节能和能源有效利用技术

1、外窗节能技术1、控制各项墙面的窗墙面积比窗墙面积 比是窗口面积与房间立面单元面积（即房间层高与开间定位线围成的面积）的比值。例如在北方采暖地区，规定北向窗墙面积比不能超过0.25，东西向不能超过0.30，南向不能超过0.352、提高外墙的气密性透过门窗的空气渗透量，是指门窗试件两侧空气压力差为10pa条件下，每小时通过每米缝长的空气渗透量。按照这一指标，空气气密性分为5级。16层的低层和多层居住建筑中，应等于或优于3级，730层的高层和中高层居住建筑，应等于或优于4级。13、减少外窗的传热耗热方法一：用绝热材料或空气墙体截断金属框扇的热桥制成断桥式窗，可提高其保温隔热能力。方法二：提高玻璃的保

2、温隔热性能。采用双层窗或双层玻璃，中间设置封闭空气间层可提高窗的保温隔热能力。双层窗的空气层厚50-150之间，双层玻璃空气层厚，一般不超过20 4、采用活动保温板隔热装置5、窗户的日照与遮阳遮阳按位置不同分为内遮阳、中间遮阳、外遮阳。构件遮阳的基本形式有三种：水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳2二、绿色建材与绿色建筑的关系绿色建材是材料科学的概念，绿色建材属于生态环境材料，其定义应该与生态环境材料的定义相符合。山本良一教授提出的生态环境材料既要具有优异的使用性能（基础功能），又必须从制造，使用，废弃到再生的整个生命周期中具有与生态环境的协调性（环境协调性），以及具备净化和修复环境的功能，给人以健康

3、和舒适（健康性）。绿色建材的定义应为：具有满足使用要求的优异性能或最佳使用性能，优良的环境功能协调性能（如调温调湿、负氧离子、抗静电性、自洁性、阻燃性、红外线辐射等）和健康安全舒适性以及在原料采取、产品制造、使用、废弃以及再循环使用全生命周期中对地球环境负荷最小的建材。 绿色建材的定义3 随着人民生活水平的提高以及对健康生活的日益重视，人们对陶瓷、玻璃、水泥等传统建筑材料提出了更高的要求。建筑材料不仅应具备基本性能，而且应具备节能、保温、防霉、杀菌、防污去污等特殊功能，以使人类生存空间更加洁净、舒适和有益于健康。可见传统的传统建筑材料已远远不能满足现代人的要求。 可以预见，21世纪具有各种功能

4、特性的生态建筑材料将在太阳能的有效利用、改善目前的能源结构、防止温室效应、节能以及为人类创造舒适的生活空间等方面起到举足轻重的作用，促使建材产业结构出现根本的变革。 三、绿色常规材料的优化选型绿色常规材料的优化选型4 三、绿色常规材料的优化选型生态环境友好型水泥 利用各种废弃物，包括各种工业废料、废渣以及城市生活垃圾作为原燃料制造的水泥，能降低废弃物处理的负荷，节省资源、能源，达到与环境共生的目标，是21世纪水泥生产技术的发展方向。高混合材掺量水泥 目前我国混合水泥中混合材掺量一般仅为20-30%。混合材料掺量低，其化学活性未得到充分利用是我国混合水泥存在的主要问题。研究充分激发混合材活性，进

5、一步提高水泥中混合材掺量以降低熟料用量、节省天然资源和能源，降低有害物的排放量，减轻对环境的负荷，是现阶段我国水泥工业的主要技术方向之一。 生态水泥及混凝土5 三、绿色常规材料的优化选型低钙型水泥 通过改变水泥熟料矿物组成，提高C2S含量，降低C3S含量，降低石灰石在原料中的配合比，降低煅烧温度，从而达到减少石灰石资源消耗、较少燃料消耗、较少CO2排放的生态保护效果。 地质聚合物水泥 地质聚合物水泥是近年来发展起来的新型无机胶凝材料，是以高岭土为原料，经较低温度煅烧，转变为偏高岭土，而具有较高的火山灰活性，再与少量碱性激发剂和大量天然或人工硅铝质材料相混合，在低于150甚至常温条件下养护，得到

