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1、建筑节能技术,建筑节能技术,1 绪论2 建筑节能设计3 建筑围护结构节能设计4 供热系统节能技术5 通风、空调系统节能技术6.区域供冷及热电冷联产技术7 可再生能源在建筑中应用8.建筑能耗评价9.建筑能源审计及标识,1.1我国的能耗及能耗规划状况；1.2我国的气候特征及采暖空调建筑能耗状况；1.3能源规划的指标体系；1.4能源平衡、能源预测及能源优化；1.5城市能源规划；1.6建筑物能源规划；1.7国内外建筑节能技术发展史概况；1.8我国建筑节能的目标与任务；1.9我国建筑节能标准体系,1绪论,1.1 我国的能耗及能耗规划状况,中国经济与能源增长,中国经济与能源增长,2010年：24亿吨标煤2
2、020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,最快2010年就有可能赶超美国成为世界第一能源消费大国,我国采暖区城镇人口只占全国人口的136，而采暖用能却占到全国总能耗的96。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,我国建筑能耗的分类和现状,中国建筑能耗状况(2004),近年来，世
3、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。,（2）建筑用能增加导致环境恶化,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
4、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。,（2）建筑用能增加导致环境恶化,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,（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15亿采暖区域加大采暖标准提
5、高,（3）舒适需求提高导致能耗增加,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。,（3）舒适需求提高导致能耗增加,前几年根据北方35个城市的调查统计，有24个(占686)城市居住建筑采暖平均单位建筑面积实际耗煤量，比19801981年住宅通用设计计算耗煤量平均高出345。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、638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,（3）舒适需求提高导致能耗增加,（3）舒适需求提高导致能耗增加,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190220kg标准煤(约为一般住宅能耗的67倍)，上海地区为120140kg标准煤，广州地区为150200kg标准煤。,（3）舒适需求提高导致能耗增加,宾馆能耗中包括电、煤、重油及煤气消耗，其中电耗占第一位或第二位，每平方米建筑面积的年用电量为100200kWh(约为一般城市居民用电的1020倍)。
7、在各类电耗中，空调通风占5060，照明占2535。,我国的城市化进程,来源：中国统计年鉴,再造一个中国！,2020,300亿平方米,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
8、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,1.2我国的气候特征 及采暖空调建筑能耗状况,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点幅员辽阔，南北跨越热温、寒几个气候带，气候类型多种多样，但大部分地区属于东亚季风气候，冬夏盛行风向交替变更，冬季多干冷的偏北风，夏季多暖湿的偏南风。,气候,我国幅员辽阔，气候类型多样，但受东亚季风影响，大部分地区冬冷夏热,我国年平均温度分布图,我国1月平均温度分布图,我国7月平均温度分布图,冬寒夏热是中国气
