《零碳建筑技术概论》-郭春梅 习题及解答

零碳建筑技术概论章后习题参考答案第1章绪论零碳排放的意义是什么？答案：1.5℃的范围内。实现全球变暖控制在1.5203045%2050年实现净零排放。什么是零碳建筑？答案：世界绿色建筑委员会对净零碳建筑的定义为:实现零碳建筑的一般途径是什么?答案：第一阶段：采用装配式、智能化低碳建筑建造设计；第三阶段：强化主动式建筑设计技术措施，首先体现为高能效供暖、空调、用技术；请以一个零碳建筑为例，简述其零碳建筑技术措施。答案：第2章零碳建筑碳排放核算方法建筑的生命周期包括哪些阶段？各个阶段碳排放的来源主要有什么？答案：5i工程施工产生的碳排建筑碳排放考虑的主要温室气体类型有哪些？如何核算碳足迹？答案：主要的温室气体类型：二氧化碳（C2、甲烷（C4、氧化亚氮（2O六氟化硫（S6、全氟碳化物（PC、氢氟碳化物（HCs“碳足迹”一般用eq）CO2其计算公式为：碳排放=温室气体活动数据×该温室气体的排放因子。建筑碳排放核算方法有排放因子法、生命周期评价及投入产出法。3个范围及各自特征。答案：范围1由组织或地理边界和定义的系统过程或活动直接导致或内部发生的排放。简单来说就是由人、系统或活动直接导致的所有碳排放。范围2的边界范1（如发电和蒸汽，312。什么是生命周期评价？并简述生命周期评价的研究框架。答案：对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价，具体包括互相联系、不断重复进行的四个步骤：目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释。生命周期评价是一种用于评估产品在其整个生命周期中，答案：IOA核算碳足迹存在时间上选择某一典型零碳建筑，画出其碳排放核算的系统边界图，尝试查找资料，运用排放因子法计算该建筑的碳排放。答案：略。第3章零碳建筑被动式技术答案：1）零碳建筑被动式技术中充分利用自然通风：建筑自然通风设计是建筑节2）零碳建筑被动式技术中充分利用天然采光：鉴于中国城市（尤其是大中城市答案：零碳建筑设计中被动式技术主要依靠建筑结构布局和围护结构的保温隔热，来充分利用自然通风、天然采光和冬夏季的保温隔热，从而达到降低建筑采暖、如何对天然光环境进行评价？答案：由直接或间接地接收来自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而产生的照度与同一时刻该天空半球在室外无遮挡水平面上产生的天空漫射光照度之比。自然通风的动力主要有哪些，它们各自有何特点？答案：（来促使空气流动而进行的通风第4章太阳能利用技术答案：2020年9月22日，我国国家主席习近平郑重向世界宣布，中国的二氧化碳2030年前达到峰值(即碳达峰2060太阳能资源有哪些优势呢？缺陷与不足有哪些？答案：优点：普遍性、清洁性、长久性等；缺点：能流密度低、区域性、不稳定性等。目前太阳能资源在建筑上的应用有哪些方面？太阳能电池材料有哪些分类？答案：以晶体硅为例，简要概括太阳能电池发电原理。答案：太阳能电池是将光能转换成电力的部件，利用光生伏特效应，其发电过程：P-N结两侧集聚形成电位差，当外离网光伏发电和并网光伏发电有何异同？答案：热斑效应是什么？如何避免？答案：（出现烧坏的暗斑，这就是所谓的热斑效应。为了防止热斑效应，一般将太阳能电池组件倾斜放置，使太阳能热水系统的基本构成和工作原理是什么？答案：（有些系统中还有补水箱、冷水入口管、热水出口管、支架等部件构成。复杂的太阳能热水系统第5章地热能开发利用技术地热能的主要分类，各种地热资源在我国的储备情况。答案：3367.0×108t标准煤；水热型地热18.65×108t3-10km范围内干热岩年可采资源856×1012t标准煤。浅层地热能应用于建筑供暖（冷）的主要形式。答案：（冷（地下水与土壤源热泵系统被广泛使用。简述土壤源热泵系统的工作原理。答案：土壤源热泵系统在零碳建筑设计与运行过程中的主要技术特点。答案：1）节能高效40%40-60%，更加有利于节能。2）蓄能性能3）运行高效土壤源热泵系统可实现夏季空调和冬季供暖，还可供生活热水，一机多用，40%70%以上。