绿色建筑技术

绿色建筑技术第1页/共37页绿色建筑概念绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能，节地，节水，节材）,保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。第2页/共37页什么是绿色建筑所谓“绿色建筑”的“绿色”，并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。第3页/共37页绿色建筑的内涵绿色建筑的基本内涵可归纳为：减轻建筑对环境的负荷，即节约能源及资源；提供安全、健康、舒适性良好的生活空间；与自然环境亲和，做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。第4页/共37页第5页/共37页绿

色

建

筑

的

目

标第6页/共37页绿色建筑发展史20世纪60年代，美国建筑师保罗·索勒瑞提出了生态建筑的新理念。1969年，美国建筑师伊安·麦克哈格著《设计结合自然》一书，标志着生态建筑学的正式诞生。20世纪70年代，石油危机使得太阳能、地热、风能等各种建筑节能技术应运而生，节能建筑成为建筑发展的先导。1980年，世界自然保护组织首次提出“可持续发展”的口号，同时节能建筑体系逐渐完善，并在德、英、法、加拿大等发达国家广泛应用。1987年，联合国环境署发表《我们共同的未来》报告，确立了可持续发展的思想。1990年世界首个绿色建筑标准在英国发布1992年“联合国环境与发展大会”使可持续发展思想得到推广，绿色建筑逐渐成为发展方向；1993年美国创建绿色建筑协会；1996年香港地区推出自己的标准；1999年台湾地区推出自己的标准；2000年加拿大推出绿色建筑标准。第7页/共37页绿色建筑技术有哪些？节地与室外环境节能与可再生能源的利用节材与材料资源的利用节水与水资源的利用室内环境控制运行维护与管理等常用技术100多项第8页/共37页设计中采取的生态策略：建筑对外部环境的回应结构体系的选择外围护结构设计室内环境控制能源系统的选择设计目标：创造节材、节能、环保、高效、健康、舒适的人居环境。第9页/共37页NaturalVentilation自然通风楼梯间与通风井道的组合第10页/共37页自然采光日光收集传导系统第11页/共37页湿热独立控制空调系统毛细管式辐射板毛细管式辐射板改进型干式风机盘管贯流型干式风机盘管第12页/共37页

个性化送风湿热独立控制空调系统湿度控制

置换通风

第13页/共37页绿色建筑创作探讨基本原则

–地域性原则–适宜性原则–整体性原则–经济性原则–系统性原则第14页/共37页整体性原则绿色建筑设计时必须关注整体的平衡：既减少对自然资源的消耗和对环境的负面影响，同时又须兼顾舒适健康的人居环境。不能牺牲一方换取另一方。第15页/共37页适宜性原则世界上没有两栋一摸一样的建筑。不同建筑的地理位置、周边环境、使用功能、使用对象、建设时间等均不同。必须对具体建筑进行具体分析，并进行个案处理。第16页/共37页系统性原则绿色建筑是由多层次的单元或子系统组成的统一体，且之间相互作用、相互依存，是一个动态的系统。需从系统工程的角度进行考虑，对各要素进行系统分析与集成，以实现物质、能量、资金、技术的优化与统一。第17页/共37页设计策略–掌握总的架构–明确主要目标–利用设计手段实现绿色建筑目标第18页/共37页明确主要目标

按绿色建筑评价标准按限定的增量成本

不追加成本

策略为达到目标，采用一切可能的设计手和技术措施利用设计手段和适宜的技术措施利用设计手段实现绿色设计的目标第19页/共37页国外绿色建筑实例英国诺丁汉大学朱比丽分校英国伦敦贝丁顿零能耗项目德国盖申科森日光能村第20页/共37页国内绿色建筑实例上海建科院生态示范楼清华大学示范性超低能耗建筑清华大学环境楼（中国与欧盟合作项目）第21页/共37页下面就以上绿色建筑实例中的清华大学示范性超低能耗建筑采用的温湿度独立控制空调系统进行深入探讨。第22页/共37页常规空调系统存在的问题热湿联合处理的能源浪费。难以适应热湿比的变化。室内空气品质问题。室内末端装置的问题。输配能耗的问题。此外，随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要。第23页/共37页新的空调应该具备的特点：加大室外新风量，能够通过有效的热回收方式，有效的降低由于新风量增加带来的能耗增大问题；减少室内送风量，部分采用与采暖系统公用的末端方式；取消潮湿表面，采用新的除湿途径；不用空气过滤式过滤器，采用新的空气净化方式；少用电能，以低品位热能为动力；能够实现高体积利用率的高效蓄能；从如上要求出发，目前普遍认为温湿度独立控制系统可能是一个有效的解决途径。第24页/共37页温湿度独立控制空调系统

