建筑节能原理与技术01绪论（PPT） .ppt

建筑节能原理与技术 中国开展建筑节能的历史沿革中国开展建筑节能的历史沿革 第一时期（1980-1987）：建设部组织，技术研究与技术标准研究制定阶段 第二时期（1988-1994）：建设部组织，开展建筑节能工程试验试点和扩大示范阶段 第三时期（1994-1996）：建设部组织，制定建筑节能政策并组织实施开展建筑节能工作阶段；第四时期（1996-）：建设部组织，全面实施节能50%第二步目标的工作阶段。胡锦涛同志在2004年中央经济工作会议上明确提出要大力发展节能省地型住宅 温家宝总理在去年、今年政府工作报告中都明确强调建筑节能。21背景材料：中国的城市化现代化背景材料：中国的城市化现代化趋势及今后建筑用能的情景分析趋势及今后建筑用能的情景分析 中国城市化趋势 中国住宅建设规划 经济与人民生活水平的提高，导致对用能的大幅度增加 建筑用能的增加趋势及CO2排放情景分析322 2 22 2中国城市化进程与趋势中国城市化进程与趋势 1999年底，中国城市人口3.89亿人，城市化水平30.9%;2000年底，中国城市人口4.65亿人，城市化水平35.3%；“十五”期间，原规划到2005年城市化水平35%左右，城市人口达到4.6亿人 到2010年，城市化水平将达到40%，城市人口达到4.65亿，设市城市800个，建制镇19000个 中国城镇化在提速，平均每年有1500万农民进入城市，而每个城市人口的能源为乡村人口的3.5倍33中国住宅建设规划中国住宅建设规划“九五”期间，平均每年完成城镇住宅4.4亿平方米，大大高于“九五”规划的每年2.4亿平方米计划；2000年城市人均建筑面积20平方米；“十五”期间，全国城乡住宅累计竣工57亿平方米。其中：城镇住宅建设27亿平方米；农村住宅30亿平方米；2005年城市人均建筑面积26平方米；到2010年，全国城乡住宅累计再竣工58亿平方米。其中：城镇住宅28亿平方米；农村30亿平方米；未来十年，全国累计建设住宅115平方米。其中：城镇55亿平方米；农村60亿平方米。34经济与人民生活水平的提高，导经济与人民生活水平的提高，导致对用能的大幅度增加致对用能的大幅度增加 随着经济与人民生活水平的提高，人们对居住舒适性要求越来越高：采暖地区城镇住宅冬季室内温度舒适性标准不断提高；夏热冬冷地区城镇住宅普遍安装采暖与空调设施；生活热水普及；广大农村居民开始安装采暖与空调降温设施；机械通风系统逐渐被采用；各类家用电器的普及与应用；以上因素必将导致建筑用能的大幅度增加。以上因素必将导致建筑用能的大幅度增加。35中国未来建筑用能的情景分析中国未来建筑用能的情景分析 中国自然与能源资源状况中国自然与能源资源状况 中国自然资源总量排世界第七位；中国能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位；其中：煤炭保有储量1万亿吨，可采储量894亿吨。按照目前的开采强度，储采比不到100年（世界煤炭储量最大的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非、波兰。美国的储量比中国大一倍以上；除中国外，其余6国的储采比均在210年以上）。石油的资源量78.7亿吨，可采储量56亿吨，剩余可采储量22.7亿吨，储采比约14年；天然气的资源量为38万亿立方米，可采储量8500亿立方米，剩余可采储量6310亿立方米，储采比约为32年；煤层气资源为35万亿立方米，相当于450亿吨标准煤，排世界第三位，但未成规摸开发利用；36中国未来建筑用能的情景分析中国未来建筑用能的情景分析中国能源及消费分析中国能源及消费分析 中国已探明的煤炭储量占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气占1.2%；均能源资源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅十分之一；建筑能源消费占全国能源消费的25%左右，且迅速增长；我国经济增长有2/3是在对资源和生态环境过度透支的基础上实现的，而GDP只占世界的4%我国已成为世界第二大能源消费国37第一章第一章 绪论绪论 1.1 建筑节能的含义和意义建筑节能的含义和意义1.2 建筑热环境与室内空气品质建筑热环境与室内空气品质 1.3 建筑能耗的形成建筑能耗的形成 1.4 建筑节能的目的和基本途径建筑节能的目的和基本途径1.1 建筑节能的含义和意义建筑节能的含义和意义 1.1.1建筑节能的含义建筑节能的含义 节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合节能，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。