9、候的主要特点 季风气候，大陆性气候，气温年较差大 冬:寒流南侵;夏:太阳辐射强烈 与世界上同纬度地区平均温度相比：冬季偏低,夏季偏高,夏季闷热,冬天潮凉 采暖空调需求迫切,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,建筑热工设计分区,严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷区,夏热冬暖区,温和地区,寒冷地区,严寒地区,寒冷地区,严寒地区,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,采暖度日数:采暖度日数是指室外日平均气温与采暖基准温度之差值与一天乘积之和。国际上通常采 用18作为采暖基准温度，凡平均温度低于基准温度的日子，均计入采暖度日数。例如，某地某日日平均气温为-4，当日的采暖度日数即为18-(-
10、4)=22。,集中采暖区、过渡采暖区界线变化,参考时段：集中采暖区（大于90 d）在长江、汉水及秦岭一线以北,过渡采暖区南界（60d线）大体在武夷山、南岭一线(东起浙江洪家、金华，经江西、湖南、贵州、云南，至四川的维西，不包括四川盆地（2832N，100110E）的较暖区域)；此线以南广大地区的采暖期在060d之间。,1951-1999年年平均气温趋势变化图（摘自秦大河主编 中国气候与环境演变（上卷）,110E以东界线北移比较明显，其中90d集中采暖区北界在120E附近北移达2个纬距。过渡采暖区112118E之间南界和北界均向北移动，而118E以东地区，南界变化不大，北界向北扩展近2个纬距。,
11、集中采暖界线有一个整体性北移，110E以东地区北移更加明显，在118E120E北移接近3个纬距。过渡采暖区北界整体北移，108E以东过渡采暖区较参考时段范围明显缩小。,全国各地采暖强度普遍减弱，尤以寒冷地区减幅最大，其中东北北部及内蒙古东北部及中部局地区区减少幅度最大，减幅达300以上；东北大部、内蒙大部、宁夏，新疆西北地区减幅也达200以上，而黄河以南地区减幅在100以上。,除新疆南部、西藏东部地区外，全国北方地区减幅都达到200以上，东北、内蒙、新疆北部减幅均超过300，其中有相当一部分地区减幅在350以上。,采暖强度的计算方法:度日法 Tb为基础温度(5)，Ti为第i天的日平均温度,采暖
12、强度,我国北方地区19852004年建筑物供热节能率普遍在5%-20%之间，其中东北部分地区、内蒙东部、青海、西藏大部节能5%-10%；节能率大值中心位于长江中下游地区可达30%以上。,东北、内蒙东部、西北等地Se与19852004年相似，而内蒙中部、华北地区、江淮地区、长江中下游地区在19852004年节能的基础上又节能3%-10%。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点 夏季，我国北方与南方的温差远较冬季小得多，这是因为北方太阳高度角虽然较低，但白昼的时间却比南方要长，接受辐射热的总量少得并不很多。然而，和同纬度的世界其他地区相比，除了沙漠干旱地带以外，我国又是夏季
13、最暖热的国家。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点 只有华南沿海一带和同纬度的平均温度接近，其他地区都要比世界各地同纬度的平均温度高一些，一般高13，25。我国夏天气候还有一个特点，即极端最高气温很高，从华北平原到江南地区以至甘新戈壁沙漠地带，极端最高气温都超过40c。,1.3我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点 与相同纬度的北半球城市对比，我国各城市的采暖度日数较高。以18为基准温度的采暖度日数，同纬度下我国各地均高于北美，更远高于欧洲各地。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点温度：0等温线，亦即亚热带气候北界，在我国东部大体
14、上位于秦岭、淮河一线，比欧洲地中海地区偏南约10个纬度。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点我国冬季气温较低，南北温差很大，主要是由于寒潮活动所致。使我国大部分地区日平均气温骤减10以上的北方强大寒潮，平均每年就要发生6次之多，较弱的寒潮或冷空气活动就更多了。寒潮入侵频繁，其间的回暖期十分短促。正因为如此，使我国冬季成为世界上同纬度地区最冷的地方。,夏季偏高,七月:1.3 2.5,冬季偏低,一月:东北 1418 黄河中下游 1014 长江南岸 810 东南沿海 5 左右,哈尔滨(北纬 457度)为5578，长春(北纬436度)为5172，沈阳(北纬418度)为4291
