第二讲绿色建筑相关一些基本概念

第二讲绿色建筑相关一些基本概念第一页，共77页。大纲什么是绿色建筑？关于建筑运行阶段的能耗关于建筑生产过程的能耗人体需要什么样的环境品质？一些基本的绿色建筑相关的技术介绍2第二页，共77页。1.什么是绿色建筑？GreenBuilding生态建筑Eco-building可持续建筑SustainableBuilding低碳建筑LowCarbonBuilding3第三页，共77页。绿色建筑的定义：四节一环保国标《绿色建筑评价标准》GB50378在建筑的全寿命周期内，最大限度地节省资源(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。《绿色奥运建筑评估体系》绿色建筑是指为人类提供健康、舒适的工作、居住、活动的空间，同时实现最高效率地利用资源、最低限度地影响环境的建筑物。4第四页，共77页。发展历史20世纪60年代，美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞(PaolaSoleri)把生态学(Ecology)和建筑学(Architecture)两词合并为“Arology”，提出了“生态建筑”（绿色建筑）的理念。1991年布兰达·威尔和罗伯特·威尔(BrendaandRobertVale)合著的《绿色建筑：为可持续发展而设计》问世，提出了综合考虑能源、气候、材料、住户、区域环境的整体的设计观。1993年国际建筑师协会UIA大会发表了《芝加哥宣言》，号召全世界建筑师把环境和社会的可持续性列入建筑师职业及其责任的核心。1999年UIA大会发布《北京宪章》，明确要求将可持续发展作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。5第五页，共77页。对于绿色建筑的误读绿色建筑是绿化好的建筑高档昂贵建筑智能建筑恒温恒湿建筑……建筑方针：适用、经济、美观与绿色理念一致6第六页，共77页。绿色/节能的建筑理念

——建筑与自然环境资源的关系天地水气气20－28℃－5～35℃－5～35℃0～30℃10～15℃－10～0℃5700℃充分利用环境可用的温差来获取自然能源，减少常规能源的使用。7第七页，共77页。2.建筑运行能耗的构成CO2排放的主要来源之一8第八页，共77页。中国建筑能耗状况(2006)来源：中国建筑节能发展研究报告20099第九页，共77页。建筑的运行能耗

北京大型公共建筑能耗比例星级酒店120kWh/m2年商场200kWh/m2年写字楼120kWh/m2年10第十页，共77页。建筑的运行能耗90年代上海市公共建筑的一次能源消耗比例11第十一页，共77页。中国住宅建筑除采暖外的能耗分布以及中外比较kgce/m2a-----公斤标准煤/平方米年kWh/m2a-----度电/平方米年来源：《中国建筑节能年度发展研究报告2009》，中国建筑工业出版社北京市采暖能耗：50~100kWh/m2年，相当于6.14~12.3kgce/m2年12第十二页，共77页。北京住宅建筑的能耗分布

（全部折合为一次能源）13第十三页，共77页。建筑能耗的类型照明——电（实际上需要的是光能）家用电器、办公电器——电楼宇公共设施（电梯、水泵、风机）——电供暖天然气、燃油（分散、集中）煤（集中燃煤锅炉房）电（直接电加热、热泵、热水锅炉）市政热水（电厂热电联产的余热）供冷——电、天然气（吸收式制冷）生活热水——天然气、电需要的是热量冷量：7~15℃热量：30~60℃14第十四页，共77页。不同的能源，其品位是有差别的建筑所用的二次能源还有：热水、冷水。在供应相同热量条件下，烧燃气比烧煤减少46%碳排放。但与煤相比，燃气在我国是稀缺资源。直接电加热采暖的一次能耗和碳排放都是最高的燃料单位热量（kJ）排放CO2(kg)kgCO2/MJ电(燃煤发电)kWh36000.9970.277标准煤kg293002.4930.085天然气立方米389311.7910.046柴油kg425523.060.072二次能源一次能源15第十五页，共77页。不同的能源，其品位是有差别的燃煤发电效率33.95%(0.3619kg标煤发电1kWh)；天然气发电效率>50%，燃油与天然气接近。对于建筑环境控制来说100℃的热水的能源品位高于60℃的热水60℃可作为生活热水100℃的热水不仅可作为生活热水，而且还能驱动吸收式制冷在夏天，4℃的冷水，其能源品位高于10℃的冷水能源品位排序电>燃气、燃油>煤>蒸汽>高温水>接近环境温度的水建筑往往只需要低级能量，因此不能高能低用16第十六页，共77页。空调系统的种类：

