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3、建筑节能技术介绍王洪强绿色建筑及节能建筑概念发展历程建筑节能：侧重于在建筑的施工和使用过程中，降低建筑能耗。•绿色建筑定义：•在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。•1、绿色建筑的概念及发展目标绿色建筑设计理念节能能源：充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。节约资源：在建筑设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的节约用水。回归自然：绿色建筑外部要强调与周边环境相融合，和谐一致、动静互补，做到保护自然生态环境。舒适和健康的生活环境：建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。室内空气清新，温、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。绿色建筑的建造特点对建筑的地理条件有明确的要求，土壤中不存在有毒、有害物质，地温适宜，地下水纯净，地磁适中。绿色建筑应尽量采用天然材料。建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等，要经过检验处理，确保对人体无害。绿色建筑还要根据地理条件，设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置，以充分利用环境提供的天然可再生能源。•争取到2020年：•大部分既有建筑实现节能改造•新建建筑完全实现建筑节能65％的总目标•大城市和东部经济发达地区要更高节能；•到2020年，中国建筑的资源节约水平接近或达到现阶段中等发达国家的水平中国绿色建筑的发展目标•绿色设计(GreenDesign)是20世纪80年代末出现的一股国际设计潮流。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。也可称为生态设计(EcologicalDesign)，环境设计(DesignforEnvironment)等。•绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce,Reuse,Recycle，减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。•2节能住宅设计节能设计规划设计建筑选址建筑布局建筑形态设计建筑间距设计建筑避风设计建筑朝向设计建筑结构设计建筑围护结构设计光电建筑设计1.规划设计•节能规划设计就是分析构成气候的决定因素----辐射因素、大气环流和地理因素的有利和不利影响，通过建筑的规划布局对上述因素进行充分利用、改造，形成良好的居住条件和有利于节能的微气候环境。2.建筑选址3.建筑布局•避免“霜洞”效应：建筑不宜在凹地里•向阳：身心健康•避风：减灾和保温•利用建筑的布局，形成优化微气候的良好界面，建立气候防护单元，对节能有利，建立一个小型组团的自然—人工生态平衡系统。节能建筑的形态要求：•体形系数小•冬季日辐射得热多•避寒风有利4.建筑形态设计5.建筑间距设计•日照标准（日照时间和日照质量）•住宅群的日照间距6.建筑避风设计•利用建筑物阻隔冷风•设置风障•避开不利风向•减少冷空气对建筑物的渗透•避免局地疾风•建筑物形态与气流：单体建筑物的三维尺寸对其周围的风环境带来较大的影响。7.