日记名称:国际纳米研究杂志
文章类型:研究
收到日期:2018年3月26日
接受日期:2018年4月23日
发布日期:2018年4月30日,
引文:欧玛AM(2018)低能耗被动式人体舒适度解决方案的设计与运行。Int J Nano Rech。Vol: 1, Issu: 1(01-10)。
版权:©2018 Omer AM。这是一篇开放获取的文章,在知识共享署名许可协议的条款下发布,该协议允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制,前提是注明原作者和来源。
抽象的
可再生能源的使用是未来可能的能源政策的一个基本因素。考虑到大多数可再生能源技术的可持续性,它们能够保护资源并提供安全、多样化的能源供应和服务,几乎不影响环境。由于各种发展对环境的负面影响,可持续发展已变得非常重要。在过去十年中,伴随着快速增长的是积极的建设,在某些情况下忽视了对环境和人类活动的影响。促进合理利用电能和保护自然不可再生资源的政策至关重要。人口密集地区的城市环境和建筑的低能耗设计需要考虑广泛的因素,包括城市环境、交通规划、能源系统设计以及建筑和工程细节。近年来,世界对环境问题的关注引起了许多国家的反应,这导致对传统化石燃料的能源节约战略进行更仔细的审查。降低建筑能耗的一种方法是设计更经济的建筑,在供暖、照明、制冷、通风和热水供应方面使用能源。通过采用自然通风或混合通风,与空调相比,一些被动措施,一次能源的消耗将会减少。通过在农业温室和建筑中使用可再生能源,将减少对化石燃料的依赖。 Thus, promotion of the novel renewable applications and its fortification resulting in the preservation of the ecosystem. This will also contribute to the amelioration of environmental conditions by replacing conventional fuels with renewable energies that produce no air pollution or greenhouse gases. Present study described about various low energy building designs and explains the effects of dense urban building on energy consumption and in the climatic changes. Moreover, this study outlines some measures to save energy in buildings.
关键字
可再生技术,建筑环境,可持续发展,缓解措施。
抽象的
可再生能源的使用是未来可能的能源政策的一个基本因素。考虑到大多数可再生能源技术的可持续性,它们能够保护资源并提供安全、多样化的能源供应和服务,几乎不影响环境。由于各种发展对环境的负面影响,可持续发展已变得非常重要。在过去十年中,伴随着快速增长的是积极的建设,在某些情况下忽视了对环境和人类活动的影响。促进合理利用电能和保护自然不可再生资源的政策至关重要。人口密集地区的城市环境和建筑的低能耗设计需要考虑广泛的因素,包括城市环境、交通规划、能源系统设计以及建筑和工程细节。近年来,世界对环境问题的关注引起了许多国家的反应,这导致对传统化石燃料的能源节约战略进行更仔细的审查。降低建筑能耗的一种方法是设计更经济的建筑,在供暖、照明、制冷、通风和热水供应方面使用能源。通过采用自然通风或混合通风,与空调相比,一些被动措施,一次能源的消耗将会减少。通过在农业温室和建筑中使用可再生能源,将减少对化石燃料的依赖。 Thus, promotion of the novel renewable applications and its fortification resulting in the preservation of the ecosystem. This will also contribute to the amelioration of environmental conditions by replacing conventional fuels with renewable energies that produce no air pollution or greenhouse gases. Present study described about various low energy building designs and explains the effects of dense urban building on energy consumption and in the climatic changes. Moreover, this study outlines some measures to save energy in buildings.
关键字
可再生技术,建筑环境,可持续发展,缓解措施。
介绍
自然资源可能是可再生的,不可再生或抽象的。不可再生资源包括化石燃料,矿物质,未被替换的清晰的热带硬木,并以不受控制的方式被捕猎或收集的稀有动物或植物。可再生资源包括来自阳光的能量和生物和生物地球化学循环(如水和能量水文和碳循环)[1]。在更直接的水平上,可再生资源包括通过受控狩猎,捕捞和收集的妥善管理的森林,这些森林已经通过受控的狩猎,捕捞和收集以及具有控制投入的水域进行适当管理的,可以容易地再循环和重复使用。抽象的resources include animals, plants and the natural landscape as part of ‘the countryside’ used for recreation and tourism activities such as bird watching, fishing, hiking, sight-seeing, etc. Nonrenewable resources are of course finite, while the other two categories are effectively infinite. Our descendants will not thank us for exhausting finite resources, nor for destroying the renewable ones.
