《建筑节能气候学》课件

建筑节能气候学建筑节能是现代建筑设计的重要组成部分，旨在通过科学的设计和施工技术，降低建筑能耗，减少对环境的影响。气候学是研究地球气候变化规律的学科，它为建筑节能设计提供了重要的理论基础和数据支撑。课程简介课程名称建筑节能气候学课程学分3学分课程目标掌握建筑节能的基本原理授课形式课堂讲授、案例分析课程目标掌握建筑节能基础知识深入了解建筑热环境、热量传递、热负荷计算等知识。学习建筑节能设计策略掌握被动式太阳能设计、自然通风、节能系统设计等方法。提升建筑节能设计水平学习绿色建筑理念，掌握建筑节能技术与评估方法。热环境基本概念1热环境是指建筑物周围的温度、湿度、气流、辐射等因素的综合影响。2热舒适是指人们对热环境的主观感受，取决于温度、湿度、气流速度、辐射温度等因素。3热负荷是指建筑物为了维持室内温度和湿度，所需的能量。4热传递是指热量在不同温度物体之间传递的过程。热量的传递机理传导热量通过物质的分子运动传递，从温度较高处向温度较低处传递。对流热量通过流体的运动传递，例如空气或水的流动。辐射热量通过电磁波传递，例如太阳辐射，不需要介质。建筑外围护结构热特性保温性能保温性能指材料阻止热量传递的能力，决定建筑物能量消耗。隔热性能隔热性能指阻止热量通过材料的能力，影响建筑内部温度变化。隔热性能隔热性能影响室内温度，影响夏季空调负荷和冬季供暖负荷。热量平衡方程热量平衡方程是指在一定时间内，一个系统中热量的输入、输出和储存之间的平衡关系。建筑物的热量平衡方程通常包括以下几个部分:热量输入，包括太阳辐射、内部热源和外部热源。热量输出，包括传导、对流、辐射和通风。热量储存，包括建筑物结构和内部家具的热容量。建筑物热负荷计算建筑物热负荷计算是建筑节能设计的重要环节，旨在确定建筑物在特定气候条件下，满足室内舒适度要求所需的热量或冷量。热负荷计算结果直接影响着空调系统的设计和选型，合理的热负荷计算有助于优化系统性能，降低能耗，提高建筑节能效果。10关键因素建筑外围护结构、门窗、空调系统、照明系统等5方法ASHRAE、GB50189、CIBSE等30软件DesignBuilder、eQUEST、EnergyPlus等被动式太阳能设计策略朝向优化建筑朝向应充分利用冬季阳光，最大限度地获得太阳辐射热量。窗户设计南向窗户面积较大，采用高性能玻璃，提高采光和保温性能。遮阳措施夏季遮阳板或植物遮挡，避免阳光直射，减少热量进入室内。热量储存利用建筑材料或室内装饰材料，储存白天吸收的太阳热量，夜间释放热量。通风与自然通风原理热对流风空气受热膨胀，密度减小，上升；冷空气密度大，下降，形成热对流风。风压风室外风压作用于建筑物，在建筑物内部形成压差，推动空气流动，形成风压风。自然通风利用热对流风、风压风或两者共同作用，实现建筑物自然通风换气。机械通风系统设计机械通风系统是建筑节能的重要组成部分，能够有效改善室内空气质量，提高舒适度。1系统设计选择合适的风机、风管、过滤器等设备2性能测试确保系统运行效率和节能效果3系统调试优化系统运行参数，提高舒适度机械通风系统设计应充分考虑建筑物的具体情况，包括建筑类型、使用功能、气候条件等因素。同时，要根据实际需求选择合适的通风方式、风机类型和风管尺寸，并进行系统的性能测试和调试，以确保系统高效运行。制冷系统设计制冷系统在建筑节能中至关重要，需要根据建筑类型、气候条件和能耗目标进行合理设计。