6、不同强度等级的无水泥熟料胶凝材料。该水泥采用的原料资源丰富、价格低廉，生产能耗低，基本不排放CO2，有利于生态环境的保护。 生态水泥及混凝土6再生混凝土 将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后，按一定比例级配混合制成再生骨料，部分或全部代替砂石等天然骨料而制成的新混凝土。植被混凝土 开发能够植被的绿化混凝土，用于城市道路的两侧及中央隔离带、水边护坡、楼顶、停车场等部位，可以增加城市的绿化空间，调节人们的生活情趣，同时能够吸收噪音和粉尘，对城市气候的生态平衡也起到积极的作用。 透水性混凝土 由粗骨料、水泥和水拌制而成的一种无砂多孔混凝土，与传统的混凝土相比，其最大特点是具有15-30%的连通孔隙，

7、具有透气性和透水性。 三、绿色常规材料的优化选型生态水泥及混凝土7节能玻璃8高功能性着色板玻璃 建筑、车辆等用的着色板玻璃，不仅具有良好的着色色调，而且由于重视对着色板玻璃的开发，还大大提高了着色玻璃对红外、紫外的吸收。不反光玻璃 不反光玻璃其光线反射率仅在 1%以内，而一般玻璃的光线反射率为 8%，解决了玻璃反光令人目眩头痛之难题，这可望极大地去除建筑物玻璃幕墙的光污染。保温节能玻璃 保温节能玻璃其隔热性能相当良好，热量透过用这种玻璃制的单面玻璃时会减少70%，由于玻璃隔热性能相当于230mm厚的砖墙，建筑物可把窗户开得更大，以充分采光。音响功能玻璃 音响功能玻璃在两层玻璃间放一透明而附着力

8、强的中间膜，通过加热和加压的方法制得，根据声音斜入射时产生折射振动的频率与板玻璃固有频率一致时，产生声音透过变大的现象。通过采用膜调整，从而达到调节遮音性的目的。 三、绿色常规材料的优化选型新型玻璃9新型热反射玻璃 用喷涂法或溅射法在玻璃表面覆一层金属膜、金属氮化物膜或金属氧化物膜，可反射太阳能，使夏季室温降低、环境舒适。 高性能隔热玻璃 一般的隔热玻璃是在玻璃夹层内充填导热系数低的空气层而制成，由于该玻璃的热贯流率约为单板玻璃的一半，故显示出较好的隔热效果。 高性能隔热复层玻璃 高性能隔热复层玻璃涂覆着一层特殊的金属薄膜，它可让太阳光直接入射，而室外的冷气则被覆膜反射，室内暖房热源发生的热也

9、会被反射，这样就创造了一个温暖舒适、且节省能源的室内环境。 三、绿色常规材料的优化选型新型玻璃10调光玻璃 实用的自动调光玻璃有两种，一种是电致色调光玻璃，另一种是液晶调光玻璃。前者属于透过率可变型，其结构为有两片相对的透明导电玻璃，一片上涂有还原状态发色的 WO3层，另一片上涂有氧化状态下发色的普鲁士蓝层，两层同时着色、消色，通过改变电流方向可自由地调节光的透过率，调节范围可达 15%75%。 隔音隔热玻璃 将隔热玻璃夹层中的空气换成氦、氩或六氮化硫等气体并用不同厚度的玻璃制成，它在很宽的频道范围内有优异的隔音性能和隔热性能。电磁屏蔽玻璃 在导电膜反射电磁波的性能上再加上电解质膜的干扰效应，

10、可见光透过率为50%、频率为1GHz的条件下，其屏蔽能为 35dB60dB。 三、绿色常规材料的优化选型新型玻璃11抗菌自洁玻璃 采用目前成熟的镀膜玻璃技术（如磁控溅射、溶胶凝胶法等）在玻璃表面镀上一层二氧化钛薄膜。这层二氧化钛薄膜在阳光下，特别是在紫外线的照射下，能自行分解出自由移动的电子，同时留下带正电的空穴。空穴能将空气中的氧激活变成活性氧，这种活性氧能把绝大多数病菌和病毒杀死；同时它能把许多有害的物质以及油污等到有机污物分解成氧气和二氧化碳，从而实现了消毒和玻璃表面的自清洁。光电转换玻璃 将太阳能电池用于建筑玻璃的一种技术，它可以将太阳光转换为电能，用于使用量大的建筑幕墙玻璃，可以实现