在许多国家,全球变暖的考虑导致减少化石能源的努力,并促进建筑业的可再生能源。从地面和环境空气的利用能量有效地减少了能源需求,导致能量使用减少。为了保持建筑物在可持续水平的环境影响(例如,通过温室气体(GHG)中性排放),必须覆盖可再生能源的剩余能源需求。本文提出了具有出色室内环境控制和可持续环境影响的建筑物的整体概念。特别强调采用空气,地面和其他可再生能源的环境能量,以及加热和冷却的相互作用。必须避免机械冷却的需要,例如,通过峰值载荷切割,负载换档和环境热或来自空气或地面的冷。通过地面热交换器摄入空气,夜间通风是考虑的混合通风技术。对于居住和办公楼,电力需求仍然是满足可持续性要求的重要因素之一。通风系统的电力需求与建筑物的整体需求与光伏系统和先进的共同单元的潜力有关[2]。
保持热舒适度的空间的加热或冷却是一种高度能量密集的工艺,占非工业建筑中总能源的60-70%[3]。其中,通过通风和空气渗透损失约30-50%[4]。然而,估计通风的能量影响依赖于对空气变化率的详细知识和进出和输出空气流之间的焓差异。在实践中,这是一个难以承担的艰难运动,因为这些参数的价值有很大的不确定性[5]。结果,可以制定难以建立改善通风能量效率的合适基准,从而难以建立[6]。克服这些困难的努力正在进行以下两种方式:
- 识别建筑物代表横截面的通风率。
- 商业和家庭建筑中空气变化的能量影响。
除了调节能量,提供机械通风所需的风扇能量可以对能源需求做出进一步的重大贡献。这在很大程度上取决于设计的效率,既与风扇本身的性能有关,也与相关管道系统产生的流动阻力有关。
建筑行业是能源图景的重要组成部分。注意,建筑的主要功能是提供一个可接受的室内环境,允许居住者进行各种活动。因此,这种能源消耗背后的目的是提供各种建筑服务,包括天气防护、储存、通信、热舒适、日常生活设施、美学、工作环境等。然而,三个主要的能源相关的建筑服务是空间调节(热舒适)、照明(视觉舒适)和通风(室内空气质量)。无污染的环境实际上是不可能的。因此,区分难以控制的不可避免的污染物和可以控制的可避免的污染物常常是有用的。囚犯的新陈代谢和日常/必需活动所产生的排放物是不可避免的污染物的主要原因。为了处理不可避免的排放,“整栋楼”通风是有效的措施,而“污染源控制”是切实可行的措施,可避免的污染源。然而,基于源控制、过滤和通风的工程判断被用于去除和控制污染物,以获得最佳的室内空气质量。无论涉及哪种建筑,都需要对污染源控制和通风进行仔细检查,以确保良好的室内空气质量。 While there are sources common to many kinds of buildings, buildings focusing on renewable energy may have some unique sources and, therefore, may require special attention [7]. In smaller (i.e., house size) buildings, renewable sources are already the primary mechanism for providing ventilation. Infiltration and natural ventilation are the predominant mechanisms for providing residential ventilation for these smaller buildings.
通风是一项与控制室内空气质量密切相关的建筑服务,以提供健康舒适的环境。在大型建筑中,通风通常是通过机械系统提供的,但在较小的建筑中,如独栋住宅,通风主要是通过建筑围护结构的渗漏提供的,即渗透,这是一种可再生资源,尽管是无意的。通风可以定义为向空间提供清洁空气的过程。它需要满足居住者的代谢需求,稀释和去除空间内排放的污染物。经常要保持热舒适,通风的空气必须适应加热或冷却。因此,它成为了一种能源负债。当然,在一些空间,通风能量的先决条件可以超过适应负荷的一半[7]。全球污染和能源成本是由于过度或不受控制的通风。因此,从成本、能源和污染方面来说,充分的通风是必要的。此外,不适当的通风[7]会引起不适和健康问题。 Therefore, in terms of cost, energy, and pollution, efficient ventilation is essential. On the other hand, inadequate ventilation can cause comfort or health problems for the occupants. Good quality of indoor air is defined as the air, that is free from pollutants-which is the main reason behind illness to occupants, causes irritation and discomfort [8]. Since a long time is spent inside buildings, considerable effort has focused on developing methods to achieve an optimum indoor environment. In the coming century the built environment faces a period where significant adaptation will be required in order that buildings and builtup spaces remain safe.
