建筑中能源利用的形式有哪些
在建筑中系统的能源使用方面,应尽量开发可再生能源的利用,如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等,来减少对煤和天然气等不可再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的依赖。例如,使用分体空调的建筑建议增设地源热泵,这样可大大降低空调系统能耗;关于太阳能的利用,可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统,全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。另外,过渡季应充分利用室外空气比较舒适的特点,尽可能利用气候的自然调节能力。
包括太阳能光热利用,太阳能光伏利用,湖、水库、水塘水体冷热源利用,江河水冷热资源利用,海水冷热资源利用,城市排水冷热资源利用,浅地层岩土冷热资源利用,夜间天空冷资源利用,空气冷热资源利用和生物质能利用。
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1、建筑节能最重要的就是解决好外墙保温、窗门隔温等问题。尽最大的可能利用的资源,例如太阳能、风能、地热能等可再生能源等,改善围护结构,提高设备效率,利用可再生能源,优化运行管理。
2、建筑节能在实施中,需要采用新技术、新工艺、新设备、新材料等,能够更好的实现节能的效果。
建筑节能之所以重要是因为它关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。
根据有关数据的调查,目前工业、交通、建筑业的碳排放量可达所有碳排放总量的80%-85%,其中建筑行业全过程消耗的资源和能源占到全球总能耗的50%,我国建筑使用能耗占全社会总能耗的约28%,而与此同时能源生产增长速度远不及建筑对能源消耗的增长速度。根据我国国民经济和社会发展纲要的要求,要把建设资源节约型、环境友好型社会摆在突出位置。
建筑节能的具体措施包括以下几个方面:
一、新建建筑节能
根据2019年实施的《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26-2018),我国新建居住建筑预期能效水平从30%提高到75%。《温和地区居住建筑节能设计标准》(JGJ475-2019)的发布也填补了我国温带地区新建居住建筑的建筑节能标准空白。各地方的建筑节能标准也有所提高,规范新建居住建筑的材料使用、节能设备使用,促进建筑节能减排方案落地。
二、既有建筑的节能改造
通过对北方采暖地区和既有居住建筑的改造和夏热冬冷地区的节能改造,能有效降低采暖、降温的能耗成本,提高能源利用效率,改善室内外环境。
三、公共建筑能效提升
进入新世纪以来,公共建筑面积以20%的建筑面积占据了30%的建筑总能耗。通过公共建筑节能改造,进行公共建筑能耗统计、能耗监测、能源审计和能耗公示,预计可实现5000万吨标煤减排。
四、农村建筑节能减排
农村建筑能耗主要集中在农房采暖、炊事、生活热水、照明等方面。针对农村用能结构,太阳能、空气热能、生物质能等可再生清洁能源得到广泛应用。
五、可再生能源建筑应用
建筑可再生能源应用分为两大类,一类是满足建筑热水、空调供暖等建筑用冷用热需求的技术,另一类是包括太阳能光伏发电、热发电、生物质发电和风力发电在内的可再生能源发电。前一类要重点做到用能设备的节能,后一类要实现能源供给侧的减碳。
减少能源总需求量
据统计,在发达国家,空调采暖能耗占建筑能耗的65%。中国的采暖空调和照明用能量近期增长速度己明显高于能量生产的增长速度,因此,减少建筑的冷、热及照明能耗是降低建筑能耗总量的重要内容,一般可从以下几方面实现。
1.1 建筑规划与设计
面对全球能源环境问题,不少全新的设计理念应运而生,如微排建筑、低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等,它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发,坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。在建筑规划和设计时,根据大范围的气候条件影响,针对建筑自身所处的具体环境气候特征,重视利用自然环境(如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候,以尽量减少对建筑设备的依赖。具体措施可归纳为以下三个方面:合理选择建筑的地址、采取合理的外部环境设计(主要方法为:在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙);合理设计建筑形体(包括建筑整体体量和建筑朝向的确定),以改善既有的微气候;合理的建筑形体设计是充分利用建筑室外微环境来改善建筑室内微环境的关键部分,主要通过建筑各部件的结构构造设计和建筑内部空间的合理分隔设计得以实现。同时,可借助相关软件进行优化设计,如运用天正建筑(Ⅱ)中建筑阴影模拟,辅助设计建筑朝向和居住小区的道路、绿化、室外消闲空间及利用CFD软件,如:PHOENICS,Fluent等,分析室内外空气流动是否通畅。
1.2 围护结构
