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文檔簡介
可持續發展建筑觀可持續發展建筑觀建筑熱環境的設計目標:舒適健康節能
人·
建筑·
氣候建筑材料的熱工特性圍護結構總論(保溫、防潮、防熱)圍護結構解剖(墻、門窗、屋頂、地面)太陽與建筑建筑的自然通風可持續發展建筑觀可持續發展建筑觀生態生態建筑的內涵和目標舒適與健康建筑與資源綠色生態建筑設計策略可持續發展建筑觀生態建筑的資源特征減少能源消耗材料的可再生利用減少垃圾和廢物的排放生態建筑的概念生態建筑出現的背景二戰之后高速發展的工業社會對地球自然環境帶來的日益增長的損害。開始關注未來、重視能源問題和環境保護問題。建筑師和生態學家開始明確提出注重生態的設計思想和概念,也出現了很多體現建筑與生態結合的名詞,例如生態建筑(ecologicalarchitecture)、城市建筑生態學(arcology),生物結構(bio-tecture)或生態結構(eco-tecture),而生態建筑(ecologicalarchitecture)曾經被許多建筑師用來表示一種樸素的設計生態系統環境影響的設計研究。生態建筑的概念當時對于世界未來的發展趨勢,存在兩種截然不同的觀點。一種認為發展有極限,一種是發展無極限,極限論的代表任務是烏爾里西(EhrlichP.R.)夫婦,Commoner.B和MeadowsD.H.,他們認為世界末日是客觀存在的,應當采取控制增長的手段,而不是到面臨困境時再依靠技術創新。另一種以KahnH,西蒙和Vale.B&ValeR.夫婦為代表,認為技術足以解決環境問題,應當對生物圈和人類的適應能力充滿信心。關鍵在于技術創新,資源和能源短缺是可以解決的。生態建筑的概念兩種指導思想
一種側重于保存現有的生態資源,傾向于利用低技術、中間技術和適宜技術,強調合理利用地方材料,從而實現對地球自然生態系統的保護,重視體現建筑設計的地域特點。另一種側重于尋求技術的解決。傾向于利用高新技術、強調提高各種技術的使用效率,實現對地球自然生態系統的高效利用,重視“少費多用”的思想體現。兩種觀點都考慮減少使用不可再生資源,而最大限度地利用可再生資源,只是手法不同。生態建筑的概念80年代以來,人們的注意力逐漸集中到“可持續發展”這一主題,1987年正式提出了“可持續發展模式”是針對80年代以后產生的新的全球環境問題和氣候變化、溫室效應等現象提出的戰略性決策。是對以上兩種觀點的揚棄,兩種不同的設計理論和實踐正在走向融合。生態建筑大事記生態建筑大事記生態建筑現狀生態建筑評估體系和內容生態建筑大事記生態建筑大事記1976年在溫哥華召開的聯合國首屆人居大會,相繼成立了“聯合國人居委員會(CHS)”和“聯合國人居中心(UNCHS)1992年聯合國環境與發展大會通過的“21世紀議程”1994年,中國政府通過了《中國21世紀議程——人口、環境與發展白皮書》。1996年,聯合國第二次人居大會提出“人人享有適當的住房”和“城市化進程中人類住區可持續發展”。1999年,第20屆世界建筑師大會通過《北京憲章》2001年,聯合國人居II會議在伊斯坦布爾召開。生態建筑大事記現狀與趨勢高新技術在這一領域中占有重要地位,如:新能源、新材料、生物工程等;因地制宜地采用地方性材料和技術以降低成本也已成為發展趨勢;綠色生態建筑的發展已從單項技術和產品的使用走向系統技術的集成,進而形成一個以可持續發展為戰略、以高新技術為先導,全方位提升建筑品質的新領域。
生態建筑大事記評估體系形成人們環保意識的增強,建筑特別是住宅區的環境質量越來越受到重視。國際上發達國家紛紛以綠色生態住宅為主題制定相應的評價指標體系。其宗旨是在保護生態環境和節約各類資源的基礎上,在住宅全壽命的各個環節(材料生產及運輸、建造、使用、維修、改造、拆除)體現節約資源、減少污染,創造健康、舒適的居住環境,以及與周圍生態環境相融合這三大主題。
生態建筑的發展目標生態住宅技術評估體系內容小區環境規劃設計能源與環境室內環境質量小區水環境材料與資源
生態建筑的能源觀
節能與環境現代建筑是一種過分依賴有限能源的建筑,能源對于那些大量使用人工照明和人工空調得建筑來說意味著生命。生態建筑的能源觀
節能與環境能源觀生態建筑主張調整或者改變現行的設計觀念和方式,使建筑由高能耗向低能耗方向轉化,依靠節能技術,提高使用效率和開發新能源,使建筑逐步擺脫對傳統能源的過分依賴,實現一定程度上的能源使用的自給自足。生態建筑設計必須深入到整個生命周期中進行考察,評估建筑能耗狀況及其對環境的影響,建立新的能源觀。生態建筑的能源觀
