《重大社2023《建筑节能与新技术应用》教学课件07》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重大社2023《建筑节能与新技术应用》教学课件07（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建筑节能与新技术应用（重大出版社）第七章 建筑减碳新技术与可持续发展从建筑到城市；从能耗双控到碳排双控本章学习目标1 学生应达到三个目标：（1）了解碳排放和减排相关的概念；（2）熟悉建筑领域的减碳技术途径；（3）了解信息技术在节能减排中的应用；（4）理解从建筑到城市可持续发展趋势。2 学生应理解的相关概念：建筑碳排放；碳排放量计算；温室气体；全球变暖潜力值；碳排放因子；计算边界；建筑碳汇；零碳建筑。本章学习内容（2-4学时）7.1 碳排放概述7.2 建筑碳排放量计算方法7.3 建筑减碳技术路径7.4 建筑碳排放信息化管理技术7.5 建筑节能与可持续发展回顾：碳中和目标回顾：碳中和目标l单位国内
2、生产总值单位国内生产总值CO2排放比排放比2005年下降年下降65以上；非化石能以上；非化石能源消费比重达到源消费比重达到25左右，风电、太阳能发电总装机容量达到左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿亿kW以上；森林覆盖率达到以上；森林覆盖率达到25左右，森林蓄积量达到左右，森林蓄积量达到190亿亿m3，CO2排放量达到峰值并实现稳中有降。排放量达到峰值并实现稳中有降。l绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费非化石能源消费比重达
3、到比重达到80以上，碳中和目标顺利实现。以上，碳中和目标顺利实现。到到2030年年到到2060年年25中共中央 国务院 关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见（2021年9月22日）7.1 碳排放概述中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见和国务院2030年前碳达峰行动方案，明确了减少城乡建设领域降低碳排放的任务要求。碳排放是人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体的过程。温室气体（greenhouse gases，简称GHGs）指大气中由自然或人为产生的，能够吸收和释放地球表面、大气本身和云所发射的陆地辐射谱段特定波长辐射的气体成分，该特性可
4、导致温室效应。温室气体主要包括二氧化碳(CO2)、水汽(H2O)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)等。依据建筑碳排放计算标准（GB/T51366-2019），建筑碳排放指建筑在与其有关的建材生产及运输、建造及拆除、运行阶段产生的温室气体排放的总和，以二氧化碳当量表示。碳中和相关术语碳中和相关术语碳达峰：CO2排放量达到历史最高值，即峰值，然后经历平台期进入持续下降的过程，是CO2排放量由增转降的历史拐点。碳中和：某个地区在规定时期内人为活动直接和间接排放的CO2，通过新能源减少碳排放以及碳捕集利用与封存、植树造林等人为的碳移除和碳汇补偿手段，与自身产生的CO2相互抵消，实现CO
5、2排放与吸收的平衡。15碳中和相关术语碳中和相关术语净零排放：包含CO2、CH4等在内的所有温室气体的中和。气候中和：除温室气体以外，还将辐射等地球物理效应纳入考虑，避免对气候系统产生影响。碳抵消：排放单位用核算边界以外所产生的温室气体排放的减少量以及碳汇，以碳信用、碳配额或（和）新建林业项目等产生碳汇量的形式用来补偿或抵消边界内的温室气体排放的过程。16碳汇：通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施，利用植物光合作用吸收大气中的CO2，并将其固定在植被和土壤中，从而减少大气中CO2浓度的过程、活动和机制。碳中和相关术语碳中和相关术语17碳足迹：用以衡量人类活动对生态环境的影响，指由个人、事件、
