建筑節(jié)能概述

建筑節(jié)能概述第1頁/共78頁課程的性質和任務

本課程是為培養(yǎng)工程管理專業(yè)高級工程技術人才所設的一門專業(yè)任選課，本課程政策性、系統(tǒng)性、專業(yè)性和實踐性較強。該課程系統(tǒng)全面研究建筑節(jié)能設計原理、建筑規(guī)劃設計節(jié)能、建筑單體設計節(jié)能、圍護結構節(jié)能設計、遮陽設計、采暖制冷節(jié)能設計等。通過本課程的學習，使學生了解和掌握建筑設計中節(jié)能的原理和途徑，幫助工程管理專業(yè)學生拓寬相關領域的知識面，提高建筑節(jié)能意識。第2頁/共78頁考核方式平時：課后作業(yè)+課堂表現(xiàn)+出勤+筆記（30％）期末考試（70％）第3頁/共78頁教學要求1、增強學習興趣；2、課堂上不遲到、不早退；如果特殊情況可提前請假（不扣平時分），做到互相尊重；3、遵守課堂紀律，不要玩手機和看無關書籍；4、課堂上踴躍回答問題，加強與老師以及同學之間的交流；（加平時分）5、獨立、認真完成好每一次作業(yè)。

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全球性的資源匱乏已成為一個不爭的事實。“節(jié)能”被稱為煤炭、石油、天然氣、核能之外的第五大能源。

建筑能耗在能源消耗構成中占據(jù)近三分之一，在提倡節(jié)約型社會的今天，建筑行業(yè)又該如何進行節(jié)能？能耗較大的圍護結構如何減少熱量損失？采暖制冷設備如何提高能源利用率？建筑節(jié)能是責任！是義務！是習慣！是素質！更是一種智慧！第5頁/共78頁課程結構第一部分：建筑節(jié)能基本知識第二部分：建筑節(jié)能設計原理第三部分：建筑規(guī)劃設計與節(jié)能第四部分：建筑單體設計與節(jié)能第五部分：圍護結構節(jié)能設計第六部分：遮陽設計第七部分：采光與照明節(jié)能技術第八部分：太陽能利用第九部分：制冷節(jié)能原理第6頁/共78頁第一章建筑節(jié)能概述第7頁/共78頁1.1建筑節(jié)能的重要意義1.2國外建筑節(jié)能概況1.3我國建筑能耗概況和節(jié)能任務

第8頁/共78頁能源的概念和種類

煮飯、燒水靠什么提供能量?開動汽車、火車、飛機等交通工具需要什么來提供能量呢？第9頁/共78頁電能第10頁/共78頁太陽能第11頁/共78頁第12頁/共78頁能源：是自然界中像煤、天然氣、汽油、水流、風、電、太陽能等能為人類提供某種形式能量的物質資源。

什么是能源？第13頁/共78頁能源的分類地球上的能量來源使用類型能否再生獲得的方法能否作為燃料對環(huán)境的污染情況第14頁/共78頁按地球上的能量來源對能源分類1.來自地球外部天體的能源。有直接來自太陽直接照射到地球的光和熱能，還有間接地來自太陽的能源,常見的煤炭、石油、天然氣，以及生物質能、水能、海洋熱能和風能等。2.地球本身蘊藏的能量。其中一種是地球內(nèi)部蘊藏著的地熱能，常見的地下蒸汽、溫泉、火山爆發(fā)的能量都屬于地熱能。另一種是地球上存在的鈾、釷、鋰等核燃料所蘊有的核能。3.地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量。太陽和月亮等星球對大海的引潮力所產(chǎn)生的漲潮和落潮所擁有的巨大潮汐能。第15頁/共78頁按使用類型對能源分類

