建筑节能技术主动式节能技术ppt课件.pptx

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1、主要教材、参考书目,福州大学建筑学院,1,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,4,4.1 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

2、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,5,4.1 室内环境调节系统,因地制宜选用节能热源。 重视集中

3、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,6,4.1 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,7,4.2 能源和设备系统,

4、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514 。,福州大学建筑学院,8,4.2 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

5、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,9,4.2 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,10,4.2 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

6、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,11,4.3 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,12,4.3 可再

7、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,13,4.4 测量和控制系统,对照明系统、围护结构、冷热源系统

8、、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。,

9、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12。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

10、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1418，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,18,2022/12/28,18,四种典型结构型式：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

11、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

12、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,30,在美国1998年地源热泵已占空调的19,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

13、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

14、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,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

15、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

16、室和办公场所光导照明控制装置，可以遥控或手动控制,福州大学建筑学院,41,系统附件3 自动感光调节装置,设定一定照度值或时间，自动启动电力照明系统或调光装置。可以根据室内照度的变化自动控制每个室内灯具的开启和关闭，使工作环境保持稳定的正常照明状态并达到节约能源的目的。,福州大学建筑学院,42,光导光伏 一体化装置,附加光伏系统可以避免安装电力照明系统，白天使用光导照明系统采光照明，晚上利用光伏系统照明。,福州大学建筑学院,43,同济大学（直径250、450mm）,福州大学建筑学院,44,佛山机场办公楼侧墙安装（直径530mm）,福州大学建筑学院,45,光导照明系统应用到办公室中，给上班族们在紧

17、张的工作中带来了愉悦、自然的气息，使我们身处室内也能沐浴阳光。,办公室,福州大学建筑学院,46,内蒙东岸国际地下车库,福州大学建筑学院,47,雀巢奶粉车间,太阳能,福州大学建筑学院,48,福州大学建筑学院,49,建立以可再生能源(包括太阳能、风能、生物质能、海洋潮汐能等)为主体的持久能源体系成为解决能源短缺与环境安全问题的重要途径。其中，太阳能资源以其分布广泛、就地可取、无需运输、对环境影响小等优势，被国际公认为是未来最具竞争力的新能源之一。我国具有丰富的太阳能资源，每年地表吸收的太阳能相当于17万亿吨标准煤的能量，约等于上万个三峡工程发电量的总和。,福州大学建筑学院,50,资源丰富度因子：由

18、于光照产生的电流强度与光强呈正比，所以太阳能资源的丰富度主要取决于太阳光强度，而刻画光照强度的物理指标为单位时间太阳总辐射值，因此，太阳年总辐射量作为揭示一地太阳能资源丰富程度的评价指标之一。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,51,资源稳定度因子：太阳能并非一种随时随地都能利用的资源，它受天气、气候、地形等因素的影响，具有明显的日变化和季节变化。因此，日照时间也是太阳能资源潜力评价中不可忽视的重要因子之一，一般采用日照时数来衡量。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,52,资源保障度因子：如果日照时间低于3 h，太阳能就无光电利用价值。而日照时数中包含了这些无开发潜力时间。因此，从资源

19、保障度的角度考虑， 将3 h 的有效日照天数作为太阳能资源潜力评价中的另一因子。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,53,(1) 极度丰富区位于青藏高原西部，年总辐射量大于8000MJ/m2，年日照时数在3300h左右，年有效日照天数达350d以上。(2) 丰富区分布在西藏中部和北部、青海大部、甘肃北部、新疆东部和内蒙中西部地区。该区年日照时数为30003300h，年有效日照天数约为330350 d，太阳年总辐射平均6500 MJ/m2左右，略低于极丰区。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,54,(3) 较丰富区分布在丰富区的东西两侧，在各级潜力区中面积最广，比重达29.8%。(4)

20、一般丰富区包括东北地区东部和北部、华北平原北部、黄土高原大部、青藏高原东南缘、云南大部、雷州半岛和海南岛、以及新疆北部，分布范围占全国面积的23.3%。适合于局部、小规模或季节性利用。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,55,(5) 较贫乏区主要包括河北、山东、山西、陕西和甘肃南部，河南、安徽全境，江苏、浙江、湖北、江西、福建和广东大部分地区，面积比重为13.5%。太阳能资源规模性利用的价值较低。(6) 贫乏区包括四川盆地、重庆、湖南、广西和湖北西南一隅。基本不具备太阳能资源规模性开发利用的潜力。,太阳能资源开发潜力,福州大学建筑学院,56,福州大学建筑学院,57,我国目前市场上使用的太阳