中央空调集中度最高的一种系统占空间大，独立调控能力差17第十七页，共77页。中央空调系统：全空气变风量系统P变风量末端温控器18第十八页，共77页。风机盘管系统，冷冻机送冷水上楼较少占用空间，独立调节性能比较好半集中式空调系统19第十九页，共77页。风机盘管系统居住者可以通过室内的温控器控制室温和风速20第二十页，共77页。家用空调器分散型空调系统，可以独立安装，独立控制不需要中央空调机房分体机窗机21第二十一页，共77页。多联机、一拖多

半集中系统22第二十二页，共77页。不同系统的能耗和便利性分析上述几种系统的能耗不光看制冷机，还要看风机、水泵的能耗谁的大系统越集中，风机、水泵的能耗就越大全空气中央空调系统，风机、水泵能耗都大风机盘管系统：风机能耗小分体机、多联机：风机能耗小，没有水泵系统越集中，带的用户越多，各用户独立调节的能力就越差不能满足个性化需求难以做到部分空间、部分时间空调，一开全得开23第二十三页，共77页。3.建筑生产过程的能耗24第二十四页，共77页。主要建筑材料资源消耗比较

木材混凝土砌块粘土砖陶瓷玻璃水泥型钢钢筋铝25第二十五页，共77页。主要建筑材料的能源消耗指标(GJ/t)

木材混凝土砌块粘土砖陶瓷玻璃水泥型钢钢筋铝26第二十六页，共77页。主要建筑材料排放CO2比较(t/t)

木材混凝土砌块粘土砖陶瓷玻璃水泥型钢钢筋铝27第二十七页，共77页。仅考虑单位重量建材生产得出的结论

钢材、铝材等建材单位生产能耗和CO2排放量很大,建筑玻璃、建筑卫生陶瓷的单位生产能耗和CO2排放量次之，相对来说，水泥及一些墙体材料的环境负荷较小。是不是可以认为以混凝土为主要建材的建筑更绿色？28第二十八页，共77页。项目结构形式资源消耗(t/m2)能源消耗(GJ/m2)CO2排放(t/m2)清华大学学生公寓钢框架0.332.630.24回龙观居住楼砖混0.641.650.18清华大学学生公寓剪力墙0.533.410.35望京住宅剪力墙0.392.050.24海运仓危改房剪力墙0.572.720.28星竹园景观住宅框架剪力墙0.533.010.33奥体中心公寓框架剪力墙0.633.670.38国际竹滕网络中心框架剪力墙0.633.670.36高层住宅群框架剪力墙0.533.010.33泽洋大厦框架结构0.543.290.34国际投资大厦框架结构0.593.620.38汇文体育馆框架结构0.452.630.27高层营业楼框架结构0.452.950.30芳华园某住宅框架结构0.432.870.22体操馆改造框架/钢屋架及砖混结构0.552.960.3129第二十九页，共77页。不同建筑结构方案的建材绿色度单纯以单位重量建材的能源、资源消耗量进行评价的不足之处不同建筑结构方案使用建材的总量不同单位环境影响大的建材，可能总用量少，总的影响量反而小钢材单位能耗比混凝土大，但钢结构的总耗材量少，环境影响可能小不同建筑结构方案中建材的回收难度不同回收过程的能耗、资源消耗和环境影响也必须进行考虑应该对整个建筑结构的绿色度进行评价，而不是直接针对建材进行评价应当与绿色建筑结构的研究进行合作30第三十页，共77页。不同建筑保温方案的建材绿色度应该考虑整个建筑生命周期的影响采用HCFC或者CFC发泡的保温材料，对环境的影响保温材料的寿命与可回收性问题塑钢窗框和铝合金窗框到底谁更绿色？设置保温材料和用量的适当性问题例：某大面积幕墙建筑的建筑，把重点放到了实体墙的保温上，K＝0.3W/℃m2，而玻璃幕墙K＝3.1W/℃m2应当针对设置保温材料在整个建筑物中所起的保温作用进行适当性评价31第三十一页，共77页。采用HCFC作为发泡剂的建筑保温材料导致的温室效应（日本的情况）32第三十二页，共77页。建材评价引入建筑全寿命期分析以功能为主要评价指标对主要建筑部品绿色度进行比较研究考虑整个建筑使用的建材在全寿命期内的环境影响、资源消耗、能源消耗和可回收利用性等的差异性，而不是把建材的单位影响独立出来进行比较在满足相同的功能前提下，考虑以下因素对建材的不同要求不同建筑结构方案不同围护结构节能设计方案（含主体构造及材料选择）建筑能源系统设计（含设备选择）33第三十三页，共77页。人体需要什么样的环境品质？热环境空气品质光环境均需要耗能来维持34第三十四页，共77页。室内环境标准的意义不合适的室内环境会危害到人体健康追求恒温恒湿的环境控制目标，限制了自然能源的应用，增加了建筑能耗常规能源自然能源24℃常规能源自然能源28℃室内环境标准北京，朝南办公室：室内最大冷负荷降低15%

