第二講 綠色建筑相關(guān)的一些基本概念-905102645

11第二講

綠色建筑相關(guān)的一些基本概念朱穎心清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系2014年10月2大綱什么是綠色建筑？關(guān)于建筑運行階段的能耗關(guān)于建筑生產(chǎn)過程的能耗人體需要什么樣的環(huán)境品質(zhì)？一些基本的綠色建筑相關(guān)的技術(shù)介紹1.什么是綠色建筑？GreenBuilding生態(tài)建筑Eco-building可持續(xù)建筑SustainableBuilding低碳建筑LowCarbonBuilding3綠色建筑的定義：四節(jié)一環(huán)保國標《綠色建筑評價標準》GB50378在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)省資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。《綠色奧運建筑評估體系》綠色建筑是指為人類提供健康、舒適的工作、居住、活動的空間，同時實現(xiàn)最高效率地利用資源、最低限度地影響環(huán)境的建筑物。4發(fā)展歷史20世紀60年代，美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞(PaolaSoleri)把生態(tài)學(xué)(Ecology)和建筑學(xué)(Architecture)兩詞合并為“Arology”，提出了“生態(tài)建筑”（綠色建筑）的理念。1991年布蘭達·威爾和羅伯特·威爾(BrendaandRobertVale)合著的《綠色建筑：為可持續(xù)發(fā)展而設(shè)計》問世，提出了綜合考慮能源、氣候、材料、住戶、區(qū)域環(huán)境的整體的設(shè)計觀。1993年國際建筑師協(xié)會UIA大會發(fā)表了《芝加哥宣言》，號召全世界建筑師把環(huán)境和社會的可持續(xù)性列入建筑師職業(yè)及其責(zé)任的核心。1999年UIA大會發(fā)布《北京憲章》，明確要求將可持續(xù)發(fā)展作為建筑師和工程師在新世紀中的工作準則。5對于綠色建筑的誤讀綠色建筑是綠化好的建筑高檔昂貴建筑智能建筑恒溫恒濕建筑……建筑方針：適用、經(jīng)濟、美觀與綠色理念一致6綠色/節(jié)能的建筑理念

——建筑與自然環(huán)境資源的關(guān)系天地水氣氣20－28℃－5～35℃－5～35℃0～30℃10～15℃－10～0℃5700℃充分利用環(huán)境可用的溫差來獲取自然能源，減少常規(guī)能源的使用。72.建筑運行能耗的構(gòu)成8CO2排放的主要來源之一9中國建筑能耗狀況(2006)來源：中國建筑節(jié)能發(fā)展研究報告200910建筑的運行能耗

北京大型公共建筑能耗比例星級酒店120kWh/m2年商場200kWh/m2年寫字樓120kWh/m2年11建筑的運行能耗90年代上海市公共建筑的一次能源消耗比例12中國住宅建筑除采暖外的能耗分布以及中外比較kgce/m2a-----公斤標準煤/平方米年kWh/m2a-----度電/平方米年來源：《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告2009》，中國建筑工業(yè)出版社北京市采暖能耗：50~100kWh/m2年，相當(dāng)于6.14~12.3kgce/m2年北京住宅建筑的能耗分布

