建筑节能技术主动式节能技术

LOGO主要教材、参考书目福州大学建筑学院1《建筑节能技术》龙惟定、武涌《建筑创作中的节能设计》刘加平《福建省居住建筑节能设计标准实施细则》福建省建筑科学研究院《公共建筑节能设计标准》中国建筑科学研究院《AutodeskEcotectAnalysis2011绿色建筑分析实例详解》柏慕培训LOGO内容福州大学建筑学院2一建筑节能概述二建筑节能标准三被动式节能技术四主动式节能技术五建筑节能计算机辅助设计四、主动式节能技术4.1室内环境调节系统4.2能源和设备系统4.3可再生能源4.4测量和控制系统福州大学建筑学院3主动式技术的节能是建筑节能的重要组成部分。主动式技术包括常规建筑设备系统能效提高、新技术利用以及可再生能源的使用。福州大学建筑学院44.1室内环境调节系统新风除湿供冷：利用除湿剂去除新风中的水分，具有很好的蓄能和空气清洁作用。余热回收：通过热回收装置，利用建筑物排风预冷（热）新风以降低新风热（冷）负荷。辐射供冷：与新风除湿供冷相配合，通过冷板表面平衡绝大部分的室内显热负荷，需通过相应技术措施避免冷板表面冷凝水的产生。置换通风：空调系统以较低的风速从房间下部送风入室内，排风口设在吊顶或靠近顶棚的墙上，将热和污染的空气排除，保证人体处于相对清洁和舒适的空气中，且送风温度高、温差小。工位送风：提供每个办公人员个人活动区域的送风，通过调节风口角度、出风速度满足个人要求。太阳能空调：利用太阳热的热力制冷，制冷能力随太阳辐射、环境温度的升高而升高，可实现“免费制冷”。4.1.1空调通风系统福州大学建筑学院54.1室内环境调节系统因地制宜选用节能热源。重视集中供热的沿程损失。合理选择供热系统设计，方便实现分户计量、分室调节。选择高效散热终端。4.1.2采暖系统福州大学建筑学院64.1室内环境调节系统4.1.3照明系统背景照明/工位照明：采用独立的背景照明与工位照明相结合的系统模式；工位照明采用高效光源由个人自行控制；背景照明采用LED光源配合高效灯具，通过光感及人员感应系统自动开关及补充日照水平。高效节能光源：格栅灯采用T5光源，其它异形灯采用LED光源。高效灯具：新型纳米反光涂层，减少散射、加强工作面照度、减少光源需求。照明控制：光感及人员感应系统自动开关及补充日照水平。福州大学建筑学院74.2能源和设备系统采用微燃机＋热回收、内燃机、外燃机＋太阳能、燃料电池等四种形式。发电除供应本楼消耗外，有条件的可考虑并入公共电网外售获利。废热冬季可直接用于供热或热泵机组、夏季可用于驱动吸收式制冷机组，烟气余热经热回收可用于除湿剂的再生；综合效率可达到100%4.2.1热电冷联产4.2.2高温冷水机组在采用多项综合节能措施使建筑冷负荷较小、多为部分负荷并有条件采用较高供水温度的前提下可采用这类机组，COP可达5~14。福州大学建筑学院84.2能源和设备系统热泵机组：可采用空气源、水源、地源等多种形式，需综合考虑当地的地址情况、资源政策、实施条件等多方面因素；若能利用其它系统的余热、废热可使经济效益倍增生物质锅炉：在仅对锅炉、辅机及供热系统进行局部微调的基础上实现替换原化石类燃料（主要为煤），降低运行成本，并实现二氧化碳零排放的目标。高效冷凝锅炉：体积小、效率高，占地面积小降低建设成本、效率高降低运行费用4.2.3高效热源福州大学建筑学院94.2能源和设备系统因地制宜选择相变或非相变蓄冷（热）材以降低建设成本，综合利用多种节能手段并严格进行系统负荷计算确定系统容量及机组选配，与电价机制完美结合可大幅降低运行费用。4.2.4蓄冷（热）系统福州大学建筑学院104.2能源和设备系统根据人员负荷及二氧化碳浓度灵活控制新风运行策略根据末端机组特性、不同区域运行特点、不同时段是用要求，制定每台设备、分门别类、针对性强的运行策略；充分挖掘每台设备的运行潜力及系统的节能空间。采用变频设备。4.2.5配送系统与末端设备调节系统福州大学建筑学院114.3可再生能源利用木屑、秸秆等可燃废弃物加工而成的固体燃料，可全面替代煤等化石类燃料；降低运行成本并实现二氧化碳零排放。