第8章--建筑环境与能源应用工程专业的发展趋势

1、第八章 建筑环境与能源应用工程专业的发展趋势第一节 我国房屋建筑的发展趋势,建筑环境与能源应用工程专业概论,建筑环境与能源应用工程专业相关行业,房屋建筑业（包括房地产业和设施管理业） 能源服务业 设备制造业 高技术产业（包括数据处理、电子信息、生物制药、航空航天、核能、车辆工程、穿戴性制冷空调等行业）,2,建筑环境与能源应用工程专业概论,中国的城镇化率（截止到2013年）,3,建筑环境与能源应用工程专业概论,主体功能区和城市化战略规划,国家主体功能区规划将全国国土空间分为四类： 优化开发区，即国土开发密度已经较高、资源环境承载能力开始减弱的区域； 重点开发区，即指资源环境承载能力较强、经济和人

2、口集聚条件较好的区域； 限制开发区，即资源承载能力较弱、大规模集聚经济和人口条件不够好，并关系到全国或较大区域范围生态安全的区域； 禁止开发区，即禁止开发的各类自然保护区。 中国将构建以陆桥通道和长江通道为两条横轴，以沿海、京哈京广、包昆通道为三条纵轴，以主要的城市群地区为支撑，以轴线上其他城市化地区和城市为重要组成的城市化战略格局。,4,建筑环境与能源应用工程专业概论,中国城镇化史无前例,预计到2020年，中国城市化率将达到60%。 根据麦肯锡研究院的研究： 到2025年，中国城市人口将增加3.25亿人（相当于整个美国的人口），这其中包括2.3亿外来人口。 中国城市人口到2025年将达9.2

3、6亿，到2030年将超过10亿。 中国将出现15个平均人口2500万的超大城市，或11个总人口在6000万以上的城市群。 中国将增加50000栋超高层建筑，相当于10个纽约。 中国将新增170个大规模快速交通系统 中国的城市化在世界城市化进程中是史无前例的，并将对世界的发展产生深远的影响。,5,5,建筑环境与能源应用工程专业概论,Source: McKinsey Global Institute analysis,Number of cities in the region,Regional hubs,11 个人口超过6000万的城市群,6,建筑环境与能源应用工程专业概论,巨大的建设规模,根据

4、美国咨询机构ARCADIS的统计，2012年中国的总建成资产（Built asset）达到37万亿美元，仅次于美国的40万亿美元，预计2014年将超过美国居世界第一。 2012年中国建筑规模达27亿平米，近世界总量的一半。 2013年的调查，我国90%以上的地级城市规划建设了新城新区： 156个地级以上城市中提出新城新区建设的有145个，占92.9%。 12个省会城市全部提出要推进新城新区建设，共规划建设了55个新城新区； 在144个地级城市中，有133个地级城市提出要建设新城新区，占92.4%，共规划建设了200个新城新区，平均每个地级市提出建设1.5个新城新区； 161个县级城市中，提出新

5、城新区建设的有67个，占41.6%。 如此建设规模，对本专业技术人员有大量需求。 但也发现部分城市新城总面积已达建成区的7.8倍，服务业发展低下、可持续发展机制不足及“空城”“睡城”“死城”等现象频现。如此规模，造成地方债务隐忧，及对土地、资源、环境和生态的破坏。,7,建筑环境与能源应用工程专业概论,巨大的建筑需求,2011年底，全国城乡房屋建筑总面积近520亿平方米，其中城镇住宅建筑面积约220亿平方米。全国城镇人均住宅建筑面积32.7平方米。 2030年我国城镇人均住宅建筑面积将达到37平方米左右。城镇的10亿人口需要的住宅建筑总面积估计将达到370亿平方米。 2030年相应的公共建筑总面

6、积，估计将在100130亿平方米。再加上工业建筑，预计会在全国现有房屋建筑总面积基础上翻一番。 对建筑的性能/质量/节能/环保提出更高要求和标准，需要高素质的建设人才和管理团队。,8,建筑环境与能源应用工程专业概论,高层建筑,2012年，中国已成为世界上高层建筑最多的国家。 2011年，美国高层建筑最多的纽约市有高层建筑5937幢，100m以上超高层建筑有550幢；而上海，8层以上高层建筑近23000幢（22998），30层（100m）以上超高层建筑则超过1000幢（1066）。单从数量来说，上海已经超过纽约。 有报告用中美两国数据分析，美国每幢152m以上高度的非住宅类建筑，对应第三产业产值

