建筑节能是指房屋、构筑物的生产、建造和使用过程中,在满足相同需要或达到相同目的的条件下,尽可能减少能源消耗。
建筑节能具体是指在建筑物的规划、设计、新建(改建、扩建)、改造和使用过程中贯彻节能标准,采用节能技术、工艺、设备、材料和产品,提高保温性能和采暖性能。提高供暖、空调、制冷、采暖系统的效率,加强建筑能源系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的同时,增加室内外能量交换的热阻,减少供热系统,空调、制冷、采暖、照明、热水供应等过程中大量耗热造成的能源消耗。
方式:
1.减少能源总需求
据统计,在发达国家,空调和采暖能耗占建筑能耗的65%。我国近期供暖、空调和照明能源的增长速度已明显高于能源生产的增长速度。因此,降低建筑的制冷、采暖和照明能耗是降低建筑能耗总量的重要组成部分。一般可以从以下几个方面来完成。
建筑规划设计
面对全球能源和环境问题,许多新的设计理念应运而生,如微排放建筑、低能耗建筑、零能耗建筑和绿色建筑等。它们本质上要求建筑师从整体综合设计理念出发,坚持能源分析专家、环境专家、设备工程师和结构工程师的紧密合作。在建筑规划设计中,根据广泛的气候条件的影响和建筑本身具体的环境气候特征,强调利用自然环境(如外部气流、雨水、湖泊、绿化、地形、等)创造良好的建筑室内微结构。气候,以尽量减少对施工设备的依赖。具体措施可概括为以下三个方面:合理选择建筑地址,采取合理的外部环境设计(主要方法是:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、墙体);合理设计建筑形态(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),改善现有微气候;合理的建筑形态设计是充分利用建筑室外微环境改善建筑室内微环境的关键一环,主要通过建筑各组成部分的结构设计与建筑内部空间的合理分离设计来实现。同时,可利用相关软件进行优化设计,如利用天正建筑()中的建筑阴影模拟辅助设计住宅区的建筑朝向和道路、绿化、户外休闲空间等。使用CFD软件,如PHOENICS、Fluent等,来分析室内外空气流动是否顺畅。
围护结构
建筑围护结构构件(屋顶、墙体、基础、保温、密封材料、门窗、遮阳)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量以及用户视觉和热舒适度产生影响。产生根本性影响。一般扩大建筑围护结构的费用仅占总投资的3%至6%,但节能可达20%至40%。通过提高建筑围护结构的热工性能,夏季可以减少室外热量向室内的传递,冬季可以减少室内热量的损失,从而改善建筑的热环境,减少建筑的冷热消耗。首先,提高建筑围护结构各部件的热性能一般是通过改变其部件材料的热性能来实现的,如欧盟新开发的热二极管墙体(仅低成本薄膜热二极管)允许热量在一个方向上传递,可以产生隔热效果的玻璃)以及随季节动态变化的热性能。然后,根据当地气候、建筑地理位置和朝向,以建筑能耗软件DOE-2.0计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法。最后,评价围护结构各构件及组合的技术经济可行性,确定技术上可行、经济上合理的围护结构。
提高终端用户能源效率
高能效供暖空调系统可与上述减少室内冷热负荷的措施并行使用,真正降低供暖空调能耗。首先,根据建筑特点和功能,设计高能效的暖通空调设备系统,如热泵系统、储能系统、区域供热制冷系统等。然后,通过能源管理和监控系统来监控和调节室内舒适度、室内空气质量和使用过程中的能源消耗。例如,欧洲国家利用传感器测量周围环境的温度、湿度和日照强度,然后根据建筑动态模型预测供暖和空调负荷,以控制HVAC系统的运行。其他家用电器和办公设备方面,应尽可能使用节能认证产品。例如,美国普遍鼓励采用“能源之星”产品,而澳大利亚则对高耗能家电实施最低能效标准(MEPS)。
提高整体能源效率
在建筑设备系统使用的从一次能源到终端能源的转换过程中,能量损失是巨大的。因此,应从整个过程(包括开采、加工、运输、储存、配送和终端利用)进行评价,以充分反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑内的耗能设备,如空调、热水器、洗衣机等,应采用高效节能的能源。例如,作为燃料,天然气总体上比电力更节能。第二代能源系统可以充分利用不同等级的热能,最大限度地提高能源利用效率,例如热电联产(CHP)和冷热电联产(CCHP)。
2、利用新能源
在节约能源和保护环境方面,新能源的使用起着至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源,包括太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们对太阳能的各种利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,初步利用了太阳能, 例如:
作为太阳能利用的重要项目,光热发电技术相对成熟。美国、以色列、澳大利亚等国家投资建设了多座实验性光热发电站,未来有望实现光热发电的商业化。
随着太阳能光伏发电的发展,国外建设了许多光伏电站和“太阳能屋顶”示范项目,将推动并网发电系统的快速发展;
全球各地已有数万台光伏水泵投入运行。
太阳能热水器技术比较成熟,有相应的技术标准和规范。但仍需进一步完善太阳能热水器的功能,加强太阳能建筑一体化建设。
被动式太阳能建筑因其结构简单、成本低廉而得到广泛应用。他们的设计技术比较成熟,已经有设计手册可供参考。
太阳能吸收式制冷技术出现较早,已在大型空调领域得到应用;太阳能吸收式制冷正处于原型开发和实验研究阶段。
太阳能干燥、太阳灶得到广泛应用。
但总体而言,太阳能利用规模不大,技术尚未完善,商业化程度较低。仍需深入、广泛的研究。利用地热能时,一方面可以利用高温地热能发电或直接用于供暖、供应热水;另一方面,可以借助地源热泵和隧道风系统来利用低温地热能。风能发电更适合多风的海岸线山区和易受强风影响的高层建筑。英国和香港已有成功的工程范例。然而,在建筑领域,更常见的风能利用形式是自然通风。