建筑围护结构组成部件(屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施)的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%~6%,而节能却可达20%~40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能,在夏季可减少室外热量传入室内,在冬季可减少室内热量的流失,使建筑热环境得以改善,从而减少建筑冷、热消耗。首先,提高围护结构各组成部件的热工性能,一般通过改变其组成材料的热工性能实行,如欧盟新研制的热二极管墙体(低费用的薄片热二极管只允许单方向的传热,可以产生隔热效果)和热工性能随季节动态变化的玻璃。然后,根据当地的气候、建筑的地理位置和朝向,以建筑能耗软件DOE-2.0的计算结果为指导,选择围护结构组合优化设计方法。最后,评估围护结构各部件与组合的技术经济可行性,以确定技术可行、经济合理的围护结构。
1.3 提高终端用户用能效率
高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行,才能真正地减少采暖、空调能耗。首先,根据建筑的特点和功能,设计高能效的暖通空调设备系统,例如:热泵系统、蓄能系统和区域供热、供冷系统等。然后,在使用中采用能源管理和监控系统监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度,然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷,控制暖通空调系统的运行。在其他的家电产品和办公设备方面,应尽量使用节能认证的产品。如美国一般鼓励采用“能源之星”的产品,而澳大利亚对耗能大的家电产品实施最低能效标准(MEPS)。
1.4 提高总的能源利用效率
从一次能源转换到建筑设备系统使用的终端能源的过程中,能源损失很大。因此,应从全过程(包括开采、处理、输送、储存、分配和终端利用)进行评价,才能全面反映能源利用效率和能源对环境的影响。建筑中的能耗设备,如空调、热水器、洗衣机等应选用能源效率高的能源供应。例如,作为燃料,天然气比电能的总能源效率更高。采用第二代能源系统,可充分利用不同品位热能,最大限度地提高能源利用效率,如热电联产(CHP)、冷热电联产(CCHP)。
利用新能源
在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起至关重要的作用。新能源通常指非常规的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等。人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,使太阳能初步得到一些利用,如:①作为太阳能利用中的重要项目,太阳能热发电技术较为成熟,美国、以色列、澳大利亚等国投资兴建了一批试验性太阳能热发电站,以后可望实现太阳能热发电商业化;②随着太阳能光伏发电的发展,国外己建成不少光伏电站和“太阳屋顶”示范工程,将促进并网发电系统快速发展;③全世界已有数万台光伏水泵在各地运行;④太阳热水器技术比较成熟,已具备相应的技术标准和规范,但仍需进一步地完善太阳热水器的功能,并加强太阳能建筑一体化建设;⑤被动式太阳能建筑因构造简单、造价低,已经得到较广泛应用,其设计技术已相对较为成熟,已有可供参考的设计手册;⑥太阳能吸收式制冷技术出现较早,已应用在大型空调领域;太阳能吸附式制冷处于样机研制和实验研究阶段;⑦太阳能干燥和太阳灶已得到一定的推广应用。但从总体而言,太阳能利用的规模还不大,技术尚不完善,商品化程度也较低,仍需要继续深入广泛地研究。在利用地热能时,一方面可利用高温地热能发电或直接用于采暖供热和热水供应;另一方面可借助地源热泵和地道风系统利用低温地热能。风能发电较适用于多风海岸线山区和易引起强风的高层建筑,在英国和香港已有成功的工程实例,但在建筑领域,较为常见的风能利用形式是自然通风方式
2019年1月28日,住建部发布《关于印发2019年工程建设规范和标准编制及相关工作计划的通知》(建标函[2019]8号),《建筑环境通用规范》正式列入今年编制计划。《建筑环境通用规范》(征求意见稿)、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(征求意见稿)由中国建筑科学研究院有限公司牵头,联合十余家科研院所、设计院、高校和企业,针对建筑声、光、热环境、暖通空调等多专业设计、施工、验收及运行过程中技术和管理的基本要求,历时两年对国内外相关标准进行了系统研究和梳理,形成了一部多专业集成,覆盖工程建设全过程的综合性的建筑环境通用规范。
《建筑环境通用规范》(征求意见稿)分为总则、基本规定、建筑声环境、建筑光环境、建筑热工、供暖通风与空气调节、民用建筑室内空气质量、特殊洁净环境共8个章节和2个附录,内容涵盖了建筑声环境、建筑光环境、建筑热工、供暖通风与空气调节、室内空气质量和洁净受控环境的设计、施工验收及运行维护应达到的性能指标、基本要求及通用技术措施。
《建筑节能与可再生能源利用通用规范》(征求意见稿)分为总则、基本规定、新建建筑节能设计;既有建筑节能改造诊断、设计与评估;可再生能源应用系统设计;施工、调试及验收及运行维护应达到的性能指标、基本要求及通用技术措施。
对应用可再生能源并综合利用节能、节地、节水、节材及环境保护技术,
达到绿色建筑评价标准的项目,应优先列人示范任务,中央财政将加大补助力度。鼓励在绿色生态城区