本書立足于建筑運行階段的碳減排技術(shù)和設(shè)計方法,以如何設(shè)計零碳建筑為思路構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系,系統(tǒng)講述了建筑碳減排的發(fā)展、建筑碳排放的核算方法、建筑能耗動態(tài)模擬方法、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等被動式減排技術(shù),以及太陽能、地?zé)崮、海洋能、熱泵技術(shù)、蒸發(fā)冷卻技術(shù)、儲能技術(shù)和可再生水源節(jié)能利用技術(shù)等主動式減碳技術(shù),介紹了可以提高建筑運行管理水平的建筑物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù),最后以工程案例的方式介紹了減少能源需求的被動式建筑技術(shù)和多能互補的能源利用技術(shù)。本書適度融入了課程思政元素,內(nèi)容突出前沿性,同時強調(diào)實用性。章后設(shè)有思考題和二維碼形式客觀題(掃碼可在線做題),部分圖通過掃描二維碼可看彩圖,方便讀者學(xué)習(xí)。
本書可作為高等院校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、土木工程、給排水科學(xué)與工程等專業(yè)的教材,也可供建筑設(shè)計和建筑咨詢等從業(yè)者參考。
本書配有PPT電子課件和章后習(xí)題參考答案,免費提供給選用本書作為教材的授課教師。需要者請登錄機械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)(www.cmpedu.com)注冊后下載。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念,融入思政元素,注重理論與實踐相結(jié)合。為任課教師提供電子課件等豐富數(shù)字化資源配套。
黨的二十大報告對“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”做出部署,這是黨中央統(tǒng)籌國內(nèi)、國際兩個大局做出的重大決策,是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。建筑領(lǐng)域清潔低碳轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要環(huán)節(jié),對于推動經(jīng)濟(jì)社會綠色化、低碳化發(fā)展,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)意義重大。為了深入貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于碳達(dá)峰碳中和決策部署,控制城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放量增長,依據(jù)《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實施方案》強化保障措施要求,“鼓勵高校增設(shè)碳達(dá)峰碳中和相關(guān)課程,加強人才隊伍建設(shè)”,培養(yǎng)建筑類專業(yè)本科生掌握實現(xiàn)零碳建筑的技術(shù)措施和設(shè)計方法,編寫了本書。采用本書授課建議不少于24學(xué)時。
本書立足于建筑運行階段的碳減排技術(shù)和設(shè)計方法,以如何設(shè)計零碳建筑為思路構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系,系統(tǒng)講述了建筑碳減排的發(fā)展、建筑碳排放的核算方法、建筑能耗動態(tài)模擬方法、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等被動式減排技術(shù),以及太陽能、地?zé)崮堋⒑Q竽、熱泵技術(shù)、蒸發(fā)冷卻技術(shù)、儲能技術(shù)和可再生水源節(jié)能利用技術(shù)等主動式減碳技術(shù),介紹了可以提高建筑運行管理水平的建筑物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù),最后以工程案例的方式介紹了減少能源需求的被動式建筑技術(shù)和多能互補的能源利用技術(shù)。本書內(nèi)容突出前沿性,同時強調(diào)實用性,可作為教材,也可作為建筑設(shè)計和建筑咨詢等從業(yè)者的參考書。
本書由天津城建大學(xué)郭春梅教授擬定全書編寫內(nèi)容和提綱。全書共13章。第1章緒論由張靜講師編寫,第3章零碳建筑被動式技術(shù)由王昌鳳副教授與范國強高級工程師(天津市政工程設(shè)計研究總院有限公司)共同編寫,第4章太陽能利用技術(shù)由李憲莉副教授編寫,第5章地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)由馬玖辰副教授編寫,第6章海洋能利用技術(shù)由武振菁博士編寫,第8章可再生水源利用技術(shù)由穆榮副教授編寫,第9章建筑儲能技術(shù)由賀中祿博士編寫,第10章建筑物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由由玉文副教授編寫,第11章空氣源熱泵利用技術(shù)由王宇副教授編寫,第12章零碳建筑設(shè)計方法由李巖副教授編寫,以上各章主要由天津城建大學(xué)能源與安全工程學(xué)院可再生能源利用技術(shù)科研團(tuán)隊負(fù)責(zé)完成;第2章建筑碳排放核算方法由遼寧工業(yè)大學(xué)趙薇教授編寫,第7章蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)技術(shù)由集美大學(xué)陳奕副教授編寫,第13章典型建筑案例由天津市天友建筑設(shè)計股份有限公司劉冰教授級高工、任軍教授級高工編寫。本書在編寫過程中,天津城建大學(xué)碩士研究生武星岑、黃前廣、楊杰、吳慶、徐毅,遼寧工業(yè)大學(xué)碩士研究生廖秋菊幫助收集整理資料,做了大量的工作,在此表示感謝。
本書參考了許多期刊、圖書和項目案例等文獻(xiàn)資料,謹(jǐn)向有關(guān)文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝。
