《建筑節(jié)能氣候?qū)W》課件

建筑節(jié)能氣候?qū)W建筑節(jié)能是現(xiàn)代建筑設(shè)計的重要組成部分，旨在通過科學(xué)的設(shè)計和施工技術(shù)，降低建筑能耗，減少對環(huán)境的影響。氣候?qū)W是研究地球氣候變化規(guī)律的學(xué)科，它為建筑節(jié)能設(shè)計提供了重要的理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。課程簡介課程名稱建筑節(jié)能氣候?qū)W課程學(xué)分3學(xué)分課程目標(biāo)掌握建筑節(jié)能的基本原理授課形式課堂講授、案例分析課程目標(biāo)掌握建筑節(jié)能基礎(chǔ)知識深入了解建筑熱環(huán)境、熱量傳遞、熱負(fù)荷計算等知識。學(xué)習(xí)建筑節(jié)能設(shè)計策略掌握被動式太陽能設(shè)計、自然通風(fēng)、節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計等方法。提升建筑節(jié)能設(shè)計水平學(xué)習(xí)綠色建筑理念，掌握建筑節(jié)能技術(shù)與評估方法。熱環(huán)境基本概念1熱環(huán)境是指建筑物周圍的溫度、濕度、氣流、輻射等因素的綜合影響。2熱舒適是指人們對熱環(huán)境的主觀感受，取決于溫度、濕度、氣流速度、輻射溫度等因素。3熱負(fù)荷是指建筑物為了維持室內(nèi)溫度和濕度，所需的能量。4熱傳遞是指熱量在不同溫度物體之間傳遞的過程。熱量的傳遞機(jī)理傳導(dǎo)熱量通過物質(zhì)的分子運(yùn)動傳遞，從溫度較高處向溫度較低處傳遞。對流熱量通過流體的運(yùn)動傳遞，例如空氣或水的流動。輻射熱量通過電磁波傳遞，例如太陽輻射，不需要介質(zhì)。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱特性保溫性能保溫性能指材料阻止熱量傳遞的能力，決定建筑物能量消耗。隔熱性能隔熱性能指阻止熱量通過材料的能力，影響建筑內(nèi)部溫度變化。隔熱性能隔熱性能影響室內(nèi)溫度，影響夏季空調(diào)負(fù)荷和冬季供暖負(fù)荷。熱量平衡方程熱量平衡方程是指在一定時間內(nèi)，一個系統(tǒng)中熱量的輸入、輸出和儲存之間的平衡關(guān)系。建筑物的熱量平衡方程通常包括以下幾個部分:熱量輸入，包括太陽輻射、內(nèi)部熱源和外部熱源。熱量輸出，包括傳導(dǎo)、對流、輻射和通風(fēng)。熱量儲存，包括建筑物結(jié)構(gòu)和內(nèi)部家具的熱容量。建筑物熱負(fù)荷計算建筑物熱負(fù)荷計算是建筑節(jié)能設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，旨在確定建筑物在特定氣候條件下，滿足室內(nèi)舒適度要求所需的熱量或冷量。熱負(fù)荷計算結(jié)果直接影響著空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和選型，合理的熱負(fù)荷計算有助于優(yōu)化系統(tǒng)性能，降低能耗，提高建筑節(jié)能效果。10關(guān)鍵因素建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、門窗、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等5方法ASHRAE、GB50189、CIBSE等30軟件DesignBuilder、eQUEST、EnergyPlus等被動式太陽能設(shè)計策略朝向優(yōu)化建筑朝向應(yīng)充分利用冬季陽光，最大限度地獲得太陽輻射熱量。窗戶設(shè)計南向窗戶面積較大，采用高性能玻璃，提高采光和保溫性能。遮陽措施夏季遮陽板或植物遮擋，避免陽光直射，減少熱量進(jìn)入室內(nèi)。熱量儲存利用建筑材料或室內(nèi)裝飾材料，儲存白天吸收的太陽熱量，夜間釋放熱量。通風(fēng)與自然通風(fēng)原理熱對流風(fēng)空氣受熱膨脹，密度減小，上升；冷空氣密度大，下降，形成熱對流風(fēng)。風(fēng)壓風(fēng)室外風(fēng)壓作用于建筑物，在建筑物內(nèi)部形成壓差，推動空氣流動，形成風(fēng)壓風(fēng)。自然通風(fēng)利用熱對流風(fēng)、風(fēng)壓風(fēng)或兩者共同作用，實(shí)現(xiàn)建筑物自然通風(fēng)換氣。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要組成部分，能夠有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，提高舒適度。