如何实现节能建筑的建设PPT文档.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,如何实现节能建筑的建设？,朱颖心,清华大学建筑节能研究中心,2006,年,7,月,1,建成节能,/,绿色建筑的基本条件,投资方,/,业主,有实质性的需求，不是为了炒作,对什么是节能,/,绿色有明确的概念,能够保证充足的设计周期,对采用的技术：只买对的，不买贵的,设计咨询方,有真正的技术储备，懂得如何设计,为客户负责，做好的技术顾问,供货商：有适宜的产品,施工方：认真保证施工质量,运行方：保证节能运行,2,我国城镇建设中的不良倾向,盲目追求“新，奇，异”，重表面轻实用,迷信“国际设计”，搞形象工程、政绩工程、献礼工程，浪费人力财力物力,盲目追求“高科技”，热衷于贴标签,不了解“绿色”“生态”的实质，却建造大片的所谓“绿色示范工程”,3,对节能,/,绿色建筑认识的一些误区,绿色建筑豪华建筑,/,昂贵建筑？,绿色建筑智能建筑,/,高技术投入？,绿色建筑绿化率高？,绿色建筑可以大干快上，快速设计？,节能建筑保温好？,节能建筑采用太阳能光电板？,节能小区集中供冷,/,热电冷三联供？,4,澄清绿色建筑理念,引自,绿色奥运建筑评估体系,最大限度地节省资源,能源、水、土地、材料,最大程度减少对环境的破坏,大气、水、生态循环自然环境,气、液、固体废弃物的处理,营造健康舒适的人居环境,良好的室内外环境，健康为主，适度舒适,5,从采用技术的层面考虑,软技术,先进的设计理念和方法,利用设计专用计算机模拟软件进行精细设计,热岛、建筑热工、风场、日照、采光、通风,硬技术,高性能的围护结构部件,节能的冷热源系统,高效的暖通空调设备,可再生能源利用技术,太阳能集热器、沼气、地下蓄能,(,地下风道、地下水直接利用,),海水供能、污水废热利用,太阳能光伏板、光导管、风能发电机,6,绿色,/,节能建筑应该用什么样的技术？,应采用产出投入比高的技术，而不是盲目采用昂贵技术。,应重视软技术而不是偏重硬技术,深入、充分的方案论证，精心仔细的设计是保证。否则再昂贵的设备也无法发挥作用，只是聋子的耳朵。,软技术比硬技术的成本低得多，但作用却是决定性的,应因地制宜采用适宜技术，而不应该盲目追求新奇。“先进”体现在适宜和高效，不是“高新”。,很多优秀的传统民居就是因地制宜的节能,/,绿色建筑的典型，如土窑洞、徽居。,7,什么是热泵技术？,水泵,消耗一定能量，实现把水从低水位向高水位搬移的设备,热泵,消耗一定能量，实现把热量从低温环境向高温环境搬移的设备,举例：夏天把热量从,25,的室内向,35,的室外搬移；冬天把热量从,0,的室外向,18,的室内搬移,冷凝器,蒸发器,压缩机,膨胀阀,电力,W,热量,Q,Q+W,8,关于太阳能利用技术如果需要低品位能源，应该直接利用太阳能,生活热水：太阳能热水器,(,平板热水器、真空管热水器,),采暖：直接利用太阳热（保证日照、太阳房等）,太阳能光伏发电应保证高品位能源的需要,北京，,10m,2,最大输出功率,1kW,，能瞬时带动,1.5,匹空调，价格约,7.5,万元,建议用途,室内照明、路灯,电视机、电冰箱等家用电器,水景与绿地浇灌水泵（不需要蓄电池，是最好的选择）,9,避免技术应用中的误区,误区,1,：为追求采用某种高新技术而采用,例,1,：,50,地热水通过热泵提高到,75,进行地板采暖,例,2,：太阳能光伏发电进行电采暖或空气源热泵采暖,例,3,：引进非当地的特殊景观植物，花费大量水和能源来养护,误区,2,：注重买硬设备不注重设计,安装了昂贵的设备却舍不得付出多一点设计费，不肯给充足的优化设计论证时间，设备根本不能发挥作用,误区,3,：为采用某种节能技术而忘记了环境影响,打,3000,米的地热井获取,90,的热水进行采暖，无法回灌而把高温水直接排放到市政下水管,误区,4,：绿色建筑是富人的专利,穷人更需要资源节约型的建筑，应该为穷人付不起空调采暖费和高额的水费,10,如何设计节能,/,绿色住宅建筑？