整个供冷时间缩短22%35第三十五页，共77页。如何研究人的感觉问题？人的个体差异很大，必须通过大量实验，采用环境参数测量+受试者问卷的方式，才能得出可用的统计结果。取其平均或者某个范围作为评价标准。感觉无法测量，只能询问；方法为心理物理学（Psychophysics）研究感觉和刺激之间关系的学科36第三十六页，共77页。人必须要向外散热才能生存食物分解氧化热量(代谢率)人体的基本生理要求：维持核心体温基本恒定！人的活动强度一定，代谢率就确定了37第三十七页，共77页。人对热环境的反应不冷不热的环境，称作热中性环境人体天然具有热应激能力，是进化过程中适应环境、自我保护的产物人觉得热了血管扩张，增加血流，提高皮肤温度出汗，靠蒸发来散热人觉得冷了血管收缩，减少血流，降低表皮温度通过冷颤增加代谢率人体的温度感受器系统对冷反应比对热反应更敏感冷会要人命，热有出汗扛着38第三十八页，共77页。环境应力与人体的调节能力不需调节可调区失调区疲劳极限39第三十九页，共77页。如何评价环境合适不合适？影响人体热感觉的因素两个人员参数：活动强度（代谢率）、服装热阻四个环境参数：空气温度、湿度、空气流速、辐射（太阳辐射、远红外辐射）丹麦技术大学的P.O.Fanger教授提出的PMV指标，把上述6个参数与人体热舒适联系在一起，已经成为国际通用评价标准只要测出四个环境参数，并给出两个人员参数，就能算出PMV，预测平均热舒适投票PMV=f(6个参数)40第四十页，共77页。热感觉的测量：问卷调查ASHRAE热感觉标度PMV表述的意义3热3热2暖2暖1微暖1微暖0不冷不热0不冷不热-1微凉-1微凉-2凉-2凉-3冷-3冷41第四十一页，共77页。湿度起什么作用？偏冷环境下人体主要靠显热散热，当环境温度过高，显热带不走足够的热量时，人体就会靠出汗蒸发散热偏热的环境下越湿越热皮肤湿润度高，粘滞性大呼吸道排出潜热变少，感觉不爽，气闷如果湿度太高，人体全部被汗湿润也不能带走足够的热量，人的体温会上升，直至中暑偏冷的环境下越湿越冷服装受潮后热阻降低，使人感觉更冷42第四十二页，共77页。辐射起什么作用？影响体感温度太阳辐射波长为0.38~0.78m的可见光和0.78~3m的近红外线表面的颜色深浅会影响吸收率长波辐射波长为3m以上的远红外辐射，只要表面温度不一致，相互间就有长波辐射表面颜色的深浅对吸收率不起作用大部分表面吸收率在0.9以上热！35℃20℃凉快！43第四十三页，共77页。不冷不热的环境举例静坐办公室劳动长袖衬衣、长裤，西装上衣空气温度24℃湿度60%0.2m/s风速没有与空气温度不同的辐射如果风速提高到1m/s,空气温度就要提高到26℃才合适静坐办公室劳动长袖衬衣、薄长裤空气温度26℃湿度60%0.2m/s风速没有与空气温度不同的辐射如果风速提高到1m/s,空气温度就要提高到28℃才合适如果有太阳晒的话空气温度就得降低，或者风速提高才能保持舒适44第四十四页，共77页。如果风速是变动的呢？在实际的受试者热舒适实验中发现，当受试者穿长袖衬衣和长裤静坐，空气温度30℃、平均风速0.8m/s，但气流是如自然风般波动或者是正弦波动的话，85%以上的人都会觉得是不冷不热的45第四十五页，共77页。不同吹风方式主观感受调查结果参考文献：贾庆贤、赵荣义等，《暖通空调》2000年第3期人数：106人性别：女41，男65来源：全国各地年龄：13－80岁46第四十六页，共77页。绝大部分的人都喜欢柔和的自然风