土壤源热泵技术在不断发展中12℃-22℃区间，4）具有可靠性与稳定性土壤源热泵的地埋管换热器置于室外侧的土壤中，热泵机组安装位置也比较灵活，在保证合理设计的前提下可以设置在建筑的各个位置，相比传统的空调，不占地也不会给建筑外立面带来美学上的影响。机组使用寿命长（可达15年以上3040%10℃-253.5℃-4.5℃，较传统暖通空调系统的稳定性更高。简述中深层水热型地热能的主要建筑供暖方式。答案：阐述深井地埋管换热器供暖系统的工作原理。答案：(石)答案：复合地热井式深井地埋管换热器供暖系统工作原理与特性。答案：地热井供暖系统存在地热水开采量受限问题，深井地埋管换热器存在单井热井对于地热水的开采量和其距离深井地埋管换热器之间的距离又将直接影响井地埋管换热器相关参数的变化对其换热性能的影响也会因热储层地热水的强制渗流而发生改变。第6章海洋能利用技术可再生能源利用过程中，海洋能源常有哪几种形式？答案：海洋机械能、海洋热能。海水源热泵系统按照取热方式可分为？各自优缺点？答案：按照取热方式可分为开式系统和闭式系统。开式海水源热泵系统能效较高，海水换热器的换热效果受哪些因素影响？答案：（波高、周期）等。简述海水换热器的类型。答案：抛管式、螺旋管式、毛细管式、管束式。第7章蒸发冷却溶液除湿空调技术蒸发冷却的工作原理是什么？蒸发冷却与传统的蒸汽压缩式制冷相比有何优势？对零碳建筑有何积极意义？答案：CFCS50%蒸发冷却器有哪些分类？各种类型的蒸发冷却器有何特点？答案：直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器、露点式蒸发冷却器。直接蒸发冷却器：通过直接接触水来冷却空气，空气降温的同时也会加湿。间接蒸发冷却器：间接蒸发冷器由干通道和湿通道组成，它可以在不加湿的情况下对空气进行冷却。M循环式间接蒸发器。蒸发冷却空调系统有哪些系统形式？分别适用于哪些地区？答案：（DEC系统（IEC+DEC）和三级或多级蒸IEC溶液除湿器的工作原理是什么？为什么溶液除湿可以实现空调系统节能？答案：（高温冷冻水溶液除湿器有哪些分类？各种类型的溶液除湿器有何特点？答案：说明蒸发冷却与溶液除湿复合空调系统与零碳建筑的关系。答案：蒸发冷却和溶液除湿组成的温湿度独立控制复合空调系统，其中蒸发冷却用于处理显热负荷，溶液除湿用于处理潜热负荷。在节能减排方面具有以下优点：1）环保。因为复合空调系统的制冷工质是除湿溶液和水，而不是对臭氧和气候有负面影响的传统氟氯烃制冷剂。2）节能。传统的空调系统以电力为动力，而新型复合系统以热驱动制冷循9080℃之间，提高系统的综合能效。综上，复合空调系统是实现零碳建筑的一项重要制冷空调技术。作出两级蒸发冷却空调系统、溶液除湿空调系统和蒸发冷却-溶液除湿复合空调系统的系统图。答案：两级蒸发冷却空调系统：溶液除湿空调系统（太阳能辅助的：蒸发冷却-溶液除湿复合空调系统：第8章 可再生水源利用技术建筑中水系统的任务是什么？由哪些部分组成？答案：建筑中水系统水源的选择顺序是什么？答案：8简述海绵城市建设理念。答案：绿色屋顶具有哪些作用？答案：第9章建筑储能技术简述显热储热、相变储热和热化学储热原理。答案：（2）相变储热原理：相变储热是利用储热材料在相变过程中吸收和释放热量的特性来实现储热。（3）热化学储能的原理是利用储能材料相接触时发生可逆的化学反应来储简述相变材料的分类及筛选原则。答案：--液相变材料和固-气相变材料。按照化学成分可分为有机类和无机类。按照相变温度根据相变温度的高低，相变材料又可分为高温（500℃2300℃、中温（200℃500℃）和低温20200℃。目前公认的相变材料筛选原则如下：相变温度合适，需满足应用要求；高储能密度，相变材料应具有较高的相变潜热和比热容；导热系数高，有利于提高热交换能力。稳定的化学性能，相变材料应无毒，无腐蚀性，对环境无害。稳定的热力性能，相变材料经反复相变后，储热性能衰减小。成本低，易于获得。蓄电池由哪些基本部件组成？简述各部件的功能。答案：形成分隔的空间；外壳是蓄电池的容器，同时兼有保护电池的作用。简述抽水储能和压缩空气储能工作原理。答案：在建筑围护结构中添加相变材料为什么能达到建筑节能的效果？