,住宅建筑的特点,内热源小，围护结构负荷大,围护结构的设计是最重要的,有可能设计成接近完全被动式的建筑,满足国家与地区的节能建筑标准,必须满足采暖地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区节能建筑标准，作为基本底线,生态住宅,(,住区,),环境标志产品技术标准,中国住宅能耗标识,11,公共建筑能耗的特点,空调能耗占大型公共建筑总能耗的,40%,60%,围护结构节能,满足,公共建筑节能设计标准,中关于围护结构热工性能的规定是必备的条件,围护结构的节能设计是降低建筑能耗的一个因素，但还差得很远,夏季主要负荷来源于内部发热量，而不是围护结构,冬季采暖负荷很小，围护结构保温发挥的作用不大,空调系统的高能耗是导致公共建筑能耗高的根本原因，但因素比围护结构复杂得多,空调系统设计不合理,施工粗糙,验收形同虚设,运行管理水平低,12,空调设备系统,不节能的各类因素,技术方案本身存在问题,设计阶段问题,设计意图未得到落实,安装施工阶段问题,系统调试不合格,验收阶段问题,运行管理方法不科学,运行阶段,设计阶段是建筑节能的首要环节，应充分重视,各阶段之间相互脱节，无法保证工程质量,13,设计院的呼声,改变粗放设计是建筑暖通系统节能的关键,(,天津市建筑设计院，伍小亭，,2005.11,，全国暖通空调学会建筑模拟学组会议上的主题报告,),主要表现,缺乏认真的基础计算,对基本设计计算参数的把握不准确,对冷、热负荷特征分析不深入,风、水系统的划分与设置不当,对节能新理念与新技术的排斥,随意加大安全余量,忽略系统调控与计量手段的重要性,14,设计问题,空调自控系统形同虚设,存在的问题,大量的工程实例是自控变手控,BAS,系统成为遥测和遥控工具，没有自控功能,BAS,系统只测不控，久而久之测量功能也丧失了,传感器老化、损坏后，更换费用太高，因此废弃,BAS,系统误操作，不节能反费能,简单控制能够成功：表冷器二通阀、风机盘管,复杂一点的就失败：二级泵变水量、变风量、变新风、冷热源切换,谁的责任,运行人员水平太低？,系统设计有问题？,二者兼而有之？,15,空调自控系统形同虚设的原因,委托方,只强调硬件的先进（国外品牌、高速网络、昂贵测控硬件），愿意为昂贵的硬件付钱，不愿为“看不见”的软件付钱；,设计方,空调设计人员没有提出详细的工艺要求，特别是工况转换以及阀位调节没有描述；,自控编程调试人员不懂被控对象，电动阀等控制设备选型错误，或只给出开关量，无法实现调节，甚至反向调节。,验收方只看硬件是否到位，是否能够起到遥控遥测作用，系统的自动控制性能验收不到位；,安装施工单位没有把后期系统调试认真完成；,缺乏自控系统的设计、施工文档，运行管理人员对此毫无了解。,16,自控系统设计的误区,误区：传感器越多越精密，水平就越高,精密传感器易失灵，维护更换价格昂贵,不必要的地方安装了传感器，不知道做什么用,大量传感器依赖型控制逻辑，一旦某个传感器出了问题，控制软件就不知道如何反应了,正确的做法,只在必要的地方安装传感器,尽量采用寿命长、耐久、价廉的传感器,控制软件应该尽量依赖专家对被控对象的知识，以最少的信息获得尽可能正确的判断,BAS,设计人员应该也是空调系统的专家,17,风机水泵选型中一个奇怪的现象,风量,m,3,/h,实际,需要,设计,水泵：实际流量扬程均大于设计值（额定值）,风机：设计风量,(,额定,),需要风量,实际风量,18,施工质量问题,监理、验收形同虚设所导致,风系统比水系统问题多,漏水明显漏风不明显,现象,风机掉转,系统漏风严重,风机联动阀没有接电，从来没有打开过,防火阀处于常闭状态,风阀手柄被卡住（甚至被当作吊顶的固定物）,软风管没有接到散流器上,风道内有障碍物,风、水系统施工完了从来不做平衡调试,恶性循环，陷入误区,风机越选越大，效率越来越低，压力点混乱19,藏在吊顶内的问题,新风管未接上，新风散入吊顶,风阀手柄被卡住，从来没有打开过,20,风道里的问题,风道内有施工垃圾，成为障碍物,21,没有调试就交工的水系统,各用户支路水力严重不平衡,22,如何改变粗放型设计？,计算机仿真技术,(,模拟,),与建筑设计全面结合,小区规划设计,建筑单体设计,建筑细部构造,环境控制系统,设计方案,通过模拟仿真进行分析评价,满意,?,下一阶段,Yes,No,每个阶段中的应用,23,建筑模拟辅助设计的软件工具举例,建筑热模拟软件,DOE 2,EnergyPlus,DeST,HASP,IES,ESP-r,等,CFD,软件（计算流体力学）,Fluent,Phoenix,STARCD,Stach-3,遮阳与日照模拟软件,BSAT,Sunshine,建筑室外微气候模拟平台,SPOTE,面向建筑师的综合设计软件,EcoTECT,LT Method 