建筑朝向设计•冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内•炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙•夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭•充分利用地形和节约用地•照顾居住建筑组合的需要(a)444(b)37.13(c)2162(d)37.13(e)2162体形状况表面积(m2)体积(m3)表面积/体积(a)80641.25(b)81.9641.28(c)104641.63(d)94.2641.47(e)132642.0144437.13216244437.13216237.13216237.1337.132162建筑体形对节能的影响有利节能例子长度增加长度由100m减少到50m，能耗增加10%长度由100m减少到25m，能耗增加20%宽度增加九层楼宽度由11m增加到13m，冬季采暖能耗减少7%九层楼宽度由11m增加到16m，冬季采暖能耗减少16%层数增加1层楼与6层楼相比，可以节约土地资源，使冬季耗热量指标下降：8.16WH1•日照间距•指前后两排南向房屋之间，为保证后排房屋在冬至日底层获得不低于二小时的满窗日照而保持的最小间隔距离。L≥(H-H1)/tana深圳建科大楼•建科大楼是深圳市建筑科学研究院的研发和办公基地，位于深圳市福田区梅坳三路和梅坳六路交界处。大楼用地面积3000m，地下2层．地上12层．总建筑高度57.9m．设计总建筑面积18170m．大楼于2009年3月全部投入使用。•建科大楼作为国家财政部、建设部第一批可再生能源建筑应用示范项目，同时为国家“十一五”科技支撑计划的“华南地区绿色办公建筑室内外综合环境改善示范工程”联合国开发计划署(UNDP)低能耗和绿色建筑集成技术示范与展示平台。基本情况北塘琅山塘琅山塘琅山8层职工宿舍1－2层办公楼7层办公楼9层办公楼建科大楼地上12层梅坳三路梅坳六路•建筑功能要求与布局•首层：开放式大堂和架空人工湿地•2－3层：绿色展览厅•4层：实验室•5－6层：交通互动空间（报告厅、空中花园）•7－10层：办公空间•11－12层：生活配套区德国柏林国会大厦柏林大奖－－环保、节能，10几层高，无电梯，看整个柏林全景，无灯光，无空调，网状东西遮阳设备，可移动。模拟节能住宅。阳光控制，屋顶可以升起来。德国2000年汉诺威世博会建筑节能途径•2.1围护结构绿色节能材料利用•2.2太阳能设计利用•2.3自然通风•2.4自然采光•2.5风力发电•2.6地源热泵•2.7余热回收利用•2.8非传统水源利用•2.9节能电器使用2.1围护结构绿色节能材料利用建筑外围护结构就是构成建筑封闭空间与外界大气直接接触的部分。•建筑节能有关的基本概念•（1）导热系数W/m•K•衡量各种建筑材料的热工指标。•＜0.12保温材料＜0.05高效保温材料•（2）传热系数W/㎡·K•衡量围护结构的热工指标。定义保温材料控制室内热量外流的材料隔热材料将防止室外热量进入室内的材料导热系数孔结构和湿度对热导系数的影响最大分类岩棉及矿渣棉缺点是吸水性大、弹性小。矿物棉可用作建筑物的墙体、屋顶、天花板等处的保温隔热和吸声材料，以及热力管道的保温材料石棉石棉中的粉尘对人体有害，民用建筑很少使用，目前主要用于工业建筑玻璃棉广泛用在温度较低的热力设备和房屋建筑中的保温隔热，同时它还是良好的吸声材料。膨胀蛭石呈松散状铺设于墙壁、楼板、屋面等夹层中，作为绝热、隔声材料玻化微珠玻化微珠保温砂浆具有优异的保温隔热性能和防火耐老化性能、不空鼓开裂、强度高等特性。聚苯乙烯板在同样厚度情况下，XPS板比EPS板的保温效果要好，EPS板与XPS相比吸水性较高、延展性要好。XPS板式目前建筑业界常用的隔热、防潮材料。Xλ≤0.041W/mKλ≤0.035W/mKλ≤0.07W/mKλ≤0.65W/mKλ≤2.33W/mK不同材料保温性能比较（单位：CM）•外墙节能:降低外墙的传热系数。•外窗节能:•一是降低外窗的传热系数，如使用传热系数小的塑钢、断热窗框型材，中空、双层玻璃、low-e玻璃等。•二是降低外窗的遮阳系数，如增设遮阳装置、使用镀膜玻璃等。•屋顶节能:降低传热系数。•（1）夹心复合墙•（2）内外保温复合墙定义保温材料控制室内热量外流的材料隔热材料将防止室外热量进入室内的材料导热系数孔结构和湿度对导热系数的影响最大分类岩棉及矿渣棉缺点是吸水性大、弹性小。矿物棉可用作建筑物的墙体、屋顶、天花板等处的保温隔热和吸声材料，以及热力管道的保温材料石棉石棉中的粉尘对人体有害，民用建筑很少使用，目前主要用于工业建筑玻璃棉广泛用在温度较低的热力设备和房屋建筑中的保温隔热，同时它还是良好的吸声材料。