1.常規(guī)能源（傳統(tǒng)能源）。已被人類利用多年，目前仍在大規(guī)模使用的能源。如水能、生物能、煤炭、石油、天然氣等。占全部能源生產(chǎn)消費總量的90％以上。2.新能源（非常規(guī)能源、替代能源）。近若干年來開始被人類利用（如太陽能、核能）或過去已被利用現(xiàn)在又有新的利用方式（如風能）的能源。第16頁/共78頁1.可再生能源?？砷L期提供或可再生的能源（10%左右）例：水能、風能、太陽能、地熱能、潮汐能等。2.不可再生能源。一旦消耗就很難再生的能源（90%左右）例：煤炭、石油、天然氣等。按能否再生對能源分類第17頁/共78頁按獲得方法對能源分類1.一次能源（天然能源）。是指直接取自自然界、而不改變它的形態(tài)的能源。它又分為可再生能源和非再生能源。例：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤、石油、天然氣、植物秸桿、水能、風能、太陽能、地熱能、核能、海洋能等。2.二次能源（人工能源）。是指一次能源經(jīng)人為加工成另一種形態(tài)的能源。例：汽油、水電、蒸汽、煤氣、焦炭、沼氣等。第18頁/共78頁按能否作為燃料對能源分類1.燃料型能源：包括煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材等。2.非燃料型能源：包括水能、風能、地熱能、海洋能等。第19頁/共78頁按對環(huán)境的污染情況對能源分類1.清潔能源使用時對環(huán)境沒有污染或污染小的能源。例：水能、風能、太陽能以及核能等。2.非清潔能源對環(huán)境污染較大的能源。例：煤炭、石油等。第20頁/共78頁

隨著科學技術的發(fā)展和進步，特別是近三、四十年以來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學技術的現(xiàn)代化，人們的生活也漸趨現(xiàn)代化，使能量消耗的增長趨勢十分明顯。第21頁/共78頁第22頁/共78頁第23頁/共78頁第24頁/共78頁第25頁/共78頁

為了避免能源危機，目前美國、加拿大、日本、歐盟等都在積極開發(fā)太陽能、風能、海洋能（包括潮汐能和波浪能）等可再生新能源，我國也不例外。第26頁/共78頁我國能源現(xiàn)狀我們國家地大物博、物產(chǎn)豐富?？墒?，同時擁有龐大的人口，各種常規(guī)能源資源人均占有量遠低于世界水平。我國能源總地質儲量居世界第三。但從人均占有量看，只有世界平均人均占有量的1/2，是美國的1/10，是原蘇聯(lián)的1/7。我國是煤炭大國，卻是石油貧國，總儲量僅占世界的2%-4%。當前，我國是世界上唯一以煤炭為基本能源的大國。第27頁/共78頁人均能源資源占有量：2000年我國人均石油可采儲量只有4.7噸，人均天然氣可采儲量1262立方米，人均煤炭可采儲量140噸。我國主要產(chǎn)品單位耗能指標比國際先進水平高30%-90%。每創(chuàng)造1美元工業(yè)產(chǎn)值，我國能耗相當于發(fā)達國家的4-5倍，是印度的1.64倍。第28頁/共78頁2014年我國進口原油為3.1億噸，同比增幅達到9.5%。按照國土資源部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2014年中國石油產(chǎn)量為2.1億噸，這樣可以推算出，2014年中國原油對外依存度達到了59.6%，較2013年的57%高出了2.6個百分點。2015年我國石油凈進口量3.28億噸，增長6.4%，增速比上年高0.6個百分點。我國石油消費持續(xù)中低速增長，對外依存度首破60%，達到60.6%。第29頁/共78頁第30頁/共78頁第一節(jié)建筑節(jié)能的重要意義一、什么是建筑節(jié)能建筑節(jié)能是指在建筑材料生產(chǎn)、房屋建筑施工及使用過程中，合理的使用、有效的利用能源，以便在滿足同等需要或達到相同目的的條件下，盡可能降低能耗，以達到提高建筑舒適性和節(jié)省能源的目標。第31頁/共78頁建筑能耗包括建材生產(chǎn)能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。建筑使用能耗主要包括采暖、通風、空調、熱水供應、照明、炊事、電氣等。