節能與環境新材料和新構造研制、優化保溫材料的構造,提高建筑熱環境性能。例如在建筑物得內外表面或者外層結構的空氣層中,采用高效反射材料,可以將大部分的紅外射線反射回去,從而建筑物起到保溫和隔熱作用,目前美國已經開展大規模生產熱反射膜,主要用于建筑節能,此外還可運用高效節能玻璃,硅氣凝膠,新型節能墻體材料,達到節能的目的。生態建筑的能源觀
節能與環境新材料和新構造生態建筑的能源觀
節能與環境新型保溫材料生態建筑的能源觀
節能與環境被動式太陽能建筑研究再生能源的收集、貯存和熱回收裝置,被動式太陽房就是以建筑本身為太陽能收集器,達到屋內取暖和制冷得目的。
生態建筑的設計觀
建筑與氣候結合氣候,利用自然,少用人工環境現代經濟與技術得發展,已經使得人類可以利用機械空調來改善生活和工作環境,這是人類幸運,但是也是不幸,這種違背氣候環境的高能耗建筑使得我們付出了巨大的經濟和能源代價,同時增加了環境污染。事實上,人類對于環境的舒適、健康需求,常常無需現行得空調設備也能夠得到滿足。生態建筑的設計觀
建筑與氣候對于生態建筑來說,大自然是主要的供給者,而輔助設備系統屬于其次。因而,大部分的照明可以由太陽光提供,制冷由流動的空氣產生,采暖可以從人體和辦公設備中獲得,這些資源可以通過其他自然方式補充:太陽加熱,以風壓產生自然通風,以水的蒸發制冷。生態建筑的技術觀
技術與形式生態建筑是一個能積極地與環境相互作用的智能的可調節的系統,因此,它要求建筑圍護結構的材料和結構,一方面作為能源轉換的界面,需要收集、自然能源,并防止能源的流失,另一方面,圍護結構必須具備調節氣候的能力,以消除、緩解甚至改變氣候的波動,使得室內氣候趨于穩定,而實現這一理想,在很大程度上依賴技術進步。生態建筑的技術觀
技術與形式環保材料環保材料是生態建筑所必須的,必須對現有建材和技術進行環保節能評估,提出技術改良更新措施。
3R生態建筑總是立足于對資源的節約reduce、再利用reuse和循環生產recycle等方面。生態建筑的技術觀
技術與形式圍護結構生態建筑的形式必須有利于能源收集,建筑的圍護結構將不再是“內部”和“外部”的分界線,而將逐步一種具有多種功能的界面,生態建筑的材料和形式將是多種多樣的,尤其實外層材料將是高度綜合、高效多功能的。生態建筑的實踐與發展前景生態建筑的發展和未來生態建筑是一個新興的、動態的發展中的概念,它隨著技術與社會的進步而逐步充實意義。生態建筑將成為人類運用技術手段尋求與自然和諧共存,持續發展的理想建筑模式。
生態建筑的實踐與發展前景今天,生態建筑體系已經滲透到建筑設計的許多方面,建筑師將在現代社會中創造一種“回歸自然”的建筑形式。遵循建筑與自然生態環境相協調,設計出與自然、人、社會融為一體的人類生活空間。生態建筑的發展目標生態建筑的發展目標
舒適+健康高效+節儉美觀生態建筑的發展目標舒適:生態建筑的基礎生態建筑首先要滿足的是人體的舒適性,例如適宜的溫度、濕度。為了節能而降低熱舒適標準的做法是不可取的。但舒適也并不意味著盲目享樂和浪費。夏季辦公空間的設定空調溫度往往很低,需要著長衣長褲,甚至要穿薄毛衣,這種畸形的舒適是對能源、資源的極大浪費,同時也給人體健康埋下隱患,因為舒適并不意味著健康。
生態建筑的發展目標健康:生態建筑的理想
生態建筑應有益于人的身心健康。在心理健康方面,生態建筑既要保證家庭生活所需要的安全性、私密性,又要滿足鄰里交往、人與自然交往等要求。健康還指建筑與大自然的和諧關系,盡可能減少對自然環境的負面影響。
生態建筑的發展目標節約:生態建筑的核心內容
生態建筑所關注的核心問題是盡可能最大限度地節約資源和能源,特別是不可再生的資源和能源。以最低的能源、資源成本去獲取最高的效益。
建筑業以及與建筑業相關的其它產業(如建材生產、運輸等)消耗了大量的能源和資源。
如此高能耗中的相當一部分是由于人為的浪費造成的:
生態建筑的發展目標美觀:生態建筑與大自然相和諧的完美境界
生態建筑與大自然相和諧不僅體現在能量、物質方面,也同時體現在精神境界方面,包括生態建筑與自然景觀相融合,與社會文化相融合。生態美學是生態建筑不可或缺的靈魂。它尊重材料固有的美學特性,發揮材料最大的物理性能,不矯揉造作。高技術的條件下,它能顯示建造技術的精密、嚴謹;適用技術的條件下,它能體現純樸、自然、謙恭的態度。
