建筑节能原理

1.1 建筑节能的含义和意义
• 节能的核心是提高能源效率。
• 能源效率的含义是为终端用户提供的能源 服务与所消耗的能源量之比。
加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理 及环境和社会可以承受的措施，减少能源从生产 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。 节能不能简单等于少用能。(2010冬河南有的 城市为了实现节能目标，竟然停止居民供暖！)
1.1 建筑节能的含义和意义
人类能源消耗的构成
当前人类社会对能源的消耗主要发生在物质生 产过程、交通运输过程和民用建筑(不包括物质生 产厂房)使用过程,它们分别称为生产能耗、交通能 耗和建筑能耗。在发达国家中，这三大能耗大约 各占社会总能耗的1/3。 目前，我国生产能耗所占的比例大于交通能耗 和建筑能耗，但交通能耗和建筑能耗的比例正在 迅速上升。
建筑节能原理与技术
重庆大学 付祥钊 2011.3.
声明
本课程讲的是：
发展中的理论 争议中的观点
请务必独立思考，不要死记硬背。
什么是建筑节能？
• 建筑节能就是减少建筑能耗或提高建筑能 源系统利用效率吗？
• 建筑节能就是在建筑中通过加大可再生能 源利用率减少传统能源消耗吗？ • 建筑节能的最终目标是什么？
1.1 建筑节能的含义和意义
• 建筑节能是为了应对面临的能源环境 危机所开展的社会行动。
本课程所述的建筑节能不只是一种技术，也 不只是一种工程。 建筑节能是人类社会可持续发展的重要组成。 对建筑节能的理解与把握，需要冲破纯技术 界限和狭隘的工程观，在更为宽广、更为高远 的领域展开观察和思考。
1.1 建筑节能的含义和意义
1.1 建筑节能的含义和意义
• 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，人类应以高度 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。人与自然之间相互适 应和协同进化是人类文明得以可持续发展的“外 部条件”。 二是“人与人”之间的关系，人与人之间的相 互尊重、平等互利、互助互信、自律互律、共建 共享以及当代的发展不以危及后代的生存与发展 为代价等，则是人类文明得以延续的“内部根据 性条件”。
二次 能源 技 术 设 备 能源 服务 有 用 能 源 移动 力
一次 能源
终端 使用 能源
热力
电力
1.1 建筑节能的含义和意义
能源消耗 • 按能源服务对象不同,能源消耗通常分成工 业、建筑和交通三大能源消耗领域。在这 三大领域中，能源消耗的技术设备、使用 环境、操作方式及运行主体不同，对能耗 形成规律的影响就不一样。
1.1 建筑节能的含义和意义
建筑节能的 含义
• 建筑节能是指在保证建筑物使用功能和室内热环 境的前提下，在建筑物的规划、设计、建造和使 用过程中采用节能型的建筑技术和材料，降低建 筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。
1.1 建筑节能的含义和意义
本课程的重点 • 研究保障室内舒适减少建筑冷热耗损，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 器和热水供应等的能源效率的理论和技术。
1.1 建筑节能的含义和意义
能源服务的含义 • 从能源工程整个过程观察，消耗能源的目 的是为了取得一种服务，即“能源服务”， 如对一个物体进行加热或制冷，把物体从 一个地方移到另一个地方，将一个房间照 亮等等。这些能源服务都需要通过技术设 备对终端使用能源的转换来得到。 • 按服务种类，可将能源分为三类：移动力、 热力和电力。
怎样把握建筑节能？
• 从能源的属性分析节能概念的形成及发展； • 从建筑的属性分析建筑领域节能的特性；
• 从科学、工程和技术关联分析建筑节能的 科学内涵； • 从学科形成角度分析建筑节能的知识体系； • 通过综合集成形成对建筑节能的全面认识。
第一章 总 论
• 1.1 建筑节能的含义和意义 • 1.2 我国建筑节能的特性 • 1.3 建筑节能的基本原理
1.1 建筑节能的含义和意义