膨胀蛭石呈松散状铺设于墙壁、楼板、屋面等夹层中，作为绝热、隔声材料玻化微珠玻化微珠保温砂浆具有优异的保温隔热性能和防火耐老化性能、不空鼓开裂、强度高等特性。聚苯乙烯板在同样厚度情况下，XPS板比EPS板的保温效果要好，EPS板与XPS相比吸水性较高、延展性要好。XPS板式目前建筑业界常用的隔热、防潮材料。外保温复合墙外保温塑料膨胀锚栓抗裂防护层基层墙体砂浆找平层抗裂胶浆柔性耐水腻子饰面层涂料耐碱玻纤网格布抗裂胶浆粘结层保温层膨胀聚笨板内外保温优缺点应用范围外保温内保温适用范围旧房改造北方地区新、旧房屋南方地区施工难易程度施工难度大、技术要求高保护墙体，延长建筑物寿命不利于室内装修保温层易裂缝使用面积不占室内面积占室内面积保温效果北方易冷桥，结露•（3）节能门窗隔热保温窗帘•1、夏季，使用隔热保温窗帘，太阳光向室内辐射的热量，大部分被反射回去，太阳保护指数（IPS）可达到60.8%。室内温度对比无窗帘要低6—12度，比使用普通窗帘要低4—6度。•2、冬季，使用隔热保温窗帘，从室内人体和物体辐射到窗帘上的绝大部分热量，都会被窗帘反射回来，有效阻止了热量的散发，提高了室温(4)屋顶节能构造（a）正置式涂膜屋面；（b）倒置式涂膜屋面图2.1.9涂膜防水屋面构造窗户遮阳性能•2.2太阳能设计•2.2.1被动式太阳能系统•在建筑中采用被动式太阳能设计可以减少高达50%的普通采暖所需的能量。•（1）被动式太阳能采暖技术•①直接得热(冬天晒太阳)•②间接得热(热反射)•（2）被动式太阳能制冷技术•①如在朝南的窗户上安装合适的遮阳棚，允许冬天角度地的太阳光线照射进来，而在夏天遮挡高角度的太阳光。•②在炎热季节，白色屋面或反射屋面有助于反射太阳光，提高夏日室内的舒适度。•③而热气流烟囱可以利用热空气上升的自然倾向来给建筑降温。设置在屋顶的烟囱可以帮助往往滞留在顶棚附近位置的热空气排出。•④在建筑南向种植大量的落叶植物及树木。•主题馆垂直绿墙实景绿化施工实景外墙部分施工好后的实景•2.2.2主动式太阳能系统•光电建筑不仅使建筑节能降耗，更能提供清洁能源，从而实现建筑本身从被动节能变成主动制造能源的革命性转变。这将成为现代建筑设计领域中最重要的发展方向，也是太阳能光电技术应用最为广阔的领域。光电建筑设计也必将成为未来绿色建筑、低碳建筑、生态建筑、智能建筑设计的主流。•太阳能光伏发电•太阳能热水器•浴室采用太阳能智能集中供热系统，通过太阳能集热模块吸收太阳能，对管道内的冷水加温，利用清洁的太阳能加热水包括太阳能智能供热；•采用中水回用技术处理，通过采用膜生物反应器组合工艺，进行水处理，将处理后水直接用于景观及绿化灌溉。•增设了热交换池，充分利用洗浴废水的剩余热能，来加热新鲜水。•整个项目可以节约能源超过1/3，上述三项技术应用的投入产比合理，投入分别为4.5万元、52万元和200万元。同济大学浴室节能环保综合项目2010年我国的太阳能热水器年产量为4900万平方米，太阳能的保有量为1.6亿平方米.国家对太阳能热水器产业的发展规划：2015年我国太阳能热水器的保有量达到4亿平方米。60.6米平台太阳能电池组件68米平台太阳能电池组件中国馆太阳能光伏建筑一体化平台开始施工完工测试发电68米平台太阳能系统2009年6月8月底9月完成2009年10月底接入10.5KV公用电网，正式发电60米平台太阳能系统9月底10月上旬交流升压系统9月中旬9月底中国馆太阳能发电建筑一体化施工过程68米平台组件安装示意图•中国馆太阳能发电建筑一体化的环保效应•整个太阳能发电系统装机容量为0.302MWp，年均上网电量约28万kWh。•每年可节约标煤约111吨，•年均减排二氧化碳（CO2）241吨，•年均减排二氧化硫（SO2）84吨，•年均减排氮氧化物（NOx）4吨，•年均减排烟尘约74吨•具有十分明显的节能环保效益。2010年和2020年中国电力消费构成2010年2020年太阳每年放出的能量总功率为：3.8X1026W大气反射10PW,103W/m2云层反射35PW地表反射7PW大气吸收33PW到达地球大气层外围时功率为(2