（全部折合為一次能源）13建筑能耗的類型照明——電（實際上需要的是光能）家用電器、辦公電器——電樓宇公共設(shè)施（電梯、水泵、風(fēng)機）——電供暖天然氣、燃油（分散、集中）煤（集中燃煤鍋爐房）電（直接電加熱、熱泵、熱水鍋爐）市政熱水（電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的余熱）供冷——電、天然氣（吸收式制冷）生活熱水——天然氣、電14需要的是熱量冷量：7~15℃熱量：30~60℃不同的能源，其品位是有差別的建筑所用的二次能源還有：熱水、冷水。在供應(yīng)相同熱量條件下，燒燃氣比燒煤減少46%碳排放。但與煤相比，燃氣在我國是稀缺資源。直接電加熱采暖的一次能耗和碳排放都是最高的燃料單位熱量（kJ）排放CO2(kg)kgCO2/MJ電(燃煤發(fā)電)kWh36000.9970.277標準煤kg293002.4930.085天然氣立方米389311.7910.046柴油kg425523.060.07215二次能源一次能源不同的能源，其品位是有差別的燃煤發(fā)電效率33.95%(0.3619kg標煤發(fā)電1kWh)；天然氣發(fā)電效率>50%，燃油與天然氣接近。對于建筑環(huán)境控制來說100℃的熱水的能源品位高于60℃的熱水60℃可作為生活熱水100℃的熱水不僅可作為生活熱水，而且還能驅(qū)動吸收式制冷在夏天，4℃的冷水，其能源品位高于10℃的冷水能源品位排序電>燃氣、燃油>煤>蒸汽>高溫水>接近環(huán)境溫度的水建筑往往只需要低級能量，因此不能高能低用1617空調(diào)系統(tǒng)的種類：

中央空調(diào)集中度最高的一種系統(tǒng)占空間大，獨立調(diào)控能力差18中央空調(diào)系統(tǒng)：全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)P變風(fēng)量末端溫控器19風(fēng)機盤管系統(tǒng)，冷凍機送冷水上樓較少占用空間，獨立調(diào)節(jié)性能比較好半集中式空調(diào)系統(tǒng)20風(fēng)機盤管系統(tǒng)居住者可以通過室內(nèi)的溫控器控制室溫和風(fēng)速21家用空調(diào)器分散型空調(diào)系統(tǒng)，可以獨立安裝，獨立控制不需要中央空調(diào)機房分體機窗機22多聯(lián)機、一拖多

半集中系統(tǒng)不同系統(tǒng)的能耗和便利性分析上述幾種系統(tǒng)的能耗不光看制冷機，還要看風(fēng)機、水泵的能耗誰的大系統(tǒng)越集中，風(fēng)機、水泵的能耗就越大全空氣中央空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)機、水泵能耗都大風(fēng)機盤管系統(tǒng)：風(fēng)機能耗小分體機、多聯(lián)機：風(fēng)機能耗小，沒有水泵系統(tǒng)越集中，帶的用戶越多，各用戶獨立調(diào)節(jié)的能力就越差不能滿足個性化需求難以做到部分空間、部分時間空調(diào)，一開全得開233.建筑生產(chǎn)過程的能耗2425主要建筑材料資源消耗比較

木材混凝土砌塊粘土磚陶瓷玻璃水泥型鋼鋼筋鋁26主要建筑材料的能源消耗指標(GJ/t)

木材混凝土砌塊粘土磚陶瓷玻璃水泥型鋼鋼筋鋁27主要建筑材料排放CO2比較(t/t)