稳定正弦仿自然风随机四种气流的接受程度投票实验47第四十七页，共77页。国际标准ISO7730和美国ASHRAE标准均认可自然通风环境下人们感到的舒适范围比较大空调环境PMV自然通风TSVASHRAERP-884database48第四十八页，共77页。中国疾病预防控制中心2003年成果：非空调环境下人群可接受的热环境有效温度ET*ASHRAE可接受热环境的标准ET*=30℃：身着薄长裤长袖衬衣静坐，空气流速0.15m/s，相对湿度50％，空气温度30℃49第四十九页，共77页。50第五十页，共77页。基本理念：舒适=健康！舒服啊好舒服！51第五十一页，共77页。恒温恒湿的环境是最好的环境吗？在热冲击过程中，空调人群比非空调人群更不耐热、更不舒适长期缺乏刺激的情况下，热应激能力是会退化的在人工气候室中对空调/非空调环境人群进行26℃到36℃的热冲击实验（清华大学，2010~2011）热感觉对比热舒适对比52第五十二页，共77页。HSP70(血液中的热应激蛋白70)非空调组人群的血液HSP70含量普遍高于空调组人群，表明非空调组人群自身的机体热保护能力强于空调组人群人类的热应激能力是在大自然中进化获得的，缺乏锻炼的话是会衰退的，是不健康的非空调组空调组300.1190.353第五十三页，共77页。间歇用空调对人体有害吗？实验室调查：分体空调vs.自然通风(华南理工大学)分体空调的间歇使用可以让人们根据自己的实际需求控制室内热环境，人们可接受的热环境范围变宽分体空调的间歇使用没有使人体生理热调节能力发生显著变化54第五十四页，共77页。室内空气品质IAQ几个术语病态建筑综合症SBS：只有不适症状，难以进行医学确诊，无法确定病源。离开病态建筑一段时间后即恢复正常。建筑关联病BRI：可由医学认定的病原体所引起的特定疾病，可进行医学确诊，如：哮喘过敏性肺炎过敏性鼻炎军团病有机尘中毒肺癌BRI发病率最高的地区目前全部都是发达国家：北美、日本和欧洲，其次是金砖四国，最少是非洲等欠发达地区发病率最高的地区大气的空气品质都非常好——一个困惑55第五十五页，共77页。主要的空气污染物可挥发有机物VOC：甲醛、甲苯、二甲苯等可吸入颗粒物：大气尘、人工产尘氡气：石材中镭蜕变产生的天然放射性惰性气体氨：混凝土中的防冻剂、装饰材料中的添加剂和增白剂光化学烟雾:大气中碳氢化合物和氮氧化合物在阳光的作用下起化学反应所产生的化学污染物微生物（霉菌、细菌、病毒）臭气、不愉快气味其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）56第五十六页，共77页。为什么常常测CO2浓度？常见浓度室外CO2为300－400ppm高级客房标准：700ppm普通居住办公空间标准：1000ppm过渡空间标准：2000ppm作用一般浓度下，无毒，无臭。超过700ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染；超过1000ppm，较多人觉察到他人的代谢污染而感到不快；超过10,000ppm，呼吸深度显著增加；超过40,000ppm（4％），出现呼吸困难，头痛、头晕，意识水平降低(正常情况下，肺泡气中的CO2的浓度为52,603ppm)超过100,000ppm（10％），窒息死亡。57第五十七页，共77页。低浓度CO2