4.3.1生物质能4.3.2风能小型风力发电系统已试验性的应用在某些示范项目中，尚不具备在单体建筑中全面推广的条件；但随着国家风能发电能力建设的推进，应用电网风能电力的鼓励措施会逐步推出，充分利用政策优势亦可减少排放、降低成本。福州大学建筑学院124.3可再生能源自然采光：利用反光板、导光管、光纤或特殊的建筑结构，将外界光线引入地下或内区等长期需要人工照明的区域，起到降低照明负荷及空调负荷、进而降低建筑装机负荷，创造良好室内环境的效果。空气集热器：利用太阳能直接加热空气，热效率可达50%，产生的热空气夏季可用于除湿剂的再生、冬季可直接用于空调加热。光电玻璃：可与玻璃幕墙统一考虑，补充建筑物耗电。太阳能光伏建筑一体化：利用太阳能光复发电系统代替建筑屋顶、天窗、幕墙等，为建筑提供电力，把建筑、技术和美学融为一体，是应用太阳能发电的一种新方式。4.3.3太阳能福州大学建筑学院134.4测量和控制系统对照明系统、围护结构、冷热源系统、水系统和风系统、空调末端等系统设备进行调节，保证系统设备的安全可靠运行，实现室内的舒适性要求，优化系统运行和设各调节，降低能耗。对整个建筑电耗、燃气量、城市热网热用量的统计，内燃机、太阳能发电设备等发电、供热量的计量，以及各子系统和子系统设备电耗的分支计量。气象参数监测、围护结构热工性能逐时监测，反映室内环境舒适度的温湿度、二氧化碳浓度、照度等参数的测试以及反映系统运行状况的水温、风温、烟气温度、烟气流量、风速、管道压力、设各启停状态等参数的监测。提供对设备的管理机制。建立系统设备的数据库，能够方便的查询到设备的出厂信息，在建筑物系统图中的位置和空间位置，当前工作状态和历史运行记录。辐射供冷福州大学建筑学院14福州大学建筑学院15辐射供冷是指降低围护结构内表面中一个或多个表面的温度，形成冷辐射面，依靠辐射面与人体、家具及围护结构其余表面的辐射热交换进行降温的技术方法。由于辐射供冷系统中辐射传热所占份额约在50%以上，当采用辐射供冷时室内作用温度可比传统空调系统降低1~2℃。辐射供冷具有节能、舒适性强、污染性小等优点。缺点是容易引起结露。福州大学建筑学院16房间内不同位置的辐射板1－窗下式；2－墙板式；3－地面式；4－踢脚板式；5－顶面式福州大学建筑学院17目前应用最多是：顶面式辐射板－冷却吊顶。顶面式辐射板－冷却吊顶的优点：施工安装方便，不影响室内布置。上部供冷，降低垂直温度梯度，避免上热下冷，舒适感好。节能：——夏季室内气温可比其它方式设定值略高；管道内冷媒温度较高（一般供水为14~18℃，其它系统多为7℃），提高了制冷机的COP值顶面式辐射板－冷却吊顶的局限：为防止表面结露，表面温度须高于露点，无除湿能力，无新风，须结合新风系统。单位面积的制冷量较小，100W/m2左右。福州大学建筑学院182020/10/418四种典型结构型式：一体式、单元式、镶嵌式、对流式（a）为一体式（b）为单元式(最常见)（c）为镶嵌式冷顶板与水管制成一体通过传热肋片把水管和金属顶板连接形成一吊顶单元水管以毛细管形式镶嵌吊顶内，组成一安装单元冷却顶板的类型福州大学建筑学院19冷却吊顶(冷却顶板)1、传热形式包括辐射和自然对流。2、传热比例取决于顶板的结构型式及顶板附近的空气流动方式。当吊顶下面的冷辐射面为封闭式，二者比例约为1：1。当吊顶下面的冷辐射面为开敞式或有贯通的气流通道时，对流换热所占比例要大得多，供冷量也大。福州大学建筑学院20示意图福州大学建筑学院21示意图福州大学建筑学院22吊顶式福州大学建筑学院23地板式福州大学建筑学院24墙体式热泵技术福州大学建筑学院25福州大学建筑学院26任何一种技术节能与否都不可能脱离具体的应用条件，只能在一定条件下才能达到预期效果。任何一种消耗电能来获取热量的技术，只要其制热量与输入功率的比率即热泵的循环性能系数COP不超过3，它就难以成为真正的“节能技术”，甚至还会“高耗能”。