第32頁/共78頁節(jié)能就是少用能——此乃一大誤區(qū)節(jié)能不能簡單地認為只是少用能，而是在確保室內(nèi)熱舒適環(huán)境的前提下的節(jié)能。節(jié)能的核心是提高能源利用效率，前提是滿足人們越來越高的舒適度要求。第33頁/共78頁第34頁/共78頁第35頁/共78頁二、為什么進行建筑節(jié)能?第36頁/共78頁中國經(jīng)濟與能源增長GDP年平均增長%總能耗年平均增長%1980-198510.74.91986-19907.95.21991-199512.05.91996-20008.3-0.120017.53.420028.36.020039.515.3200410.116.1200510.49.9200611.69.6200711.47.8第37頁/共78頁中國經(jīng)濟與能源增長第38頁/共78頁2010年：24億噸標煤2020年：30億噸標煤2005年：22.48億噸標煤2006年：24.62億噸標煤2007年：26.55億噸標煤實際上2004年，國家發(fā)改委《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》能源規(guī)劃：屢次突破第39頁/共78頁

我國采暖區(qū)城鎮(zhèn)人口只占全國人口的13·6％，而采暖用能卻占到全國總能耗的9．6％。采暖范圍日益擴大，空調建筑迅速增加，建筑能耗增長的速度將遠高于能源生產(chǎn)增長的速度，從而成為國民經(jīng)濟的一個重要的制約因素。由此可見，建筑用能勢必會限制需要國家經(jīng)濟的發(fā)展。

（1）建筑能耗成為國民經(jīng)濟的一個重要的制約因素第40頁/共78頁中國建筑能耗狀況第41頁/共78頁

近年來，世界上許多國家越來越關心燃燒礦物燃料所產(chǎn)生的污染問題。各發(fā)達國家節(jié)能的政策，也是以減少燃料燃燒的排放物為明確的目標人們已經(jīng)認識到，所排放的硫和氮的氧化物，會危害人體健康，造成環(huán)境酸化，而產(chǎn)生的二氧化碳的積累，將導致地球產(chǎn)生重大氣候變化，危及人類生存。（2）建筑用能增加導致環(huán)境惡化第42頁/共78頁

建筑采暖用能無疑是造成大氣污染的主要因素。我國在以煤炭為主的能源結構的條件下更是如此。以北京的大氣環(huán)境來說，幾個污染因素指標，如S02、NOx等，在非采暖期符合國家標準的，而在采暖期則大大超過標準。第43頁/共78頁

總懸浮顆粒也超過標準，在采暖期主要污染物是煤煙；在非采暖期一個是春季的風沙，一個是施工工地的揚塵。由此可見，如果我國采暖能耗不節(jié)約下來，采暖建筑又越建越多，大氣環(huán)境指標就不可能達到標準。第44頁/共78頁溫室氣體的過度排放冰川融化海平面上升氣溫過高發(fā)達國家

排放量

我國排放量減少或基本穩(wěn)定快速增加第45頁/共78頁

隨著現(xiàn)代化建設的發(fā)展和人民生活水平的提高，舒適的建筑熱環(huán)境已成為人們生活的需要。在我國，這種需要日益迫切。這和我國大部分地區(qū)冬寒夏熱的氣候特點關系很大。（3）舒適需求提高導致能耗增加第46頁/共78頁

我國長期以來，習慣上采暖地區(qū)為一年內(nèi)日平均氣溫≤5℃超過90d的地區(qū)，這個范圍主要是“三北’’地區(qū)，全部城鎮(zhèn)居住人口有1．5億采暖區(qū)域加大采暖標準提高第47頁/共78頁

建筑物保溫隔熱普遍不良，又無采暖設施。熱天防暑主要依靠電扇，近年來空調的使用正迅速增加。冷天防寒，長江中下游城鎮(zhèn)除用蜂窩煤爐外，用電或煤氣紅外輻射爐的也越來越多，為了排出燃燒氣味及室內(nèi)潮氣又需要加強通風，結果使室溫增加有限，能源效率很低。第48頁/共78頁