1系統(tǒng)設(shè)計選擇合適的風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、過濾器等設(shè)備2性能測試確保系統(tǒng)運(yùn)行效率和節(jié)能效果3系統(tǒng)調(diào)試優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，提高舒適度機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分考慮建筑物的具體情況，包括建筑類型、使用功能、氣候條件等因素。同時，要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的通風(fēng)方式、風(fēng)機(jī)類型和風(fēng)管尺寸，并進(jìn)行系統(tǒng)的性能測試和調(diào)試，以確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。制冷系統(tǒng)設(shè)計制冷系統(tǒng)在建筑節(jié)能中至關(guān)重要，需要根據(jù)建筑類型、氣候條件和能耗目標(biāo)進(jìn)行合理設(shè)計。1選擇制冷劑環(huán)保節(jié)能2設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)高效節(jié)能3優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行智能控制高效的制冷系統(tǒng)可以有效降低建筑能耗，提高室內(nèi)舒適度。采暖系統(tǒng)設(shè)計1確定需求根據(jù)建筑類型、氣候條件和使用需求，確定采暖系統(tǒng)類型、熱源和設(shè)備。2系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)熱負(fù)荷計算，選擇合適的采暖設(shè)備，并進(jìn)行管路和控制系統(tǒng)設(shè)計。3施工安裝按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工安裝，并進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)收。照明系統(tǒng)與節(jié)能措施照明系統(tǒng)種類包括自然采光、人工照明，并需結(jié)合建筑形式和功能進(jìn)行規(guī)劃，以滿足光照需求。高效照明燈具選擇高光效LED燈具，并合理設(shè)計燈具布置和安裝，以減少能耗。智能控制系統(tǒng)利用智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)自動化控制，根據(jù)光照條件和使用需求自動調(diào)節(jié)照明。自然采光最大限度利用自然光照，減少人工照明依賴，設(shè)計合理的天窗和窗戶?？稍偕茉蠢锰柲芴柲苁乔鍧崱⒖沙掷m(xù)的能源來源，可用于建筑供熱、制冷和電力生產(chǎn)。風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)能產(chǎn)生電力，可用于建筑供電或并網(wǎng)發(fā)電。地?zé)崮艿責(zé)崮芸捎糜诮ㄖ┡⒅评浜蜔崴?yīng)，具有穩(wěn)定性高、污染少的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)能生物質(zhì)能來源于可再生生物質(zhì)材料，可用于建筑供熱和電力生產(chǎn)。建筑能耗影響因素建筑設(shè)計保溫隔熱性能朝向和窗戶建筑材料熱工性能可再生能源利用建筑設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)照明系統(tǒng)環(huán)境因素氣候條件周圍環(huán)境使用因素人員活動建筑功能建筑能耗分析與診斷建筑能耗分析旨在確定建筑物能源消耗的模式和原因，以識別節(jié)能潛力。診斷是評估建筑物運(yùn)行性能并識別特定問題和不足之處，以便優(yōu)化能源效率。1能源審計收集和分析建筑物能源消耗數(shù)據(jù)，識別能源浪費(fèi)和節(jié)能潛力。2系統(tǒng)評估評估建筑物不同系統(tǒng)的運(yùn)行效率，包括供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、熱水和電氣系統(tǒng)。3診斷與分析通過對數(shù)據(jù)分析，識別建筑物能耗過高、系統(tǒng)運(yùn)行效率低下的原因和具體問題。4解決方案建議針對診斷結(jié)果，提出具體、可行的節(jié)能改造措施和技術(shù)建議。建筑能源審計與評估數(shù)據(jù)收集收集建筑物能源使用數(shù)據(jù)，例如水、電、燃?xì)?