第二讲建筑与能源和环境关系

第二讲建筑与能源和环境关系•能源、环境、人口是影响全球可持续发展的三大重要因素。•建筑与能源和环境关系密切：建筑领域的能源消耗包括建筑材料的生产和运输过程、建筑物的建造过程和维持良好的建筑室内环境等运行过程消耗的能源。我国建筑用能已超过全国能源消费总量的1/4，并随着人民生活水平提高上升到1/3以上。建筑领域所引起的环境问题主要包括建筑材料和建筑设备使用中对室内空气品质的影响、空调使用时制冷剂氟利昂泄漏导致大气臭氧层破坏和夏季空调使用时向外界排热造成城市热岛等问题。可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。一.建筑种类1.按用途分办公建筑工业建筑商业建筑建筑公共建筑旅游建筑民用建筑科教文卫建筑住宅建筑通信建筑交通运输建筑第一节建筑与建筑环境2.按与能源与环境关系分•绿色建筑是指在建筑物建造和使用过程中，消耗的资源少，消耗的能源低，对环境的影响小的建筑。•生态建筑是指尽可能的利用当地的环境和自然条件，不破坏当地的环境，确保生态体系健全运行的建筑。•可持续建筑是指达到或者超过节能设计标准要求的建筑。着重满足建筑物能耗指标的要求。二.建筑环境（一）什么是建筑环境“建筑室内环境”简称“建筑环境”。建筑环境由室内热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境组成，建筑围护结构以及相关建筑设备是实现这种环境的硬件设施。（二）如何调节建筑环境1.被动式调节利用建筑围护结构进行建筑室内环境调节的方式2.主动式调节利用相关建筑设备进行建筑室内环境调节的方式(三）室内空气品质1.病态建筑综合症上世纪60-70年代，由于西方国家发生了能源危机，为了节能，在空调设计时，降低了新风量标准（从25.2m3/h人降到8.4m3/h人）。人们长期在新风量小的空调环境下工作和生活，时间长了就产生一种不明原因的症状，如咽干、头晕、咳嗽等类似感冒的症状，这种症状统称为“病态建筑综合症”，主要是由于室内缺少新鲜空气，CO2浓度过高引起的。2.室内空气品质的评价(1)客观评价法通过检测室内环境中一种或几种污染物浓度，对照卫生标准，只要空气检测结果不超标，则室内空气合格。民用建筑室内空气品质的评价，传统上用CO2浓度、含尘浓度或其他已知并能测量的污染物浓度作为控制指标。弊端:由于室内还存在一些没超标的污染物和未知的、不能被测量的污染物，在这种室内环境中，人体仍然感到空气污浊、容易疲劳，并对视觉、味觉和嗅觉产生不良反应，因此仅有客观评价是不够的。(2)主观评价法丹麦学者P.O.Fanger是这样定义室内空气品质：品质反映了人们满足的程度，如果人们对空气满意，就是高品质。反之，就是低品质。英国CIBSE(CharteredInstituteofBuildingServicesEngineers)是这样定义室内空气品质：如果室内少于50%的人能察觉到任何气味，少于20%的人感觉到不舒服，少于10%的人感觉到粘膜刺激，并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁，则可认为此时的室内空气品质是可接受的。弊端：例如有些有害气体如氡、CO，尽管是微量的，没有刺激作用，也不会被人感受到，但其潜在的危害是很大，因此仅有主观评价是不够的。3.主客观评价法美国ASHRAE标准62-1999R中这样定义室内空气品质：空气中没有污染物浓度达到了公认的权威机构所确定的有害物浓度范围的已知的污染物，且处于该环境中的绝大多数人（≥80％）没有对室内空气表示不满意，则可认为室内空气品质是可接受的或是满意的。此定义将人的主观感受与客观事实结合起来，相比而言，是比较科学与全面，在国际上获得了广泛的认可。第二节建筑节能胡锦涛总书记在十七大报告中指出：“必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置。”一.建筑节能在建筑工程设计和建造中依照国家有关法律、法规和建筑节能标准，采用节能型的建筑材料、产品和设备，提高建筑物围护结构的保温隔热性能和采暖、制冷设备的能效比，减少建筑使用过程中的采暖、制冷、照明等能耗，合理有效地利用能源。能效比EER=采暖、制冷设备提供的热、冷量/采暖、制冷设备消耗的能量二.建筑节能的内容（一）建筑设计与建筑热工节能1.