11、电能的自给，同时降低光污染、改善能源结构。聚光玻璃 聚光玻璃包括太阳能利用（如太阳能热水器等）的聚光玻璃、增加太阳能电池的太阳光密度的聚光玻璃。 三、绿色常规材料的优化选型新型玻璃12亮点二 节能材料LOW-E玻璃幕墙；太阳能电池（超白玻璃）幕墙；百叶中空玻璃；复合吊顶和围护结构。13纳米易洁中空Low-e玻璃幕墙五棵松体育馆外墙应用2.7万平米(整个外立面），导热系数K2，遮阳系数0.45；中科纳米，超双亲镀膜技术。国家会议中心玻璃幕墙五棵松体育馆玻璃幕墙14太阳能电池玻璃(超白玻璃)幕墙国家体育馆24块太阳能电池板（德国进口），镶入外立面双层玻璃幕墙之中，为国内首次应用。很多场馆使用太阳能

12、电池幕墙等，做到太阳能建筑一体化工程。 太阳能电池路灯国家体育馆安装的太阳能电池板15百叶中空玻璃 在奥运村住宅卧室及卫生间中，广泛使用了百叶中空玻璃。 百叶中空玻璃是在中空玻璃内置百叶，可实现百叶的升降、翻转，结构合理，操作简便。具有良好的遮阳性能，提高了中空玻璃保温性能，改善了室内光环境，广泛适用于节能型建筑门窗。 在使用相同厚度原片玻璃的情况下，中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的 1.5 倍，百叶中空玻璃则采用钢化玻璃，更具有安全性。16复合吊顶和围护结构国家体育馆屋顶采用比较罕见的九层复合结构，由水泥板、玻璃棉、防水层、吸隔声材料组成，并在最外层喷涂吸音材料，最大限度地减少屋外噪音的

13、影响。外围护玻璃幕墙玻璃分为两种方式，西、北立面采用以乳白色双层玻璃内填白色30厚挤塑板玻璃幕墙为主（传热系数控制在0.8以内），LowE中空玻璃幕墙为辅；东、南立面采用LowE 中空玻璃（传热系数控制在 2.0 以内）。17亮点三 废弃物在建筑材料中的利用抗浮钢渣综合利用；环保透水砖；木塑材料等的选用。18河南艺术中心共享大厅（含艺术墙）采用大量的玻璃构件，可能会导致建筑热环境的恶化；夏季通过透明围护结构进入室内的太阳辐射，会带来烘烤感觉，有可能影响室内人员活动的舒适感觉主要咨询工作：双层皮幕墙节能设计共享大厅节能、遮阳及热舒适设计19202122废纸壳浆纤维水泥砌块 废纸壳浆纤维水泥砌块轻

14、质、高强、保温隔热、施工方便，是一种有发展前景的新型墙体材料。生产这种废纸壳浆水泥砌块的原料，大多采用我们所在城市造纸厂的废浆料，这种废浆料大部分是木浆和草浆的混合物，植物纤维含量很大。 EVE轻质复合墙板轻质性保温性节材性环保性经济性 三、绿色常规材料的优化选型墙体材料23遮阳百叶遮阳百叶根据调节方式可分为固定百叶和可调节式百叶( 根据叶片使用材料可分为金属百叶、玻璃百叶等，金属百叶又可分为精轧铝制百叶或是蜂窝铝板百叶，单层铝板百叶(根据透光性能又有实心板与网眼板之分)。其中以金属遮阳应用最为广泛。与传统的遮阳方式相比较，金属百叶遮阳具有突出的优势，它能够根据需要调节角度，综合满足遮阳和采光

15、通风的需要。 七、绿色建筑特殊功能材料的选型应用 功能材料24深圳会议展览中心是世界上单片叶片最大、使用面积最大的遮阳百叶项目，已于2004年5月建成应用。 其单片百叶尺寸为6m1.3m，叶片投影总面积超过50000m2，为可调节式遮阳百叶。 252627通风和地源热泵28库布奇沙漠论坛酒店（5万平米）29新型围护结构介绍非透光型围护结构各种新型结构体系各种可通风墙体透光型围护结构各种玻璃产品 各种型材双层皮各种遮阳形式30新型结构体系CL体系属于复合钢筋混凝土剪力墙结构体系主要受力构件是CL复合墙板CL钢丝网架板形成的复合混凝土剪力墙由两层钢丝网用斜插钢丝（腹丝）连接成的空间骨架，中间夹以聚