15、，北京(北纬398度)为3076；而纬度较高的柏林(北纬525)只为3420，法兰克福(北纬502)只有3030，加拿大温哥华(北纬492)低达2924，多伦多(北纬437)也只到3640。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,2001年，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了第三次评估报告。报告指出，根据1860年以来的气温观测记录，近百年全球地面平均温度上升了0.40.8，由于温室气体仍在继续增加，所以全球气候会继续变暖，估计到2100年，全球平均气温可能上升1.45.8，同时指出最近20年是过去l00年中最暖的。魏凤英、周自江等指出我国冬季气温在80年代中期就开始增暖
16、，趋势为0.78610a，并连续保持显著的正距平，90年代冬季增暖幅度比80年代显著增加。,全球和中国年平均气温相对于1961-1990年平均的距平变化,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,湿度:而我国气候除西部和西北地区全年都相当干燥以外，整个东部经济发达地区最热月平均湿度均较高，一般达7581；这些地区到了最冷月，在华北北部湿度较低，而长江流域一带仍保持较高湿度，通7383。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,我国的气候特点湿度:在暑热和冬寒的日子，空气相对湿度过高，会使人更加不适。在湿热天气里，人体排汗不疆散发，使人感到闷热；而在湿冷的天气里，人体皮肤接触到较多寒凉
17、水汽，衣被潮湿，处处使人感到阴冷。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,湿度:湿度过高，伴随着冬寒夏热的气候条件，使改善我国建筑热舒适环境成为一个需要十分迫切解决的问题。,太阳辐射 在气候资源方面，太阳辐射对建筑节能是个有利因素，我国占有一定优势。与许多发达国家、尤其是欧洲国家相比，我国北方寒冷的冬季晴天较多，日照时间普遍较长，太阳辐射强度较大。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,太阳辐射如1月北京的日照时数为2047h，总辐射为283.4 MJm2，兰州日照时数为188.9h，总辐射为2535 MJm2。而在欧洲除南欧冬季日照较多以外，其他地区由于纬度较高，冬季白天时间
18、甚短，加上阴雨天相当多，因此冬季每天日照时间平均只有12h左右。如1月伦敦的日照总时数只有434h，总辐射只有701 MJm2，1月斯德哥402 MJm2。比我国北方少得很多。北美及日本冬季日照也比欧洲多。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,冬季，太阳入射角较低。最低的日子是冬至日，我国北方冬至日太阳入射角低至1330。因此，冬天建筑南向窗户接收到的太阳辐射较多，愈是寒冷的月份，南向受到的太阳辐射量愈多，这对于外界的寒冷气候构成一种补偿。,1.2.1我国的气候特征、建筑能耗与国外对比,由于太阳光的入射角较小，在窗玻璃表面反射回室外的光热
19、所占的比例也较少，透过玻璃射入室内的光热较多，而且通过南向窗户阳光射入室内的深度较大，我国建筑又多是以砖石、混凝土等重质材料建成，有利于太阳热能在室内更好地为建筑墙体、地面及物品所吸收、蓄存，提高室内温度，节约采暖用能。,建筑外墙厚、北窗小的东北民居,高敞开朗，出檐深的浙江民居,西南的干栏、竹楼,新疆的土拱住宅,全国各地区住宅空调平均电耗,我国各类大型公建耗电状况,用于办公建筑的采暖之外的能耗,能耗包括空调、通风、照明、办公设备、其它主要差别是空调、通风、照明能耗,3.能源规划的指标体系,3.1 能源规划的定义,1.定义能源规划是在能源资源、生产和消费历史与现状调研和分析研究的基础上，根据国民
20、经济和社会发展目标对能源的需求、以及资源和环境的制约，制定能源发展（节能）的长远规划（至少45年或1020年）,3.1 能源规划的定义,2.能源规划特点a能源规划目标有时间限定和空间约束，可以计量并能反映客观实际。b能源规划与经济社会发展目标相协调 能源供应具有可替代性，在合理有效利用能源资源的基础上，进行能源系统的经济技术和投资分析，实现不同方案的优化，所以能源规划属于经济规划的范畴，与经济社会发展目标相协调。,3.1 能源规划的定义,c能源规划与环境发展目标相协调能源的开发、转换、加工、储运和利用过程都会对环境产生污染，能源规划亦是与环境发展目标相协调的。d能源规划是一种战略 统筹全局，关