1选择制冷剂环保节能2设计空调系统高效节能3优化系统运行智能控制高效的制冷系统可以有效降低建筑能耗，提高室内舒适度。采暖系统设计1确定需求根据建筑类型、气候条件和使用需求，确定采暖系统类型、热源和设备。2系统设计根据热负荷计算，选择合适的采暖设备，并进行管路和控制系统设计。3施工安装按照设计图纸进行施工安装，并进行调试和验收。照明系统与节能措施照明系统种类包括自然采光、人工照明，并需结合建筑形式和功能进行规划，以满足光照需求。高效照明灯具选择高光效LED灯具，并合理设计灯具布置和安装，以减少能耗。智能控制系统利用智能控制系统实现照明系统自动化控制，根据光照条件和使用需求自动调节照明。自然采光最大限度利用自然光照，减少人工照明依赖，设计合理的天窗和窗户。可再生能源利用太阳能太阳能是清洁、可持续的能源来源，可用于建筑供热、制冷和电力生产。风能风力发电利用风能产生电力，可用于建筑供电或并网发电。地热能地热能可用于建筑供暖、制冷和热水供应，具有稳定性高、污染少的优点。生物质能生物质能来源于可再生生物质材料，可用于建筑供热和电力生产。建筑能耗影响因素建筑设计保温隔热性能朝向和窗户建筑材料热工性能可再生能源利用建筑设备空调系统照明系统环境因素气候条件周围环境使用因素人员活动建筑功能建筑能耗分析与诊断建筑能耗分析旨在确定建筑物能源消耗的模式和原因，以识别节能潜力。诊断是评估建筑物运行性能并识别特定问题和不足之处，以便优化能源效率。1能源审计收集和分析建筑物能源消耗数据，识别能源浪费和节能潜力。2系统评估评估建筑物不同系统的运行效率，包括供暖、通风、空调、照明、热水和电气系统。3诊断与分析通过对数据分析，识别建筑物能耗过高、系统运行效率低下的原因和具体问题。4解决方案建议针对诊断结果，提出具体、可行的节能改造措施和技术建议。建筑能源审计与评估数据收集收集建筑物能源使用数据，例如水、电、燃气、暖气等。数据来源包括能源计量装置、账单和历史记录。能耗分析分析能源使用模式和效率，识别能源浪费和节能潜力。使用能源审计软件和分析工具来识别关键问题区域。评估与建议评估节能措施的经济效益和技术可行性。提出具体的节能改造方案和建议，并提供实施指南。评估与验证实施节能改造后，评估其效果并验证改造方案的有效性。定期进行跟踪监测，确保节能措施持续发挥作用。绿色建筑发展历程120世纪70年代能源危机，建筑节能概念兴起220世纪80年代绿色建筑标准逐渐建立320世纪90年代绿色建筑设计理念推广421世纪至今绿色建筑发展进入快速发展期绿色建筑的发展历程伴随着社会对环境保护意识的提升。绿色建筑评价体系绿色建筑评价标准包括节能、节水、节材、环保、健康等方面的指标，评估建筑的环境绩效。评价体系对绿色建筑进行评估和认证，推动建筑行业向可持续发展方向转变。绿色建材与技术节能建材低能耗、高性能的绿色建材是实现节能的关键，例如保温隔热材料、高性能玻璃、太阳能光伏板等。循环利用回收再利用废旧建材，减少资源消耗和环境污染，例如再生混凝土、再生砖块、回收木材等。生态建材利用天然材料和生物材料，减少环境负荷，例如竹材、木材、稻草等。节能技术智能控制、热回收、自然通风等技术，提高建筑能效，降低运行能耗。既有建筑节能改造1屋顶改造屋顶是建筑物热量损失的主要区域之一，改造包括增加隔热层、安装绿色屋顶或使用高反射率材料。2门窗改造更换老旧的门窗或安装节能玻璃，降低热量传递。3可再生能源安装太阳能热水器、光伏发电系统，利用可再生能源降低能源消耗。BIM技术在节能中的应用建筑信息模型BIM技术用于创建建筑物的数字模型。