本書在編寫過程中,機械工業(yè)出版社的編輯劉濤給予了極大的幫助和支持。在此表示衷心的感謝。
本書由郭春梅教授任主編并統(tǒng)稿,王昌鳳副教授、趙薇教授任副主編,張靜講師負(fù)責(zé)校稿,天津大學(xué)張歡教授任主審。
由于編者的水平有限,書中錯誤和不足之處,敬請廣大讀者批評指正,編者不勝感謝。
編者
高等院校教師
前言
第1章緒論1
11為什么要設(shè)計零碳建筑1
12零碳建筑的基本概念2
13零碳建筑的發(fā)展3
14零碳建筑的技術(shù)措施5
思考題10
二維碼形式客觀題10
參考文獻(xiàn)10
第2章建筑碳排放核算方法12
21建筑碳排放基本概念及核算邊界12
211碳排放基本概念12
212碳排放核算邊界15
22建筑碳排放核算的方法及工具15
221排放因子法15
222生命周期評價法18
223投入產(chǎn)出法24
思考題27
二維碼形式客觀題27
參考文獻(xiàn)28
第3章零碳建筑被動式技術(shù)29
31建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)29
311圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)31
312建筑遮陽技術(shù)43
32天然采光環(huán)境營造技術(shù)46
321天然光環(huán)境的評價方法46
322天然采光與建筑構(gòu)造47
323天然采光在建筑中的應(yīng)用51
324天然采光與照明節(jié)能技術(shù)53
33自然通風(fēng)熱濕環(huán)境營造技術(shù)55
331建筑與自然通風(fēng)55
332自然通風(fēng)技術(shù)原理與建筑構(gòu)造57
思考題62
二維碼形式客觀題62
參考文獻(xiàn)62
第4章太陽能利用技術(shù)64
41太陽能光伏發(fā)電技術(shù)64
411太陽電池64
412離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)65
413并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)68
414太陽能光伏建筑一體化技術(shù)70
415光伏發(fā)電系統(tǒng)運行維護(hù)與故障排除71
42太陽能熱利用技術(shù)72
421太陽能熱水系統(tǒng)72
422太陽能供暖系統(tǒng)76
423太陽能制冷系統(tǒng)78
43太陽能光伏光熱復(fù)合技術(shù)80
思考題81
二維碼形式客觀題81
參考文獻(xiàn)81
第5章地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)83
51淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┫到y(tǒng)84
511水源熱泵供暖(制冷)系統(tǒng)84
512土壤源熱泵供暖(制冷)系統(tǒng)88
52中深層地?zé)崮芄┡夹g(shù)100
521地?zé)崴┡到y(tǒng)100
522深井地埋管換熱器供暖系統(tǒng)104
523復(fù)合地?zé)峋缴罹芈窆軗Q熱器供暖系統(tǒng)107
思考題108
二維碼形式客觀題109
參考文獻(xiàn)109
第6章海洋能利用技術(shù)111
61沿海零碳建筑營造概述111
611海洋能源的應(yīng)用潛力111
612建筑中海洋能源的應(yīng)用111
613海洋機械能應(yīng)用技術(shù)112
62海洋熱能應(yīng)用技術(shù)114
621海洋溫差能應(yīng)用114
622海水源熱泵技術(shù)114
623海水換熱器116
624海水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用實例120
思考題120
二維碼形式客觀題121
參考文獻(xiàn)121
第7章蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)
技術(shù)125
71蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)技術(shù)在
零碳建筑中的應(yīng)用概述125
72蒸發(fā)冷卻設(shè)備125
721直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備126
722間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備126
723露點式蒸發(fā)冷卻設(shè)備128
73蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)130
731單級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)130
732多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)130
733蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)132
74溶液除濕器133
741絕熱型溶液除濕器133
742內(nèi)冷型溶液除濕器133
75溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)134
76蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用135
761蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用135
762溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用135
763蒸發(fā)冷卻及溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用137
思考題140
二維碼形式客觀題141
參考文獻(xiàn)141
零碳建筑技術(shù)概論目錄第8章可再生水源利用技術(shù)144
81建筑中水利用技術(shù)145
811建筑中水系統(tǒng)的分類和組成145