3.0,天然采光模拟软件,Radiance,自然通风模拟软件,COMIST,CONTAMW,、,BREEZE,、,NatVent,，,Vent,+,地铁热环境与排烟模拟软件,STESS,，,SES,，,TNFILE,空调系统与控制模拟软件,HVACSIM,，,TRNSYS,热网模拟软件,HACNET,24,规划设计阶段,要考虑的问题,保证日照小时，充分利用天然采光,保证夏季有良好自然通风，避免城市热岛,冬天不出现局部高风速导致行人不适，减少冬季渗风热负荷,方法,进行建筑群日照模拟分析,利用,CFD,模拟技术考察小区和建筑物的冬、夏风场,通过模拟分析考察小区的热岛强度，改善室外布局、外装饰、景观设计,25,规划设计阶段的工具,遮阳与日照模拟软件,BSAT,Sunshine,各种,CFD,软件,Fluent,Phoenix,STARCD,Stach-3,室外微气候模拟软件,SPOTE,面向建筑师的综合设计软件,EcoTECT,LT Method 3.0,26,日照分析,(,Sunshine,模拟结果,),可对形状复杂的建筑外形、布局进行互遮挡和自遮挡分析。,红线区内为永久日影区，终年没有日照,27,BSAT遮阳与日照模拟软件,28,8:00,建筑的互遮挡,冬至日的情况,8:00,9:00,16:00,14:00,13:00,12:00,11:00,10:00,终日日影区,15:00,北,29,8:00,9:00,10:00,16:00,15:00,14:00,13:00,12:00,11:00,终日日影区,30,此处易聚集垃圾,小区风场,形成机理,建筑物对来流风的阻碍和聚集作用,小区内太阳辐射导致各表面存在温差而形成的自然对流,不当风场的危害,冬季造成热负荷增加,高风速影响人员行动,夏季自然通风不良,31,STACH-3:CFD,模拟软件,室外气流环境模拟,32,小区风场,建筑的布局对小区风环境有重要的影响。北京，在北风来流,7.6 m/s,时，局部,1.5 m,高处,出现,10 m/s,的,高风速,北,33,风场的,3-D,图：,1.5m,高处,北,34,合理建筑布局对小区风场的改善,北风,冬季主导风向,夏季主导风向,南风,35,住区微气候分析：热岛强度,关注的意义,“小区热岛”是影响居住者对住区环境舒适与否的重要方面,温度是人们感受住区微气候环境好坏的主要参数,关注的内容,考察室外温度、湿度、太阳辐射、气流组织、下垫面的铺设、水景与绿化状况等微气候参数,评价方法,与建筑群空气流动分析结合，主要考察居住区热环境,以“热岛强度”表征居住区微气候的状况,小区内,1.5m,高度处的空气温度与气象站测得的空气温度之差,36,SPOTE,建筑室外微气候模拟平台：热岛强度模拟,37,局部热岛效应,来流风向,某体育中心原设计方案，建筑外表面的大屏幕设置导致局部热岛强度达,4,。,38,住区微气候分析：热岛,小区微气候分区,39,北京某新建小区的热岛模拟,（改进的,CTTC,模型）,日平均热岛强度,/,白天热岛强度,老区,2/1.6,1.4/0.5,S2,区,2/1.7,2.1/1.6,S3,区,1.6/0.9,1.8/1.1,1.7/0.8,40,北京某新建小区的热岛模拟,S2,区临马路，,S3,区绿化好，老区建筑布局不通风,41,设置水景对热岛强度的影响,42,单体建筑与细部设计阶段,合理的形体系数与透光面积，保温、隔热、自然通风等技术措施的采用需要进行全面论证,不同气候区采用的技术策略不同,北方采暖地区以围护结构保温为主,南方以遮阳、隔热、通风为主,不同建筑类型采用的技术策略不同,大体量、形体系数小的公共建筑往往需要全年供冷，保温的作用有限,小体量、大形体系数的住宅建筑冬季往往需要采暖，保温最重要,天然采光设计,减少人工照明能耗,营造健康舒适的建筑环境,43,单体设计阶段的工具,建筑热模拟软件,围护结构热工设计,DeST,，,EneryPlus,，,DOE2,，,ESP,等,建筑采光模拟,Radiance,室内天然采光的水平,自然通风模拟软件,自然通风量预测,COMIST,CONTAMW,、,BREEZE,、,NatVent,，,Vent,+,各种,CFD,模拟软件,室内空气环境分布、自然通风预测,44,设计阶段：住宅热环境优化,意义,为居住者创造健康的室内热环境,节省居住者的采暖空调费用,内容,建筑全年逐时冷热负荷计算,围护结构热工性能评价,空气自然温度（基础室温）随外温的变化,空调期和采暖期的能耗水平（耗冷量、耗热量）,推动建筑设计、建筑细部构造设计、建筑材料选取等的优化,45,