6、组织、服务、地点或产品直接或间接引起的温室气体总排放量（以CO2当量计）。碳核算：衡量人类活动排放温室气体（CO2当量）的过程，为国家碳相关决策提供事实依据。碳交易：是京都议定书为促进全球减少温室气体排放，采用市场机制，建立以联合国气候变化框架公约作为依据的温室气体排放权交易，是一种通过创建排放配额有限的市场来限制气候变化的方法。气候变化的影响因素气候变化的影响因素（1）温室气体CO2：化化石石燃燃料料使使用用和和水水泥泥生生产产，以以及及土地利用变化（如热带毁林）；土地利用变化（如热带毁林）；CH4：畜牧业水稻田、湿地等；畜牧业水稻田、湿地等；N2O：施肥等农业生产活动；施肥等农业生产活动；
7、CFCs：冰箱、空调等制冷剂的使用冰箱、空调等制冷剂的使用5二氧化碳二氧化碳CO2甲烷甲烷CH4氧化亚氮氧化亚氮N2O氢氟碳化物氢氟碳化物HCFS全氟碳化物全氟碳化物PCFS六氟化硫六氟化硫SF6温室气体的来源温室气体的来源温室气体温室气体：大气中能够吸收和释大气中能够吸收和释放太阳红外辐射的气体放太阳红外辐射的气体气候变化的影响因素气候变化的影响因素（2）气溶胶、太阳活动气溶胶气溶胶气溶胶通过影响大气化学、辐射和云物理过程的变化，进而影响近地表的辐射平衡和气温。绝大部分气溶胶因反射太阳辐射而对大气产生降温作用。太阳活动太阳活动太阳是地球热量的主要来源，太阳活动与地球温度变化密切相关，但其影响
8、程度存在较大不确定性。太阳黑子的变化与全球温度之间具有良好的相关性。6温室气体排放与气候变化的关系温室气体排放与气候变化的关系（1）大气温室气体排放全球温室气体排放与温度变化的关系（Our World in Data,2016）l2019年，全球人为年，全球人为温室气体排放量温室气体排放量约为约为524亿吨亿吨（CO2当量），全球平均温度变化与当量），全球平均温度变化与温室气体排放量具有一定的相关性。温室气体排放量具有一定的相关性。大气中温室气体浓度年际变化（Our World in Data,2019）9温室气体排放与气候变化的关系温室气体排放与气候变化的关系（2）大气二氧化碳排放l2020
9、年，全球年，全球CO2浓度达浓度达415 mL/m3，较，较21世纪初上升约世纪初上升约12%；CO2排放量约为排放量约为350亿亿t/年，占比高达年，占比高达70%，与，与全球平均温度升高趋势一致。全球平均温度升高趋势一致。大气CO2浓度和年均CO2排放量（Our World in Data,2020）10大气 CO2浓度与全球平均温度变化的关系（Our World in Data,2019）碳排放情况碳排放情况（1）主要行业碳排放情况l2019年，全球年，全球CO2的排放约的排放约70%来源于电力和热力生产、工业生产及交通运输过程来源于电力和热力生产、工业生产及交通运输过程2019年全球及
10、中国行业CO2排放对比（IEA,2020）13碳排放情况碳排放情况（2）主要燃料碳排放情况2019年全球及中国行业CO2排放对比（IEA,2020）燃煤石油天然气其他如水泥生产COCO2 214中国建筑行业碳排放中国建筑行业碳排放中国建筑行业规模位居世界第一现有城镇总建筑存量约650亿m2建筑碳排放占全国碳排放比重（中国建筑能耗研究报告（2020）隐含碳排放来自建材生产、建造与拆除过程运行碳排放直接碳排放：建筑物内部化石燃料燃烧过程间接碳排放：外界输入建筑的电力、热力本章学习内容（2-4学时）7.1 碳排放概述7.2 建筑碳排放量计算方法7.3 建筑减碳技术路径7.4 建筑碳排放信息化管理技术
11、7.5 建筑节能与可持续发展7.2 建筑碳排放量计算方法全球暖化潜力全球暖化潜力GWP相关气体（来源）相关气体（来源）特征化系数（特征化系数（kgCO2-Eq）二氧化碳（生物造成）二氧化碳（生物造成）0二氧化碳（化石燃料）二氧化碳（化石燃料）1.00一氧化碳（生物造成）一氧化碳（生物造成）0一氧化碳（化石燃料造成）一氧化碳（化石燃料造成）1.57甲甲烷（生物造成）（生物造成）23甲甲烷（化石燃料造成）（化石燃料造成）23温室气体全球暖化特征化系数：将各类温室气体的环境影响转化为以二氧化碳当量（kgCO2e）为统一衡量标准的评估指标。7.2 建筑碳排放量计算方法建筑运行阶段碳排放量应根据各系统不