空调系统承担着排除室内余热、余湿、CO2与异味的任务。研究表明：排除室内余热与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，即可以通过新风同时满足排余湿、CO2与异味的要求，而排除室内余热的任务则通过其他的系统（独立的温度控制方式）实现。由于无需承担除湿的任务，因而可用较高温度的冷源即可实现排除余热的控制任务。对照前言中现有空调系统存在的问题，温湿度独立控制空调系统可能是一个有效的解决途径。温湿度独立控制空调系统中，采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数的要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。第25页/共37页温湿度独立控制空调系统的基本组成为：处理显热的系统与处理潜热的系统，两个系统独立调节分别控制室内的温度与湿度。处理显热的系统包括：高温冷源、余热消除末端装置，采用水作为输送媒介。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的7ºC，而是提高到18ºC左右，从而为天然冷源的使用提供了条件，即使采用机械制冷方式，制冷机的性能系数也有大幅度的提高。余热消除末端装置可以采用辐射板、干式风机盘管等多种形式，由于供水的温度高于室内空气的露点温度，因而不存在结露的危险。处理潜热的系统，同时承担去除室内CO2、异味，以保证室内空气质量的任务。此系统由新风处理机组、送风末端装置组成，采用新风作为能量输送的媒介。在处理潜热的系统中，由于不需要处理温度，因而湿度的处理可能有新的节能高效方法。第26页/共37页图1温湿度独立控制空调系统第27页/共37页

在温湿度独立控制空调系统中，采用新风承担排除室内余湿、CO2、室内异味，保证室内空气质量的任务。一般来说，这些排湿，排有害气体的负荷仅随室内人员数量而变化，因此可采用变风量方式，根据室内空气的湿度或CO2浓度调节风量。图2个性化送风第28页/共37页

室内的显热则通过另外的系统来排除。由于这时只需要排除显热，就可以用较高温度的冷源通过辐射、对流等多种方式实现。当室内设定温度为25℃时，采用屋顶或垂直表面辐射方式，即使平均冷水温度为20℃，每平米辐射表面仍可排除显热40W/m2，已基本可满足多数类型建筑排除围护结构和室内设备发热量的要求。由于水温一直高于室内露点温度，因此不存在结露的危险和排凝水的要求。此外，还可以采用干式风机盘管通入高温冷水排除显热。由于不存在凝水问题，干式风机盘管可采用完全不同的结构和安装方式，参见图3。这可使风机盘管成本和安装费大幅度降低，并且不再占用吊顶空间。这种末端方式在冬季可完全不改变新风送风参数，仍由其承担室内湿度和CO2的控制。辐射板或干式风机盘管则通入热水，变供冷为供热，继续维持室温。与变风量系统相比，这种系统实现了室内温度和湿度的分别控制。尤其实现了新风量随人员数量同步增减。从而避免了变风量系统冬季人员增加，热负荷降低，新风量也随之降低的问题。与目前的风机盘管加新风方式比较，免去了凝水盘和凝水排除系统。彻底消除了实际工程中经常出现问题的这一隐患。同时由于不再存在潮湿表面，根除了滋生霉菌的温床，可有效改善室内空气品质。由于室内相对湿度可一直维持在60%以下，较高的室温（26℃）就可以达到热舒适要求。这就避免了由于相对湿度太高，只得把室温降低（甚至到20℃），以维持舒适要求的问题。既降低了运行能耗，还减少了由于室内外温差过大造成的热冲击对健康的危害。第29页/共37页新风处理方式

温湿度独立控制空调系统中，需要新风处理机组提供干燥的室外新风，以满足排湿、排CO2、排味和提供新鲜空气的需求。第30页/共37页

转轮除湿方式用硅胶、分子筛等吸湿材料附着于轻质骨料制作的转轮表面。待除湿的空气通过转轮的一部分表面，空气中的部分水分被吸附于表面吸湿材料，实现除湿。转轮除湿方式第31页/共37页吸了水的转轮部分旋转到另一侧与加热的再生空气接触，放出水分，使表面吸湿材料再生，再进行下一个循环。吸湿过程接近等焓过程，减湿加热后的空气可进一步通过高温冷源（18℃）冷却降温，从而实现温度与湿度的独立控制。但转轮除湿的运行能耗难以与冷凝除湿方式抗衡。从热能利用效率看，转轮除湿机除掉的潜热量与耗热量之比一般难以超过0.6，同时高温冷源还要提供1.1~1.2倍于空气除热总量的冷量。这样就无法与采用低温热源（约90℃）、COP可达0.7，冷却温度可达30℃的吸收制冷机相比。即使采用多级热回收方式，热能利用效率仍难以提高到与吸收制冷机抗衡。此外，还有转轮的除湿空气与再生空气间的渗透问题，这似乎是很难解决的工艺问题。转轮除湿机热能利用效率低的实质是除湿与再生这两个过程都是等焓过程而非等温过程，转轮表面与空气间的湿度差和温度差都很不均匀，造成很大的不可逆损失，这可能是由转轮结构本身决定的很难克服的缺陷。第32页/共37页溶液除湿方式

空气直接与具有吸湿的盐溶液接触，空气中的水蒸气被盐溶液吸收，从而实现空气的除湿，吸湿后的盐溶液需要浓缩再生才能重新使用。因此，溶液式除湿与转轮式除湿机理相同，仅由吸湿溶液代替了固体转轮。由于可以改变溶液的浓度、温度和气液比，与转轮相比，这一方式还可实现对空气的加热、加湿、降温、除湿等各种处理过程。