• 共同而有区别的责任： 发达国家对大气中温室气体浓度大幅度 增加负有不可推卸的历史和现实责任。发 展中国家生存发展是第一位的，但应采取 可持续的发展模式。 随着我国经济的快速发展，能源消费急 剧上升，二氧化碳总排放量已是世界第一； 人均排放超过世界平均水平。
1.1 建筑节能的含义和意义
单位建筑面积能 耗或人均能耗
地域气候、建筑 类型及本体节能 设计施工水平、 使用者行为模式、 运行管理水平、 能耗计量方式 产品生产工艺先 进性及设备效率 水平 交通工具及运输 路况
生产能 热力、 生产工 培训上 耗 电力 艺及设 岗的生 备 产人员 交通能 耗 移动 力
经济
单位产值能耗
交通工 持证上 经济、 具 岗的驾 社会 驶员
1.1 建筑节能的含义和意义
• 环境危机：在过去的100年中，全球平均地 表气温上升了0.3～0.6℃，全球海平面上升 了10~25㎝。2007年，联合国环境规划署宣 布全球气候变暖已经是不争的事实，其原 因90％来自于人类活动。若对温室气体不 采取减排措施，未来几十年内全球平均气 温每10年将升高0.2℃，到2100年全球平均 气温将升高1~3.5℃，这将危及人类的生存 和发展。
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1.1 建筑节能的含义和意义
• 《气候公约》：联合国大会于1988年12月 通过了一项关于为人类现在这一代和将来 的子孙后代保护气候的决议。1992年5月9 日在纽约通过了《联合国气候变化框架公 约》，简称《气候公约》，并在里约热内 卢环境发展大会期间供与会各国签署，公 约于1994年3月21日生效。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 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，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，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，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，使系统的组织结构和运行机制不断地被优化，强调 的是“协调”。
传统发展模式的普遍性规律：
• 影响二氧化碳排放量的主要因素有：人口、 经济结构及发展水平、能源结构及消费水 平、技术进步等。 • 各国都要经历对能源依赖程度较高的工业 化阶段，而且随着经济的发展，城市化进 程加快和人民生活水平的提高，对能源的 需求量更大。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 可持续发展观：在1992年里约热内卢联合 国环境发展大会上，可持续发展观念被全 世界各国认同。可持续发展成为各国发展 的重大指导方针和基本战略；成为诊断区 域开发合理程度及其是否健康发展的标准。 可持续发展观念的形成，堪称人类发展 史上划时代的进步。
• 意义 能源危机：20世纪70年代，石油危机对 石油进口国的经济发展和社会生活产生的 极大的冲击，给发达国家敲响了能源供应 的警钟，全世界都开始认识到节约能源的 重要性。石油危机过去了，但国际战略能 源供应的紧张局势并没有缓解。
1.1 建筑节能的含义和意义
环境危机： 从斯德哥尔摩到哥本哈根。 • 19世纪末，瑞典科学家万特•阿尔赫尼斯 （Svante Arrhenius）提出了温室效应概念并 作了描述。但各国科学家对气候变化问题仍 缺少系统的研究。 • 1972年召开的斯德哥尔摩人类环境会议，加 强了对气候变化问题的研究。科学家们开始 把气候变化看作一个潜在的严重问题。 • 2010年哥本哈根会议，国际社会把气候变化 看作人类生存发展的威胁。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 巴厘会议： 2007年12月在印尼巴厘岛，联合国气候大 会上签署了《巴厘岛路线图》，商定了 2012年《京都议定书》到期后各国在减少 碳的排放上的责任和义务。路线图把所有 国家都纳入其中，负有“共同而有区别的 责任”，即发达国家承担起量化减排责任， 发展中国家虽然不必承担量化减排，但也 要积极采取措施控制排放，乃至减排。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 重大影响：限源自文库和减少化石燃料燃烧产生 的二氧化碳等温室气体排放已经成为国际 社会减缓全球气候变化的主要对策，将严 格制约全球能源生产和消费： 低碳和无碳的能源结构； 节约能源。