21、照全局内部各部分之问的关系，关照全局发展的各个阶段之间的关系。e 能源规划的核心就是可持续发展 可持续发展的理论深刻揭示了“自然-社会-经济这个复杂系统的运行机制。,3.2 能源规划的意义,能源规划担负着统筹能源发展和环保要求、统筹城乡能源供应，统筹常规能源和新能源以及可再生能源发展的重要任务。能源是现代工业、现代文明的支撑和动力、能源系统亦是国民经济系统的重要组成部分。城市是一个由经济运行系统、社会生活系统、基础设施服务系统和生态环境平衡系统所组成的有机整体，能源就是这个有机整体的 血液和 命脉物质承载体，城市能源规划是通过制定城市能源发展战略，在确保充足和稳定的能源供应基础上，优化调整能源
22、结构，制定能源发展目标，落实节能技术措施，以期建立社会经济效益和生态环境效益双赢的能源供需系统。,3.2 能源规划的类型,3.2 能源规划的类型,3.3 能源规划指标体系,能源规划的指标体系能源效率指标能源结构指标能源安全指标产业结构指标空气环境指标,3.3 能源规划指标体系,3.3.1能源效率指标用于提高能源效率，促进消费者以较少的能源投入来满足其需求目标。由2个组成（1）能源经济效率指标（能源强度）是某项经济指标、实物量或服务量与所消耗的能源数量的比值。如：吨标煤/万元GDP、吨标煤/单位面积、吨标煤/单位产品、能源消耗弹性系数。我国计划2010年达到或接近20世纪90年代初国际先进水平,
23、3.3 能源规划指标体系,（2）能源技术效率指标 狭义的”能源技术效率指 能源系统效率”，是指在使用能源(开采、加工、转换、储运和终端利用）的活动中所得到的有效能源与实际输入的能源量之比。%。国际上比较分析的能源效率指标是能源生产和中间环节效率与终端使用效率的乘积。目前我国能源效率比国际先进水平低10个百分点。如火电机组平均效率33.8%，比国际先进水平低6一7%,3.3 能源规划指标体系,3.3.2能源结构指标世界能源经历了从木材(1850年)_煤炭(1880年)_ 石油(1970年)_油、气（1990年)的变化。一种新能源从进入市场到占50%的份额约经历100年左右煤和石油约能用100年，
24、天然气约能用200年，可预见的未来世界能源结构向低碳化演变，最终向无碳化发展。,3.3 能源规划指标体系,加快优质洁净的燃料和原料的天然气工业的发展，已成为当今世界能源发展的大趋势。世界能源消费结构中石油煤炭天然气占一次能源消费总量的80%以上。,3.3 能源规划指标体系,3.3.3能源安全指标能源安全是一个国家或地区可以持续、稳定、及时、足量和经济地获取所需能源的状态或能力，即满足经济和社会发展的需求。能源供应具有稳定性、经济安全性，可保障供给，应变能力强，在数量和质量上具有可持续利用性。影响能源安全的因素很多，归纳起来主要有以下六个方面:能源因素、经济因素、运输因素、军事因素以及可持续发展
25、因素。,3.3 能源规划指标体系,3.3.3能源安全指标城市能源安全是在国家能源安全得到保障的前提下，城市通过多元化的来源渠道和高效、稳定的基础设施为可持续发展提供充足、经济、可靠的能源供应。影响城市能源安全的因素主要是城市的经济规模、行政级别、基础设施以及居民生活水平等;城市能源安全题除了供应和运输之外，还包括能源在城市中的分配和使用。,3.3 能源规划指标体系,3.3.4产业结构指标我国产业结构不合理，（1）第三产业滞后。我国第三产业增加值占GDP的比重仅为33%（世界平均水平为63%）（2）工艺技术和装备落后，重点行业落后工艺所占比重高。（3）管理水平低、浪费严重。中国调整产业结构的任务
26、具有战路意义，一是可以缓解日益增长的人口压力，保持国家的稳定和繁荣同时第三产业也是增加就业机会的一个产业。此外，第三产业产值的提高也是国民生活水平提高的一个象征，我国耍优先发展能耗小、污染小、就业率高的第三产业,3.3 能源规划指标体系,3.3.5空气环境指标中国的环境污染带来的经济损失可能占到国内生产总值的3%8%。环境问题已引起人们的普遍重视。目前，我国能源规划亟待考虑的环境问题主要包括三个方面:一是污染物排放问题，二是环境破坏问题，三是全球气候变化问题。,4.能源平衡、能源预测及能源优化,4.1 能源平衡,能源平衡包括能源供求平衡。即能源系统与国民经济系统之间的平衡，能源系统内部各个部门