答案：电蓄热锅炉是否节能？其应用的主要意义是什么？答案：简述水蓄冷空调和冰蓄冷空调的优缺点。答案：水蓄冷空调系统的蓄冷温度在4～9℃之间，使用常规的空调机组即可满足功率型储能和功率型储能各有什么特点？答案：第10章 建筑物联网技术组成物联网的三层体系架构是？答案：物联网体系结构是由感知层、网络层和应用层组成的，它们之间相辅相成，共同承担了资源获取、及时传输、信息处理的作用。简要说明制冷机房的监控要点。答案：制冷机房监控系统设计（1）冷冻水控制系统：1）保证冷冻水机组的蒸发器通过足够的水量，以使蒸发器正常工作，防止出现冻结现象。2）向用户提供充足的冷冻水量，以满足用户的要求。3）当用户负荷减少时，自动调整冷水机组的供冷量，适当减少供给用户的冷冻水量。4）保证用户端一定的供水压力，在任何情况下保证用户正常工作。5）在满足使用要求的前提下，尽可能的减少循环水泵的电耗。（2）冷却水控制系统：1）保证冷水机组、冷却塔风机、冷却水泵安全运行。2）确保冷水机组冷凝器侧有足够的冷却水通过。3）根据室外气候及冷负荷变化情况调节冷却水运行工况，使冷却水温度在要求的温度范围内。4）根据冷水机组的运行台数，自动调整冷却水泵和冷却塔的运行台数，控（3）制冷机房变水量（二级泵）系统控制原理图1）启停控制联锁顺序：水泵－电动蝶阀－冷却塔控制环路－压差控制环路－冷水机组。停车时顺序相反。系统设有中央控制室键盘远距离启停及现场手动启停，如果控制设备有充分可靠的保证，也可以考虑自动启停。自动记录各机组的运行小时数，优先起动运行小时数少的机组及相关设备。2）运行台数控制T1设置时间延迟或冷量控制的上、下限范围，防止机组的频繁启停。根据冷却水回水温度T4，决定冷却塔风机的运行台数并自动启停冷却塔风机。压差控制显示、报警（DDC系统进行DDC的基础上增加相应的输人功能点。关于具体监测的参数，应由冷水机组生产厂商、DDC系统供货厂商、使用单位以及设计人员根据具体工程的要求确定；③冷冻水及冷却水供、回水温度显示，T4高、低限报警；④冷冻水流量显示及记录；⑤瞬时冷量及累T4△P均可在中央电脑及现场进行再设定。3）系统的监控点表与硬件配置二级泵系统的监控点表，表中的各监控点位置可参见上图。二级泵系统监控点表AIAODIDO冷冻水供水温度压差盘通阀调节控制冷机运行状态冷机启停控制冷冻水回水温度冷机故障报警冷冻水水泵启停控制冷冻水回水流量冷机手/自动状态冷却水水泵启停控制分水器压力水泵运行状态冷却水供水水阀控制集水器压力水泵故障报警冷冻水供水水阀控制冷冻水水流状态水泵手/自动状态冷却水回水水阀控制冷却水水流状态冷却塔运行状态冷却塔启停控制冷却塔故障报警冷却水蝶阀开关/试分析露点送风（舒适性）空调系统监控点表。答案：模拟量输入：回风温湿度、送风温湿度、新风温湿度和室内温湿度。数字量输入：过滤器压差开关、低温防冻开关、送风机状态、送风机手/自动状态、送风机压差开关、回风机运行状态、回风机手/自动状态和回风机压差开关。数字量输出：送风机启停控制和回风机启停控制。简要说明使用网络控制器（JACE-8000）实现异构网络的连接过程。答案：NiagaraJACE-8000网络连接结构图：能源管理物联网系统设计过程中面临的关键问题。答案：感知层：HVAC系统的数据采集设计需要考虑以下三点：DDC控制器实现统一的数据采集和管理。数据采集节点在设计时应注重选用低功耗元件，延长模块的使用寿命。同时模块的体积也应当尽量轻便，并采用统一供电方式。采用分布式电力系统对上述各系统及机电设备和建筑用电数据进行实时NiagaraJACE-8000应用层：对整个HVAC系统应用平台需要反复修改和调，确保系统的工作稳定性、可靠性和准确性。第11章空气源热泵利用技术双碳目标下建筑领域技术实现途径中空气源热泵的具体贡献体现在那些方面？答案：简述空气源热泵的主要形式及分类。答案：空气源热泵的主要形式及分类分类方法类别特点1.按采用的压缩机类型往复式压缩机空气源热泵冷热水机组1.历史悠久,技术成熟。型号与规格齐全,造价低。2.结构复杂,零部件较多,体积大，维修费用高。3.目前,在小冷量范围面临涡旋或回转式压缩机的冲击,在大涡旋式压缩机空气源热泵冷热水机组1.