812建筑中水系統(tǒng)的原水收集146
813建筑中水系統(tǒng)的供水水質(zhì)150
814建筑中水處理工藝流程與設(shè)施150
82雨水收集利用技術(shù)156
821海綿城市建設(shè)理念與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)156
822建筑小區(qū)的雨水收集利用158
823綠色屋頂161
824屋面雨水貯存設(shè)施165
思考題167
二維碼形式客觀題168
參考文獻(xiàn)168
第9章建筑儲能技術(shù)169
91儲熱技術(shù)169
911顯熱儲能169
912相變儲能170
913熱化學(xué)儲能173
92儲電技術(shù)174
921電化學(xué)儲能174
922物理儲能176
93儲能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用概述180
931相變儲能在建筑材料中的應(yīng)用180
932儲熱技術(shù)在供暖空調(diào)中的應(yīng)用183
933儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的
應(yīng)用185
934儲能技術(shù)在可再生能源微電網(wǎng)中的應(yīng)用189
思考題191
二維碼形式客觀題191
參考文獻(xiàn)192
第10章建筑物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)193
101能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案193
1011系統(tǒng)感知層193
1012系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層194
1013系統(tǒng)應(yīng)用層195
102系統(tǒng)感知層設(shè)計196
1021建筑冷熱源及輸配系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計196
1022露點送風(fēng)(舒適性)空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計199
1023分布式電力系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)計201
103基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計201
1031基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體框架201
1032Niagara平臺與HVAC系統(tǒng)感知層的通信202
1033云端服務(wù)器與本地客戶端的通信205
104基于Niagara的HVAC系統(tǒng)應(yīng)用平臺開發(fā)206
1041平臺監(jiān)控界面的設(shè)計206
1042歷史數(shù)據(jù)查看系統(tǒng)209
1043報警數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)209
思考題210
二維碼形式客觀題210
參考文獻(xiàn)210
第11章空氣源熱泵利用技術(shù)211
111空氣源熱泵技術(shù)概述211
1111空氣源熱泵系統(tǒng)的形式與發(fā)展220
1112空氣源熱泵系統(tǒng)的特性224
112空氣源熱泵供暖空調(diào)225
1121基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)226
1122空氣源熱泵地板輻射供暖229
1123空氣源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)237
113空氣源熱泵熱水裝置247
1131空氣源熱泵熱水裝置的運行原理及工作模式248
1132空氣源熱泵熱水裝置的類型及特點252
1133空氣源熱泵熱水器性能測試及評價258
1134太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行性能評價263
思考題269
二維碼形式客觀題270
參考文獻(xiàn)270
第12章零碳建筑設(shè)計方法273
121基于計算機動態(tài)能耗模擬的零碳建筑設(shè)計方法273
122建筑能耗模擬計算機軟件對比與分析274
1221TRNSYS275
1222DOE2280
1223ESPr281
1224IES VE282
1225DeST282
1226EnergyPlus284
1227eQuest287
1228Tas288
1229哪一個最好290
123建筑能耗動態(tài)模擬291
1231建立建筑能耗動態(tài)模擬模型292
1232模型的運行與結(jié)果分析293
124建筑性能化設(shè)計步驟295
1241零碳建筑設(shè)計的流程295
1242降低建筑物本體能源需求的優(yōu)化295
1243高能效冷熱源設(shè)備的選擇297
1244高能效照明設(shè)備的選擇297
1245高能效動力設(shè)備的選擇297
1246可再生能源的綜合利用298
思考題298
二維碼形式客觀題298
參考文獻(xiàn)299
第13章典型零碳建筑案例300
131天友零舍300
1311建筑概況300
1312圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能提升301
1313主動式技術(shù)措施應(yīng)用315
1314可再生能源利用319
1315建筑能耗模擬與優(yōu)化322
132中德天津大邱莊生態(tài)城門戶展示公園展廳項目323
1321建筑概況323
1322被動式技術(shù)措施應(yīng)用324
1323主動式技術(shù)措施應(yīng)用331
1324太陽能光伏發(fā)電規(guī)模332
1325能耗模擬332
參考文獻(xiàn)334
附錄335
附錄A我國主要城市的建筑熱工設(shè)計分區(qū)335
附錄B圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能335
附錄C建筑外窗(包括透光幕墻)熱工
性能參數(shù)344