前幾年根據(jù)北方35個城市的調查統(tǒng)計，有24個(占68．6％)城市居住建筑采暖平均單位建筑面積實際耗煤量，比1980～1981年住宅通用設計計算耗煤量平均高出34．5％。與此同時，一些“采暖期度日值”相近的城市，其平均采暖能耗之差，可達1倍甚至2倍，同一城市同類建筑單位建筑面積能耗最高值可為最低值的1．6～3．8倍。這種情況說明，采暖能耗浪費很大，節(jié)能潛力很大。第49頁/共78頁百戶擁有量:2004年底平均69.81臺南方城市特點生活條件改善家用空調普及第50頁/共78頁近年來我國帶空調的高檔旅游賓館發(fā)展迅速，其單位能耗很高，每年每平方米建筑面積能耗，北京地區(qū)為190～220kg標準煤(約為一般住宅能耗的6～7倍)，上海地區(qū)為120～140kg標準煤，廣州地區(qū)為150～200kg標準煤。第51頁/共78頁我國的城市化進程來源：中國統(tǒng)計年鑒再造一個中國！2020300億平方米我國城市化進程第52頁/共78頁（4）導致能耗增加的因素人們對建筑熱舒適性的要求越來越高民家庭家用電器品種、數(shù)量增加農(nóng)村能源改變城鎮(zhèn)化進程不斷加快采暖區(qū)向南擴展房屋建筑需求繼續(xù)增加建筑能耗持續(xù)增加第53頁/共78頁到2020年的一個情景預測三個剛性增長：建筑面積：增加150億m2，住宅增加80億m2

，一般公建增加60億m2

，大型公建10億m2采暖需求：新增需采暖的建筑110億m2

人口：達到14億根據(jù)發(fā)達國家經(jīng)驗，隨著我國的城市發(fā)展，人們生活水平的提高，建筑能源消耗將達到33％左右我國人口眾多，若人均建筑能耗接近發(fā)達國家的人均水平，僅建筑用能將接近目前全球總能耗的1/4

必須依靠科技，找到不同于發(fā)達國家的能源發(fā)展途徑，大幅度降低建筑能耗，實現(xiàn)城市建設的可持續(xù)發(fā)展第54頁/共78頁三、建筑節(jié)能的意義1、建筑節(jié)能是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要2、節(jié)能是環(huán)保的需要3、是宜人的建筑熱環(huán)境的需要(室內(nèi)氣溫、濕度、氣流速度、壁面熱輻射)第55頁/共78頁

通過建筑節(jié)能,加強圍護結構的保溫和隔熱性能，在提高室內(nèi)舒適度的基礎上，節(jié)約采暖和空調能耗。第56頁/共78頁第二節(jié)國外建筑節(jié)能概況一、國外建筑節(jié)能發(fā)展階段第57頁/共78頁第58頁/共78頁

發(fā)達國家自20世紀70年代開始先后頒布若干標準，并每隔一定年限進行修訂，每修訂一次，對建筑節(jié)能提出的要求越來越高。第59頁/共78頁國外圍護結構傳熱系數(shù)[W/m2.k]國家外墻外窗屋頂中國北京0.60[1]0.45[2]2.50.500.45哈爾濱0.50[1]0.45[2]2.00.400.30瑞典0.172.00.12德國柏林0.501.50.22法國（RT2005）0.452.60.28日本（北海道）0.422.330.23[1]9-13層建筑物；[2]為4-8層建筑物。第60頁/共78頁當前世界能耗比例第61頁/共78頁2014年主要國家單位建筑面積年能耗比較第62頁/共78頁二、國外建筑節(jié)能發(fā)展趨勢21世紀，國外建筑節(jié)能的發(fā)展趨勢可以概括為：一是繼續(xù)提高能源的利用效率，進一步降低能耗；二是改善環(huán)境與能源開發(fā)相結合，大力研究和開發(fā)、利用再生能源。（風能、太陽能、地熱能、潮汐能等）第63頁/共78頁第三節(jié)

我國建筑能耗概況和節(jié)能任務一、我國建筑節(jié)能概況第64頁/共78頁第65頁/共78頁第66頁/共78頁

目前我國每年新建建筑中，只有10%-15%能達到國家制定的強制性節(jié)能標準，80%以上為高耗能建筑；既有的500億平方米建筑中，95%以上是高能耗建筑，這對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環(huán)境污染，制約了我國的可持續(xù)發(fā)展。第67頁/共78頁-第68頁/共