对人体无害人体新陈代谢过程中产生CO2，同时还产生很多化学物质其中有149种从呼吸道排出，比如氨、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等污染物，其中有些污染物在达到一定浓度时会使人感到有异味会从呼吸道排出细菌和病毒为什么测CO2作指标？易测反映了其它人体代谢污染物产生的水平不能反映其它过程产生污染物的水平4.室内空气污染对人健康的影响58第五十八页，共77页。新风通风换气量常用民用建筑新风量范围以坐为主、少吸烟、久逗留场所

实际上，人体的肺通气量为：11.6~80.4L/min人，即仅需要消耗空气0.7~4.8m3/h人。标准规定这么大的新风量只是为了满足避免闻到人体代谢物的要求。59第五十九页，共77页。儿童哮喘病、过敏性鼻炎、异位性湿疹的全球分布引用源：《柳叶刀》第351卷，1998年4月西方国家超洁净的空气品质并不能降低相关疾病的发病率。60第六十页，共77页。四个国家的儿童哮喘发病率调查值61第六十一页，共77页。近20年来中国儿童哮喘病的发病率(%)62第六十二页，共77页。建筑光环境光通量：光源发出的光能，评价光源的发光能力，单位：流明(lm)为什么不用W？因为同样的功率，发出的颜色不同，亮度也不同。黄绿光的光效最高，683lm/W照度落在单位面积被照面上的光通量的数值，单位：勒克斯(lux,lx)=1W/m2照度标准：手术室750lux，设计室500lux，办公室、会议室300lux；宾馆客房80lux63第六十三页，共77页。人工光跟天然光的视觉功效差别

识别几率95％条件下的视觉功效曲线64第六十四页，共77页。天然光人工光天然光的特点光效高：104lm/W视觉效果好，不易导致视觉疲劳健康，连续的单峰值光谱满足人的心理和生理需要65第六十五页，共77页。人工光源的光效表面温度小空间适用66第六十六页，共77页。总结人类还是更适应接近自然的环境，是千万年的进化过程决定的工业化的历史不到200年，很多东西并不符合人体的天然需求67第六十七页，共77页。一些基本的绿色建筑相关的技术介绍68第六十八页，共77页。关于地源热泵和水源热泵现行的《可再生能源法》把地源热泵定义为可再生能源利用的技术，合理吗？69第六十九页，共77页。什么是热泵技术？水泵消耗一定能量，实现把水从低水位向高水位搬移的设备热泵-空调消耗一定能量，实现把热量从低温环境向高温环境搬移的设备举例：夏天把热量从25℃的室内向35℃的室外搬移；冬天把热量从0℃的室外向18℃的室内搬移冷凝器蒸发器压缩机膨胀阀电力W热量QQ+W70第七十页，共77页。空调跟热泵是什么关系？本质完全相同：夏天供冷叫空调，冬天供暖叫热泵，中间有一个四通阀转换室外机往空气散热