木材混凝土砌塊粘土磚陶瓷玻璃水泥型鋼鋼筋鋁28僅考慮單位重量建材生產(chǎn)得出的結(jié)論

鋼材、鋁材等建材單位生產(chǎn)能耗和CO2排放量很大,建筑玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷的單位生產(chǎn)能耗和CO2排放量次之，相對來說，水泥及一些墻體材料的環(huán)境負荷較小。是不是可以認為以混凝土為主要建材的建筑更綠色？29項目結(jié)構(gòu)形式資源消耗(t/m2)能源消耗(GJ/m2)CO2排放(t/m2)清華大學(xué)學(xué)生公寓鋼框架0.332.630.24回龍觀居住樓磚混0.641.650.18清華大學(xué)學(xué)生公寓剪力墻0.533.410.35望京住宅剪力墻0.392.050.24海運倉危改房剪力墻0.572.720.28星竹園景觀住宅框架剪力墻0.533.010.33奧體中心公寓框架剪力墻0.633.670.38國際竹滕網(wǎng)絡(luò)中心框架剪力墻0.633.670.36高層住宅群框架剪力墻0.533.010.33澤洋大廈框架結(jié)構(gòu)0.543.290.34國際投資大廈框架結(jié)構(gòu)0.593.620.38匯文體育館框架結(jié)構(gòu)0.452.630.27高層營業(yè)樓框架結(jié)構(gòu)0.452.950.30芳華園某住宅框架結(jié)構(gòu)0.432.870.22體操館改造框架/鋼屋架及磚混結(jié)構(gòu)0.552.960.3130不同建筑結(jié)構(gòu)方案的建材綠色度單純以單位重量建材的能源、資源消耗量進行評價的不足之處不同建筑結(jié)構(gòu)方案使用建材的總量不同單位環(huán)境影響大的建材，可能總用量少，總的影響量反而小鋼材單位能耗比混凝土大，但鋼結(jié)構(gòu)的總耗材量少，環(huán)境影響可能小不同建筑結(jié)構(gòu)方案中建材的回收難度不同回收過程的能耗、資源消耗和環(huán)境影響也必須進行考慮應(yīng)該對整個建筑結(jié)構(gòu)的綠色度進行評價，而不是直接針對建材進行評價應(yīng)當(dāng)與綠色建筑結(jié)構(gòu)的研究進行合作31不同建筑保溫方案的建材綠色度應(yīng)該考慮整個建筑生命周期的影響采用HCFC或者CFC發(fā)泡的保溫材料，對環(huán)境的影響保溫材料的壽命與可回收性問題塑鋼窗框和鋁合金窗框到底誰更綠色？設(shè)置保溫材料和用量的適當(dāng)性問題例：某大面積幕墻建筑的建筑，把重點放到了實體墻的保溫上，K＝0.3W/℃m2，而玻璃幕墻K＝3.1W/℃m2應(yīng)當(dāng)針對設(shè)置保溫材料在整個建筑物中所起的保溫作用進行適當(dāng)性評價32采用HCFC作為發(fā)泡劑的建筑保溫材料導(dǎo)致的溫室效應(yīng)（日本的情況）33建材評價引入建筑全壽命期分析以功能為主要評價指標對主要建筑部品綠色度進行比較研究考慮整個建筑使用的建材在全壽命期內(nèi)的環(huán)境影響、資源消耗、能源消耗和可回收利用性等的差異性，而不是把建材的單位影響?yīng)毩⒊鰜磉M行比較在滿足相同的功能前提下，考慮以下因素對建材的不同要求不同建筑結(jié)構(gòu)方案不同圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計方案（含主體構(gòu)造及材料選擇）建筑能源系統(tǒng)設(shè)計（含設(shè)備選擇）人體需要什么樣的環(huán)境品質(zhì)？熱環(huán)境空氣品質(zhì)光環(huán)境34均需要耗能來維持35室內(nèi)環(huán)境標準的意義不合適的室內(nèi)環(huán)境會危害到人體健康追求恒溫恒濕的環(huán)境控制目標，限制了自然能源的應(yīng)用，增加了建筑能耗常規(guī)能源自然能源24℃常規(guī)能源自然能源28℃室內(nèi)環(huán)境標準北京，朝南辦公室：室內(nèi)最大冷負荷降低15%

整個供冷時間縮短22%如何研究人的感覺問題？人的個體差異很大，必須通過大量實驗，采用環(huán)境參數(shù)測量+受試者問卷的方式，才能得出可用的統(tǒng)計結(jié)果。取其平均或者某個范圍作為評價標準。感覺無法測量，只能詢問；方法為心理物理學(xué)（Psychophysics）研究感覺和刺激之間關(guān)系的學(xué)科3637人必須要向外散熱才能生存食物