21、能集热器大致分为两类：平板型集热器和真空管集热器。建筑的太阳能集热面积和热水总量是系统设计的关键参数。,太阳能热水技术,福州大学建筑学院,58,高层平屋顶建筑中，建筑师常常设计出各种各样的装饰用屋顶架空构架，作为建筑的个性化标志，针对这一情况，国内出现了屋顶花架式太阳能热水系统，把构架和太阳能热水器结合起来，使之既能满足形式的需要，又具有实用功能，做到形式和功能的完美统一。,太阳能热水技术,福州大学建筑学院,59,利用太阳能加热的系统，既可以为用户提供生活热水，又可以为住宅提供建筑采暖。实际上，太阳能采暖系统和太阳能热水系统的基本构成是相似的，因此可以将太阳能采暖系统和太阳能热水系统建成同一套

22、太阳能组合系统。,太阳能供暖技术,福州大学建筑学院,60,在国际市场上，目前太阳能电池的价格大约为每瓦3.15美元，并网系统价格为每瓦6美元，发电成本为每千瓦小时0.25美元。综合地区差异后，实际上现有太阳能光电池的成本约是煤电成本的5至8倍。江亿中国建筑节能年度发展研究报告2008 ,光伏电技术,福州大学建筑学院,61,“一体化设计”是指在建筑规划设计之初，就将太阳能利用纳入设计内容，使之成为建筑的一个有机组成部分。由于经过综合考虑，建筑构件和设备全面协同，在外观上可达到和谐统一。,太阳能利用与建筑设计一体化,福州大学建筑学院,62,太阳能利用与建筑设计一体化,福州大学建筑学院,63,日月坛

23、微排大厦,风能,福州大学建筑学院,64,福州大学建筑学院,65,福州大学建筑学院,66,福州大学建筑学院,67,中国风能资源较丰富省区（10m）,我国风力资源分布,据报道，我国风能资源理论蕴藏量为32.26亿kw，加上近岸海域可利用风能资源共计约10亿kw，初步估算可开发的装机容量逾2.53亿kw，居世界首位。,福州大学建筑学院,68,（1）三北（东北、华北、西北）地区丰富带，风能功率密度在200300 瓦/米2 以上，有的可达500瓦/米2 以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000 小时以上，有的可达7000 小时以上。这一风能丰富带的形成，主要是由于

24、三北地区处于中高纬度的地理位置有关。（2）东南沿海及附近岛屿包括山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省(市)沿海近10 公里宽的地带，年风功率密度在200W/m2 米以上。（3）内陆个别地区由于湖泊和特殊地形的影响，形成一些风能丰富点，如鄱阳湖附近地区和湖北的九宫山和利川等地区。（4）近海地区，我国东部沿海水深5米到20米的海域面积辽阔，按照与陆上风能资源同样的方法估测，10米高度可利用的风能资源约是陆上的3 倍，即7 亿多千瓦。,我国风力资源分布,福州大学建筑学院,69,全球风电累计和新增装机变化趋势（19962011年）,福州大学建筑学院,70,2011年全球风电累计装机前十位

25、国家,福州大学建筑学院,71,全球风电累计装机发展区域分布,福州大学建筑学院,72,中国新增及累计风电装机容量（20012011年）,福州大学建筑学院,73,面对如此巨大的风能资源，面对我国严峻的节能减排形势，为什么我国80多家风电设备生产企业大部分产能闲置？为什么会出现严重产能过剩？具统计至2009年我国风电装机容量仅2500万千瓦，风电占全国的用电量还非常小，装机容量占可开发量就更少，为什么风电工程会沦落为“形象工程”？风电被称为“垃圾电源”？为什么风电的开发与需求产生如此大的反差？ 我国陆地有多风地区，但都较偏远，目前我国大规模风电场的建设受到并网瓶颈的制约，风电机的推广又受到发电效率低，投资成本大，维护成本高的制约。,我国风能资源利用瓶颈,Click to edit company slogan .,Thank You !,