建筑节能与暖通空调系统节能.ppt

1、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,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12%。CO2排放量已

2、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。”,4,1. 关于建筑节能,现在 提高建筑中能源利用效率（Building Energy Efficiency）,最初的名称 建筑节能 Building Energy Saving,不久后改为 在建筑中保持能源 （Building Energy Conservation）,建筑节能发展的三个阶段,6,1.1 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,1.1.1.1 气候,我国幅员辽阔，气候类型多样，但受

3、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,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1418,1.1.1.2 房屋建筑规模,1.1.1.3建筑能耗的特点,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,12,1.1.2 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

4、耗的能源,仅相当于建筑物使用35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 1030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2060度/m2a，占我国供电量的8； 大型公共建筑: 平均用电量100300kWh/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%

5、的建筑采暖，其余为分散式采暖炉 目前采暖耗煤量为1425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

6、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,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,20,1.2 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

7、 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2 8,1.2.2 法国,实施行动计划,鼓励新技术研究,20022004年 开发2 4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

8、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

9、构 节能窗 适当功率的高效采暖和制冷设备,1.2.5 美国,26,1.3 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,提高能源利用率包括:,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:,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

10、想 1992年 签署里约宣言2 1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,建筑设计能耗,供热计量收费计划,我国到2010年居住建筑节能的计划,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,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%,?,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

11、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。,37,2. “十一五”期间建筑节能与供热系统节能研究,38,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

12、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.,41,2.1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,42,2.1.1 严寒、寒冷地区非透明围护结构节能技术,

13、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。,43,2.1.2 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。,44,2.1.3

14、 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。,45,2.1.4 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

15、的过滤以及排气的热回收。,46,2.2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,6,47,燃煤热电联产 + 大型燃气调峰锅炉房,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

16、炉房 + 小型燃气分布式调峰锅炉房,2.2.1 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,2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,2.1,2.2.2 燃煤燃气锅炉房的适量供热调节技术,50,单热源枝状管网,管网形式,多热

17、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。,52,2.2.4 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

18、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,54,2.2.5 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,55,2.2.6 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

19、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。,56,2530%,4550%,对流换热,辐射散热,呼吸和无感觉蒸发,2530%,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,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,59,20%,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%

20、,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48之间时,送风温差加大一倍,送风量减少一半,材料消耗 减40,动力消耗下降50,61,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=CpL(ts-tn),式中：Q房间显热余热，W； 空气密度，kg/m3； Cp空气定压比热，J/(kgk)； 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

21、,改变送风状态,64,2）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,系统节能,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,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”