、暖氣等。?shù)據(jù)來源包括能源計量裝置、賬單和歷史記錄。能耗分析分析能源使用模式和效率，識別能源浪費(fèi)和節(jié)能潛力。使用能源審計軟件和分析工具來識別關(guān)鍵問題區(qū)域。評估與建議評估節(jié)能措施的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)可行性。提出具體的節(jié)能改造方案和建議，并提供實(shí)施指南。評估與驗(yàn)證實(shí)施節(jié)能改造后，評估其效果并驗(yàn)證改造方案的有效性。定期進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，確保節(jié)能措施持續(xù)發(fā)揮作用。綠色建筑發(fā)展歷程120世紀(jì)70年代能源危機(jī)，建筑節(jié)能概念興起220世紀(jì)80年代綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)逐漸建立320世紀(jì)90年代綠色建筑設(shè)計理念推廣421世紀(jì)至今綠色建筑發(fā)展進(jìn)入快速發(fā)展期綠色建筑的發(fā)展歷程伴隨著社會對環(huán)境保護(hù)意識的提升。綠色建筑評價體系綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保、健康等方面的指標(biāo)，評估建筑的環(huán)境績效。評價體系對綠色建筑進(jìn)行評估和認(rèn)證，推動建筑行業(yè)向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。綠色建材與技術(shù)節(jié)能建材低能耗、高性能的綠色建材是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的關(guān)鍵，例如保溫隔熱材料、高性能玻璃、太陽能光伏板等。循環(huán)利用回收再利用廢舊建材，減少資源消耗和環(huán)境污染，例如再生混凝土、再生磚塊、回收木材等。生態(tài)建材利用天然材料和生物材料，減少環(huán)境負(fù)荷，例如竹材、木材、稻草等。節(jié)能技術(shù)智能控制、熱回收、自然通風(fēng)等技術(shù)，提高建筑能效，降低運(yùn)行能耗。既有建筑節(jié)能改造1屋頂改造屋頂是建筑物熱量損失的主要區(qū)域之一，改造包括增加隔熱層、安裝綠色屋頂或使用高反射率材料。2門窗改造更換老舊的門窗或安裝節(jié)能玻璃，降低熱量傳遞。3可再生能源安裝太陽能熱水器、光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用可再生能源降低能源消耗。BIM技術(shù)在節(jié)能中的應(yīng)用建筑信息模型BIM技術(shù)用于創(chuàng)建建筑物的數(shù)字模型。節(jié)能分析BIM模型可以進(jìn)行能耗模擬和優(yōu)化。施工管理BIM技術(shù)可以提高施工效率，減少浪費(fèi)?？稍偕茉醇葿IM模型可以用于設(shè)計和集成可再生能源系統(tǒng)。智能建筑技術(shù)與節(jié)能智能家居系統(tǒng)智能家居系統(tǒng)可以通過傳感器和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)溫度、燈光、窗簾等，節(jié)省能源消耗。智能樓宇管理系統(tǒng)智能樓宇管理系統(tǒng)可以監(jiān)測和控制建筑設(shè)備運(yùn)行，優(yōu)化能源使用，減少能源浪費(fèi)。可再生能源利用智能建筑可以與太陽能、風(fēng)能等可再生能源系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑的能源自給自足。場地規(guī)劃與設(shè)計場地規(guī)劃是建筑節(jié)能設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。合理布局建筑，最大限度地利用自然資源，如陽光、通風(fēng)和雨水。1朝向與日照利用朝向和日照角度，提高建筑的采光和采暖效率。2綠化與景觀增加綠化面積，改善場地微氣候，降低熱島效應(yīng)。3道路與交通合理規(guī)劃道路，減少交通擁堵，降低能源消耗。4水資源利用設(shè)計雨水收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計1保溫隔熱減少熱量損失，降低建筑能耗，提高居住舒適度。采用保溫材料，如巖棉、聚氨酯等，提高外墻保溫性能。2氣密性防止空氣滲漏，降低熱量流失，提高建筑的節(jié)能效果。采用氣密材料，如密封條、密封膠等，確保建筑氣密性。3遮陽設(shè)計減少夏季陽光直射，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)負(fù)荷。