节能分析BIM模型可以进行能耗模拟和优化。施工管理BIM技术可以提高施工效率，减少浪费。可再生能源集成BIM模型可以用于设计和集成可再生能源系统。智能建筑技术与节能智能家居系统智能家居系统可以通过传感器和控制系统，实现自动调节温度、灯光、窗帘等，节省能源消耗。智能楼宇管理系统智能楼宇管理系统可以监测和控制建筑设备运行，优化能源使用，减少能源浪费。可再生能源利用智能建筑可以与太阳能、风能等可再生能源系统相结合，实现建筑的能源自给自足。场地规划与设计场地规划是建筑节能设计的重要环节。合理布局建筑，最大限度地利用自然资源，如阳光、通风和雨水。1朝向与日照利用朝向和日照角度，提高建筑的采光和采暖效率。2绿化与景观增加绿化面积，改善场地微气候，降低热岛效应。3道路与交通合理规划道路，减少交通拥堵，降低能源消耗。4水资源利用设计雨水收集系统，实现水资源的循环利用。建筑外围护结构设计1保温隔热减少热量损失，降低建筑能耗，提高居住舒适度。采用保温材料，如岩棉、聚氨酯等，提高外墙保温性能。2气密性防止空气渗漏，降低热量流失，提高建筑的节能效果。采用气密材料，如密封条、密封胶等，确保建筑气密性。3遮阳设计减少夏季阳光直射，降低室内温度，减少空调负荷。采用遮阳板、遮阳棚等遮阳设施，降低建筑的采暖能耗。采暖、通风与空调系统采暖系统设计优化热量传递效率，提高室内舒适度，节约能源消耗，降低运行成本。例如，选择合适的供暖方式、安装高效的热交换器、使用智能控制系统等。通风系统设计提供新鲜空气，保证室内空气质量，提高人体舒适度，降低室内污染物浓度。例如，选择高效的通风设备、优化通风路径、合理控制通风量等。空调系统设计实现室内温度、湿度、空气质量控制，提供舒适的室内环境，确保建筑物运营效率。例如，选择高效的空调设备、优化空调系统布局、采用智能控制系统等。照明系统设计照明系统是建筑能耗的重要组成部分，合理设计照明系统对于节能减排具有重要意义。1自然采光最大限度利用自然光2人工照明选择高效节能灯具3智能控制实现照明系统智能化管理照明系统设计应综合考虑自然采光、人工照明和智能控制等因素，以实现节能、舒适和美观的照明效果。可再生能源系统集成太阳能光伏发电系统将太阳能转化为电能，为建筑提供清洁能源，降低能耗成本。太阳能光伏系统可与建筑屋顶或外墙相结合，实现高效的能源利用。太阳能热利用系统利用太阳能加热水或空气，为建筑提供热水供应或辅助采暖。太阳能热利用系统可与建筑屋顶或阳台相结合，并与其他热能系统进行集成。风力发电系统利用风力发电，为建筑提供清洁能源。风力发电系统可设置在屋顶或建筑周边，根据风力资源进行合理的布局设计。地源热泵系统利用地下土壤或水体作为热源或冷源，实现建筑的制冷和采暖。地源热泵系统可与建筑的地下室或周边环境相结合，实现高效的能源利用。建筑物使用与运维日常维护定期检查和维护建筑设备，如空调、供暖、通风系统等。及时清洁和保养建筑设施，保持建筑物清洁、安全、舒适。能源管理监控建筑能耗，优化能源使用效率。采取节能措施，如合理使用空调、照明，减少能源浪费。用户行为引导住户养成节能意识，如合理使用空调、照明、热水等。鼓励住户参与节能活动，共同营造节能氛围。数据监测利用智能化系统收集建筑物运行数据，分析建筑能耗状况，及时发现问题，并进行调整优化。案例分析与讨论实际案例深入分析国内外建筑节能优秀案例，如被动式太阳能建筑、绿色建筑。挑战与机遇探讨建筑节能领域面临的挑战