舒適+健康舒適與健康對健康的再認識舒適未必健康營造健康的建筑室內環境舒適+健康舒適性人的舒適性是空氣溫度、空氣濕度、風速和平均輻射共同作用的結果人對氣候和環境產生的生理變化,是漫長歷史過程中進化的結果。人可以通過增減衣物調整對于外界微環境的要求。舒適+健康人的熱平衡與熱舒適
人體新陳代謝產熱熱平衡公式
Δq=H-qw±qr±qc
熱平衡與舒適熱平衡負荷熱平衡舒適+健康人對于環境的控制能力現代技術能夠創造恒溫恒濕的微環境現代技術能夠大面積控制室內環境空調技術是以大量消耗能源為代價的舒適+健康對健康的再認識完全受控的人工環境并非是人生存的理想環境長期生活再空調建筑中不利于人的健康空調建筑對人的生理健康和精神健康帶來負面影響舒適+健康舒適不等于健康這是一個簡單但又往往被忽視的道理。其中最根本的原因是人類生理進化的時間尺度是很長很長的。而和自然氣候完全屏蔽的、全空調的現代室內微氣候的歷史還不到100年。作為生物體,人類不可能在如此短的時間內通過遺傳來獲得適應這種環境的生理進化。舒適+健康空調綜合癥現代化的空調技術在給人們帶來舒適的同時,也往往使人體抵抗力下降,引發各種“空調病”。長期在空調環境下工作學習的人們,因室內空氣不流通、氧氣含量減少、有害氣體和病菌含量增多,會出現鼻頭昏、感冒、乏力、皮膚過敏、記憶力減退等癥狀,這種現象在醫學上被稱為“空調綜合癥”。舒適+健康空調病的原因空調病的發生主要是因為房間密閉性強、空氣流動性差、新風少以及陽光不足。在這樣的環境中,一是大量微生物滋生,容易感染微生物引發的疾病;二是溫度設定的太低,與室外溫差大,容易造成“熱沖擊”。
舒適+健康冬季采暖對于冬季采暖而言,也不是溫度越高就越舒適。即便是感覺舒適,也可能是以損害健康為代價的。冬季室內基礎溫度每升高1℃,能源消耗大約要增加7%,這對節約能源也是非常不利的。
舒適+健康恒溫恒濕不是理想的室內微環境無論是從人體健康、還是從節約能源的角度來看,與自然界完全隔絕的恒溫環境絕不是我們所追求的理想模式。如何更好地適應宏觀氣候,創造出舒適、健康、節儉的建筑微氣候(而不是千篇一律地、強硬地控制和改變建筑微氣候)便成為當今研究建筑與氣候關系問題的焦點。
舒適+健康營造健康的建筑室內環境采用自然方式結合人的舒適性要求將建筑微環境調節在人的舒適性范圍之內。高效+節儉人對自然資源的依賴性建筑能耗與建筑節能我國目前的建筑能源消耗狀況可再生能源的利用人與自然環境的關系人與自然人類本身是自然系統的一部分,與環境息息相關。即使是在科學技術取得突飛猛進的今天,主宰全球氣候的依舊是自然因素,而非人為因素。人類在大自然面前依然顯得無比脆弱。自然條件的突變和災害性氣候可能會對人類文明造成毀滅性打擊,曾經使恐龍滅絕的彗星同樣可能在極短的時間內滅絕人類。人與自然環境的關系人與環境人類是地球環境發展到一定階段的產物,只有依賴環境才能生存,只有適應環境才能繁衍和發展。但是,人類又與動物不同,只有人類可以改變環境,使環境為自己服務。隨著科學技術的發展,人類已經有許多方法可以在空前的規模上改變環境。人與自然環境的關系人類對環境的破壞在工業革命之后,尤其是20世紀的后幾十年,人類在不斷地向自然環境索取物質能量的同時,又不停地向環境過量排放廢棄物和無序的能量,破壞人與環境的平衡,導致全世界出現包括生態破壞和環境污染等問題。
人與自然環境的關系人口劇增據聯合國統計,現在全世界每天有25萬人出生,全世界的人口由1950年的25億到1993年的55億人,在43年里增加數已經超過了1倍。世界人口增長呈J形曲線人與自然環境的關系人口對資源的壓力自1900年以來,世界經濟的增長超過了20倍,工業產品已經達到5000%。可見人口劇增和城市化進程對資源和經濟產品需求帶來的壓力。人與自然環境的關系人類對地球資源的需求同樣呈J形曲線人與自然環境的關系自然資源主要包括里水資源、森林資源和能源。
人類的生活和生產都離不開水。世界上有三分之一的人生活在缺水地區,人類對水消耗的增長速度比人類增長快2倍。1980年,全世界被毀壞的森林面積為1130平方公里,1991年毀林達1700平方公里。在過去的十年中,熱帶雨林的砍伐量增加了50%。世界各國的汽車、工業和公用事業每天燃燒6000萬桶石油和1700多萬噸煤,其中幾個經濟規模最大的國家所消耗的礦物燃料占43%