分解氧化

熱量(代謝率)人體的基本生理要求：維持核心體溫基本恒定！人的活動強度一定，代謝率就確定了人對熱環(huán)境的反應(yīng)不冷不熱的環(huán)境，稱作熱中性環(huán)境人體天然具有熱應(yīng)激能力，是進化過程中適應(yīng)環(huán)境、自我保護的產(chǎn)物人覺得熱了血管擴張，增加血流，提高皮膚溫度出汗，靠蒸發(fā)來散熱人覺得冷了血管收縮，減少血流，降低表皮溫度通過冷顫增加代謝率人體的溫度感受器系統(tǒng)對冷反應(yīng)比對熱反應(yīng)更敏感冷會要人命，熱有出汗扛著3839環(huán)境應(yīng)力與人體的調(diào)節(jié)能力不需調(diào)節(jié)可調(diào)區(qū)失調(diào)區(qū)疲勞極限如何評價環(huán)境合適不合適？影響人體熱感覺的因素兩個人員參數(shù)：活動強度（代謝率）、服裝熱阻四個環(huán)境參數(shù)：空氣溫度、濕度、空氣流速、輻射（太陽輻射、遠紅外輻射）丹麥技術(shù)大學(xué)的P.O.Fanger教授提出的PMV指標，把上述6個參數(shù)與人體熱舒適聯(lián)系在一起，已經(jīng)成為國際通用評價標準只要測出四個環(huán)境參數(shù)，并給出兩個人員參數(shù)，就能算出PMV，預(yù)測平均熱舒適投票PMV=f(6個參數(shù))4041熱感覺的測量：問卷調(diào)查ASHRAE熱感覺標度PMV表述的意義3熱3熱2暖2暖1微暖1微暖0不冷不熱0不冷不熱-1微涼-1微涼-2涼-2涼-3冷-3冷濕度起什么作用？偏冷環(huán)境下人體主要靠顯熱散熱，當(dāng)環(huán)境溫度過高，顯熱帶不走足夠的熱量時，人體就會靠出汗蒸發(fā)散熱偏熱的環(huán)境下越濕越熱皮膚濕潤度高，粘滯性大呼吸道排出潛熱變少，感覺不爽，氣悶如果濕度太高，人體全部被汗?jié)駶櫼膊荒軒ё咦銐虻臒崃浚说捏w溫會上升，直至中暑偏冷的環(huán)境下越濕越冷服裝受潮后熱阻降低，使人感覺更冷42輻射起什么作用？影響體感溫度太陽輻射波長為0.38~0.78m的可見光和0.78~3m的近紅外線表面的顏色深淺會影響吸收率長波輻射波長為3m以上的遠紅外輻射，只要表面溫度不一致，相互間就有長波輻射表面顏色的深淺對吸收率不起作用大部分表面吸收率在0.9以上43熱！35℃20℃涼快！不冷不熱的環(huán)境舉例靜坐辦公室勞動長袖襯衣、長褲，西裝上衣空氣溫度24℃濕度60%0.2m/s風(fēng)速沒有與空氣溫度不同的輻射如果風(fēng)速提高到1m/s,空氣溫度就要提高到26℃才合適靜坐辦公室勞動長袖襯衣、薄長褲空氣溫度26℃濕度60%0.2m/s風(fēng)速沒有與空氣溫度不同的輻射如果風(fēng)速提高到1m/s,空氣溫度就要提高到28℃才合適44如果有太陽曬的話空氣溫度就得降低，或者風(fēng)速提高才能保持舒適如果風(fēng)速是變動的呢？在實際的受試者熱舒適實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者穿長袖襯衣和長褲靜坐，空氣溫度30℃、平均風(fēng)速0.8m/s，但氣流是如自然風(fēng)般波動或者是正弦波動的話，85%以上的人都會覺得是不冷不熱的4546不同吹風(fēng)方式主觀感受調(diào)查結(jié)果參考文獻：賈慶賢、趙榮義等，《暖通空調(diào)》2000年第3期人數(shù)：106人性別：女41，男65來源：全國各地年齡：13－80歲47絕大部分的人都喜歡柔和的自然風(fēng)