这既是这既是中华人民共和国节约能源法中华人民共和国节约能源法对对“节能节能”的法律规定也的法律规定也是国际能源委员会的节能概念。节能不能简单地认为只是少用能。节是国际能源委员会的节能概念。节能不能简单地认为只是少用能。节能的核心是提高能源效率。从能源消费的角度，能源效率是指为终端能的核心是提高能源效率。从能源消费的角度，能源效率是指为终端用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。建筑节能是指提高建筑使用过程中的能源效率，主要建筑节能是指提高建筑使用过程中的能源效率，主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事、家用电器和热水供包括采暖、通风、空调、照明、炊事、家用电器和热水供应等的能源效率。应等的能源效率。即提高为居住者所提供卫生舒适的居住条件与所消耗的能源量之即提高为居住者所提供卫生舒适的居住条件与所消耗的能源量之比。比。1.1.1建筑节能的含义建筑节能的含义 建筑能耗，在社会总能耗中占有很大的比例，而且，社会经济越发达，生活水平越高，这个比例越大。西方发达国家，建筑能耗占社会总能耗30%45%。美国一次能源消耗量，2000年达到36.55亿吨标准煤，其中建筑能耗占33.7%，工业能耗占35.9%，交通能耗占24.8%。法国建筑能耗占社会总能耗的45%。1.1.2建筑节能的意义建筑节能的意义 能源大量消费造成了大气污染，全球温室效应，生态环境迅速恶化，使整个人类惊恐的警钟敲响了。国际建筑节能的基本目的，由缓解能源供应扩大为人类的可持续发展。1.1.2建筑节能的意义建筑节能的意义 可持续发展思想的核心，在于正确规范两大基本关系：一是“人与自然”之间的关系；二是“人与人”之间的关系。要求人类以高度的科学认知与道德责任感，自觉地规范自己的行为，创造一个和谐的世界。1.1.2建筑节能的意义建筑节能的意义 可持续发展的最终目标：其一，不断满足当代和后代人的生产、生活和发展对于物质、能量、信息、文化的需求。这里强调的是“发展”。其二，代际之间应体现公平的原则去使用和管理属于全人类的资源和环境；每代人都要以公正的原则担负起各自的责任。当代人的发展不能以牺牲后代人的发展为代价。这里强调的是“公平”。其三，国际和区际之间应体现均富、合作、互补、平等的原则，去缩短空间范围内同代人之间的差距，不应造成物质上、能量上、信息上乃至心理上的鸿沟，以此去实现“资源生产市场”之间的内部协调和统一。这里应当强调的是“合作”。其四，“创造”自然社会经济支持系统适宜的外部条件，使得人类生活在一种更严格、更有序、更健康、更愉悦的环境之中，因此应当使系统的组织结构和运行机制，不断地被优化。这里强调的是“协调”。全球气候变化与全球气候变化与COCO2 2排放排放C+O2=CO2 CO2排放 温室效应 臭氧层破坏 全球气候变暖 南极50年气温上升2.5C 冰川雪山溶化加快 海平面上涨 尼尔尼诺现象 气候干旱缺水、河湖干枯、水土流失、植被退化、土地荒漠、地震、洪涝、台风等灾害加剧 人类的生存环境受到从未遇到的严重威胁131.2 建筑热环境与室内空气品质建筑热环境与室内空气品质 1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 1.2.2室内热环境质量指标室内热环境质量指标 1.2.3室内热环境质量标准室内热环境质量标准 1.2.4建筑热环境状况建筑热环境状况 1.2.5室内空气品质室内空气品质1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 人体与环境之间的热交换，可用以下基本公式表述：MRC-E=Q （1.2.1-1）式中，M为代谢产热；R、C、E分别为辐射、对流及蒸发热交换；Q为人体积热的变化量，反映着平均体温的变化。