人與自然環境的關系人類對自然環境的影響的表現之一大量采掘、冶煉資源并對環境造成污染人與自然環境的關系人類對自然環境的影響的表現之二對能源過度索取并排放廢物1991年海灣戰爭及其戰后,石油溢流和焚燒導致環境的破壞。人與自然環境的關系人類對自然環境的影響的表現之三破壞森林和荒漠化人造衛星拍攝的反映地球資源、沙漠、海洋浮游生物濃度情況的照片,雨林和比較富饒的地區為深綠色、沙漠顯示為黃色,海洋浮游生物濃度的顏色從紅(最高)到橙、黃綠、藍(最低)人與自然環境的關系土地貧瘠化過度放牧和水土流失特大洪水災害導致人口密度很大的孟加拉國成千上萬人喪生。
人與自然環境的關系排放大量廢物現代化生活、對資源過度索取以及工業產品用于農業導致環境污惡化可持續發展建筑觀環境與發展當代科學技術進步和社會生產力的發展,加速了人類文明的進程。與此同時,人類社會業面臨著一系列重點的環境與發展問題,人口劇增,資源過度消耗、氣候變異,環境污染和生態破壞等問題威脅著人類的生存和發展。在嚴峻的現實面前,人們不得不重新審視和評判我們現時的奉為信條的城市發展史觀和價值系統。
人與自然環境的關系在城市發展和建設過程中必須優先考慮生態環境問題。1992年聯合國環境與發展大會“里約宣言”提出的“可持續發展”思想的基本內涵,也就是要改變以犧牲環境為代價的、掠奪性的甚至是破壞性的發展模式,從傳統的資源型發展模式走上生態型發展模式。人與自然環境的關系
新的建筑觀(可持續發展價值觀)從傳統的資源型發展模式走上生態型發展模式,經濟與社會、環境協調發展。經濟持續發展是社會發展的前提與基礎。社會持續發展是經濟發展的結果與目的。環境生態持續發展是經濟、社會發展的條件。建筑是三者的綜合體,新的發展必然導致產生新的建筑觀……可持續發展價值觀,即保護生態,創造可持續發展的人類生存環境
。人與自然環境的關系『聯合國人類環境會議宣言』1992年在巴西里約熱內盧進行的聯合國環境與發展大會通過了『聯合國人類環境會議宣言』,指出人類處于普遍受到關注的可持續發展問題的中心,人類享有以與自然相和諧的方式過健康而富有生產成果的生活的權利,為了實現可持續發展,應當減少和消除不能持續的生產和消費方式,引導這個世界發展能夠滿足人類和環境雙重需要的技術。人與自然環境的關系人們開始重視對資源的有效利用重視保護水源和水的循環再利用,減少能源消耗,保護森林,重視原材料的再利用。不再以片面追求產量為目標,而把環境保護和生產效率結合起來考慮。耗能與節能
人對能源的需求從刀耕火種到現代信息社會,人類從未離開過能源。人類在進化過程中,能源一直起著關鍵作用,數千年里,人類從依賴可以再生和重復使用的木材、風力、水力、獸力以及人力等資源到現在主要依靠不可再生的礦物燃料。耗能與節能人類不同的發展時期,人的能耗不斷變化,食物耗能所占的比例總是很少,農業社會,燃料主要來自木材和其他生物燃料。工業社會,人們開始使用礦物燃料,19世紀中葉從木材向煤的轉變代表向使用礦物燃料的第一次轉變,第二次轉變即轉變為使用石油和天然氣大于始于20世紀初期。在工業化國家,石油和天然氣是主要的能源。最早的人類是素食人,以采集為生,食物消費就是他們所需要消耗的能量的全部,大約是每天8000-12000千焦耳,后來食物種類擴大到動物,并且開始學會利用火,人類消費的能源增加。耗能與節能工業革命從總體上增加了人類對能源的需求(以18世紀后期蒸氣機的發明和19世紀后期的內燃機為標志)。一方面減少了對動物、風和水力的依賴。另一方面則是把以煤炭、石油和天然氣形式貯存的碳大量地從地下取出來,并加以燃燒產生二氧化碳、熱、水蒸氣以及數量略少的二氧化硫和其他氣體。耗能與節能隨著現代化程度的提高,人類對能源的依賴日益加深。從家庭來講,現在每月的能源消耗可能已達到十年前的3~5倍,能源消耗量的增加,一方面體現了生活質量的提高,另一方面也充分說明了能源在社會發展中所起的作用是十分重要的。耗能與節能可再生和不可再生能源不可再生能源礦物燃料包括石油、煤炭等可再生能源太陽能、風能、水電能、海洋能等耗能與節能·建筑節能建筑耗能目前全世界的絕大多數建筑都不節能。因而導致不必要的使用大量的電力和其他燃料來提供基本的照明、空間供熱以及空調的要求。耗能與節能·建筑節能房屋門、窗、屋頂、基礎部位熱損失情況(用紅、白、黃顏色表示),在美國、住宅的熱損失和空氣滲透、相當于在寒冷季節把一扇窗戶完全打開,大約相當于浪費供熱和制冷總能量的50%。