27、之间，各个环节上的平衡。包括能源总需求量和总供给量以及能源品种、地域和时问上的供求平衡。,4.1 能源平衡,（1）能源平衡表能源平衡表可以分为企业能源平衡表、地区能源平衡表和国家能源平衡表。2006年能源平衡表,4.1 能源平衡,（2）能流网络图能源系统网络流程图是用网络图的形式描述各种能源在整个能源系统中的物料（实物)和能量的流向及变化情况。它将实际系统内各种能源从开采到最终消费的整个过程按技术工艺特点划分为若干基本环节，描述在这些环节上的物质流（实物）和能量流（能流）的变化情况。,4.2 能源预测,能源规划需要对未来能源发展进行预测，为制定相关能源政策及能源战略措施提供依据。在能源规划中需
28、要根据国民经济、科技水平和居民生活现状的发展趋势，选择适当的能源需求预测方法，对未来的能源需求加以预测。能源需求预测主要分为近、中期及远期预测，能源规划一般与本地区的国民经济发展计划相联系，多以五至十年的近期能源需求预测为主。,4.2 能源预测,预测方法（1）类比法类比法是根据国内外大量的统计资料进行归纳整理，通过分析和类比来预测本国或本地区的能源消费需求量。如人均能量消费法。美国根据发展中国家1975年的统计资料,4.2 能源预测,（2）外推法根据历史资料，按其发展趋势进行外推，在数学上常称为时间序列分析。,4.2 能源预测,（3）因果分析法把影响能源消费需求的各种因素进行联系分析，找出其因
29、果关系，并通过一定的数量关系(模型）来预测需求量。这类方法包括弹性系数法、部门分析法、技术分析法投入产出法。,4.2 能源预测,弹性系数法弹性系数法在对一个因素发展变化预测的基础上，通过弹性系数对另一个因素的发展变化作出预测的一种间接预测方法。根据历史上能源消费与经济增长的统计数据，计算出能源消费弹性系数，然后利用这个值来预测今后年份的能源需求量弹性系数法适用于两个因素y和x之间有指数函数关系 的情况，式中为比例系数，b为y对x的弹性系数。能源消费弹性系数=能源消费增长率/GDP增长率,4.2 能源预测,部门分析法部门分析法 将国民经济划分为多个行业(部门）,并对这些行业需求需求进行预侧,最后
30、累计相加得到总的需求的方法。该方法根据实际情况把国民经济依部门划分，利用能源消费量与经济发展速度之间的关系，使用单位产值能源消费量来综合反映各部门能源消费的技术水平和管理水平。,4.2 能源预测,技术分析法技术分析法是通过市场行为本身的分析来预测市场价格的变化方向，即主要是对期货市场的日常交易状态，包括价格变动、交易量与持仓量的变化等资料，按照时间顺序绘制成图形或图表，或形成一定的指标系统，然后针对这些图形、图表或指标系统进行分析研究，以预测期货价格走势的方法。,4.2 能源预测,投入产出法能源投入产出分析是研究能源部门与整个国民经济的联系。它从国民经济是一个有机整体出发，同时从能源生产消耗和
31、分配使用两个侧面来全面反映能源产品在国民经济各部门间的运动过程。它不仅能反映能源产品的价值形成过程，也能反映能源产品的使用价值运动过程。,4.2 能源预测,从城市能源层面上,建立负荷指标体系-单位建筑面积的电热、冷气负荷指标,确立能源负荷总量的预测模型,对用能负荷定量预测,4.3 能源优化,能源规划的目的是确定城市能源系统的发展方向，合理调整能源系统的结构，制定出符合城市发展的战略措施及相关政策。在预测能源需求总量的基础上，应对能源结构进行合理优化，以其达到能源、环境和经济效益三者的协调统一。能源优化的问题是能源系统的决策分析，城市能源规划涉及到城市的热化、气化方案的选择和能源可替代性的优化配
32、置,5.城市能源规划,5.城市能源规划,城市是能源消耗的主体，城市能源系统是城市发展的生命线，是城市基础设施的主要组成部分。因此城市能源规划是连接宏观能源规划和建设实施的纽带。城市能源规划是一种解决城市能源现实问题，预测城市能源未来发展的行为。城市能源规划需要考虑两个因素：（1）能源的可达性（2）能源的经济性,5.1 城市能源系统规划,1.城市能源系统的定义城市能源系统以城市为载体，是城市基础设施的主要组成部分，它是为了满足城市工业生产、建筑以及交通等部门的用能需求，由城市外部输入油、气、煤、电以及可再生能源，经过市内的输配(城市电力网燃气网热力网等）、转换（电厂锅炉制冷机等)直至最终使用各环