R、C、E一方面为外部环境因素如空气温度、气流速度、水蒸汽压力及环境平均辐射温度等的函数，另一方面则是人体皮肤温度及皮肤水蒸汽压力的函数。1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识影响穿衣人体热交换的因素影响穿衣人体热交换的因素 表表1.2.1-1主主 要要 因因 素素次次 要要 因因 素素新陈代谢衣服温度空气温度衣内的气流速度平均辐射温度皮肤温度气流速度排汗率水蒸汽压力皮肤和衣着的湿度衣型及材料排汗的冷却效率1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 决定穿衣人体热交换的各种因素可以分为两类：主要因素及次要因素，表1.2.1-1所列的任一种主要因素均可单独改变并引若干种次要因素的变化。例如，气流速度的改变可影响通过衣内的或在衣内的气流；可影响皮肤温度、衣服温度、排汗率、皮肤湿度及排汗的冷却效率等等。1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 1.2.1.2新陈代谢产热 代谢是一种化学产热的过程，依靠此过程，食物与氧化合而产生人体内各种器官在功能上所需要的能量。新陈代谢率大致和人的体重成正比。在睡觉时新陈代谢水平最低，通常是把人体平躺着处于完全休息状态时所保持的水平称为基础代谢。当工作时，新陈代谢率即提高，以便供应工作所需的能量。由于人体作为一部“机器”来看，其效率并不高，体内产生的总能量比所作机械功的能量大得侈，而多余的能都转变为热。1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 1.2.1.31.2.1.3对流及长波辐射产生的干热交换对流及长波辐射产生的干热交换 在闭合的环境内，人体与周围空气通过对流进行换热并与周围物体表面通过长波辐射进行换热。当环境四周较人体表面为冷时，人体通过上述热交换方式对环境散热；反之则是得热。对流换热取决于周围的气流速度，通常认为是正比于气流速度的平方根。对流换热量是空气温度与皮肤温度之差值的线性函数，辐射换热量则正比于环境表面绝对温度的四次方与皮肤绝对温度的四次方之差值。皮肤温度并非一恒定值，而是随着环境条件的改变而变化的。在寒冷条件下，皮肤温度高于气温；在炎热条件下则相反。1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 1.2.1.4 1.2.1.4蒸发散热蒸发散热 当蒸发发生在肺部或皮肤毛孔中时，此潜热全部从人体内部摄取。这样，即使周围气温及平均辐射温度高于皮肤温度，体内也能够散发大量的热。当蒸发快于汗的分泌时，就在皮肤的表面甚至在其毛孔内发生蒸发。在这种情况下，热量通过导热方式由皮肤传到薄的汗液表面较之从外部空气传来更为方便，故几乎全部汽化潜热均取自人体内部。反之，若形成较厚的汗液层，在皮肤表面特别是在人体毛发上出现汗珠，对由体内到蒸发表面的热流形成很大的阻力，这样蒸发时就可能从周围空气中摄取一定的热量，从而降低了对人体实有的冷却效果。1.2.1室内热环境的基本知识室内热环境的基本知识 1.2.1.5人体与周围环境之间热交换的调节人体与周围环境之间热交换的调节 人体的特点与其它脊椎（热血）动物一样，就是恒温，但是，整个身体不是恒温，内部器官的温度（内部温度）与身体表面的温度有明显差别。恒温是指内部温度，在正常条件下人的肌体温度保持在370.5的水平上。人体内产生大量的热量，为了使产热量和散热量平衡，人的机体具有相应的温度调节机构。温度调节机构的负担越轻，人体越感舒适。1.2.2室内热环境质量指标室内热环境质量指标 影响热感受有6个因素：干球温度、湿度、风速、平均辐射温度、人体活动强度及衣着。前4个是热环境因素，后2个是人为因素。国际标准ISO7730以丹麦P.O.Fanger教授的热舒适方程为理论基础，将上述6个因素综合为PMV，再将PMV与不满意率联