16、苯乙烯板形成CL网架，内外两侧浇筑混凝土而构成31新型结构体系CL体系复合墙板北京大兴示范农宅石家庄信通花园邢台阳光国际青岛海尔家苑32新型结构体系ASA板轻型钢框架镶嵌式体系ASA板以水泥、粉煤灰、发泡混凝土为主要原料，中间嵌入保温材料聚苯板ASA板内嵌轻型钢框架，就构成了该建筑体系33新型结构体系ASA板建筑构件屋面板楼板新农村建设项目工程实例34非透光型围护结构的应用评价新型结构体系的测试2007年2月对北京市大兴区两座新农村建设示范农宅进行的实地测试。两座农宅分别选用了CL体系和钢板内嵌夹心保温体系这两种新型结构体系35轻质夹芯保温体系CL体系室内表面灌浆前灌浆过程36钢板内嵌夹心保温

17、外墙 吊装3738通风墙体夏季冬季39通风墙体干挂瓷板面砖干挂彩釉玻璃幕墙40干挂式背通风外墙保温隔热体系外墙面设龙骨，以多种增强板作面层装饰龙骨间填保温材料在龙骨上安装复合好的保温装饰板41MoMa（万国城）所有外窗统一规格尺度，而且窗间距也相同。建筑外墙以特殊工艺处理的无光黑、白两色玻璃和纯铜板做幕墙装饰；保温形式：100mm复合聚苯板，表面有铝箔反射层，干挂彩釉玻璃幕墙，中间10cm空气层42清华大学建筑节能研究中心（BERC）4344典型性能可调节围护结构的研究通风外墙实验研究、理论分析保温、隔热测试通风与隔热性能主要结论：与普通外墙相比，通风外墙的隔热性能提高约20合理的夹层宽度为5

18、0mm100mm；外立面的开口面积约为0.050.10m2/ m 立面宽度适用于不太注重保温的夏热冬冷、夏热冬暖地区。44通风墙体太阳墙由集热和气流输送两部分系统组成。集热系统为垂直墙板，一般为金属板材，覆于建筑外墙的外侧，上面开有小孔，与墙体的间距一般200mm左右。气流输送系统包括风机和管道。45通风墙体德国Erlangen市市政厅大楼加拿大Bombardier飞机公司组装厂瑞士Wasag大楼46通风墙体北京奥运村实验房山东建筑工程学院梅园公寓47“太阳墙系统”可将5080的太阳辐射能量转化为可用的热能。；普通“太阳墙系统”可将空气加热至高于环境温度15至35 。加玻璃的系统可提升温度高达

19、60 。“太阳墙”板一般安装在距外墙1030cm处提供3580立方米新风量/hr48新型透光型围护结构49真空玻璃的原理：保温瓶原理（1893年发明） 特点：平板；透明；真空层0.10.2mm厚；两片平板间有 支撑物陈列；支撑物直径0.30.6mm 真 空 vs.中空5051电致变色玻璃30005000元/m2国产电致变色玻璃515252Optical principles折光玻璃535455Case studies Berlaymont Building in Brussels56Case studies Berlaymont Building in Brussels57膜结构PTFE：聚四

20、氟乙烯涂层覆盖玻璃纤维织物颜色多为白色一种。PTFE 膜材刚安装时略微呈黄色,随着太阳光的照射,一般在36 个月变为纯白色，透光率在10 %15 %之间。尽管PTFE可以降低太阳辐射得热，但是由于透光率较小，会影响室内自然采光效果。ETFE膜(聚四氟乙烯)经过改进了的一种粉式聚合树脂，具有张拉强度大，质轻、透明等特点。由于ETFE薄膜自身很薄，单层薄膜厚度不超过0.5mm，因此可忽略膜材本身的热阻。在多层膜之间形成多个空气夹层，利用空气层的热阻来实现结构的保温。当采用5层ETFE薄膜的结构，其传热系数K值可以降至1.0 W/m2.K左右。白色膜材透光率为5055%，既能降低太阳辐射得热，控制温