33、节的末端设备组成的系统。城市能源系统的研究主要集中于揭示城市能源供需的平衡关系，以及在满足城市能源需求的条件下，揭示能源系统在城市中输配、转换利用过程中内在规律以及能效、环境、经济和安全等的耦合关系。,5.1 城市能源系统规划,（2）城市能源系统规划的原则a能源供应安全原则:解决能源的供应安全问题主要通过两个途径，一是实现能源结构的多元化，二是进一步完善能源供应体系。为了保证能源供应安全，能源消费要从单纯依靠一种能源向使用多种能源转变。能源供应体系包括供应来源和输配体系两个方面。在供应来源方面，通过加大区域经济合作保障能源供应安全，从单纯的立足国内资源向适当进口国际能源发展。在输配体系方面，耍
34、进一步加大能源设施的建设力度，保障能源（特别是清洁能源）的供应通道安全畅通。,5.1 城市能源系统规划,b可持续发展原则:能源规划的可持续发展原则包括两个方面，一是环境保护和防止大气污染，二是资源的可供性。围绕环境保护和治理目标，要逐步优化能源结构。改变以煤为主的能源结构，以资源的可供性为出发点制定能源发展目标充分考虑到城市能源的可供性，根据未来本地及外地可以提供的各类能源的潜力，制定本地能源发展的规划目标以及能源生产、加工和输配系统的建设计划。加大本地可再生能源和新能源的开发力度，推广利用成熟的能源技术。,5.1 城市能源系统规划,c合理、科学、综合、集成、节能用能原则:品位对应天然气品位比
35、煤高，电能品位比热水高 高品位能源用在高品位处，不能高能低用温度对口-根据需求供应温度对口的能源，不能高能低用梯级利用-燃气蒸汽联合发电冷热电联供热泵区域能源系统综合利用-各种能源形式综合利用，取长补短集成利用-各种设备、系统、技术进行综合，集成，互相补充完善，达到最优效果。如：冷热电联供与热泵集成系统，达到经济、节能、减排的效果,5.1 城市能源系统规划,d因地制宜的原则:考虑城市各区域间发展的不均衡，因地制宜地选择能源发展模式，在能源发展和构成方面不搞 一刀切、一条路线。在一个城市的能源规划中，不仅要制定全市范围的能源发展战晤，还要具体研究各区域的能源构成和发展方式；不仅要研究城市建设区的
36、能源供应方式，还要研究农村地区的能源供应方式。,5.1 城市能源系统规划,（3）城市能源系统规划的内容城市综合能源规划的层次生体现在时间维、空间维和物性维上。具体规划内容体现在实体规划和制度规划上。,5.1 城市能源系统规划,（3）城市能源系统规划的内容,5.1 城市能源系统规划,（3）城市能源系统规划的内容,（3）城市能源系统规划的内容,5.1 城市能源系统规划,（4）城市能源系统规划的程序,5.2 城市能源分项工程规划,（1）城市供热、空调规划 供热行业规划仅是侧重供热行业内部的供需平衡，而对天然气、电力系统的影响考虑较少。目前空调还不能作为一个专项列入城市发展规划，但其对能源系统，尤其是
37、对电力系统的影响之大，已经引起相关能源部门和规划工作者的注意。供热规划（a)供热负荷 热指标法（b)供热方式和热源选择 热电联产、区域锅炉房、分散供热（c)能源结构及环保 天然气热电冷三联供、燃气热泵,（d)不同能源采暖方式的环境排放和经济性分析,（d)不同能源采暖方式的环境排放和经济性分析,（e)供热管网系统,5.2 城市能源分项工程规划,（2）城市燃气规划（a)燃气负荷指标（b)燃气储配站（c)燃气调压站,5.3 城市电力规划,6.建筑物能源规划,6.建筑物能源规划,建筑能源规划是在提高建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风等系统的运行效率，充分可再生能源的前提下，实现建筑物的
38、使用功能和室内热环境质量，降低建筑能源消耗，合理利用能源的一种节能、绿色、生态和可持续的建筑能源系统方案的优化。,6.1 建筑节能规划,1.新建建筑（1）严寒、寒冷地区居住建筑节能65%标准（2）夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（3）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（局部修订稿）（4）公建全面执行节能标准2.供热体制改革3.既有建筑（1）严寒地区既有建筑节能及热计量改造示范（2)夏热冬冷地区节能及热环境改造示范,6.2绿色建筑能源规划,1.绿色建筑能源规划的评价指标（1）围护结构热工性能达到节能标准要求（2)能源设备效率要符合相关标准要求（3）照明功率密度值不大于建筑照明设计标准规定的指标2.