12、同类型能源消耗量和不同类型能源的碳排放因子确定，建筑运行阶段单位建筑面积的总碳排放量(CM)应按下列公式计算：本章学习内容（2-4学时）7.1 碳排放概述7.2 建筑碳排放量计算方法7.3 建筑减碳技术路径7.4 建筑碳排放信息化管理技术7.5 建筑节能与可持续发展建筑运行碳说明建筑全生命周期碳排放路径建筑全生命周期碳排放路径建筑围护结构减碳技术建筑围护结构减碳技术新型建筑围护结构机械可调通过对围护结构进行构件的机械调控以改变墙体的传热能力流动可调在墙体内部布置管路，通过控制管路内流体的流动情况改变墙体热阻外加磁场在墙体内部布置管路，管路中流体含有可悬浮的磁性颗粒，通过外加磁场控制传热可调记忆
13、金属形状记忆金属受温度控制产生形变，进而形成通风口1.机械可调传热可调围护结构旋转保温板传热可调围护结构卷轴控制新型建筑围护结构l可在墙体组装空腔，并在空腔内部布置保温板l可对墙体内部组装卷轴进行机械控制，实现传热可调2.流动可调l管内流体静止时，传热过程以导热为主，墙体高热阻l管内流体流动时，传热过程从导热转变为强迫对流换热，墙体传热能力提升流动可调建筑围护结构新型建筑围护结构3.外加磁场外加磁场后围护结构内部磁性物质的线性导热通道新型建筑围护结构l 无外加磁场时，墙体及管路内部正常导热l 外加磁场后，管路内的磁性颗粒线性聚集排布，形成导热通道，强化墙体传热4.形状记忆金属新型建筑围护结构形
14、状记忆金属控制的通风可调围护结构l 利用形状记忆金属制备的通风可调围护结构可受温度控制产生形变l 夏季：高温时会发生形变，形成通风口形成通风口l 冬季：低温时收缩，闭合通风口建筑能源系统减碳零碳技术建筑能源系统减碳零碳技术建筑能源系统技术太阳能建筑一体化技术风能与建筑表皮结合技术热泵式空调技术生物质锅炉技术相变储冷/蓄热技术建筑电气化程度越高，直接利用可再生能源的可能性越高，有效降低建筑用能的碳排放太阳能建筑一体化技术太阳能建筑一体化技术光储直柔过程l 建筑用能：设备电气化与全直流化，开发直流供配电关键设备与柔性化技术l 建筑蓄能：实现分布蓄电常态化，建筑用电总量与用电时间柔性可调“光储直柔”
15、用能系统“源网荷储用”多维匹配澳大利亚新南威尔士大学泰瑞能源技术大楼澳大利亚新南威尔士大学泰瑞能源技术大楼陶土遮阳百叶窗中庭空间双层玻璃目标：减少55%CO2排放光伏产电能够自给自足，白天还能向校园电网输出电力风能与建筑表皮结合技术风能与建筑表皮结合技术 一种利用室外风力造成的风压，以及由室内外温差和高度差产生的热压使空气流动的通风方式风能被动式l 风能利用的装配式外墙保温装饰板，有削弱外墙风力和热量转化的有益效果l 单个板材结构依靠风能可使温度提高4.86张家口市首栋被动式超低能耗建筑风能与建筑表皮结合技术风能与建筑表皮结合技术将风力发电装置与建筑结合，为建筑提供额外电能风能主动式建筑集中器
16、模型l包括非流线体型、平板型、扩散体型等建筑集中器模型l充分利用屋顶风、风洞风和风道风风能与建筑表皮结合技术风能与建筑表皮结合技术 上海中心大厦采用了建筑风力发电一体化技术，外幕墙上整合270台500 W的风力发电机，每年可以产生118.9万kWh的绿色电力 上海中心大厦风力表皮外幕墙相变蓄冷相变蓄冷/蓄热技术蓄热技术l 相变材料具有较高的储能密度，储能能力是同体积显热物质的45倍l 将相变材料微胶囊化是一种新型的相变材料封装技术，可以提高相变材料的储冷能力相变蓄冷太阳能空调系统（1）微胶囊相变悬浮液蓄冷技术相变蓄冷相变蓄冷/蓄热技术蓄热技术l 主要组成：空气型太阳能集热器、集热器风机、相变蓄热器、负荷风机以及辅助加热器l 相变蓄热器：多个供空气流动的矩形断面的通道，相互平行用相变材料隔开（2）带相变蓄热器空气型太阳能供暖技术日间：储存太阳能夜间：加热通道送风序号项目名称项目地点类型层高 主要建材建筑技术亮点1鲍霍夫大街酒店 德国/路德维希堡酒店建筑4层木材装配式建筑，5天建成，木质预制模块2浮动办公室荷兰/鹿特丹办公建筑3层木材太阳能电池板、海水源热交换系统、自遮阳、木质结构3Par