耗能與節能·建筑節能建筑能源消耗占全部能耗的比例在美國,建筑消耗的能源占全部基本能耗的35%以上。研究表明,改進能源最終的使用效率,可以使美國對服務建筑的能源需求量減少50%。我國目前的建筑能源消耗狀況我國建筑能源消耗狀況我國采暖區城鎮人口只占全國人口的13.6%,而采暖用能卻占到全國總能耗的9.6%。由于經濟的發展,采暖范圍日益擴大,空調建筑迅速增加,建筑能耗增長的速度將遠高于能源生產增長的速度,從而成為國民經濟的一個重要的制約因素。我國目前的建筑能源消耗狀況我國的能源結構和城市環境污染從能源資源條件看,我國煤炭和水力資源總量比較豐富,但儲量按人口平均值,仍低于世界人均水平煤燃燒所排放的硫和氮的氧化物,會危害人體健康,造成環境酸化,而產生的二氧化碳的積累,將導致地球產生重大氣候變化,危及人類生存。建筑采暖用能無疑是造成大氣污染的一個主要因素。以北京的大氣環境來說,幾個污染因素指標,如SO2、NOx等,在非采暖期是符合國家標準的,而在采暖期則大大超過標準。我國目前的建筑能源消耗狀況生活水平的提高導致對能源的需求激增隨著生活水平的提高,舒適的建筑熱環境已成為人們生活的需要。在發達國家,適宜的室溫已成為一種基本需要,他們通過越來越有效地利用好能源,滿足了這種需要。在我國,這種需要也在日益迫切。我國冬冷夏熱的問題相當突出,生活越是改善,越不堪忍受寒冬暑夏的折磨,冬天需要采暖,夏天想要空調,這都需要用能源。我國目前的建筑能源消耗狀況建筑規模巨大、采暖系統落后
我國人口眾多,因此房屋建筑規模巨大。以北京為例,1994年常住人口1050萬人,城市實有房屋建筑面積2.4億m2,其中住宅建筑面積1.2億m2,人均居住面積已達8.7m2。數量如此龐大的房屋建筑,保溫隔熱和氣密性卻很差,采暖系統相當落后。以北京市建造數量較多的多層磚混住宅為例,過去長期沿用37cm實心粘土磚外墻,24cm實心粘土磚樓梯間墻,單層鋼窗。由于門窗單薄,縫隙不嚴,門窗及空氣滲透所損失的熱量,占到全部熱損失的一半以上,而外墻和樓梯間墻的保溫效果也差,散熱量超過總散熱量的1/3。我國目前的建筑能源消耗狀況建筑采暖我國長期以來,習慣上采暖地區為一年內日平均氣溫5℃超過90d的地區,這個范圍大部分在隴海線東、中段以北,主要是“三北”(即東北、華北及西北)地區。我國目前的建筑能源消耗狀況建筑采暖采暖系統落后
供熱方式大體可分為火爐(火墻、火炕)采暖,分散鍋爐房供暖,區域鍋爐房供暖,城市集中供熱等幾種,也有部分工業余熱及廢熱用于建筑采暖。從全國采暖區城鎮看,以火爐采暖為最多,而火爐采暖的熱效率平均只有15%~25%。從北方采暖區大城市來看,以分散鍋爐房供暖比重為最大。這些鍋爐普遍在低負荷、低效率下運行。從發展趨勢看,火爐采暖比例在逐步減少。但是,目前,熱效率低,供熱成本高,對環境污染大的供暖方式,仍占主導地位。我國目前的建筑能源消耗狀況建筑采暖在采暖區以南的長江流域,城鎮人口有1.5億、這個地區夏天悶熱,冬天陰冷。空氣濕度大,冬天和夏天相對濕度平均高達71%~83%,冷月室內平均氣溫只有4~6℃。建筑物保溫隔熱普遍不良,又無采暖設施。冷天防寒,長江中下游城鎮除用蜂窩煤爐外,用電或煤氣、紅外輻射爐的也越來越多,為了排出燃燒氣味及室內潮氣又需要加強通風,結果使室溫增加有限,能源效率很低。
我國目前的建筑能源消耗狀況我國的建筑能耗構成建筑能耗一般包括建筑采暖、空調、降溫、電氣、照明、炊事、熱水供應等所使用的能量。建筑采暖、空調、降溫和照明所使用的能源中以采暖能耗數量最多。
我國目前的建筑能源消耗狀況我國的建筑能耗與發達國家的對比我國氣候的特點(溫度、采暖度日數、濕度、太陽輻射)外圍護結構傳熱系數的對比建筑能耗對比我國目前的建筑能源消耗狀況我國氣候的特點我國南北跨越熱、溫、寒幾個氣候帶,氣候類型多種多樣。大部分地區屬于東亞季風氣候,冬夏盛行風向交替變更,冬季多干冷的偏北風,夏季多暖濕的偏南風。我國氣候還有很強的大陸性氣候特征,即氣溫年較差大,冬季平均溫度大大低于同緯度地區,而夏季平均溫度又略高于同緯度地區。我國目前的建筑能源消耗狀況溫度我國冬季受北方冷空氣侵襲,大部分地區在極地大陸氣團控制之下,高緯度的寒冷氣團通過冬季風不斷輸送到低緯度。我國冬季氣溫較低,南北溫差很大,主要是由于寒潮活動所致。