建筑设计节能选择合理体形系数体形系数：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面积越大，传热损失越大。2.建筑热工节能墙体节能：内外保温墙体等门窗节能：密封型材、Low-E玻璃、中空玻璃、塑钢门窗、铝合金门窗等屋顶节能：隔气层、坡屋顶等围护结构节能技术与气候有关：寒冷地区保温炎热地区隔热（二）建筑设备节能在建筑设备系统中，用于调节室内环境的暖通空调系统消耗的能量最多。1.暖通空调系统设计节能：（1）详细进行系统的冷热负荷计算；（2）选择高效冷热源设备、空调机组及末端设备；（3）合理进行系统管路设计；（4）合理调节新风比；（5）采用热回收设备等。2.暖通空调系统设计节能技术：（1）舒适、节能、便于分户计量的低温地板辐射供暖系统；（2）节省传输系统能耗的变风量和变水量空调系统；（3）适合于利用低品位能源的热泵空调系统；（4）将用电低谷段的电力用于制冷的蓄能空调系统等。水源热泵（水环热泵）水源热泵（地下水源热泵）水源热泵（地表水源热泵）地源热泵(水平式地源热泵)地源热泵(垂直式地源热泵)2.暖通空调设备运行节能合理调节建筑室内的温湿度,在保证合理的室内热环境的基础上,降低系统运行能耗;根据建筑负荷变化特性,充分利用建筑围护结构的蓄热特性,进行最佳启动和停机时间控制,降低系统运行能耗;合理利用和控制室外新风量,在过渡季节,可尽量利用室外新风,节约人工冷热源的能耗;利用计算机控制系统控制空调系统,优化系统运行,如系统中冷热源、水泵、风机等用能设备的优化和匹配运行,达到系统整体节能等。三.建筑节能综合技术建筑物寿命周期内包括7个阶段:规划、设计、建造、运行、管理、维护和拆除。在此周期内所有的节能技术为建筑节能综合技术建筑节能综合技术包括：根据建筑功能和当地气候，科学合理地确定建筑朝向、平面形状空间布局、外观体型、间距、层高；选择节能型建筑材料，保证外围护结构的保温隔热性能；对建筑的周围环境进行绿化设计；全面应用建筑设备节能技术等。清华低能耗示范楼清华大学中意环境节能楼2006年中国科技部和意大利环境与国土资源部合作的最大项目----清华大学中意环境节能楼(SIEEB)在清华大学校园东南角落成。该楼由意大利著名建筑师马利奥·古奇内拉（MarioCucinella）设计，是一座高40米的退台式C形建筑。地上10层，地下2层，共2万多平方米，总造价2.6亿元。它应用了自然通风、自然采光、低能耗围护结构、太阳能发电、中水利用、绿色建材和智能控制等国际上最先进的技术、材料和设备。充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。施工中的中意环境节能楼建筑外形选择•能源分析师在综合分析北京地区的特定气候和建筑物周围地形条件后，再利用计算机进行模拟，大楼造型采用Ｃ字型，以提高能源利用效率；•隔两层就伸出一块悬臂式结构的钢筋框架，像机翼一样悬在半空。框架上布满着倾斜的、泛着金属光泽的太阳能光电板，遮蔽着下层的开放式平台。围护结构设计•大楼采用最先进的幕墙系统，幕墙的遮阳百叶可根据不同季节和不同日照角度旋转，使室内既避免被强光照射，又可以最大限度地减少白天照明用电。大楼供能设备•该楼以太阳能和天然气作为主要的能源，采用天然气发电，冬季发电机组产生的废热直接用于供暖，夏季发电机组产生的废热用于驱动吸收式制冷机。实现热、电、冷三联供。•据初步计算，该楼的能源消耗与同等规模的建筑相比，可节约70%左右的能源，减排二氧化碳1200吨，二氧化硫5吨。四.已颁布的主要建筑节能标准民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)（JGJ26-95）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2001）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75-2003）公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）建筑照明设计标准（GB50034-2004）开始建立建筑节能标准体系建立健全建筑节能法规体系《中华人民共和国节约能源法》补充修改,增补建筑节能内容建议国务院制定《建筑节能管理条例》建设部修订《民用建筑节能管理规定》•讨论：如果你是个设计师，你会如何进行建筑和室内环境设备的设计？通过前面学习你对建筑节能有哪些认识？