7、为1431亿美元；而中国只有436亿美元。报告由此认为，因为摩天大楼对应的经济基础为第三产业，所以中国内地摩天大楼数量已呈泡沫化。,9,建筑环境与能源应用工程专业概论,超高层建筑,10,150m以上建筑,已竣工 989,在建中 483,300m以上建筑,已竣工 24,在建中 77,150m以上高度为世界TOP100建筑,已竣工 34,在建中 34,January,July,我国城市气候与同纬度国家城市气候的比较,11,建筑环境与能源应用工程专业概论,巨大的需求,北方冬季有集中供暖设施、南方有越来越强烈的采暖需求。 南方北方多数城市夏季都有供冷需求 如何消耗较少的能源，为使用者提供更加舒适健康的

8、室内环境，是摆在建筑环境与能源应用工程专业面前的“永恒”的课题。,12,建筑环境与能源应用工程专业概论,既有建筑节能改造和旧城改造,在建筑节能设计标准实施前建造的既有建筑近400亿平方米，需要改造的200亿平方米。 主要是围护结构特别是窗的改造。北方地区还有集中供热锅炉、管网和分户计量改造。 城镇居民每年有2-3亿台房间空调器进入更新期。 旧有制造业工业厂房改造成为服务业集聚区。,13,建筑环境与能源应用工程专业概论,新农村建设,为农民提供安全、舒适、健康的生活环境 发展现代农业离不开建筑环境与能源应用工程专业,14,建筑环境与能源应用工程专业概论,第八章 建筑环境与能源应用工程专业的发展趋势

9、第二节 建筑环境能源管理,建筑环境与能源应用工程专业概论,15,1，建筑前期管理,城区能源规划 绿色建筑的策划和咨询,16,建筑环境与能源应用工程专业概论,两种类型的能源规划,17,建筑环境与能源应用工程专业的学生要充实自己城市规划、建筑学、技术经济学、工程热物理等方面的专业知识和数学规划、最优化方法等专业基础知识。,国际上绿色建筑评价标准,中国绿色建筑评价标准 英国BREEAM 美国LEED 加拿大GBTools 日本CASBEE 澳大利亚的green star 法国的Escale 芬兰的Promis E 德国的DGNB 挪威的Ecoprofile 荷兰的GreenCalc 瑞典的Eco-e

10、ffect 中国台湾的EEWH,18,建筑环境与能源应用工程专业概论,我国绿色建筑发展情况,截至2013年底，全国共评出1446项绿色建筑评价标识项目，其中一星级绿色建筑项目标识507个，二星级绿色建筑项目标识625个，三星级绿色建筑标识314个。其中运行标识只有104项。 截至2014年5月，全国又评出248项绿色建筑评价标识项目，其中一星级绿色建筑项目标识71个，二星级绿色建筑项目标识117个，三星级绿色建筑标识60个。其中运行标识仅6个。 根据国家绿色建筑行动计划，要在2015年末达到10亿平方米绿色建筑面积，缺口很大。 截至2014年4月，按美国LEED标准评出1638个绿色建筑项目。

11、,建筑环境与能源应用工程专业概论,19,绿色建筑事业给本专业的机遇,进入专业化的咨询公司，专门为客户进行绿色建筑的策划和方案论证。 通过美国的LEED AP考试，成为LEED Professional Accreditation，即美国绿色建筑委员会（USGBC）官方认可的LEED认证专家，拥有该资格的个人能够顺利地管理整个LEED认证项目的实施。 从事绿色建筑咨询的专业人员除具备建筑环境与能源应用工程专业全部专业和专业基础知识外，还应了解：建筑学、城市规划、园林景观、环境工程、建筑材料以及建筑经济学等专业知识。,20,建筑环境与能源应用工程专业概论,2，建设期间管理,系统调适 建筑自动化系统

12、集成,21,建筑环境与能源应用工程专业概论,调适（Commissioning）,我国第一艘航母辽宁号在改造完工近一年后方才交付使用。这一年中要对航母这一复杂系统工程进行试运行、调试和验收，这一过程称为“调适”。 随着建筑设备系统的技术日趋先进、各种高新技术在建筑中的应用日趋广泛，以及楼宇自控系统的日趋普及，使得建筑调适过程从设计阶段开始延伸到建筑使用之后的全过程。 建筑调适是一个技术含量很高的管理过程。就我国目前情况看，几乎所有工程项目都没有做过很好的调适，能从事复杂系统和跨系统、跨品牌调试的技术人才也十分缺乏。,22,建筑环境与能源应用工程专业概论,四种调适,新建建筑调适应从设计阶段开始，一

13、直延续到建筑物交付使用以后，至少一个供暖季和一个供冷季，以确保建筑的性能和效果（performance）。 建筑的再调适（recommissioning）。 这种建筑一般已经过调适，但由于布局调整、功能改变，或改换门庭（换了业主），需要通过再调适重新整合资源。 改善型调适（retrocommissioning）。一般是针对既有建筑。用来解决运行管理中发现的问题。 与之相类似的还有连续型调适（continuous commissioning），它也是在既有建筑中配合运行管理开展的，根据能耗计量仪表得到的实际运行数据发现系统能耗中的问题，不断进行调整，不断比较实际运行数据。,23,建筑使用后调适的