39、绿色建筑能源能源技术（1）不采用电热锅炉或电热水器作为直接采暖和空调系统的热源。利用绿色、环保的可再生能源的冷热源。（2)利用分布式热电冷连供技术，提高能源利用率（3）合理利用太阳能、地热、风能等可再生能源利用技术。,6.3建筑能源规划研究方向,1.不同气候条件下不同功能建筑采用地道风、自然通风、被动式太阳能利用、天然采光控制等可再生能源利用手段进行节能设计的效果和可实施性。2.研究针对不同建筑功能、地域特点、设计方案、评估及改造目的的建筑节能优化设计导则。3.基于全生命周期经济性评价（LOCA)的不同建筑节能优化设计手段的可实施。4.研究面向建筑师与工程师的建筑节能优化设计的评价体系及评价软
40、件。,7.国内外建筑节能技术发展史概况,7.1 几个基本概念,Energy efficiency in buildingEnergy conservation in buildingEnergy saving in building建筑节能在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率。,7.1.1 建筑节能定义,7.1.2 建筑节能的对象,建筑节能对象：民用建筑运行使用能耗，伴随着第三产业和人民生活发生社会终端消费的概念，不包括工业生产过程,7.1.3 建筑节能的特点,应用技术多学科交叉是在特定的历史和经济发展环境中产生的发展中建筑技术的前沿（热门）,建筑节能是个世界性的大潮流 1973
41、年国际石油危机以后，在建筑领域出现了建筑节能这个世界性的大潮流。这个大潮流，首先席卷了所有的发达国家，它带动着多方面的建筑技术蓬勃发展,7.2 国际发达国家的建筑节能概况,世界能源危机以来许多国家先后对建筑节能工作制定了不同程度的政策法规。主要从两个方面入手：对建筑设计、施工和建筑能耗加以限制 对节能建筑进行鼓励和支持,（1）日本,制定节约能源法,修改节约能源法,开展“节能装活动,提交节能判断指标计算值的设计文本不同功能的建筑不同的节能基准值,政府对节能计划审查和批准政府对实施状况指导、检查和监督。,公务员穿短袖衬衣上班办公大楼的空调温度2 8,（2）法国,实施行动计划,鼓励新技术研究,200
42、22004年开发2 4项建筑节能新技术政府颁发全额研发资金，资助进行技术应用,发起“太阳能行动”,2000年1月“预防气候变化全国行动计划”同年12月“全国改善能源消耗效率行动”方案,地方政府拨出专款鼓励使用太阳能热水器培训太阳能热水器安装人员承担帮助消费者购买及安装太阳能热水器3万个,1976年,1998年,2002年,制定第一部建筑节能法公布建筑热保护 条例提出建筑节能指标,出台可再生能源法、生物能源法规“10万个太阳能屋顶计划”,投入大量资金用于住宅改造利用税收政策推动建筑节能,（3）德国,（4）比利时,鼓励“生态住房”,另外,使用“绿色”或“天然”建材多使用人工而不过多消耗能源采用“智
43、能”设计,利用税收来调节和鼓励居民改造旧房,过去10余年间,同德国和比利时,“能源之星”,21世纪清洁能源的能源效率与可再生能源办公室战略计划国家能源政策提出建筑节能指标,实施减免税政策鼓励使用节能设备和购买节能建筑,严密的围护结构节能窗适当功率的高效采暖和制冷设备,（5）美国,7.3建筑节能标准与发达国家之间的差距发达国家几年修订一次标准，每次修订均提高节能要求 法国：1974、1982、1989年修订建筑标准，每次修订比上次标准节能25%；2001年修订标准，又节能20%40%英国：外墙传热系数限值(W/m2K),7.3建筑围护结构传热系数与国外标准比较,气候条件相当于哈尔滨地区的围护结构
44、K 值 w/(m.),北京居住建筑能耗以1980/1981年定型设计建筑为基数,耗能25kgce/m2北京市已建成节能居住建筑面积1.75亿m22004年北京市市政管委组织锅炉供热调查北京市城八区锅炉供热面积17346万m2 其中节能30%建筑占33%,节能50%建筑占39%其中燃煤锅炉房11214万m2,占供热面积65%每平方米建筑面积平均耗煤25.3kgce 用电3.82kWh,折合1.6kgce 共耗能26.9kgce节能居住建筑室内温度普遍提高但由于供热体制未改革,采暖系统未采取措施,没能取得实际节能效益,德国建筑采暖能耗(德国采暖度日数与我国北京采暖度日数接近),根据气候特征设计,M
