建筑节能技术

中国科学院外专家公寓高温地源热泵联供系统
智能建筑照明系统
1. 在走廊、洗手间、停车场等公共场所安装声控装置； 2. 在建筑内大厅或其他采光较好场所安装感光装置和调光器，以最大化利 用自然光照明； 3. 利用建筑自动化系统（Building Automation System，BAS）控制建筑 内公共场所灯光； 4. 尽可能替换节能灯泡，如紧凑型荧光灯（CFL）和LED，并在每个灯泡安 装反光器；等。
风光互补发电系统
整体实现 可再生能 源发电量 超过总用 电量8% 太阳能 光电占 总用电 量2% 太阳能光伏发电系统——屋面使用单晶 硅；中庭与入口雨篷采用非晶硅柔性薄 膜电池；地面景观布置双轴逐日性光伏 系统。
铜铟镓硒柔性光伏电池
（示意图）
风力发电系统— —通过室外风环 境模拟分析，选 取风力发电最佳 部位布置风力发 电设备
智能建筑照明系统
有人工作时自动打开该区的灯光和 空调；无人时自动关灯和空调 , 有人工 作而又光线充足时只开空调不开灯，自 然又节能。
会议室中安装人体感应，可做到 有人开灯 / 开空调，无人关灯 / 关空 调，以免忘记造成浪费 通过触摸屏的图形界面可进行 各种灯光场景及 AV 场景控制：会议 场景、演讲场景、休息场景、放映 场景等
节能住宅
节能住宅，至少有15cm厚的保温层，能耗65kwh/ ㎡a。1978年德国建筑采暖能耗标准为200kwh/㎡a，德 国已在92年实现了“节能住宅”目标，年采暖能耗 605kwh/㎡a。
低能耗住宅
低能耗住宅，保温层厚度在20～
25cm之间，能耗不超过30kwh/㎡a 。德国计划到2012年将采暖能耗降 为35kwh/㎡a，因此目前德国有大 量低能耗住宅。
空调系统 26%
照明 27%
照明 28%
宾馆 宾馆
其他 18%
空调系统 电梯 8% 26％
开水器 10%
政府办公楼
电脑 29%
照明 27％
电梯 9% 办公设备 4%
空调 44%
电梯 8％ 开水器 10％ 电脑 29％
照明 25%
3
如何进行建筑节能
节能是为了在保证正常运营的前提下，更好地控制能源使用，因此， 对于建筑节能而言，应从两方面着手：对能耗单位进行节能，同时考虑 利用可再生能源补充并改善现能源使用结构。
德国住宅节能措施
被动措施
1.提高外墙，地板，屋顶 的保温层厚度 2.采用卷帘百叶窗，使夜 间热量流失减少 3.门窗密封性改善，使不 可控制的空气流通减少 4.加强对暖炉及导热管的 保温 5.加大南窗面积，更多接 收太阳热能
主动措施
1.从排风中回收余热
节能 措施
2.从制暖装置产生的废气 中回收余热 3.利用家电余热 4.改善现有空气和水的加 热装置 5.利用太阳能，并通过热
PDCA模式
验证 (Check)： 实地效果监测并验证
实施 （Action）： 根据可行性方案 进行节能工作
改善 （Do）： 进行可行性分析
计划 （Plan）： 节能目标制定； 初期节能规划草案。
4
5
高性能围护结构保温系统
保温系统——45厚喷涂硬泡聚氨酯——分析不 同保温层厚度，当超过45mm时，节能率增长平 缓， 45mm 喷涂硬泡聚氨酯（导热系数 0.024 ）， 传热系数0.5W/(m2·K)。 其他幕墙——自愈性钛锌板金属幕墙面（屋面、 南北立面，自洁免洗，刮痕自愈，围护费用低， 材料可再生）、屋面太阳能光伏系统（单晶硅、 铜铟镓硒）、自洁陶土板（废弃物生产）。
自然通 风（热 压）气 流组织 建筑内部温度分布 垂直剖面风速矢量分布
电控智能外遮阳
电控智能外遮阳——根据太阳运行角度，室内 综合遮阳系统——建筑形体自遮阳（向南倾斜15度）、机翼型电动智控外遮阳系统、玻璃自身遮阳。 光线强度要求，采用机翼性电控遮阳系统，在 太阳辐射强烈的时候打开，遮挡太阳辐射，降 低空调能耗。在冬季和阴雨天的时候打开，让 建筑形体自遮阳 阳光射入室内，降低采暖能耗。
零供暖住宅
零供暖住宅，利用太阳能收集 器等主动采集能量。在被动房的基 础上，增加可再生能源的利用量， 应很容易达到零供暖住宅。
德国建筑设计与能耗对应表 综上所述，影响低能耗住宅节能效果的关键是建筑外墙保温性能， 空气更新的办法，太阳能收集及储存的解决办法。