21、差传热得热，同时能提高室内采光效果。585960ETFE膜膜结构张膜充气：四氟乙稀（ETFE）薄膜，（Bubble Wall）结露问题：1、膜层下表面 冬季夜间、停空调2、夹层空间的膜层表面 过渡季，夹层温度波动大，夹层含湿量有惯性3、夹层的钢结构表面 过渡季或冬季，夹层温度波动大，夹层含湿量有惯性60典型性能可调节围护结构双层皮幕墙DSF基本种类与构造自然通风外循环双层皮机械通风外循环双层皮机械通风内循环双层皮611、自然通风外循环2、机械通风外循环3、机械通风内循环61双层皮幕墙外挂式走廊式井箱式百叶窗式62GSW外景GSW东、西办公室内景“城市之门”外景杜塞尔多夫的ARAG总部63ARA

22、G总部Debis总部大楼外层幕墙由无框的可旋转玻璃百叶板组成德国邮政大楼646566实景照片67西立面68敞开式外走廊丝网印刷玻璃可调节内遮阳內凹式玻璃遮阳上部分反光中部遮阳玻璃倾斜角度不一样6970大型透光围护结构设计总结目前我国存在盲目推广双层皮幕墙的问题，认为双层皮幕墙就是节能法宝，忽略了其气候适应性特点以及设计构造的高要求，应用中出现比较多的问题，包括不考虑气候特征和建筑类型，盲目采用单一类型“不节能”的双层皮幕墙形式。例如，南方炎热地区办公建筑盲目采用内呼吸双层皮幕墙（表3-5），不考虑与外界通风，结果消耗量风机能耗、利用室内低温空气带走空腔热量，节能效果有限。对于这种情况事实上完全

23、用遮阳系数在0.3以下的Low-e遮阳型玻璃或浅色玻璃就可以，因为继续降低外窗的遮阳性能后其节能效果相对很有限，或者直接就减少建筑的窗墙比、避免采用全玻璃幕墙建筑。又如，现在比较多的高档住宅也采取双层皮幕墙形式，有时候完全没有必要。因为对于住宅而言，完全可以直接采用固定外遮阳的方式，节能效果和技术经济性更好。71设计中构造错误，甚至违背双层皮幕墙设计基本原理。问题1：分不清外呼吸、内呼吸幕墙系统对内、外层玻璃的不同性能要求，比较常见的问题就是无论内呼吸、外呼吸方式，外层玻璃均为采用单玻、内层玻璃为中空玻璃。事实上，对于内呼吸幕墙而言，高性能的玻璃置于外层节能效果更好。问题2：无法通风，或者无法

24、有效通风。主要原因包括夹层空间面积不够，或者上下多层连通通风，实际通风效果有限。通风效果不佳，无法带走夹层的太阳辐射热量，有的时候空调能耗还会增加（特别对于公建而言，这种双层皮幕墙方式会增强保温性能，反而不利于过渡季或夏季夜间散热）。问题3：夹层不设置遮阳百叶，或采用简单的丝网印刷或彩釉百叶，或者遮阳百叶设置在室外（如北京某建筑）。夹层不设遮阳百叶，整体遮阳系数的降低不过10%左右，完全没有必要采取双层皮构造方式。而对于既采用双层皮幕墙，如果仅仅是在外层或内层多镀上一层彩釉层或增加丝网印刷，围护结构的可调节性能十分有限（只能依赖通风），也没有必要采用双层皮幕墙方式。7273节能住宅示意图（1）

25、外部环境场地设计应考虑外部地面热效应的控制（如日辐射及反辐射的控制），铺面材料尽可能使用草皮而少用沥青或混凝土等表面材料。同时须注意地形、地物的有效利用，减少其对地区微气候的影响。建筑节能的策略74（2）平面设计节能策略应分别考虑方位选定、建筑形状、层数规模及空间使用等因素：方位：以南北向最有利，东西向最不利，应于不利方向设计适当的遮阳或防热设施建筑物形状：以正方形建筑物最有利，长宽比大（即细长型）的建筑物，因外墙面积大，在能源使用上较不利，层数愈高，能源消耗愈大。邻栋间隔：高层建筑邻栋间隔不仅应考虑能源的节约，更应顾及日常生活保健上的基本要求。空间使用：应按使用强度、活动情形、空间层次、温、