45、RF大厦,新加坡展览塔楼,7.4 中国建筑节能进展,7.4.1建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,抓住机遇，不失时机地推进建筑节能，有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境，实现国家发展的第二步和第三步战略目标，并引导我国建筑业与建筑技术随同世界大潮流迅速前进,7.4.1建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑节能是个世界性的大潮流 建筑围护结构的变化 建筑采暖系统的变化 建筑用产品结构的变化 建筑机构的变化,7.4.1建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑围护结构的变化 对建筑物的要求安全性和私密性：避免由于地震、台风、暴雨等各种自然灾害所引起的危害或私密性要求
46、功能性：满足建筑的居住、办公、营业、生产等功能 健康和舒适性 美观性：有亲和感，社会文化的体现,7.4.1建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑围护结构的变化 传统的建筑外围护结构承重功能与保温隔热功能相结合构造简单，用砖石、混凝土或木材筑成,7.4.1建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑围护结构的变化 传统粘土砖砌体的导热系数081W(m.K)，泡沫聚苯乙烯板、岩棉板、玻璃棉板等高效保温材料，0.0350.04 w(m.K)左右,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑围护结构的变化 复合墙体-用高效保温材料、隔汽材料和覆面加强材料组合而成的复合墙体，可以
47、以薄得多的结构，取得高许多倍的保温隔热效果,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑围护结构的变化 建筑外窗也发生巨大变化，玻璃品种多种多样，保温性能也大为改善。,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑采暖系统的变化 传统的建筑采暖系统，存在的问题是室温冷热不均，调节控制困难，更无法对所用热能进行计量。而近代的采暖技术，则已做到各处室温可以根据需要自动控制调节，耗用热能可以计量,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,建筑用产品结构的变化 建筑物基本组成部分发生重大变化，使得建筑业必须采用大量的品种繁多的新的保温材料、密封材料，加强材料、隔汽
48、材料、保温门窗、保温管道、换热器、调速泵、控温阀、调节阀和计量表等等,建筑用产品结构的变化 为了生产这些保温密封材料和供暖设备仪表，在各发达国家就形成了新兴的、现代化的、庞大的节能产业群体,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,供暖收费机制的变化 按面积按热量,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,7.4.1 建筑节能是当代建筑科技发展的一个基本趋势,社会需要推动建筑节能的发展经济发展的需要 社会环境保护的需要 改善建筑热环境的需要,7.4.2我国建筑节能发展的总体顺序：居住建筑公共建筑 严寒、寒冷地区夏热冬冷地区夏热 冬暖地区 新建建筑既有建筑 城市乡村,节能
49、率不断提高：30%-50%-65%-75%,第一阶段节能的目标是在8081年通用住宅设计的建筑物耗热量指标的基础上节能30%；第二阶段节能的目标是在第一阶段节能的基础上，节约30%；第三阶段节能的目标是在第二阶段节能的基础上，再节约30%。,8081年的通用建筑三个单元的6层住宅。砖混结构为基准室内温度-16度换气次数-0.5次/H,7.4.3各个阶段节能指标分解,7.4.4已发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)1996年7月1日起实施 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 2001年10月1日起实施 夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准 2003年10月1日起实施 公共建
50、筑节能设计标准GB 501892005 2005年7月1日起实施GB 503652005空调通风系统运行管理规范,7.4.4已发布的主要建筑节能标准 GB500342004建筑照明设计标准 GB 5017693民用建筑热工设计规范GB 5017893建筑气候区划标准 JGJ/T154-2007民用建筑能耗数据采集标准2007.8.8民用建筑能耗统计报表制度（试行）建科函2007271号GB50411-2007建筑节能工程施工质量验收规范 2007年10月1日起实行,7.4.4已发布的主要建筑节能标准 中华人民共和国节约能源法（主席令第七十七号）于2008年4月1日起实施。2008.8.7公布民
