1、中国的建筑节能 现状, 问题 & 解决途径,江亿 清华大学建筑节能研究中心,Energy consumption in the world (2005),Data source: Energy Information Administration. International Energy Outlook 2008.,Per capita,各国建筑能耗现状,USA,Canada,UK,JP,China urban,USA: kgce/m2.a,Japan: kgce/m2.a,China current level,美日单位建筑面积能耗的发展变化,各类建筑能耗的逐年变化（单位面积）,Heati
2、ng north,Non-residential exclude heating,Residential exclude heating,Heating south,各类建筑能耗总量的逐年变化,北方城镇建筑采暖,北方城镇建筑采暖,总的建筑面积约75 亿 m2 总的采暖能耗约1.42 亿吨标煤/年 占我国城镇建筑能耗总量约40% 采暖方式: 26 亿 m2 是热电联产集中供热 26 亿 m2 是各类燃煤或燃气锅炉位热源的集中供热 23 亿 m2 是其它分散系统，如小煤炉，热泵，电热采暖等,各种采暖方式的能量流程,建筑采暖 需求,家庭独立采暖,过量供热损失,建筑入口,全楼集中采暖,热力站,管网损失
3、,小区 锅炉房,城市管网,CHP,区域锅炉房,管网损失,循环泵,循环泵,0.35GJ,0.03GJ,0.01GJ,0.38GJ,0.5GJ,0.01GJ,楼间不平衡损失,0.1GJ,0.49GJ,单位: 每平米建筑每采暖季的能耗,建筑采暖热需求,China,Europe,趋势,结论： 中国与西欧、北欧的采暖需热量水平大致相当,北京和欧洲建筑的采暖需热量,北京实测不同保温建筑的采暖热量,各国采暖热量比对,北京集中供热系统实际供热量,北京CHP 系统各热力站实际供热量,北京各锅炉房方式实际供热量,1 GJ = 278 kWh 100 kWh= 0.36 GJ,Reference demand va
4、lue,Reference demand value,Over supply is about 20%30% of demand,北京分户燃气炉采暖实际能耗,CHP 系统的效率,常规电厂,320 g 标煤,1 kWh,小型 CHP,1 kWh 电力,614 g标煤,3.25 kWh 热量,294 g 标煤产生3.25 kWh 热量 等效效率：136% !,85%效率 的锅炉,145 g标煤,1 kWh,大型CHP,1 kWh 电力.,410 g coal,1.34 kWh 热量,90 g 标煤产生 1.34 kWh 热量等效效率：183% !,总的热效率：85%,总的热效率： 70%,参考系统
5、,相对采暖煤耗: 12 kg 标煤/m2.a,锅炉效率,大型燃煤锅炉 ( 20 ton/hr): 85%, 145g/kWh, 低污染 小型燃煤锅炉 ( 85%, 容量无关，清洁燃烧,平均采暖能耗: 20 kg/m2.a,分户独立采暖,分户燃煤炉: 30%, 410g/kWh 分户燃气炉: 90%, 135g/kWh 热泵: 85%110%， 折合为标煤120g/kWh 直接电热: 35%， 折合为标煤 351g/kWh,平均采暖能耗: 25 kg/m2.a,北方城镇采暖节能关键,扩大 CHP 和集中供热的比例城市管网的输送容量限制城市周边新建电厂位置的限制 发展垃圾和生物质能等多种热源 通过
6、“热改”降低过量供热率 必须实现分户的室温调节，在此基础上按热量收费 供热的补贴和社会保障体制 供热公司的体制与机制的改革 改善保温不良建筑的围护结构 依靠热泵能解决北方采暖吗？,北方城镇采暖的节能潜力,通过“热改”实现分户室温可调，节能 20% 扩大 CHP 从目前的 30% 到 50%, 节能10% CHP热源效率的进一步提高 把剩下的小型燃煤锅炉替换为高效的大型燃煤锅炉, 节能7% 改善保温不良建筑的围护结构, 节能10% 上述措施全部实现，可节能 40%45%,长江流域建筑冬季采暖,长江中下游流域采暖,约70 亿 m2 建筑 冬季外温： 010 按照以前的建筑规范，不属于采暖区域 大部
7、分建筑目前是 “部分时间, 部分空间”方式 目前采暖能耗：68 kWh/m2.a 电力，或不到 3 kg/m2.a 标煤,苏州采暖用电,In South China urban, energy for heating is between 68 kWh/m2.a,三个城市住宅的年用电量,冬季住宅室内温度,Morning (6:00-8:00),Evening (19:00-21:00),District heating,Individual heating,几个城市不同室温的采暖电耗（模拟）,Heat pumps, COP=1.9,长江流域城镇采暖,目前实际能耗远低于北方城镇 (3 20 kg
