建筑节能概述

建筑节能概述课程的性质和任务本课程是为培养工程管理专业高级工程技术人才所设的一门专业任选课，本课程政策性、系统性、专业性和实践性较强。该课程系统全面研究建筑节能设计原理、建筑规划设计节能、建筑单体设计节能、围护结构节能设计、遮阳设计、采暖制冷节能设计等。通过本课程的学习，使学生了解和掌握建筑设计中节能的原理和途径，帮助工程管理专业学生拓宽相关领域的知识面，提高建筑节能意识。考核方式平时：课后作业+课堂表现+出勤+笔记（30％）期末考试（70％）教学要求1、增强学习兴趣；2、课堂上不迟到、不早退；如果特殊情况可提前请假（不扣平时分），做到互相尊重；3、遵守课堂纪律，不要玩手机和看无关书籍；4、课堂上踊跃回答问题，加强与老师以及同学之间的交流；（加平时分）5、独立、认真完成好每一次作业。全球性的资源匮乏已成为一个不争的事实。“节能”被称为煤炭、石油、天然气、核能之外的第五大能源。建筑能耗在能源消耗构成中占据近三分之一，在提倡节约型社会的今天，建筑行业又该如何进行节能？能耗较大的围护结构如何减少热量损失？采暖制冷设备如何提高能源利用率？建筑节能是责任！是义务！是习惯！是素质！更是一种智慧！课程结构第一部分：建筑节能基本知识第二部分：建筑节能设计原理第三部分：建筑规划设计与节能第四部分：建筑单体设计与节能第五部分：围护结构节能设计第六部分：遮阳设计第七部分：采光与照明节能技术第八部分：太阳能利用第九部分：制冷节能原理第一章建筑节能概述1.1建筑节能的重要意义1.2国外建筑节能概况1.3我国建筑能耗概况和节能任务能源的概念和种类煮饭、烧水靠什么提供能量?开动汽车、火车、飞机等交通工具需要什么来提供能量呢？能源：是自然界中像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳能等能为人类提供某种形式能量的物质资源。什么是能源？能源的分类地球上的能量来源使用类型能否再生获得的方法能否作为燃料对环境的污染情况按地球上的能量来源对能源分类1.来自地球外部天体的能源。有直接来自太阳直接照射到地球的光和热能，还有间接地来自太阳的能源,常见的煤炭、石油、天然气，以及生物质能、水能、海洋热能和风能等。2.地球本身蕴藏的能量。其中一种是地球内部蕴藏着的地热能，常见的地下蒸汽、温泉、火山爆发的能量都属于地热能。另一种是地球上存在的铀、钍、锂等核燃料所蕴有的核能。3.地球和其他天体相互作用而产生的能量。太阳和月亮等星球对大海的引潮力所产生的涨潮和落潮所拥有的巨大潮汐能。按使用类型对能源分类1.常规能源（传统能源）。已被人类利用多年，目前仍在大规模使用的能源。如水能、生物能、煤炭、石油、天然气等。占全部能源生产消费总量的90％以上。2.新能源（非常规能源、替代能源）。近若干年来开始被人类利用（如太阳能、核能）或过去已被利用现在又有新的利用方式（如风能）的能源。1.可再生能源。可长期提供或可再生的能源（10%左右）例：水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能等。2.不可再生能源。一旦消耗就很难再生的能源（90%左右）例：煤炭、石油、天然气等。按能否再生对能源分类能源分布图一再生能源非再生能源按获得方法对能源分类1.一次能源（天然能源）。是指直接取自自然界、而不改变它的形态的能源。它又分为可再生能源和非再生能源。例：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、石油、天然气、植物秸杆、水能、风能、太阳能、地热能、核能、海洋能等。2.二次能源（人工能源）。是指一次能源经人为加工成另一种形态的能源。例：汽油、水电、蒸汽、煤气、焦炭、沼气等。按能否作为燃料对能源分类1.燃料型能源：包括煤炭、石油、天然气、泥炭、木材等。2.非燃料型能源：包括水能、风能、地热能、海洋能等。按对环境的污染情况对能源分类1.清洁能源使用时对环境没有污染或污染小的能源。例：水能、风能、太阳能以及核能等。2.非清洁能源对环境污染较大的能源。