环境污染
当今环境工程师的多方面作用需要更好地了解生活系统的运作及其与工程师工作所基于环境的互动的运作。如图1所示,物理和化学(非生物)组分是自然环境的一部分,而生物组分是生物体,为人类物种和地球提供福祉。
图1:自然环境的主要成分和子组件。
表1列出了重要的指令。该列表旨在给出指令范围的概念,而不是全面的。重要的“环境”是:水、空气和土地(土壤)。空气污染物标准(环境空气标准)和一些限值及相关指示列于表2。从表2可以看出,并不是所有的标准污染物都有欧盟环境极限值。
表格1:大量欧盟环境指令在水,空气和陆地环境方面。
环境 | 指令的名字 |
---|---|
水 | 饮用水面 饮用水地表水取样 饮用水质量 淡水支撑鱼的质量 贝类水域 沐浴水域 水中危险物质 地下水 城市废水 来自农业的硝酸盐 |
空气 | 吸烟在空气中 天空中二氧化硫 在空中领先 大型燃烧植物 现有的市政焚烧厂 新市政焚烧厂 石棉在空中 硫含量的瓦尔 汽油中的铅 汽油发动机的排放 NO .空气质量标准2柴油机排放的废气 |
土地 | 污泥应用土壤保护 |
表2:欧盟制定了环境空气污染物标准。
污染物 | 欧盟限制 |
---|---|
CO. | 30毫克/米2;1小时 |
不2 | 200μg / m2;1小时 |
O.3. | 235μg / m2;1小时 |
所以2 | 250-350μg/ m2;24小时 80 - 120μg / m2;年度的 |
点10 | 250μg / m2;24小时 80μg/ m2;年度的 |
所以2+ PM10 | 100-150μg/ m2;24小时 -μg / m2;年度的 |
Pb | 2μg / m2;年度的 |
总悬浮颗粒物(TSP) | 260μg/ m2;24小时 |
HC | 160μg / m2;3h. |
直接和间接的影响是描述在:
- 物质和文化遗产。
- 人类,动物群和植物群。
- 土壤,水,空气,气候和景观。
以与环境工程/科学相关的指令涉及的其他领域包括:噪音,栖息地和一般。
自然生活系统为人类提供了一系列不可或缺的和不可替代的服务,支持我们在地球上的生命[8]。这些包括直接资源,如建筑产品(木材),食品,药品,服装材料等。生活系统还提供功能性服务,如维护适当的大气气体混合,发电和保存土壤,处理废物,恢复系统扰动,对害虫的控制,控制营养,营养循环和作物授粉。因此,不仅是人类完全依赖于生活环境,而且行星的完整性本身都取决于自然环境的维持以及生物体与地球的物理/化学成分之间的相互作用。
浓度表示方法
表达液体或气体组分浓度的方法是:
- (1)质量/体积:在水化学中,每单位体积溶液中溶质的质量。这类似于单位体积的重量,通常mg/L = ppm(百万分之一)。
- (2)质量/质量或重量/重量:在给定质量的溶液中溶质的质量,通常为mg/kg或ppm(百万分之一)。
- 如果溶液的密度=ρ=溶液质量/体积溶液(kg / l)
- 并且,Mg / L = Ca1的成分浓度=溶液组分/体积的质量(mg / L)
- 和,组分浓度ppm = CA2 =组分质量/溶液质量(mg/kg)
ρ= CA1 / CA2
如果ρ= 1 kg / l,则ca1 = ca2
即某一组分在ppm中的浓度mg/kg =某一组分在mg/L中的浓度。
对于大多数在水和废水环境中的应用,ρ = 1 kg/L。对于空气环境的应用,公式(1)不成立。在水的应用中,mg/L的使用是最常见的,因为溶液的体积通常是确定的,以及溶质的质量。ppm单位通常用于污泥或沉积物。为了证明污染物的便携式嬗变,可以在类似电离层条件下,在低压真空管中用加速粒子轰击C或CO2或CH4或其他空气污染物进行实验研究。用伽马射线加热它们可以加速粒子[9]。这种实验性调查的结果可能证明污染物的可能嬗变和全球环境的自我维持平衡。
人,权力和污染
种群是指同一物种在同一时间生活在同一地区的一群个体。每个种群在遗传上都不同于同一物种的其他独立种群。它们有大小,出生,死亡和人口增长率。不同物种的种群生活在一起,许多相互作用,形成一个群落,例如,在池塘中,植物、动物和微生物组成一个独特的生命系统的自然群落。
“温室效应”是一种环境问题之一,这些问题是直接或间接地从男人的活动中实现。人口人口对环境变化的作用已经简化的等式中的简化方程式总结:i =帕特
人口对环境的影响I是由人口规模(P)、人均富裕程度或消费(A)和用于供应每单位消费的技术(T)造成的损害造成的。随着磷含量的增加,磷含量也在增加,因为供给更多人口的必须从更深的矿石开采,从更深的矿床开采,再运输到更远的地方。有人还建议,一个国家的人均商业能源消耗量可以作为等式中“AT”部分的替代品——相当大一部分的环境破坏涉及到商业能源的使用,从为农业清洁热带森林到采矿、制造业、道路建设和化石燃料开采。