不僅冬天氣溫較低,而且冷季時間很長。即使在東部平原地區、一年內寒冷的持續時間也相當漫長。和同緯度的世界其他地區相比,除了沙漠干旱地帶以外,我國又是夏季最暖熱的國家。我國目前的建筑能源消耗狀況采暖度日數建筑節能往往以采暖度日數作為冷天氣候的一個重要基礎數據。采暖度日數是指室外日平均氣溫與采暖基準溫度之差值與天數乘積之和。國際上通常采用18℃作為采暖基準溫度。凡平均溫度低于基準溫度的日子,均計入采暖度日數。與相同緯度的北半球城市對比,我國各城市的采暖度日數較高。
我國目前的建筑能源消耗狀況濕度我國氣候除西部和西北地區全年都相當干燥以外,整個東部經濟發達地區最熱月平均濕度均較高,一般達75%~81%;這些地區到了最冷月,在華北北部濕度較低,而長江流域一帶仍保持較高濕度,達73%~83%。我國目前的建筑能源消耗狀況太陽輻射在氣候資源方面,太陽輻射對建筑節能是個有利因素。我國占有一定優勢。與許多發達國家、尤其是歐洲國家相比.我國北方寒冷的冬季晴天較多,日照時間普遍較長,太陽輻射強度較大。冬季太陽入射角較低,建筑南向窗戶接收到的太陽輻射較多,愈是寒冷的月份,南向受到的太陽輻射量愈多,這對于外界的寒冷氣候構成一種補償。我國目前的建筑能源消耗狀況外圍護結構傳熱系數的對比發達國家在1973年世界性石油危機后,普遍強化建筑節能。從建筑立法和節能技術上予以保證。從經濟政策上加以引導、鼓勵或限制。為了推進建筑節能,各國都已頒布了若干項標準,組成配套的標準系列。隨著技術的進步,相應修訂節能標準,提高節能要求,挖掘能源潛力。我國目前的建筑能源消耗狀況我國的建筑節能標準
1986年頒布的《民用建筑熱工設計規程》(JGJ24-86)和《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)1996年7月1日開始施行的《民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)對比,已有較大的提高。我國目前的建筑能源消耗狀況中外圍護結構傳熱系數比較不同國家、不同地區氣候條件的差別。一般情況是:氣候越是寒冷,采暖度日數越高,其建筑外圍護結構的傳熱系數的規定就應越是嚴格。
目前我國建筑保溫隔熱水平與氣候條件接近的發達國家相比,差距相當大。大體上外墻差4~5倍,屋頂差2.5~5.5倍,外窗差l.5~2.2倍,門窗氣密性差3~6倍。國內外建筑外圍護結構傳熱系數(W/(m2·K))比較國別外墻外窗屋頂北京(節能標準’96)1.160.824.000.91哈爾濱(節能標準’96)0.520.402.500.500.30瑞典南部(包括斯德哥爾摩)0.172.00.12丹麥0.202.90.15德國柏林英國加拿大(相當于哈爾濱)0.272.220.17-0.31加拿大(相當于北京)0.362.860.23-0.40日本北海道0.422.330.23日本東京都0.876.510.66我國目前的建筑能源消耗狀況住宅能耗與總能耗發達國家隨著生活水平的提高,住宅能耗所占的比例也逐步增長。到了近期,其住宅能耗占全國能源消耗總量的比例都相當高。歐洲一些國家的情況見圖。
我國目前的建筑能源消耗狀況舒適性、采暖能源和熱水供應發達國家城市及鄉村建筑冷天普遍采暖,在氣溫低于舒適溫度時就開啟采暖設備。采暖系統所用的能源主要不是從煤,而多是用煤氣、燃料油或者電力。在相近的氣候條件下,發達國家一年內采暖時間較長,并常年供應家用熱水;我國按規定只有采暖區中的城鎮才可設采暖設施。盡管非采暖區很多地方冬天寒冷的時間也相當漫長。實際上采暖區南部的一些建筑有的也無采暖設施,更何況廣大北方農村。我國目前的建筑能源消耗狀況綜合分析與氣候條件接近的發達國家相比,我國建筑圍護結構的保溫隔熱水平差得很遠,采暖系統的熱效率相當低,也缺乏控制調節。發達國家獨戶住宅和聯戶住宅多,其建筑體型系數較大,歐洲國家冬季通過太陽輻射得熱較少。從總體上看,我國單位建筑面積采暖能耗為同等條件下發達國家的3倍左右。
新能源的利用解決能源問題的途徑,一是節約能源,二是尋找新能源也就是可再生能源。技術進步產業化政策激勵
新能源的利用可再生能源太陽能風能地熱能海洋能生物能新能源的利用·太陽能太陽能蘊涵量巨大技術成熟可靠(光熱效應,光電效應)新能源的利用·太陽能地球軌道上的平均太陽輻射強度為1367w/m2。在海平面上的標準峰值強度為1000w/m2,地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/m2,相當于有102,000TW的能量。雖然太陽能資源總量相當于現在人類所利用的能源的一萬多倍,但太陽能的能量密度低,而且它因地而異,因時而變,這是開發利用太陽能面臨的主要問題。