穩(wěn)定正弦仿自然風(fēng)隨機四種氣流的接受程度投票實驗48國際標準ISO7730和美國ASHRAE標準均認可自然通風(fēng)環(huán)境下人們感到的舒適范圍比較大空調(diào)環(huán)境PMV自然通風(fēng)TSVASHRAERP-884database49中國疾病預(yù)防控制中心2003年成果：非空調(diào)環(huán)境下人群可接受的熱環(huán)境有效溫度ET*ASHRAE可接受熱環(huán)境的標準ET*=30℃：身著薄長褲長袖襯衣靜坐，空氣流速0.15m/s，相對濕度50％，空氣溫度30℃50基本理念：舒適=健康！51舒服啊好舒服！52恒溫恒濕的環(huán)境是最好的環(huán)境嗎？在熱沖擊過程中，空調(diào)人群比非空調(diào)人群更不耐熱、更不舒適長期缺乏刺激的情況下，熱應(yīng)激能力是會退化的在人工氣候室中對空調(diào)/非空調(diào)環(huán)境人群進行26℃到36℃的熱沖擊實驗（清華大學(xué)，2010~2011）熱感覺對比熱舒適對比53HSP70(血液中的熱應(yīng)激蛋白70)非空調(diào)組人群的血液HSP70含量普遍高于空調(diào)組人群，表明非空調(diào)組人群自身的機體熱保護能力強于空調(diào)組人群人類的熱應(yīng)激能力是在大自然中進化獲得的，缺乏鍛煉的話是會衰退的，是不健康的非空調(diào)組空調(diào)組300.1190.3間歇用空調(diào)對人體有害嗎？實驗室調(diào)查：分體空調(diào)vs.自然通風(fēng)(華南理工大學(xué))分體空調(diào)的間歇使用可以讓人們根據(jù)自己的實際需求控制室內(nèi)熱環(huán)境，人們可接受的熱環(huán)境范圍變寬分體空調(diào)的間歇使用沒有使人體生理熱調(diào)節(jié)能力發(fā)生顯著變化54室內(nèi)空氣品質(zhì)IAQ幾個術(shù)語病態(tài)建筑綜合癥SBS：只有不適癥狀，難以進行醫(yī)學(xué)確診，無法確定病源。離開病態(tài)建筑一段時間后即恢復(fù)正常。建筑關(guān)聯(lián)病BRI：可由醫(yī)學(xué)認定的病原體所引起的特定疾病，可進行醫(yī)學(xué)確診，如：哮喘過敏性肺炎過敏性鼻炎軍團病有機塵中毒肺癌55BRI發(fā)病率最高的地區(qū)目前全部都是發(fā)達國家：北美、日本和歐洲，其次是金磚四國，最少是非洲等欠發(fā)達地區(qū)發(fā)病率最高的地區(qū)大氣的空氣品質(zhì)都非常好——一個困惑主要的空氣污染物可揮發(fā)有機物VOC：甲醛、甲苯、二甲苯等可吸入顆粒物：大氣塵、人工產(chǎn)塵氡氣：石材中鐳蛻變產(chǎn)生的天然放射性惰性氣體氨：混凝土中的防凍劑、裝飾材料中的添加劑和增白劑光化學(xué)煙霧:大氣中碳氫化合物和氮氧化合物在陽光的作用下起化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)污染物微生物（霉菌、細菌、病毒）臭氣、不愉快氣味其它（油煙、煙草煙霧、臭氧等）56為什么常常測CO2濃度？常見濃度室外CO2為300－400ppm高級客房標準：700ppm普通居住辦公空間標準：1000ppm過渡空間標準：2000ppm作用一般濃度下，無毒，無臭。超過700ppm，敏感者能覺察到人體的其它代謝污染；超過1000ppm，較多人覺察到他人的代謝污染而感到不快；超過10,000ppm，呼吸深度顯著增加；超過40,000ppm（4％），出現(xiàn)呼吸困難，頭痛、頭暈，意識水平降低(正常情況下，肺泡氣中的CO2的濃度為52,603ppm)超過100,000ppm（10％），窒息死亡。5758低濃度CO2