8、/m2) 能耗低的主要原因是部分时间、部分空间和较低的室内温度 目前有些地区开始实施集中供热，造成实际能耗增加 35 倍 问题: 是应维持现状还是发展集中供热？应采用那种方式？,长江流域冬季采暖的节能潜力,很难在目前的水平上使能耗进一步降低 如果全面推广集中供热，将使能耗增加 24 倍，这将使这一地区的采暖能耗占到我国城镇建筑能耗总量的 20% 任务：怎样在维持目前能耗水平的前提下，改善室内环境？要依靠新的技术方式的创新 怎样在改善舒适性与节能间实现平衡？ 在这一地区的建筑保温非常重要吗？ 发展基于热泵的户式分室可调的热环境控制系统,住宅能耗的各国比较,USA,Fr,USA,JP,China,
9、 167,北京住宅夏季空调能耗,5 floors, 1981, 74m2/unitSplit unit,B.18 floors, 1996, 103m2/unit,Split unit,C. 26 floors, 2003, 141m2/unitSplit unit,D. 26 floors, 2004, 132m2/unitone outdoor & multi indoor units,E. 26 floors, 2005, 280 m2/unitCentral AC system,北京住宅夏季空调能耗,kWh/m2.year,各座建筑夏季空调平均电耗: kWh/m2.年,Split,Sp
10、lit,Split,VRF,Central,案例: 建筑A的空调能耗,The measured energy consumption of AC in every units of a residential building in Beijing,2006, split unit,案例: 建筑B的空调能耗,同一位置，不同楼层各户的空调能耗,能耗的巨大差别何处来？,主要原因: 不同的运行时间 为什么不同住户间的运行时间差别这样大? 建筑围护结构差别？不是原因 收入水平？ 弱相关 家庭成员年龄: 强相关 不同的生活方式生活习惯是造成能耗巨大差别的主要原因,苏州住宅能耗调查结果,北京住宅能耗调查结
11、果,当前住宅能耗的特点,差别巨大, 20% 能耗最高的住户消耗住宅能耗总量的一半 巨大的能耗差别源于不同的生活方式 能耗差异与收入呈弱相关，但是与年龄呈强相关 维持住宅低能耗水平的关键是倡导“绿色生活”模式 住宅目标：在目前能耗水平上，通过技术创新，改善室内环境、提高服务水平,非住宅建筑能耗（除采暖外）,总量: 70亿 m2 建筑面积 能耗: 30% 的城镇建筑总能耗 特点: 以单位面积分析，相互差别在10 倍以上,各国非住宅建筑能耗比较,北京校园建筑能耗,Electricity of Campus Buildings (A), kWh/m2.a,无空调建筑,分体空调建筑,中央空调建筑,美国费
12、城某校园各座建筑电耗,Electricity of Campus Buildings (B), kWh/m2.a Excluding District Cooling Plant,该校园有集中供热（蒸汽）和集中供冷系统,中美建筑能耗差别巨大的原因,通风风机电耗 气密性耗的建筑: 70 110 kWh/m2.a 全空气系统: 30 70 kWh/m2.a 自然通风为主的建筑: 10 kWh/m2.a 设备和照明运行时间 运行方式,英国办公室建筑能耗统计,北京非住宅建筑能耗参考值（不包括采暖）,普通与高档非住宅建筑的主要区别:单体规模与形状, 自然采光还是人工采光为主能否开窗, 自然通风还是机械通
13、风为主空调方式, VAV, FCU 还是分散方式的空调 围护结构: 全玻璃幕墙还是一般墙体,当前非住宅建筑建设的特点,高档建筑在新建建筑中的比例迅速增加 普通办公建筑通过大修改造也升级为高档建筑 同样功能的建筑, 高档建筑能耗比普通建筑高35倍以上 技术进步只能是高档建筑能耗降低 30%50% 高档建筑通常并不能提供更舒适健康的环境，反之，经常得到更多的抱怨 关键是营造建筑环境的理念：是营造与自然和谐、沟通、适当改善的室内环境，还是要全面掌控？ 从以上背景出发，什么是非住宅建筑节能的发展方向？,营造室内环境的两种途径,机械系统优先 全面控制 恒定参数建筑和系统风格 尽可能密闭 尽可能保温 带有