在过去的40年里,人口的整体人口却没有甚至在全球范围内增加了一倍多。人口增长率在较少/欠发达的国家呈指数级增长,而在大多数发达国家的增长缓慢或不存在。许多资源耗尽很少回收,废物产物正在以不同的形式恢复到环境中,常剧毒性或以其他方式破坏。土地利用变化正在迅速进行。全球人口仅限于全球土地面积的约2%,但占产量越来越多的农作物,放牧牲畜或用于提取矿产资源和森林的清除。剩下的大部分土地面积是沙漠或覆盖着冰或过于陡峭的使用[9]。森林,草原和湿地正在迅速消失,由于土壤侵蚀,沙漠正在扩大,地下水沉积和降低水表的下降。Human activity is therefore seen as a significant cause of environmental change, mainly because of the conflict between maintaining and using the environment, i.e., development and exploitation of physical resources, building and urbanization, changing land use and deposition of wastes, often at the expense of the integrity of the biotic component of the environment and biological resources.
节能舒适
在暖湿条件下,气流是实现室内热舒适的一种节能手段。气流不能产生可在温度计上测量的空气显冷;它从我们的皮肤传导热量。这导致了冷却感觉[10]。当气流在0.2 m/s以上时,这种冷却感觉变得明显,而当气流在1.0 m/s以上时,就开始干扰散纸。这阻碍了在办公室类型的空间中利用大于1.0 m/s的气流。在炎热潮湿的气候条件下,工业和存储建筑以及住宅的生活区和卧室经常提供高达2.0米/秒的气流。在许多研究中,[10]将均匀气流的冷却感觉模型建立在人体热反应上。在稳定气流中,气流的冷却感觉(CS)可以用摄氏度来估计,使用公式:
CS = 3.67 (V-0.2) - (V-0.2)2 oC (3)
当平均气流v,v是m / s。
来自天空烟囱产生的空气温度的自然通风可以诱导被动室内气流。被动方法的问题是,当需要时,布雷兹并不总是存在,并且太阳能烟囱很少产生足够的气流以供舒适。风扇,特别是吊扇,可以为温暖潮湿环境中的室内热舒适度提供可靠的气流来源。具有适当阵风频率的不稳定气流可以增强气流的冷却感。气流为温暖潮湿气候的建筑物的乘客提供了冷却感。湍流气流的增强益处,阵风速度在0.3Hz至0.5Hz的范围内(在0.47Hz的峰值偏好),提供了利用大型,大容量,低速吊扇的进一步的能力冷却[11]。这种效果似乎是由于人类寒冷的皮肤热感受器的峰值响应在皮肤下方。
作为一种替代和新的设计理念,混合通风和冷却技术(HVAC)结合了机械暖通空调系统和自然通风的优点。它有可能降低许多建筑的能源消耗,提高居住者的舒适满意度,并最大限度地减少病态建筑综合征(SBS)。混合通风和冷却技术为解决建筑能耗环境控制问题提供了创新的解决方案。由于混合系统结合了自然通风和机械通风,它们对设计和分析工具提出了一些复杂的挑战,需要考虑室外环境、室内环境、控制策略和机械系统[12]的全局方法。
风塔
传统风塔或波特地区的操作已经在热干旱地区实现了夏季舒适性[13]。由于风或浮力效应,风塔通过建筑物保持自然通风。塔架结构通过与天空的辐射转移,内部与凉爽的环境空气内部进行冷却,夜间通过建筑物和塔循环。在这一天,在进入建筑之前,温暖的环境空气部分通过塔架结构部分冷却。当通过潮湿的表面时,空气被冷却蒸发。然而,依赖于塔设计的传统风塔的明智和蒸发冷却电位受到限制。传统风塔的另一个缺点是灰尘的承纳到建筑物中。两种现代风塔设计被认为是消除上述缺点。一个设计在塔头和塔中的湿柱中包含单向阻尼器。这种设计在良好的风中特别适用于具有良好风的区域,在承认建筑物之前,蒸发热干环境空气。 The other design incorporates evaporative cooling pads at the tower entrance. This design is particularly suitable in areas with very little or no winds.
