建筑能源应用技术-课件 第1章 绪论

第1章绪论发展背景·技术概述·发展趋势本章核心建立建筑能源应用技术的课程总体框架。01第1章绪论｜课程导入学习目标1了解能源与环境之间的关系；2了解我国建筑能耗的特点；3掌握建筑能源应用技术的发展趋势。02第1章绪论｜课程导入本章主要内容031.1发展背景能源与环境危机建筑与建筑能耗国家政策推动回答：为什么必须转型？1.2技术概述建筑能源的分类建筑能源应用技术回答：能源和技术有哪些？1.3发展趋势多能互补低碳与可持续智能化与信息化回答：未来向哪里发展？2.11.1建筑能源应用技术发展背景能源利用为何带来环境压力？建筑为什么是重要用能领域？政策如何推动建筑节能降碳？04第1章绪论

建筑能源应用技术不是孤立的设备知识，而是对环境约束、建筑需求和政策目标的系统回应。第1章绪论051.1.1能源与环境危机定义能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。人类社会生存的基础社会发展的动力能源的开发和利用推动人类社会发展；

能源开发利用水平，也是社会文明程度的重要标志之一。第1章绪论061.1.1能源与环境危机能源利用方式不断演进123人力、畜力、水力、柴薪煤、石油、天然气核能与各种新能源能源利用极大促进了社会发展，但能源的生产与利用也与环境污染、公众健康和全球环境变化密切相关。因此，能源利用技术本身非常重要。第1章绪论071.1.1能源与环境危机能源环境问题具有复杂性和累积性化石能源仍占主体，污染物长期累积使环境问题在全球凸显。当前能源消费持续增长，供需矛盾进一步加剧，化石能源仍占世界能源消费主体。全球能源环境问题不仅具有跨区域影响，还具有污染物长期累积与生态系统逐渐破坏的特点。短期应控制化石能源开发利用并发展低碳经济；长期应发展新能源和可再生能源。能源、建筑与环境的关系第1章绪论081.1.2建筑与建筑能耗建筑是人为创造的一种环境，是人们从事各种活动的场所。建筑具有五类基本属性时空性功能性技术经济性文化性艺术性建筑能源技术服务于健康、舒适和生产工艺要求。传统建筑对环境的适应第1章绪论091.1.2建筑与建筑能耗建筑能耗包括全过程能耗与运行能耗广义建筑能耗从建筑材料制造、建筑施工，

一直到建筑使用的全过程能耗。关注范围：材料—施工—使用狭义建筑能耗：运行能耗供暖、空调、照明、炊事、

电梯等日常运行过程的能耗。是建筑能耗中的主导部分。随着生活质量提高，空调、通风、供暖和热水等运行能耗将继续增长。第1章绪论101.1.2建筑与建筑能耗室内环境需求转化为建筑运行能耗建筑运行能耗本质上来自维持室内环境和建筑功能的需要。供暖空调通风照明热水电梯不同系统共同构成建筑日常运行用能。工业建筑的环境控制需求运行能耗增长，既与建筑规模有关，也与室内环境品质要求提高有关。第1章绪论111.1.2建筑与建筑能耗2023年建筑运行商品能耗约占全国能源消费总量的20%建筑运行能耗规模大，电力已成为重要能源形式。11.7亿tce建筑运行商品能耗约占全国能源消费总量20%2023年中国建筑运行能耗计入生物质能后的总量12.2亿tce建筑用电量25048亿kW·h其中生物质能耗约0.5亿tce数据来源：教材表1.1，援引《中国建筑节能年度发展研究报告2024（农村住宅专题）》。第1章绪论121.1.2建筑与建筑能耗建筑能耗总量与用电量总体增长图1.1中国建筑运行折合的一次能耗总量和总用电量（2010—2023年）[1]2020年建筑用电增速放缓，2021年后明显回升。2023年建筑用电量超过2.5万亿kW·h，约占全社会用电量27%。第1章绪论131.1.2建筑与建筑能耗公共建筑与北方城镇供暖的能耗强度较高图1.2中国建筑运行能耗（2023）[1]从面积与能耗强度同时观察①城镇住宅和农村住宅面积最大；②北方城镇供暖面积约占总量1/4；③公共建筑面积约占总量1/5；④公共建筑与北方城镇供暖的能耗强度较高。公共建筑能耗已成为比例最大的一部分。第1章绪论141.1.3国家政策推动建筑是节能潜力较大的领域，政策推动其用能方式向低碳转型。资源节约型社会节约能源是重要组成部分建筑应作为节能工作重点政策推动的三类行动统筹规划可再生能源建筑应用推进地热、太阳能、生物质能与余热利用研发超低能耗、近零能耗、低碳和零碳建筑第1章绪论151.1.3国家政策推动“双碳”目标明确建筑低碳转型方向2030年前碳达峰温室气体排放达到最高峰值后，