例：煤炭、石油等。随着科学技术的发展和进步，特别是近三、四十年以来，随着工农业生产和科学技术的现代化，人们的生活也渐趋现代化，使能量消耗的增长趋势十分明显。为了避免能源危机，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发太阳能、风能、海洋能（包括潮汐能和波浪能）等可再生新能源，我国也不例外。我国能源现状我们国家地大物博、物产丰富。可是，同时拥有庞大的人口，各种常规能源资源人均占有量远低于世界水平。我国能源总地质储量居世界第三。但从人均占有量看，只有世界平均人均占有量的1/2，是美国的1/10，是原苏联的1/7。我国是煤炭大国，却是石油贫国，总储量仅占世界的2%-4%。当前，我国是世界上唯一以煤炭为基本能源的大国。人均能源资源占有量：2000年我国人均石油可采储量只有4.7吨，人均天然气可采储量1262立方米，人均煤炭可采储量140吨。我国主要产品单位耗能指标比国际先进水平高30%-90%。每创造1美元工业产值，我国能耗相当于发达国家的4-5倍，是印度的1.64倍。2014年我国进口原油为3.1亿吨，同比增幅达到9.5%。按照国土资源部的统计数据，2014年中国石油产量为2.1亿吨，这样可以推算出，2014年中国原油对外依存度达到了59.6%，较2013年的57%高出了2.6个百分点。2015年我国石油净进口量3.28亿吨，增长6.4%，增速比上年高0.6个百分点。我国石油消费持续中低速增长，对外依存度首破60%，达到60.6%。第一节建筑节能的重要意义一、什么是建筑节能建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中，合理的使用、有效的利用能源，以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。建筑使用能耗主要包括采暖、通风、空调、热水供应、照明、炊事、电气等。65%15%14%6%采暖空调热水供应电气炊事节能就是少用能——此乃一大误区节能不能简单地认为只是少用能，而是在确保室内热舒适环境的前提下的节能。节能的核心是提高能源利用效率，前提是满足人们越来越高的舒适度要求。二、为什么进行建筑节能?中国经济与能源增长GDP年平均增长%总能耗年平均增长%1980-198510.74.91986-19907.95.21991-199512.05.91996-20008.3-0.120017.53.420028.36.020039.515.3200410.116.1200510.49.9200611.69.6200711.47.8中国经济与能源增长2010年：24亿吨标煤2020年：30亿吨标煤2005年：22.48亿吨标煤2006年：24.62亿吨标煤2007年：26.55亿吨标煤实际上2004年，国家发改委《节能中长期专项规划》能源规划：屡次突破我国采暖区城镇人口只占全国人口的13·6％，而采暖用能却占到全国总能耗的9．6％。采暖范围日益扩大，空调建筑迅速增加，建筑能耗增长的速度将远高于能源生产增长的速度，从而成为国民经济的一个重要的制约因素。由此可见，建筑用能势必会限制需要国家经济的发展。（1）建筑能耗成为国民经济的一个重要的制约因素中国建筑能耗状况农村38%城镇住宅（不包括采暖）15%北方城镇采暖25%一般公共建筑18%大型公共建筑3%长江流域住宅采暖1%近年来，世界上许多国家越来越关心燃烧矿物燃料所产生的污染问题。各发达国家节能的政策，也是以减少燃料燃烧的排放物为明确的目标人们已经认识到，所排放的硫和氮的氧化物，会危害人体健康，造成环境酸化，而产生的二氧化碳的积累，将导致地球产生重大气候变化，危及人类生存。（2）建筑用能增加导致环境恶化建筑采暖用能无疑是造成大气污染的主要因素。我国在以煤炭为主的能源结构的条件下更是如此。以北京的大气环境来说，几个污染因素指标，如S02、NOx等，在非采暖期符合国家标准的，而在采暖期则大大超过标准。总悬浮颗粒也超过标准，在采暖期主要污染物是煤烟；在非采暖期一个是春季的风沙，一个是施工工地的扬尘。