涡旋式压缩机可靠性高，转速变化范围大，动力平衡性好。振动和噪声小。2.由于没有余隙容积损失，其容积效率在给定的吸气条件下几乎与工况的压力比无关。3.在热泵应用中，在低环境温度和高压力比下,它具有较高的供热能力螺杆式压缩机空气源热系冷热水机组1.螺杆式压缩机普遍采用内容积比调节机构,可在广阔的工况变化范围内运行时具有较高的效率，这对空气源热泵冷热水机组很适用。2.为了保证压缩机在空气源热泵高压缩比下运行,可采用流体制冷剂喷射冷却进行降温。3.其装配零部件少，尺寸小、重量轻,便于维护保养2.按机组的结构形式整体式空气源热泵冷热水机组1.2.大容量机组以壳管式为主,有单回路、双回路和多回路形式,小容量机组以板式和套管式为主模块式空气源热系冷热水机组1.12独立的系统。2．模块化机组的容量可根据用户的需求进行组合,并可单机运行3.按机组小型别墅式空1．制冷量为10.6～52.8kW。容量大小气源热泵冷热水机组2．空气侧换热器采用铝翅片套铜管,其排列方式为直立式、L形、V形多种,采用侧吹或顶吹方式。3．水侧换热器采用板式、套管式和壳管式中大型空气源热泵冷热水机组1.制冷量为70.3～1406.8kW。2．空气侧换热器采用铝翅片套铜管,其排列方式为形和w形。基本上采用顶吹轴流风机。3．水侧换热器基本上以壳管式换热器为主，有单回路、双回路和多回路形式4.按水侧供水温度的高低空气源热泵热水机组1.供热水温度为40～50℃.2.适用于大、中型空调系统的冷热源空气源高温热泵冷热水机组1．供热水温度为75～85℃。2.适用于工业用热，如纺织印染、屠宰、食品、洗涤等用热,原油加热等空气源恒温泳池热泵机组1．供热水温度为35～45℃。2.适用于室内游泳池加热5.按空气侧温度常温空气源热泵冷热水机组1．环境温度为-7～43℃。2．适用于《建筑气候区划标准》(GB50178—1993）的Ⅲ类地区(夏热冬冷地区)低温空气源热泵冷热水机组1．环境温度-15~43℃(有的最低为-25℃)。2.适用于北方寒冷地区。3．采取特殊的技术措施,如:在低温工况下、增大压缩机容量、采用喷液旁通技术、加大室外换热器面积和风量、机组流程采用适用于寒冷气候的热泵循环。简述空气源热泵的工作特性及性能评价方法。答案：(如:空气源热泵空调发展中面临哪些挑战？答案：空气源热泵空调发展面临的挑战基于辐射换热末端的高温供冷低温供暖系统与空气源热泵系统的应用形式有哪些？答案：主要有工位送风+++辐射顶棚、工位送风++++辐射地板、地板送风+辐射地板、扩散顶板送风+辐射地板、散流器顶送风+辐射地板等系统形式。简述基于空气源热泵的高效空调供暖系统在不同应用场景的设计流程。答案：基于空气源热泵的高效空调供暖系统在不同应用场景的设计流程系统设计流程图系统设计流程图建立控制方程利用fluent建立控制方程利用fluent软件进行模拟计算简化计算模型Q=供热量W=耗电量q=单位面积供热量根据系统类型定义特性参数Θv=供水温度Θr=回水温度3.系统供热能力的计算1.确定内部外部负荷辐射供暖房间热负荷依据现行国家标准《民用建筑供暖通风及空气调节设计规范》GB50736的有关规定进行计算2.系统类型选择循环水泵的设计.水力平衡计算.补水装置。根据阻力确定环路个数。计算阻力；（沿程阻力+集水器）确定分集水器的数量、大小、安装位置及固定方式。热源选择：（包括辅助系统）根据系统负荷计算该热量下的供水温度及所有房间温度单条地板8通道（左）单条地板12通道（右）4.设计的供热能力是否满足设计负荷如果否，则需要额外的辅助设备。5.热源的选择B.能源的类型的可用性地源热泵 空气源热泵太阳能集热系统A.热源需要的总功率包括：安装辐射系统需要的总功率盘管热损失（最高5%的可用装机功率）空气加热系统地板对流，对流系统，常见的散热器如果满足，则系统承担100%的热负荷试讨论基于空气源热泵的高效空调供暖系统提升运行能效所在用的优化控制方法及控制效果。答案：系统冬季和夏季运行调控策略12）简述基于空气源热泵的热水集中供应系统设计步骤及要点。答案：基于空气源热泵的热水集中供应系统设计步骤及要点：（1）空气源热泵的热水集中供应系统方案确定：根据建筑类型、规模热源情况、用水要求、管网布置、循环方式等具体确定。（2）机