26、湿度要求及空间性质等，做适当的配置以降低能源消耗程度。核心筒设计：不同核心筒配置方式其能源消耗量大小依次为A（中心）B（边心）C（中间带）D（边带），中心型核心筒因受日射外墙面积最大，能源使用最不利。而边带型核心筒若能运用摒除东西晒的威胁，在能源节约上最有利。建筑节能的策略（1）外部环境场地设计应考虑外部地面热效应的控制（如日辐射及反辐射的控制），铺面材料尽可能使用草皮而少用沥青或混凝土等表面材料。同时须注意地形、地物的有效利用，减少其对地区微气候的影响。75（3）外墙设计节能策略高层建筑的外墙面积大，受热情形严重，对外墙设计应特别重视，一般而言，外墙设计应选择最符合能源节约原则的方位开口率、

27、造型、外形比与层数，采用适当的构造、材料与外表颜色并配合周遭环境等妥善规划。开口率：开口率影响高层建筑的受热最大，办公室建筑的开口率维持在30%，旅馆建筑在20%时。构 造：外墙设计应以能减少日射热量侵入，并易于散热为理想，使用隔热处理时，据研究对热负荷的减轻影响不大，且可能阻碍室内热量的逸散而增加空调负荷，应配合合理的遮阳设施及良好的通风设计以减轻外墙的受热量。建筑节能的策略76（3）外墙设计节能策略材 料：以使用明度较高的表面材料增加反射率为宜，通常以浅色材料较佳。白色墙具有90%的反射率，而一般红砖、混凝土建材则在1050%之间，相差颇大。另外，为降低外墙的热传导率（Uw值）应选用较高热

28、传导的材料，一般使用的花岗岩、大理石等其热传导率均很低极为适合。在开口部位方面，玻璃材料宜使用吸热，或金属涂膜反射玻璃，以降低玻璃的遮阳系数。遮 阳：一般在室温超过23.5时应考虑设置遮阳，遮阳的类型及遮蔽角度应依方位，及太阳高度等因素而定。并参酌玻璃的遮阳系数及构造、种类等予以选定材料。建筑节能的策略77（4）屋顶设计考虑设置空气隔热层加强隔热效果。空气层厚度在1cm以下效果较高，多层小厚度的隔热层较单层大厚度的效果高；使用高热阻轻质材料或假设铝箔等高反射性材料亦能显著提高隔热效果，但铝箔材料切勿埋入结构体中，且对积尘应即时清理以保持良好效果。另外，利用屋顶通风换气以减低室内温度变化，铺植屋

29、顶草皮、花木，及屋面喷水的应用均能达到预期的隔热效果。建筑节能的策略78（1） 空调设备选择适当的空调系统可变风量控制一般在空调供应期间，负荷设计时应避免超负荷设计，并采用可变风量控制系统以节约能源。可变水量控制方式可变水量控制方式每年水泵消耗能源约为定水量方式的1/32/3，如水泵采用回转速控制时更可减至1/5的程度。有效运用回气如采用照明热除去方式，可有效运用回气吸收部分照明热减少空调负荷。据统计可节省送风机动力1020%，节省空调动力610%，并减低照明电力35%。外气量的控制新鲜空气的引进量，应能维持室内环境保健及卫生的基本要求，一般外气引进量设定于2030%之间，同时应将吸烟室、停车

30、场等污染程度较高的空间局部换气方式，并于预冷时停止外气进入。建筑设备节能的策略79实施区域划分提高机器与系统效率可减少10%的能源消耗。减轻设计件及缩小设备容量一般温度设定在18（冬季）28（夏季）之间，而湿度则在40%（冬季）50%（夏季）之间。加强能源管理维护对于设备系统的维修、清扫应立管理维护制度，有效掌握设备状况。如利用自动式局部手动方式调整主机运转时间等。利用主机部分负载时间采用冰水蓄槽是主机随时间在80%90%最佳负载下运转，发挥机器效率，其冷却效率高，较白天平均节能20%电力。管路绝缘出路管路系统除管内流体温度在1549之间外，应在管外施以绝缘材料避免热的侵入或防止管表面的结露。加强水质的控制与处