不再继续增长。2060年前碳中和通过减排、碳汇、碳捕集和封存等，

实现排放与吸收抵消。持续减排第1章绪论161.1.3国家政策推动政策要求落实到供能结构与建筑技术①因地制宜发展建筑光伏；②推进地热能、生物质能和太阳能供热；③利用火电、工业和核电等余热；④研发超低能耗、近零能耗、低碳和零碳建筑；⑤推动成熟技术、工艺与设备集成应用。核心：同时降低需求、优化供给并提升系统效率。减少化石能源依赖的技术方向2.11.2建筑能源应用技术概述从能源来源到建筑所需的冷、热和电17第1章绪论能源分类转换与存储建筑需求第1章绪论181.2.1建筑能源的分类常规能源已经广泛应用，利用技术较成熟。煤炭、石油、天然气、生物能等。新能源近年来被认识和应用，利用技术与方式

仍需改进和完善。核能、沼气能、氢能、海洋能、页岩气、可燃冰等。新能源与可再生能源概念存在交叉，但是二者并不等同。第1章绪论191.2.1建筑能源的分类常规能源长期支撑建筑供暖、热水与备用电源煤炭多用于北方集中供暖的燃煤锅炉；成本较低，但燃烧会产生多种污染物。石油可用于燃油锅炉、柴油发电机、供暖、生活热水和建筑备用电源。天然气可用于燃气锅炉、燃气灶具和冷热电三联供；污染物排放较少，但需要管网。局限：高碳排放、能源利用率偏低和环境污染等问题制约可持续发展。第1章绪论201.2.1建筑能源的分类建筑可利用太阳能、风能、生物质能与地热能太阳能光伏发电与光热利用风能小型风力发电设备生物质能转化为热能或电能地热能地源热泵供冷供热可再生能源在建筑中的应用第1章绪论211.2.2建筑能源应用技术能源输入常规能源／新能源转换与冷热源生产建筑所需冷、热、电建筑需求室内环境与建筑功能能源存储协调供给时间与需求时间理解建筑能源技术，应始终把设备放回完整能源系统中。三类技术共同完成能量生产、转换、输送与时间调节。第1章绪论221.2.2建筑能源应用技术1）冷热源技术冷源／热源设备冷媒／热媒制冷剂、水、盐水／水、蒸汽换热器或末端装置把冷量或热量送入室内夏季需要低温介质移走室内多余热量或湿量；冬季需要较高温度介质向室内输入热量，从而维持所需温湿度。建筑冷热源与末端系统第1章绪论231.2.2建筑能源应用技术2）能源转换与利用技术热电联产与三联供在发电的同时回收余热，

余热可用于建筑供暖

或制冷。热泵技术热泵通过消耗驱动功，在建筑与空气、水体或岩土之间转移热量，实现供冷或供热。能量梯级利用按能源品位安排发电、

制冷、供暖和生活热水

等不同用途。共同目标：满足冷、热、电需求，同时减少能量损失和碳排放。决定建筑能源利用效率第1章绪论241.2.2建筑能源应用技术3）能源存储电化学储能用于储存建筑光伏系统

产生的余电。热储能显热储能利用水、岩石；

潜热储能利用相变材料。氢储能可与光伏制氢结合，

燃料电池可作备用电源。储能缓解可再生能源间歇性，并提高建筑能源韧性。从“即时耗能”转向“灵活调控”2.11.3建筑能源应用技术发展趋势多能互补与能源综合利用低碳与可持续发展智能化与信息化25第1章绪论共同目标：高效利用、深度减碳、智慧调控。第1章绪论261.3.1多能互补与能源综合利用建筑负荷太阳能地热能天然气储能多能互补的三项作用①降低单一能源供应中断对建筑使用的影响；②推动不同品位能源的梯级利用；③利用储能进行调峰，协调供给与需求。常见系统：冷热电联产、光伏直柔系统。第1章绪论271.3.2低碳与可持续发展低碳建筑需要同时降低负荷、优化供能并促进资源循环。第一步降低建筑冷热负荷优化朝向、自然采光通风、围护结构和遮阳。第二步扩大可再生能源应用减少传统能源依赖，拓展建筑产能空间。第三步促进碳抵消与资源循环结合碳汇、碳捕集与建筑材料循环利用。绿色低碳建筑技术第1章绪论281.3.3智能化与信息化数据与模型使系统从被动运行转向实时感知和主动优化。实时监测负荷预测策略优化建筑能源管理系统、数字孪生、大数据与机器学习节能技术与系统优化智能化的价值：让不同设备和能源在统一数据基础上协同运行。本章