随着机械或化学冷却系统的出现,大大减少了新建筑物中的波特 - 地区的使用。使用蒸发或沙漠冷却器和机械空调现在非常常见。风塔或波特地区的主要优势在于它们是被动系统,需要没有能量的操作。传统风塔的主要缺点可以概括如下:
- 灰尘和昆虫可以进入建筑物。
- 进入塔内的一部分空气通过塔的其他开口流失,永远不会进入大楼。当塔只有一个面向风的开口时,所有进入塔的空气都进入房子。
- 在塔质量中可以储存的冷量通常是有限的(由于储能材料的质量小和比热低),可能不足以满足建筑在炎热的夏季的制冷需求。
- 空气的蒸发冷却电位未充分利用。
- 波特 - 地区没有在风速低的区域内找到任何应用。
下面简要讨论风塔的现代设计
带蒸发冷却塔的风塔:这个设计有三个明显的改进。柱的高度和总横截面积可以选择,以产生所需的气流速率和温度,以满足建筑的热舒适水平。
- 塔头,接受任何方向的风,防止空气从其他塔的开口流出。
- 在传热和传质区域有很大增加的柱。
- 通过润湿柱的壁区域来充分利用空气蒸发冷却的电位。
带蒸发冷却垫的风塔放在塔入口处:在风少或无风的地区,风塔头部的整个开口区域可以覆盖蒸发冷却垫。空气通过塔和建筑的循环是通过浮力效应完成的。这种设计适用于冬季供暖需求低的地区。
随着环境保护成为头号全球问题,人类别无选择,只能减少能源消耗。实现这一目标的一种方法是采用被动式和低能耗系统来保持建筑的热舒适。传统和现代的风塔设计可以成功地用于炎热的干旱地区,在制冷季节的所有时间或一小部分时间里保持热舒适(有或没有吊扇)。
生物气候设计
生物气候设计不能继续作为主要建筑设计的技术性质的次要问题。近年来,生物气候设计开始改变方向,在其方法上变得更加全面,同时试图解决自身:
- 实现可持续发展。
- 耗尽不可再生的来源和材料。
- 建筑物的生命周期分析。
- 建筑物对环境的总污染效应。
- 降低能源消耗,又人体健康舒适。
隐藏的建筑创作的尺寸对于生物融色设计的概念至关重要。最基本的是:
时间:时间被称为建筑空间的第四维,它的重要性在于每一个物体都不能脱离时间而存在。时间的概念赋予一个物体生命,并将其释放到周期性(可预测的)或非周期性的重复中。时间与季节和日模式有关,因此与气候和建筑行为的方式有关,或者应该与自然结合而不是对抗。它进一步释放了建筑的动态本质,与我们为其创建的静态图像形成对比。
空气:空气是第二种看不见但很重要的元素。我们创造空间,假装它是空的,忽略了它被空气包围和充满空气的事实。而空气,由于由温度或压力差产生的空气运动,则在那里非常活跃。而与空气运动有关的应是建筑物的形状、截面、高度、朝向以及开口的大小和位置。
光:光线和日光,是第三个重要元素。建筑只有光才能存在,自从我们能够用人工照明代替自然光以来,许多建筑和建筑变得越来越穷。可以毫不夸张地说,赋予建筑的真正形式不是建筑师本身,而是光,建筑师只是形式的模子。
乡土建筑看起来很美,也很值得深思。特别有趣的是,在传统建筑的本质中,可以看到各种各样的设备,以获得热舒适,而不诉诸于化石燃料。遮阳和交叉通风是住宅设计的两个主要考虑因素,朝南的façade是强制性的,在冬季尽可能多地利用阳光。在50年前建造的建筑物中,自然通风需要较高的天花板,以给居住者带来制冷效果,而现代高科技建筑的天花板高度较低,因此必须安装空调。承认享受一定程度的舒适和便利的现代生活是人权,但有必要考虑在全球环境问题日益严重的时代,人们如何以最少的能源消耗在理想的环境中生活和工作。现代人无法忍受老年人曾经生活过的恶劣室内环境。事实上,在那些日子里,人们不得不使用最少量的现成燃料,并设计各种方法来建造他们的房子,以适应当地的气候。它是很重要的;因此,在为未来设计被动式和低能耗建筑时,要学习他们的精神,克服困难,让他们的创造性设计适应各自的区域气候条件,并尝试设计生态技术结合高水平的现代科学[14]。
气候,建筑和居住者之间的关系
在气候敏感的架构中,采用策略来满足乘客的需求,考虑到当地的太阳辐射,温度,风和其他气候条件。各个季节需要不同的策略。这些策略本身可以被细分为一定数量的概念,这代表了行动。
创新的日光制度有四个关键目标:在房间内深入增加日光水平,以改善日光均匀性,以控制阳光直射并减少眩光。在非国内建筑中,照明可以是一个主要的能源消费者。因此,提供日光的提供需要被视为低能量,无源太阳能设计的重要组成部分。Crisp等[15]通过在这种建筑物中剥削日光来确定大量潜在的节省(通常约为20-40%的照明使用)。因此,这种日光照明系统的四个目的是:
- 增加深房间后部的日光水平。