14、排风热回收的机械通风 集中式系统 运行模式 “全时间，全空间”,自然优先 与自然环境相连 通过机械系统改善极端状况 可变化的室内环境 建筑和系统风格 可开启外窗 适度保温 自认通风优先 分散式系统 运行模式 “部分时间，部分空间”,这是发达国家和发展中国家建筑能耗巨大差别的主要原因所营造的室内环境效果，所提供的服务水平会有些不同 我们应维持我们的传统文化和生活方式，还是应“与国际接轨”？这是发展中国家面临的巨大挑战，也是能否实现可持续发展的关键,决定建筑实际能耗的因素,Building & System,建筑能耗,Construction,Tech. Systems,Climate,Occup
15、ant act.,Way of operation.,Set point & schedule.,什么是生活模式？,对室内环境状态的需求 温度、湿度: 恒定 / 可变 与室外空气换气: 定常 /可变 系统运行时间: 全天24小时 / 按时间表运行 根据室外气候调整围护结构 开窗通风 调整外遮阳以改善采光和热状态 机械系统 全时间 / 部分时间; 全空间 / 个体的 集中的 / 分散的,可能的解决途径: 绿色生活模式,先进技术与绿色生活模式的完美结合 应该取什么样的设计标准？ 建筑能耗预测与评价 建筑机械系统设计 如果完全按照“标准”需求设计建筑和系统，就不能实现绿色生活模式 外窗是否可开? 建
16、筑服务系统是否可独立调节？,实现舒适性的不同途径（例）,香港或广州的建筑应怎样保温？ 如果要求室内温度全年在 22 24, 围护结构需要好的保温和密闭 如果要求室内温度全年在 1629, 则要求适度保温, 可调外遮阳 & 有效的自然通风。过度保温将会增加过度季的制冷需求 我们应按照什么需求建造？建筑节能标准中应按照哪个需求去规范?,满足舒适要求的不同途径,完全关闭外窗，采用机械通风和排风热回收 定常的室内外唤换气量 由于热回收的作用，进入室内的新风总是接近室内状态 风机电耗 5 W/m2 ，既44 kWh/m2a 全年耗冷量 80 kWh/m2.a, 或 30 kWh/m2.a 电力 全年空调
17、通风耗电44+30=74kWh/m2.a,室外状态适宜时，开窗通风室外太冷太热时，关闭外窗 无风机电耗 全年耗冷量40 kWh/m2.a , 或 15 kWh/m2.a 电力 全年需多消耗热量2030 kWh/m2.a 或 15 kWh/m2.a 电力（热泵） 全年空调通风耗电15+15=30kWh/m2.a 电力,满足舒适环境的不同途径,大型多户住宅应采用中央空调还是分散式空调？ 如果全天24小时任何位置都要求同样的室内状态，中央空调可以获得高效率 如果只是部分时间部分空间需要环境控制, 则分散式空调能耗仅为中央空调的 10%20% 大规模集中区域供冷更不适宜！ 集中冷源的效率可能可提高 1
18、0% 管网系统要额外消耗很大的循环水泵电耗 当所有的建筑都同时要求全面空调时，可能适合，但决不适合“部分空间、部分时间”的需求,History and trend: energy in buildings,USA: kgce/m2.a,Japan: kgce/m2.a,China current level,Where the new economic group countries such as India, Brazil, and China, with 3 billion populationswill go?,实现中国建筑节能目标的主要任务,降低北方城镇采暖能耗 通过“热改”建立完善
19、能够激励节能的市场机制 扩大热电联产规模和比例，替换小容量燃煤锅炉 改善围护结构保温性能 维持南方地区目前的的能耗采暖现状，通过技术创新改善室内环境 可以把冬季室内设定值定在 15吗？ 决不能在这一地区发展区域供热或区域供冷 优先发展基于热泵的局部可调的分散的供冷供热方式,实现中国建筑节能目标的主要任务,通过加强管理和技术创新，大幅度降低公共建筑能耗 控制大型公建规模 科学态度对待新建建筑，反对盲目“追新求大” 开窗，自然采光，温湿度独立控制系统 发展和推广新农村的建筑新型能源系统 基于生物质能源和可再生能源，辅之以电力 推广新技术和创新，改善北方农村建筑热性能,关于我国建筑节能技术 中几个问题的讨论,希望澄清的几个问题,什么是节能建筑？ 怎样看待美国的LEED绿色建筑评价系统？ 关于围护结构的保温问题 关于“热改”，分户计量，按热收费 关于水源热泵、地源热泵 关于建筑太阳能光伏发电 区域供冷和热电冷三联供 大型公建温湿度独立控制技术 数据中心的室内环境控制,怎样评价建筑节能,考察使用了多少节能技术与措施？ 考察可再生能源使用的比例？ 考察建筑用能效率？ 把不同的运行时间、不同室内参数修正到同一水平来比较？ 考察实际的建筑运行能耗数量,关于LEED,谢谢,2009。11。17,