由此可见，如果我国采暖能耗不节约下来，采暖建筑又越建越多，大气环境指标就不可能达到标准。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随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高，舒适的建筑热环境已成为人们生活的需要。在我国，这种需要日益迫切。这和我国大部分地区冬寒夏热的气候特点关系很大。（3）舒适需求提高导致能耗增加我国长期以来，习惯上采暖地区为一年内日平均气温≤5℃超过90d的地区，这个范围主要是“三北’’地区，全部城镇居住人口有1．5亿采暖区域加大采暖标准提高建筑物保温隔热普遍不良，又无采暖设施。热天防暑主要依靠电扇，近年来空调的使用正迅速增加。冷天防寒，长江中下游城镇除用蜂窝煤炉外，用电或煤气红外辐射炉的也越来越多，为了排出燃烧气味及室内潮气又需要加强通风，结果使室温增加有限，能源效率很低。前几年根据北方35个城市的调查统计，有24个(占68．6％)城市居住建筑采暖平均单位建筑面积实际耗煤量，比1980～1981年住宅通用设计计算耗煤量平均高出34．5％。与此同时，一些“采暖期度日值”相近的城市，其平均采暖能耗之差，可达1倍甚至2倍，同一城市同类建筑单位建筑面积能耗最高值可为最低值的1．6～3．8倍。这种情况说明，采暖能耗浪费很大，节能潜力很大。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近年来我国带空调的高档旅游宾馆发展迅速，其单位能耗很高，每年每平方米建筑面积能耗，北京地区为190～220kg标准煤(约为一般住宅能耗的6～7倍)，上海地区为120～140kg标准煤，广州地区为150～200kg标准煤。616671747711013214114916517505010015020019961997199819992000200120022003200420052006城镇建筑面积(亿平方米)我国的城市化进程来源：中国统计年鉴再造一个中国！2020300亿平方米我国城市化进程（4）导致能耗增加的因素人们对建筑热舒适性的要求越来越高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到2020年的一个情景预测三个刚性增长：建筑面积：增加150亿m2，住宅增加80亿m2，一般公建增加60亿m2，大型公建10亿m2采暖需求：新增需采暖的建筑110亿m2人口：达到14亿根据发达国家经验，随着我国的城市发展，人们生活水平的提高，建筑能源消耗将达到33％左右我国人口众多，若人均建筑能耗接近发达国家的人均水平，仅建筑用能将接近目前全球总能耗的1/4必须依靠科技，找到不同于发达国家的能源发展途径，大幅度降低建筑能耗，实现城市建设的可持续发展三、建筑节能的意义1、建筑节能是社会经济可持续发展的需要2、节能是环保的需要3、是宜人的建筑热环境的需要(室内气温、湿度、气流速度、壁面热辐射)通过建筑节能,加强围护结构的保温和隔热性能，在提高室内舒适度的基础上，节约采暖和空调能耗。第二节国外建筑节能概况一、国外建筑节能发展阶段发达国家自20世纪70年代开始先后颁布若干标准，并每隔一定年限进行修订，每修订一次，对建筑节能提出的要求越来越高。国外围护结构传热系数[W/m2.k]国家外墙外窗屋顶中国北京0.60[1]0.45[2]2.50.500.45哈尔滨0.50[1]0.45[2]2.00.400.30瑞典0.172.00.12德国柏林0.501.50.22法国（RT2005）0.452.60.28日本（北海道）0.422.330.23[1]9-13层建筑物；[2]为4-8层建筑物。当前世界能耗比例50.3546.6225.6925.4913.2921.836.980102030405060美国日本经合欧洲俄罗斯中国中国城镇印度2014年主要国家单位建筑面积年能耗比较二、国外建筑节能发展趋势21世纪，国外建筑节能的发展趋势可以概括为：一是继续