對人體無害人體新陳代謝過程中產(chǎn)生CO2，同時還產(chǎn)生很多化學(xué)物質(zhì)其中有149種從呼吸道排出，比如氨、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等污染物，其中有些污染物在達到一定濃度時會使人感到有異味會從呼吸道排出細菌和病毒為什么測CO2作指標？易測反映了其它人體代謝污染物產(chǎn)生的水平不能反映其它過程產(chǎn)生污染物的水平4.室內(nèi)空氣污染對人健康的影響59新風(fēng)通風(fēng)換氣量常用民用建筑新風(fēng)量范圍以坐為主、少吸煙、久逗留場所

實際上，人體的肺通氣量為：11.6~80.4L/min人，即僅需要消耗空氣0.7~4.8m3/h人。標準規(guī)定這么大的新風(fēng)量只是為了滿足避免聞到人體代謝物的要求。60兒童哮喘病、過敏性鼻炎、異位性濕疹的全球分布引用源：《柳葉刀》第351卷，1998年4月西方國家超潔凈的空氣品質(zhì)并不能降低相關(guān)疾病的發(fā)病率。四個國家的兒童哮喘發(fā)病率調(diào)查值61近20年來中國兒童哮喘病的發(fā)病率(%)62建筑光環(huán)境光通量：光源發(fā)出的光能，評價光源的發(fā)光能力，單位：流明(lm)為什么不用W？因為同樣的功率，發(fā)出的顏色不同，亮度也不同。黃綠光的光效最高，683lm/W照度落在單位面積被照面上的光通量的數(shù)值，單位：勒克斯(lux,lx)=1W/m2照度標準：手術(shù)室750lux，設(shè)計室500lux，辦公室、會議室300lux；賓館客房80lux6364人工光跟天然光的視覺功效差別

識別幾率95％條件下的視覺功效曲線65天然光人工光天然光的特點光效高：104lm/W視覺效果好，不易導(dǎo)致視覺疲勞健康，連續(xù)的單峰值光譜滿足人的心理和生理需要66人工光源的光效表面溫度小空間適用總結(jié)人類還是更適應(yīng)接近自然的環(huán)境，是千萬年的進化過程決定的工業(yè)化的歷史不到200年，很多東西并不符合人體的天然需求67一些基本的綠色建筑相關(guān)的技術(shù)介紹6869關(guān)于地源熱泵和水源熱泵現(xiàn)行的《可再生能源法》把地源熱泵定義為可再生能源利用的技術(shù)，合理嗎？70什么是熱泵技術(shù)？水泵消耗一定能量，實現(xiàn)把水從低水位向高水位搬移的設(shè)備熱泵-空調(diào)消耗一定能量，實現(xiàn)把熱量從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境搬移的設(shè)備舉例：夏天把熱量從25℃的室內(nèi)向35℃的室外搬移；冬天把熱量從0℃的室外向18℃的室內(nèi)搬移冷凝器蒸發(fā)器壓縮機膨脹閥電力W熱量QQ+W空調(diào)跟熱泵是什么關(guān)系？本質(zhì)完全相同：夏天供冷叫空調(diào)，冬天供暖叫熱泵，中間有一個四通閥轉(zhuǎn)換室外機往空氣散熱的，叫空氣源或者風(fēng)冷式往水里散熱的，叫水源或者水冷式室內(nèi)機產(chǎn)生冷熱水的，叫做冷水/熱水機組直接送風(fēng)的，叫做熱風(fēng)機/冷風(fēng)機空調(diào)的氟利昂制冷劑都破壞臭氧