福州大学建筑学院27地源热泵技术国外的发展状况121230％在美国1998年地源热泵已占空调的19％050000100000150000200000250000300000350000400000450000数量（台）时间在美国1998年地源热泵已占新建建筑空调的30％在美国近二十年地源热泵在飞速发展19％福州大学建筑学院28地源热泵技术国内的发展状况近5年来，地源热泵技术开始大量应用于工程实践，1996年至今，辽宁、北京、河北、山东、河南、江苏、浙江、湖北、上海等相继建成了地源热泵工程，基本覆盖了我国大部分地区。以北京地区为例，2000年源热泵应用项目的建筑面积仅为17万平米，2005年达到300万平米，到2011年达到4500万平米，地源热泵技术已在国内迅猛发展。福州大学建筑学院29低品位能量示意图水源/地源热泵是目前最为节能的中央空调系统应用，其利用大地水体或者浅层岩土中的低品味能作为冷热源的稳定载体，采用最新热泵技术，可以实现夏季制冷、冬季制热以及提供全年提供生活热水。福州大学建筑学院30水源热泵工作原理图在夏季制冷时水/地源热泵以地下水或岩土为排热源，工质在蒸发器中蒸发吸取空调房间的热量，再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，然后进入冷凝器，把热量释放到地下水或岩土中。热泵工作原理福州大学建筑学院31地源热泵工作原理图福州大学建筑学院32地源热泵系统一般由三个必需的环路组成1）室外环路：室外换热器2）制冷剂环路：水源热泵机组3）室内环路：空调末端福州大学建筑学院33地源热泵系统具有良好的节能环保性能，其应用的成功与否直接与技术经济条件、地质条件、气候条件、建筑物负荷条件密切相关，上述四个条件，任何一项出现问题，都将导致地源热泵系统不能实现预期的节能环保效果和社会经济效益。地源热泵适用条件福州大学建筑学院34地源热泵系统适用条件适用条件控制参数地源热泵系统适用条件技术经济条件1.系统投资特性系统初投资不宜超过1100元/m2，不应超过1400元/m22.系统节能特性机组修正后能效比不应低于4.5，且系统能效比不宜低于3.43.投资回收期投资回收期不宜超过8年，不应超过10年4.累计吸释热量(kWh)全年累计吸热量与释热量宜平衡，若不平衡应验证20年内系统安全性气候条件严寒A区不适宜严寒B区适宜寒冷地区适宜夏热冬冷地区适宜夏热冬暖地区不适宜建筑负荷条件空调负荷＜50kW不适宜空调负荷≥50kW适宜地质条件1.地质硬度大不适宜2.细砂流砂不适宜3.当地下水丰富时，换热指标好，非常利于释热量传递通过技术经济比较确定光导照明福州大学建筑学院35福州大学建筑学院36光导照明系统，是通过室外的采光装置捕获室外的日光，并将其导入系统内部,然后经过光导装置强化并高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。福州大学建筑学院37光导照明系统可广泛应用于地下空间、厂房、移动房、办公场所、会议室、学校、医院、疗养中心、体育场馆、展览馆、动物园、植物园、海洋馆、部队、监狱、物流中心、港口、机场、火车站、地铁、轻轨、商场、超市、酒店、住宅、别墅、高级会馆等空间场所。各类新建、改建、扩建项目。福州大学建筑学院38系统结构------------------1.采光器------------------2.防雨装置------------------3.标准管------------------4.弯管------------------5.延长管------------------6.固定环------------------7.漫射器------------------8.装饰环------------------系统附件1—增光装置增加对早晚太阳光的利用。增光装置悬挂安装对采光器采集其背面的自然光，基本无影响。系统附件2—调光装置主要用于会议室和办公