- 改善空间内的日光均匀性,从而改善其外观。
- 控制直接阳光,使其可以用作有效的工作发光体。
- 减少阳光和占用者的不适。
如果要使用创新的日光照明系统进行遮荫,则需要正确设计。该系统应减少坐姿的乘客的眩光,控制所有太阳位置的直射阳光。这对于具有显示屏设备的内部尤其重要。补充清晰的视图玻璃需要额外的遮阳设备。
带有光定向全息图的夹层玻璃可以在建筑中广泛应用,利用太阳能,改善房间舒适度,以及设计太阳能和色彩效果。光的衍射角度取决于波长,波长由下式描述:
SINα=λ/ g(4)
地点:
λ是光的波长
G是光栅常数
α是衍射的角度
环境优势是显而易见的。建筑物的采光可以改善,房间照明的电力减少将超过50%。太阳能直接辐射遮阳与光伏发电、漫射采光相结合,开辟了广阔的未来发展和应用领域。
健康和建筑环境
两种相反的趋势威胁着工程师们。首先是对全球污染的担忧。不仅能源使用,而且能源来源也将根据大气污染来确定。第二是对更令人满意的室内气候的性能规范的需求。当今的工程师面临着两种环境力量。第一是对全球外部环境的尊重,这一环境没有自然边界,现在污染已接近饱和,可能正在以有害的方式影响我们的气候。第二,人们对室内环境改善的期望越来越高,这在过去意味着通过空调,建筑的能耗会更高。由于对长期健康和福利的关注,安全问题和避免接触有毒物质的做法正在得到加强。第二个趋势是随着人口的增长和生产力的提高,能源的使用持续增加。不断提高的生活水平需要更多的燃料来保持我们的清洁和温暖,并使我们能够长途旅行娱乐。 More effective use of energy is now essential.
来自人类活动的四种重要类型的伤害是全球变暖气体,臭氧破坏气体,气态污染物和微生物危害(表3)。由于气体的存在,地球是一些30oC的加热器,但全球温度升高。这可能导致海平面,每十年的60毫米的速度增加,低洼地区的洪水风险越来越大(图2)。1992年6月在联合国Rio的地球峰会,约有153个国家同意追求可持续发展[16]。主要目的是减少二氧化碳和其他温室气体(GHG)的排放。减少建筑物中的能源使用是实现这一目标的重要作用。提出二氧化碳目标,以鼓励设计师看低能量设计和能源(图3)。
表3:外部环境。
损害 | 表现 | 设计 |
---|---|---|
不X,所以X | 刺激性 | 低不X燃烧器 |
酸雨土地破坏 | 低硫燃料 | |
酸雨对鱼的损害 | 除硫 | |
全球变暖 | 伴热保温 | |
CO.2 | 海平面上升 | 热回收 |
干旱、暴风雨 | 热泵 | |
增加紫外线 | 没有CFC或HCFC的 | |
O.3.破坏 | 皮肤癌 | 最低空调 |
伤害 | 制冷剂回收 | |
庞蒂克热 | 小心维护 | |
Legionnellosis刺激物 | 退伍军人 | 干冷塔 |
图2:全球海平面的变化。
图3:为大气污染而设计。
一个有几个通道的主核心将能够同时进行加热和冷却,前提是这些通道在一定程度上是绝热的,可以作为单个单元独立运行,但同时作为整个核心的组成部分发挥作用。内部通道的形状和数量以及最佳配置显然取决于每个安装的操作特性和一些可能的配置。堆芯的负荷是通过将热泵的冷热空气通过堆芯来完成的,在与建筑[16]当前的需求相比,容量过剩的时期。芯体的冷部分也可以在夜间直接装载空气,特别是在春季和秋季,当夜晚寒冷而白天可能温暖的时候。
居住者的活动和操作,他们的使用和误用模式,可以对中间和内部环境的能源性能产生重大影响。三个接口的管理和控制:外部到内部,外部到中间和内部到中间也可以有显著的影响,特别是在响应季节,每天和每小时的变化,太阳能可用性,其调节和分布。其他设施管理功能也会对能源产生重大影响,特别是维护、清洁、更换、翻新和改造。
随着我们对满意条件的了解的发展,我们可以控制物理环境来提供满意。基于性能的设计将指定需要满足的数量。目标数字表明90%的居住者对高质量的设计感到满意,而对低质量设计的满意度只有70%[16]。这些性能值被应用于一系列室内因素,如空气质量(图4)、热舒适和噪音水平。
图4:设计到令人满意的程度。
舒适的温度和气候
世界上近一半的能源消耗与建筑环境调节有关,其中约三分之二用于供暖、制冷和机械通风。在较冷的气候下,采用节约能源的技术可减少用于取暖的能源;冷却所需的能量正在增加。在温暖气候下的建筑中应用被动冷却技术,创造了对适当舒适标准的需求。机械冷却的需求是为了达到公认的热舒适标准,通常(直接或间接地)由温度限制来定义。然而,关于这些标准是什么,争议越来越大。例如,在对主要在温暖和炎热气候中进行的47项实地研究结果的汇总中,Humphrey(1978)[17]发现,建筑物中的首选舒适温度是每月室外平均温度的函数:
TN = 0.534至+ 11.9(5)
地点:
Tn为室内舒适温度,To为一年中适当季节当地日最高和最低室外温度的平均值。
Fanger的理论[18]将热或冷的感觉(PMV)以及随后的不适或不满意(PPD)与身体新陈代谢产生的热量和向环境流失的热量之间的不平衡联系起来。显然,这种不平衡不可能无限期地存在,不适的感觉是一个信号,让人采取一些行动来恢复热量平衡
PMV= (0.303 exp-0.36M + 0.028) (M-H) (6)
和
PPD = 100-95 exp-(0.0335PMV4 + 0.218 PMV2)(7)
在那里,
M是代谢率,H是环境的热量损失。
使用Fanger方程的结果似乎预测了对比通常在自由建筑物中发现的更紧密控制的条件的需求,其中人们似乎似乎很舒服。例如,基于Fanger方程的ISO 7730建议使用浅夏季衣服的轻久坐久坐的光久坐工作,最佳操作温度为24.5℃±1.5oC。
存储概念基于模块化设计,将有助于主动控制和热输入/输出的优化,它可以适用于大型服务和机构建筑[18]经常需要的同时加热和冷却。将各种冷暖能源与蓄热系统相结合的概念集成如图5所示。一个有几个通道的主核心将能够同时进行加热和冷却,前提是这些通道在一定程度上是绝热的,可以作为单个单元独立运行,但同时作为整个核心的组成部分发挥作用。内部通道的形状和数量以及最佳配置显然取决于每个安装的操作特性和一些可能的配置。
图5:结合enviro -core蓄热系统的空气源热泵联合冷热、回风能量回收流程。
节约能源
仅仅让日光进入建筑物并不能保证设计在照明方面是节能的。事实上,增加日光的设计通常会引起与视觉舒适(眩光)和热舒适(夏季增加的太阳吸收和冬季更大的光圈损失)相关的担忧。这些问题显然需要在窗户开口、百叶窗、遮阳设备、供暖系统等的设计中加以解决。可以采用一些简单的技术来增加关灯的可能性。这包括:(1)使开关引人注目(2)适当地定位开关与灯的关系(3)独立地切换一组灯,以及(4)平行于主窗墙的切换一组灯。
大量节约能源涉及的问题很多,包括:
- 低能耗设计指南。
- 自然和人工照明。
- 太阳增益和遮阳。
- 开窗法设计。
- 节能植物和控制。
- 检查是否需要空调。
策略:
- 遮阳和采光的整合:一个整体的策略是必要的和可行的,采光和遮阳可以同时改善。
- 遮荫对夏季舒适条件的影响:太阳阴影在减少过热风险方面发挥着核心作用,并给出了个体控制的潜力,但应与其他被动设计策略称赞。
- 设备对采光条件的影响:设备可以设计成提供遮阳的惠斯特改善日光条件,特别是眩光和光线在空间中的分布,从而改善视觉质量。
- 节能:避免空调的节能可能非常实质性,而历时的策略需要与人工照明系统集成,以便在能源使用方面是有益的。
总之,实现低能源建设需要覆盖的全面策略;不仅是建筑设计,还认为以整体方式考虑它们周围的环境。实施此类策略的主要要素如下:
有效利用能源
各种参数对于实现可持续发展至关重要。其中一些如下:
- 建筑的气候响应性。
- 良好的城市规划和建筑设计。
- 良好的家务和设计实践。
- 被动设计和自然通风。
- 利用景观作为热控制的手段。
- 节能照明。
- 节能空调。
- 节能家用和办公电器。
- 热泵和能量回收设备。
- 结合冷却系统。
- 燃料电池的发展。
利用可再生能源
鼓励人口各阶层参与利用和采用可再生能源技术:
- 光伏发电。
- 风能。
- 小水。
- 废物转化为能源。
- 垃圾填埋气。
- 生物质能量和生物燃料。
减少运输能量
为实现技术开发,应解决以下内容:
- 减少旅行的需要。
- 降低对汽车的依赖程度。
- 促进步行和骑自行车。
- 使用高效的公共批量运输。
- 替代能源和燃料。
提高认识
成功应用可再生技术还需要:
- 提升意识和教育。
- 鼓励良好做法和无害环境技术。
- 克服机构和经济障碍。
- 刺激能效和可再生能源市场。
综合能源系统需要在两个层面执行:
- 将各种热能资源集成到供热、冷却和生产热水的并行系统中。
- 将这些系统物理集成到建筑结构中。
然而,建筑集成能源系统面临着许多障碍,其中最重要的是:
- 缺乏专业知识,信息和示范系统。
- 不成熟的产品和服务交付链。
- 公用事业公司仍然青睐中央发电和此类基础设施所创造的市场力量。
- 电力市场尚未考虑到环境外部性。
在实践中,低能源环境是通过一系列措施实现的,包括:
- 环境法规和政策的应用。
- 环境科学和最佳实践的应用。
- 数学建模与仿真。
- 环境设计与工程。
- 施工和调试。
- 使用环境的管理和修改。
档案内空气质素的初步要求,是由保育顾问及国际建议书订定的:
- 17oC和19oC之间的空气温度。
- 相对湿度在50 - 60%之间,在摄影档案中值较低。
- 档案馆,阅读室和互补空间中的低水平自然光线和阳光直射的完全排除。
- 从自然和人工照明中排除紫外线辐射。
- 空气过滤器排除大于0.01微米的颗粒(考虑到高成本,额外的能量要求和维护问题)。
- 活性碳过滤器,以减少臭氧、二氧化硫和氮氧化物的含量。
结论
随着环境保护成为头号全球问题,人类别无选择,只能减少能源消耗。实现这一目标的一种方法是采用被动式和低能耗系统来保持建筑的热舒适。传统和现代的风塔设计可以成功地用于炎热干旱地区,在制冷季节的所有时间或一小部分时间里保持热舒适(有或没有吊扇)。气候设计是降低建筑能耗的最佳途径之一。正确的设计是抵御气候压力的第一步。建筑应根据场地的气候进行设计,减少机械采暖或制冷的需要。因此,最大限度地利用自然能源在建筑围护结构内创造一个舒适的环境。在过去的十年中,技术和工业的进步使电子和信息学设备扩散到许多人类活动中,也在建筑施工中。利用和操作机会组件,增加减少热损失,通过改变保温隔热,优化照明分布与百叶屏和操作机械通风的室内空间凉爽。除了这些参数外,智能围护结构还可以用于安全控制,并成为建筑革命的重要组成部分。 Application of simple passive cooling measures is effective in reducing the cooling load of buildings in hot and humid climates. 43% reductions can be achieved using a combination of well-established technologies such as glazing, shading, insulation, and natural ventilation. It would be beneficial if there is a close consideration on the advancements in the passive cooling techniques such as evaporative water jacket, dynamic insulation and roof pond. The building sector is a major consumer of both energy and materials worldwide, and that consumption is increasing. Most industrialized countries are in addition becoming more and more dependent on external supplies of conventional energy carriers i.e., fossil fuels. Energy for heating and cooling can be replaced by new renewable energy sources. New renewable energy sources, however, are usually not economically feasible compared with the traditional carriers. In order to achieve the major changes needed to alleviate the environmental impacts of the building sector, it is necessary to change and develop both the processes in the industry itself, and to build a favorable framework to overcome the present economic, regulatory and institutional barriers.
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