流和传导热交换×辐射热交换√辐射为主的采暖制冷方式更舒适！！！57

供热的末端装置及应用(水)常规散热器:95/70℃风机盘管类装置:60/50℃热水采暖辐射板大尺寸管:50/40℃毛细管:40/30℃58分散式空调系统常用空调系统集中式空调系统半集中式空调系统中央空调系统大型商场体育馆等公共建筑小型计算机房民用住宅旅馆客房办公楼3.空调系统的节能5920%空调机组能耗30%水或空气输送系统能耗

中央空调系统的能耗50%空调冷热源能耗60舒适性空调:通过增大送风温差节能送风温差在4℃～8℃之间时

每增加1℃送风量约可减少10％～15％

61变风量空调系统室外气象条件全年变化人员和设备使用情况不断变化空调负荷也在一年之中随之变化62（变风量空调系统节能原理Q=ρCpL(ts-tn)式中：Q——房间显热余热，W；

ρ

——空气密度，kg/m3；

Cp——空气定压比热，J/(kg•k)；

L——送风量，m3/h；

ts——送风度，℃；

tn——室内温度，℃。63当负荷值Q发生变化，但需要使室内温度保持不变时，空调系统也需要具有相应变化的能力可采用下面两种方法处理：1）定风量方法固定送风量L值改变送风状态642）变风量方法固定送风温度ts改变进风量65置换通风:热力分层节能空气凉爽而清洁可以超过容许浓度66重力循环式置换通风67置换通风的节能机理减少了空调空间与分层空调系统相类似利用室外低温空气直接送风应采用可变新风比系统68能量回收系统室内温热空气被加热的新风室外寒冷空气经过热回收的排风69排风的能量回收直接式间接式使用换热器回收排风中的能量赋予新风用中间介质实现能量回收如热泵技术70热回收装置（a）转轮式全热交换器结构示意图（b）热回收系统1-净化扇形区；2-新风风机；3-排风风机71热回收装置的热交换效率式中：ho1、ho2——分别为新风进、出热回收装置的比焓或温度，kJ/kg或℃；

he1——排风进入热回收装置的比焓或温度，kJ/kg或℃。72

室外新风的控制

在过渡季，采用全新风或增大新风比运行，可以有效改善空气的品质，节省大量能量。“过渡季”？“一年中自然的春、秋季节”×73———冷负荷---------新风量———冷负荷---------新风量———冷负荷---------新风量———冷负荷---------新风量全空气空调系统供冷期冷负荷与新风率变化图744.

冷热源系统方案与系统效率7.3.1空调冷热源的确定原则对环境的影响etc.初投资与运行费用用户的要求和意愿相互矛盾相互制约如何调节各种矛盾做出最好的选择？75空调冷热源方案确定的影响因素运行中的特性增容费机房面积燃煤锅炉房要求运行费用环境影响初投资供冷和供热效率选择冷热源方案时应考虑的因素76空调冷热源方案确定细则（1）集中式与分散式空调冷热源集中式分散式适用于一定规模以上的公共建筑COP希望在4.0以上使用灵活方便、便于单独计量能耗相对较多7731%96%381g/kWh32.3%火力发电主要能源煤2002年的供电煤耗一次能源利用率（PER）用电直接加热的电锅炉综合一次能源利用率55%燃煤采暖锅炉<（2）电力与燃气78电力峰谷差峰谷燃气峰谷差峰谷峰谷互填、互补冷热电三联供！！！79（3）热泵系统高温热源热泵低温热源室外的空气地面水地下水室内空气80水源热泵应用稳定的水量合适的水温和水质原水回灌（同层回灌）水质不得受到污染81地源热泵应用82冰蓄冷系统83全负荷蓄冷用电高峰期电力低谷期冷负荷全部转移所需蓄冷介质