新能源的利用·太陽能廣義的太陽能所包括的范圍非常大,狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。新能源的利用·太陽能太陽能作為可再生能源的一種,是指太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術,再利用熱能進行發電的稱為太陽能熱發電,也屬于這一技術領域;通過轉換裝置把太陽輻射能轉換成電能利用的屬于太陽能光發電技術,光電轉換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換的,因此又稱太陽能光伏技術。新能源的利用·太陽能20世紀50年代,太陽能利用領域出現了兩項重大技術突破:一是1954年美國貝爾實驗室研制出6%的實用型單晶硅電池;二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層(黑鎳)。這兩項技術的突破,為太陽能利用進入現代發展時期奠定了技術基礎。新能源的利用·風能風能風是地球上的一種自然現象,它是由太陽輻射熱引起的地球表面各處受熱不同,產生溫差,從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能,但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74×109MW,其中可利用的風能為2×107MW,比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。新能源的利用·風能風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力,特別是對沿海島嶼,交通不便的邊遠山區,地廣人稀的草原牧場有著十分重要的意義。即使在發達國家,風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。新能源的利用·風能人類利用風能的歷史我國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數世紀我國人民就利用風力提水、灌溉、磨面、舂米,用風帆推動船舶前進。到了宋代更是我國應用風車的全盛時代,當時流行的垂直軸風車,一直沿用至今。國外,公元前2世紀,古波斯人就利用垂直軸風車碾米。10世紀伊斯蘭人用風車提水,11世紀風車在中東已獲得廣泛的應用。13世紀風車傳至歐洲,14世紀已成為歐洲不可缺少的原動機。在荷蘭風車先用于萊茵河三角洲湖地和低濕地的汲水,以后又用于榨油和鋸木。只是由于蒸汽機的出現,才使歐洲風車數目急劇下降。新能源的利用·風能風力電站美國早在1974年就開始實行聯邦風能計劃。其內容主要是:評估國家的風能資源;研究風能開發中的社會和環境問題;改進風力機的性能,降低造價;現在世界上最大的新型風力發電機組已在夏威夷島建成運行,其風力機葉片直徑為97.5m,重144t,風輪迎風角的調整和機組的運行都由計算機控制,年發電量達1000萬kw·h。根據美國能源部的統計至1990年美國風力發電已占總發電量的1%。在瑞典、荷蘭、英國、丹麥、德國、日本、西班牙,也根據各自國家的情況制定了相應的風力發電計劃。新能源的利用·風能
我國位于亞洲大陸東南、瀕臨太平洋西岸,季風強盛。全國風力資源的總儲量為每年16億kw,近期可開發的約為1.6億kw,內蒙古、青海、黑龍江、甘肅等省風能儲量居我國前列。
新能源的利用·地熱能地熱能地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變,集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。如果熱量提取的速度不超過補充的速度,那么地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。據估計,每年從地球內部傳到地面的熱能相當于100PW·h。地熱能的分布相對來說比較分散,開發難度大。