单位里程能耗
1.1 建筑节能的含义和意义
建筑能耗特殊性：
• 建筑能耗主体是全社会的人员，大多不具备建筑节 能的理论知识，也未经过专门的培训就能成为建筑 的使用者，其行为方式对建筑能耗影响显著； • 建筑的基本属性决定了建筑环境营造必须以人为本， 人的需求存在个体差异和群体差异，要求建筑能源 服务水平因人而异； • 建筑能耗受地域气候条件影响很大，不同地区、不 同功能的建筑，提供不同服务水平的建筑能耗水平 也不同。 这些表明：建筑能耗不能用简单的指标进行约束；建 筑节能不是简单依靠技术手段或经济杠杆就能实现。
1.1 建筑节能的含义和意义
节能（节约能源）的含义
• 能源工程实践中提出的概念，在不同时期 有不同的内涵。我国2007年10月28日修订 通过《节约能源法》所称节能，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，从能源 生产到消费的各个环节，降低消耗、减少 损失和污染物排放、制止浪费，有效、合 理地利用能源。
1.1 建筑节能的含义和意义
能源的定义。
• 世界能源大会(WEC)：“能源是使系统能够产生对外部活 动的能力”。 • 《大英百科全书》：“能源是一个包括所有燃料、流水、 阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自 己提供所需的能量” 。 • 我国的《能源百科全书》：“能源是可以直接或经转换 提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体 资源。” • 《科学技术百科全书》：“能源是可从其获得热、光和 动力之类能量的资源”。 • 《中华人民共和国节约能源法》：能源是指煤炭、石油、 天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过 加工、转换而取得有用能的各种资源。
③建筑能耗形成的特点
• 能耗大小主要取决于： 使用的建筑室内空间量；使用要求的建 筑室内环境状态；建筑本体的性能和建筑 设备的性能；建筑使用过程中的管理水平。 • 全民都在使用建筑，多数没有经过专门训 练，也没有专门规则、规程。
不同能源服务领域能耗的特征比较
比较内 能源 能耗载 实施主 主要属 容 体 体 性 服务 能耗领 类型 域 建筑能 热力、 民用建 全社会 自然、 耗 电力 筑 的人 经济、 社会 （狭义 上） 计量方式 影响能耗的主要 因素
①生产能耗的形成特点
• 其大小不仅取决于所生产过程的物质产品 的种类和数量，还取决于生产工艺和生产 过程中管理水平，即取决于“生产什么”、 “生产多少”和“怎样生产”。
• 生产（“生产什么”、“生产多少”和 “怎样生产”）是由专门人员（经营人员、 生产人员）按规程进行的。
②交通能耗的形成特点
• 能耗大小主要取决于交通过程中的运输量 和交通条件。（数量和距离、道路、航道、 航线、交通工具的状况性能和交通过程的 管理水平）（即运输什么？运输多少、多 远？怎样运输？）。 • 产生能耗的交通过程是由经过专门训练的 人员（经营人员和驾驶人员）按规则进行 的。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 不同观点： 应从建筑的全寿命周期评价能耗，在建 筑的建造和撤除过程中，甚至建筑材料生产 运输过程中所消耗的能源都应计入建筑能耗， 并提出广义建筑节能的观点。
1.1 建筑节能的含义和意义
• 点评：建筑建造和撤除过程中能耗、建筑 材料生产过程中的能耗，其成因与规律、 节约原理与技术等都具有显著的生产能耗 特质。与本课程分析讨论的提高建筑使用 过程中能源利用效率的原理和技术相去甚 远，故本课程未采纳这一观点。交通能耗 也不包括交通工具----车、船、火车、飞机 的生产能耗。