采用遮陽板、遮陽棚等遮陽設(shè)施，降低建筑的采暖能耗。采暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)采暖系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化熱量傳遞效率，提高室內(nèi)舒適度，節(jié)約能源消耗，降低運(yùn)行成本。例如，選擇合適的供暖方式、安裝高效的熱交換器、使用智能控制系統(tǒng)等。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計提供新鮮空氣，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，提高人體舒適度，降低室內(nèi)污染物濃度。例如，選擇高效的通風(fēng)設(shè)備、優(yōu)化通風(fēng)路徑、合理控制通風(fēng)量等?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度、空氣質(zhì)量控制，提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，確保建筑物運(yùn)營效率。例如，選擇高效的空調(diào)設(shè)備、優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)布局、采用智能控制系統(tǒng)等。照明系統(tǒng)設(shè)計照明系統(tǒng)是建筑能耗的重要組成部分，合理設(shè)計照明系統(tǒng)對于節(jié)能減排具有重要意義。1自然采光最大限度利用自然光2人工照明選擇高效節(jié)能燈具3智能控制實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)智能化管理照明系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)綜合考慮自然采光、人工照明和智能控制等因素，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、舒適和美觀的照明效果。可再生能源系統(tǒng)集成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為建筑提供清潔能源，降低能耗成本。太陽能光伏系統(tǒng)可與建筑屋頂或外墻相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效的能源利用。太陽能熱利用系統(tǒng)利用太陽能加熱水或空氣，為建筑提供熱水供應(yīng)或輔助采暖。太陽能熱利用系統(tǒng)可與建筑屋頂或陽臺相結(jié)合，并與其他熱能系統(tǒng)進(jìn)行集成。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)利用風(fēng)力發(fā)電，為建筑提供清潔能源。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可設(shè)置在屋頂或建筑周邊，根據(jù)風(fēng)力資源進(jìn)行合理的布局設(shè)計。地源熱泵系統(tǒng)利用地下土壤或水體作為熱源或冷源，實(shí)現(xiàn)建筑的制冷和采暖。地源熱泵系統(tǒng)可與建筑的地下室或周邊環(huán)境相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效的能源利用。建筑物使用與運(yùn)維日常維護(hù)定期檢查和維護(hù)建筑設(shè)備，如空調(diào)、供暖、通風(fēng)系統(tǒng)等。及時清潔和保養(yǎng)建筑設(shè)施，保持建筑物清潔、安全、舒適。能源管理監(jiān)控建筑能耗，優(yōu)化能源使用效率。采取節(jié)能措施，如合理使用空調(diào)、照明，減少能源浪費(fèi)。用戶行為引導(dǎo)住戶養(yǎng)成節(jié)能意識，如合理使用空調(diào)、照明、熱水等。鼓勵住戶參與節(jié)能活動，共同營造節(jié)能氛圍。數(shù)據(jù)監(jiān)測利用智能化系統(tǒng)收集建筑物運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析建筑能耗狀況，及時發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。案例分析與討論實(shí)際案例深入分析國內(nèi)外建筑節(jié)能優(yōu)秀案例，如被動式太陽能建筑、綠色建筑。挑戰(zhàn)與機(jī)遇探討建筑節(jié)能領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)