玻璃自身遮阳——南北立面玻璃传热系数0.7， 遮阳0.44，东西立面、中庭0.29。 结合朝向造型选用玻璃、高效保温隔热U、 适宜的 SC 、中庭幕墙淋水屋面、非晶硅采光 中庭、选用多腔断桥隔断金属型材。
德国的建筑节能技术
德国的建筑节能技术在欧洲和 全世界都处于领先地位，据统 计1991～2001年间德国公民生 产总值增长16%，总能耗反而下 降，其中主要成果源于建筑节 能。 70年代的能源危机，德国开 始节约住宅能耗，76年德国建 筑物理学家建造了菲利普实验 住宅，采用了一些先进的节能 措施。
地面双轴逐日性光伏系统
雨水回收利用系统
非传统水源利用——0 排放、非传统水源 利用90%以上 项目以雨水和河水作为补给水，结合 生态净化系统、气浮工艺、人工湿地、膜 过滤和炭吸附结合技术，处理源头水质， 达到生活杂用水标准，处理后水用于冲厕、 绿化灌溉和景观补水。 建筑设计日供水 13.5t ，排水12t ，景 观用水5t ，其中冲厕、景观灌溉、地面冲 洗、洗车等用水全部来自于非传统水源供 水。
误区：节能就是少用能 节能不能简单地认为只是少用能，而是在确保室内热舒适环境的前提下的 节能 。 节能的核心是提高能源利用效率，前提是满足人们越来越高的舒适度要求。
北京大型公共建筑能耗比例
写字楼 写字楼
电梯 3% 办公设备 22% 其他 10% 空调 37%
照 明 40%
商 场
其 他 10%
商场
空 调 50%
地源热泵系统的组成
地源 热泵 机组 水或 空气 循环
室外地能 换热系统
水循环
建筑物采 暖、空调 或热水末 端
比空气源热泵节能30% 比燃油锅炉采暖节能50％ 比电采暖节能70%
1kW的电力 4kW的热 量供应 给用户
3kW的热量来自 于浅层地热能
以地下水作为冷热源，采用一种对环境友好的制冷剂替代R22，通过热 泵循环，输出温度可达75℃，替代传统“制冷机＋锅炉”模式，有效解 决建筑采暖、空调、热水的供应，年运行费用节约40％以上。
基本概念

地源热泵的概念
地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源（也称为地源能，包括土壤、地下 水、地表水等）的既可制冷空调又可采暖和提供热水的高效节能空调技术。地 源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），以地源能作为热泵夏季制冷的 冷却源、冬季采暖供热的低温热源，同时实现建筑采暖、空调和生活热水的三 联供。
屋顶： 1. 绿色屋顶（Green Roof）； 2. 隔热材料的安装；等
墙体： 1. 内墙--无机保温材料 ；
2. 墙体--墙体保温隔热板， 如：聚氨酯发泡保温铝板 等
管道：隔热材料包裹
TDL外墙保温技术的应用
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TDL外墙外保温及饰面系统是引进德国的先进技术及化工主剂，按欧盟 标准， 建立的建筑保温系统。它由TDL-013高强柔性建筑胶粘剂、阻燃 型聚苯乙烯玻璃纤维网格布、TDL-021外墙薄抹灰层彩色装饰砂浆或涂 料组成。 适 用于所有需要进行保温隔热处理及外型装饰美化的新建房屋和旧房 改造 导热系数0.018～0.028W/m•K，采用该技术后，100万平米建筑可节原煤 6.5万t，节电30万kWh “十一五”期间该技术推广应用比例达到10%，施工面积40亿平方米， 总的投资需求为80亿元，可形成年节煤能力2.6亿t，年节电能力12亿 kWh 采用TDL外墙保温节能技术，以导热系数极低的EPS聚苯乙烯板将建筑物 包起来，消除热桥传热影响，减少冷热冲击。采暖能耗指标和各围护结 构的传热系数达到国家节能指标。
被动太阳能住宅
被动太阳能住宅，保温层厚度在30cm 以上，采暖能耗不超过15kwh/㎡a，被
动房建筑的主要技术措施有：加强围护
体系的保温性能；提高建筑的气密性； 机送新风并进行热回收；低热负荷的采 暖方式。 德国学者乐观地认为，未来10年德国将 全面采用被动，由于被动房的关键技术 是提高外围护的保温性能，即采用的是 低技术措施，在造价上有优势，避免了 建筑节能的高技术、高成本化，因此很 有市场潜力。