新能源的利用·地熱能地熱能是來自地球深處的可再生熱能。地下水的深處循環和來自極深處的巖漿侵入到地殼后,把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方,熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面。自史前起它們就已被用于洗浴和蒸煮。通過鉆井,這些熱能可以從地下的儲層引入水池。房間、溫室和發電站。新能源的利用·海洋能海洋能地球表面海洋面積達占71%,整個海水的容積多達1.37×109km3,汪洋大海蘊藏著巨大的能量。海洋能是指依附在海水中的可再生能源,包括:潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等,五種海洋能理論上可再生的總量為766億千瓦。新能源的利用·海洋能太陽到達地球的能量,大部分落在海洋上空和海水中,部分轉化為各種形式的海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發能量,這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐與潮流能來源于月球、太陽引力,其他海洋能均來源于太陽輻射。新能源的利用·水力能水電能許多世紀以前,人類就開始利用水的下落所產生的能量。最初,人們以機械的形式利用這種能量。在19世紀末期,人們學會將水能轉換為電能。早期的水電站規模非常小,只為電站附近的居民服務。隨著輸電網的發展及輸網能力的不斷提高,水力發電逐漸向大型化方向發展,并從這種大規模的發展中獲得了益處。新能源的利用
·生物能生物能生物質能是指由光合作用而產生的各種有機體。生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式,一種以生物質為載體的能量,它直接或間接地來源于植物的光合作用,在各種可再生能源中,生物質是獨特的,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。
新能源的利用·生物能據估計,地球上每年植物光合作用固定的碳達2×1011t,含能量達3×1021J,因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能,相當于全世界每年耗能量的10倍。世界上生物質資源數量龐大,形式繁多,其中包括薪柴,農林作物,尤其是為了生產能源而種植的能源作物,農業和林業殘剩物,食品加工和林產品加工的下腳料,城市固體廢棄物,生活污水和水生植物等等(中國生物質資源主要是農業廢棄物及農林產品加工業廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮生活垃圾等四個方面)
新能源的利用·生物能生物能大致可以分為兩類——傳統和現代現代生物能是指那些可以大規模用于代替常規能源亦即礦物類固體、液體和氣體燃料的各種生物能。巴西、瑞典、美國的生物能計劃便是這類生物能的例子。現代生物質包括:1、木質廢棄物(工業性的);2、甘蔗渣(工業性的);2、城市廢物;3、生物燃料(包括沼氣和能源型作物)。傳統生物能主要限于發展中國家、廣義來說它包括所有小規模使用的生物能。第三世界農村燒飯用的薪柴便是其中的典型例子。傳統生物質包括:1、家庭使用的薪柴和木炭;2、稻草,也包括稻殼;3、其他的植物性廢棄物;4、動物的糞便。
新能源的利用·生物能生物能的種類
薪柴 農作物殘渣牲畜糞便 制糖作物水生植物 光合成微生物城市垃圾 城市污水新能源的利用·生物能生物能的開發和利用的技術手段:直接燃燒生物質來產生熱能、蒸汽或電能。利用能源作物生產液體燃料。目前具有發展潛力的能源作物包括:快速成長作物樹木、糖與淀粉作物(供制造乙醇)、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。生產木炭和炭。生物質(熱解)氣化后用于電力生產。對農業廢棄物、糞便、污水或城市固體廢物等進行厭氧消化,以生產沼氣。生態建筑規劃設計策略生態建筑所涉及的技術體系非常龐大,其主要技術策略包括以下幾方面:能源的開發與利用。充分考慮氣候因素和場地因素。水的循環利用與中水處理。建筑材料的無害化、可降解、可再生、可循環。采取最有效的供暖、制冷方式。合理布置室外綠化和水體,改善室
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