14、主要任务,系统在带负荷条件下连续运转，检验系统在各个季节以及全年的性能，特别是控制功能和能源效率。 在质保期结束前检查设备性能以及暖通空调系统与自控系统的联动性能。 发现系统的节能潜力。 通过用户调查了解用户对室内环境质量及设备系统运行状态的满意度。 在调适过程中记录关键的参数，所完成的调适报告作为建筑的重要档案。,24,建筑环境与能源应用工程专业概论,调适工程师的职责,在设计阶段，调适工程师要了解功能需求、系统配置，以及控制软件，向设计师提出从运行管理角度出发的系统优化需求； 在系统安装过程中，调适工程师要协调各系统的联动，保证系统满足设计目标； 在建筑开始使用之后，调适工程师要调整系统各项

15、参数设置，保证系统运行满足用户的需求。 在调适过程中，调适工程师要完成整个调适过程的文件化，细致到每一个环节，为建筑建立“健康档案”。 需要具备跨学科的专业知识，即暖通空调和自动控制（机电）两方面的知识，既要懂得设备又要熟悉系统；他需要具备对不同品牌产品的理解和掌握，以及丰富的现场发现问题和解决问题的能力。 我国正酝酿建立建筑工程的调适制度。,25,建筑环境与能源应用工程专业概论,建筑自动化系统集成,智能建筑：给有着“重厚长大”的骨骼和肌肉的传统建筑加上“聪明”的头脑和“灵敏”的神经系统。 a) 建筑物能“知道”建筑内外所发生的一切； b) 建筑物能“确定”最有效的方式，为用户提供方便、舒适和

16、富有创造力的环境； c) 建筑物能迅速地“响应”用户的各种要求。 智能建筑是具有“三”功能的建筑 办公自动化（OA，Office Automation）系统 建筑自动化（BA，Building Automation）系统 先进的通信系统（Advanced Telecommunication）。 BA系统包括： 环境能源管理系统（空调系统、供暖系统、照明系统、给排水系统、制冷机房、锅炉房、变配电等）、 交通管理系统（停车库、人行扶梯和升降机）、 设施管理系统（能源计量、设备维护、故障诊断） 消防安保系统。,26,建筑环境与能源应用工程专业概论,BA系统,集散式的计算机控制系统（Central D

17、istributed Control System） BA系统分为三个层次： 最下层是现场控制机。监控一台或数台设备，对设备或对象参数实行自动检测、自动保护、自动故障报警和自动调节控制。通过传感器检测得到的信号，进行直接数字控制（DDC）。 中间层为系统监控器。某一子系统（例如空调系统）的监控，管理这一子系统内的所有现场控制机。接受现场控制机传送的信息，按照事先设定的程序或管理人员的指令实现对各设备的控制管理，并将子系统的信息上传到中央管理级计算机。 最上层为中央管理系统（MIS），是整个BA系统的核心，对整个BA系统实施组织、协调、监督、管理、控制的任务。 环境能源系统以及消防排烟系统属于建

18、筑环境与能源应用工程专业的业务范围，其控制要求、控制模型和控制策略由本专业提出。,27,建筑环境与能源应用工程专业概论,BA系统集成工程师,需要对被控设备的原理，控制流程和自动控制理论具有较深的理解，编制出合适的符合要求的控制程序。 需要熟悉各种软/硬件接口和网络系统的相关知识。,28,建筑环境与能源应用工程专业概论,3，建成后的使用管理,设施管理 室内环境检测、诊断和评估,29,建筑环境与能源应用工程专业概论,设施管理（Facility Management）,以保持业务空间高品质的生活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作。 将物质的工作场所与

19、人和机构的工作任务结合起来。它综合了工商管理、建筑、行为科学和工程技术的基本原理。 设施管理的服务对象是人，一切以人为本。它的主要工作内容是对建筑物的空间、环境、能源、设备进行管理，确保服务对象功能的充分发挥和使用效率的提高。 设施管理专业人员，需要掌握网络技术、模拟技术、检测技术、知识工程、人类工效学等现代技术。,30,建筑环境与能源应用工程专业概论,室内环境检测、诊断和评估,在既有建筑中，遭用户抱怨和投诉最多的是室内空气品质问题。 改善室内空气品质的最根本的办法是清除污染源，其次才是对原有空调系统做改进和改造。 使用专业仪器对室内环境进行检测、确定源头、确诊原因、提出解决方案。 需要专业人员理解各种污染物的释放机理，掌握各种物理和化学的清除污染物方法，具备一定的化学分析、微生物检测等方面的能力。,31,建筑环境与能源应用