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中央空调智能控制
• 用人工智能模糊控制方式 代替传统的静态控制方式，实现动态控制， 达到节能目的 • 可节电20%左右，平均每平方米建筑可节电16kWh。一栋10000平米建 筑可节电16万kWh • 该技术已在三百多个项目的中央空调系统中应用。 • 预计“十一五”期间推广比例为30%，需要总投入62.4亿元，年可节 电85亿kWh
生活污水 冲厕
人工湿地景观生态——结合景观 设置具有净水效果的景观型人工 湿地，处理生活污水。
黄花鸢尾
水葱
调节池
化粪池 水体处理 雨水 景观补水 绿化灌溉
梭鱼草
再力花
清水池
外河道水 ……
（非传统水源利用系统规划图）
收集 处理 使用
被动式自然通风系统
热压通风——气流经地下室预冷，进入南北向自然通风井，由井壁风阀进入室内办 公空间、再由室内进入中庭、最后通过屋顶自然通风烟囱拔出。 风压通风——在热压通风换热不足时节（大于25度），南北立面自动电动控制窗开启 （是否开启、开启角度大小，根据室外气象站测得的气象数据进行自动控制，当检测 到室外风速较大、室内换气量过大时，自动关小窗户开启度。窗户的立面划分开启扇 位置，充分考虑人办公时候的通风舒适需求（900高）与景观视野（900——2200高度 无横档遮挡））。 辅助通风——机械辅助通风、地源热泵空调增强舒适实现能力。 当进行热压通风温度过高（室外大于25度），且室外噪声或空气质量较差时， 开启空调排放，提高换气率，增加舒适性能。 当温度相对较低时（室外空气温度13-18度），开启地源热泵系统进行辐射 采暖辅助自然热压通风。
地源热泵系统
原理：土壤源热泵系统是以岩土体为 冷热源，由水源热泵机组、地埋管换热 系统、建筑物内系统组成的供热空调系 统。 地源热泵系统——地埋管 35m ，共 110 根，热平衡分析，冬季供应热水进行热 平衡。
夏天
冷 热
热
冷
冷 在夏天， 把热量排到土壤中
热 热 热
冬天
冷
暖 冷 暖
Βιβλιοθήκη Baidu
冷
暖
在冬天， 我们从土壤中吸取热量 （示意图）
智能控制与展示系统
对室内环境，室外气象参数，建筑能耗状 况，以及系统的运行特性等进行逐时的测量， 外建筑节能研究提供数据。
主要功能：
空调、风机盘管控制 空调、自然通风与开窗通风切换与控 制 灯光控制(开关及调光) 电动窗帘、遮阳卷帘、幕布、电动窗 控制 排风设备控制 排水、电梯设备监视 影音设备控制 消防联动监控 集中监视及控制
泵从空气、地热中获得
热能
德国低能耗住宅分类
德国研究表明，根据德国的气候条件，德国所处的地理纬度相
对中国的哈尔滨，从太阳能获取能源时效果比减少建筑热损失收到
的效果要差，进一步研究表明，20cm的外墙保温层效果是最好的。 目前德国将低能耗住宅分为四类：节能住宅、低能耗住宅、被
动太阳能住宅、零供暖住宅。
建筑节能技术
15%
建筑节能
65% 14% 6%
采暖空调 热水供应 电气 炊事
建筑节能的含义
建筑能耗：建筑物使用过程中所消耗的能量,例如用于空调采暖（65％）、 照明及电气（14％）、热水供应（15％）、炊事（6％）等方面的能耗。 建筑节能就是提高采暖、通风、空调、照明、热水供应等的能源利用效率。
确保室内热舒适环境、提高生活品质，提高能源利用效率。
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全面掌握系统状况 改善设备管理
智能控制与展示系统
N楼交换机
主控机房 1楼交换机 X楼交换机
室内空调红外信号 发射模块 总线交换机 逻辑控制模块
红外动静 传感器
照度 传感器
某建筑节能及智能化控制系统
调光模块
继电器模块
中央空调控制模块
日光灯
电磁阀 风机
调光灯具
排风扇
窗帘
吊扇
中央空调系统
空调控制面板
场景控制墙面板
节能
玻璃幕墙——结合朝 向造型选用玻璃、高 效保温隔热U、适宜 的 SC 、中庭幕墙淋水 屋面、非晶硅采光中 庭、选用多腔断桥隔 断金属型材。
外窗隔热原理图
隔热断桥铝型材
建筑隔热保温
窗户： 1. 双层中空或真空玻璃； 2. 低热传递贴膜（E-low 膜） ； 3. 在窗户上安装遮阳装置； 4. 垂直双向开窗；等