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隔熱膜⌘廠家分享如何打造零能耗建築:充分發揮新興技術和被動式技術的作用
發布時間:18222223664 14:57:53 人氣:

建築總是旨在為世界各地的氣候問題找到解決方案。當前的⌘主要趨勢之一與能源消耗和氣候變化有關。建築業產生了 18% 的 CO 2排放。然而,出於經濟原因繼續使用燃料作為能源消耗的主要來源,因為它是大多數國家的原材料和容易獲得的材料,導致對這些國家的生活質量產生負面的環境影響. 隔熱膜廠家研究了一種新的零能耗建築設計理念和決策支持工具。基於批判性思維作為一種創建建築設計層次的新機制,該研究⌘展示了作者五年來教授研究生建築課程的經驗(ARCH 662:建築設計和決策支持工具和Arch 663:可持續建築)。

這項研究的結果可能是幫助和指導建築師在他們的國家建造更多零能耗建築的新方法。此外,建築學校下一代建築師的知識傳播將意味著新設計師相信保護和照顧他們的環境,這將提高對環境問題的認識並提高這些國家的生活質量。

迫切需⌘要減少國內能源消耗,尤其是由於氣候變化。國內能源政策和研究一直以技術供應將線性節約能源的假設為主。擺脫這種方法的傳統嘗試還遠遠不夠,仍然傾⌘向於假設技術使用是個人理性決策的線性結果。


1.近零能耗建築 (NZEB) 的發展基於四個概念。類似的概念可以在各個層面實施,並且可以包括量化指標,例如能源體現和環境影響(表 1)。根據建築物的類型和氣候環境,設計團隊必須應用這四個原則,以便找⌘到遵循這些步驟或原則的合適的措施,如下所列:

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減少所有新建建築的能源需求。能源需求成本是建築物需求的總和——空間供暖、空間製冷、室內熱水、電力、通風、照明和電器。

第二:改善室內環境質量(IEQ),大限度地提高熱舒適度並避免過熱。這包括⌘通過機械通風控制空氣品質。
第三:確定可再生能源年度平衡所涵蓋的可再生能源需求百分比。修改額⌘外措施以解決能源匹配和存儲問題也很重要。

四是降低一次能源消費總量和碳排放總量。還需要修改額外的措施來處理與移動性和材料相關的能源問題。


在我們繼續討論零能耗概念之前,我們需要就「近零能耗建築」的通用定義達成一致,即 NZEB 通過使用在線能源產生其所需能源的 30% 或更多——現場可再生能源 [ 2 ]。以下部⌘分簡要回顧了適用的文獻。
2010 年能源績效建築指令 (EPBD)(重訂)和 2050 年碳預算引入「近零能耗建築」(NZEB),導致整個歐洲建築行業的設計範式發生轉變,這意味著新的和現有的建築都應該是節能的 。

NZEB 標準背後的基本概念加劇了炎熱天氣條件下家庭過熱的風險。儘管如此,關於該問題以及在整個歐洲廣泛實施 NZEB 標準以加劇建築物過熱風險的潛力的研究和調查很少。


零能耗建築和零碳建築的目標是通過將資源消耗小化的概念實現大效率,將其描⌘述為零能耗。美國的「2030 年挑戰」或歐洲能源績效建築指令 (EPBD) 規定的接近零能耗目標等全球倡議旨在減少建築物的有害排放。還有國際環境評分和資格認證計劃,如能源⌘與環境設計領導力 (LEED)、建築研究機構環境評估方法 (BREEAM) 和 Minergie,旨在改善 NZEB 的工業發展。

家電的「環境友好」將從三個基本方面解決:全球環境保護(防止全球變暖和保護臭氧層)、資源循環(三個R:減量、再利用、回收)和化學⌘材料控制(減少對環境產生不利影響的商品和製造過程中的化學品使用)。


儘管沒有特定於 NZEB 設計概念的信息,但一套通用規則適用於所有高性能建築:Trias Energetica。Trias Energetica 的一套⌘規則為高性能建築設計提供了一個三步指南。這種三步法是 1979 年在荷蘭的 Kees Duijvstein 領導下開發的,被認為是可持續建築設計的基本經驗法則,如圖 1所示。



這三個步驟是:

1.通過避免浪費和實施節能措施 (ECM) 來減少對能源的需求。
2.使用可持續能源而不是有限的化石燃料。

3.儘可能高效地使用清潔的化石能源。


只有當⌘建築物的建造是為了減少以供暖為主的建築物中的熱量損失或減少以製冷為主的建築物中的熱量增加時,設計團隊才應該專注於可再生能源的現場選擇,包括太陽能或熱交換和回收系統。該規則強調了建築、生物氣候設計和能源效率的重要性。

Salem, R. 等人,2019 年,調查了氣候變化對退休後過熱風險和能源績效的影響,並總結了構成 NZEB 改造方案的選定節能措施 (EEM),如表 2所示. 可以預測,NZEB 和節能建築更容易過熱。他們的發現表明,採用遮陽裝置、雙層玻璃而不是三層玻璃以及利用自然通風是目前減輕過熱風險的一些有效的方法 。



根據 2013 年的一項研究,使用「關聯規則」和「先驗原則」進行的一項複雜分析發現,烹飪和看電視之間存在密切聯繫——當家庭⌘使用烹飪用具時,電視也有 74% 的機會打開. 信息技術 (IT) 相關設備(計算機、屏幕、印表機等)和視聽設備(電視、遊戲機等)的使用之間的明確比較是可預測的結果之一。使用電視作為各種級別的家庭的背景活動以及具有可編程自動關閉時間的新電視(在沒有遙控器交互時關閉)非常流行。


2.被動架構技術的主要作用:

在這個領域,有很多術語可以幫助和指導建築師的設計,例如被動式房屋(德文版)、低能耗建築、鄉土建築等。但是,根據不同國家的不同,這個術語會有所不同。每個國家/地區的建築風格和每個國家/地區的天氣類型,以及根據每個國家/地區可用的建築材料的不同環境。以下部分描述了一些典型的被動技術。


乾熱氣候:建築師應將這種氣候納入設計考慮。關鍵是利用熱質量和遮陽來減緩夏季室內供暖的速度;在夏季晚上通過風塔和/或交叉通風促進快速降溫;夏季使⌘用自然冷卻,如果有的話,用水;並且在⌘冬季使用自然採暖,因此太陽能增益的方向和開口設計至關重要(圖2)。





乾熱氣候下的被動式建築技術

溼熱氣候:建築師應將這種氣候納入設計考慮。首要任⌘務是通風——它必須是有效的,無論白天還是黑夜。它應該通過遮陽減少建築織物的太陽能加熱;允許夜⌘間冷卻率高,具有大開口和交叉通風;並允許使用陰影地面、蒸發冷⌘卻和風進行自然冷卻


隔熱膜


溼熱氣候下的被動架構技術

寒冷氣候:建築師應考慮到這種環境形式。目標是使用緩衝區、絕緣和有限滲透來減少對熱能的需求;允許利用太陽能進行自然加熱;並在夏天允許通風。熱絕緣需要良好的通風以避免過熱

寒冷氣候下的被動式架構技術

夏熱冬冷氣候區域:建築師⌘應考慮到這種氣候。目標是使用緩衝區和隔離來減少對熱能的需求,同時減少滲透;利用陽光和風的自然加熱和冷卻,以實現良好的夏季通風,包括夜間通風;並且不⌘要用冬季防風林阻擋夏季微風




夏熱冬冷氣候下的被動式建築技術

溫帶氣候:建築師⌘應考慮到這種氣候。目標是使用緩衝區和絕緣材料減少對熱能的需求,以減少⌘冬季熱量的損失;防止夏季過熱,通過熱質量(和夜間通風)進行溫度控制,必要時使用遮陽;並在冬⌘季使用自然採暖。減少空氣滲透是必須的,因此應包括有遮蔽的入口和防風大廳




溫帶氣候下的被動式建築技術


支持 NZEB 設計的擬議研究

文獻綜⌘述展示了一些可用於實現近零能耗建築的技術。然而,這些原則在中東並不奏效,因為它們忽略了一個非常重要的參數的影響,即居住者的文化。
居住者的文化是中東國家近零能耗建築概念設計的主要或主要支柱,因為對住宅單元內能源消耗部門的簡單分析將表明,大部分能源消耗取決於三個東西:廚房、照明和電視。根據黎巴嫩該地區的文化,大多數家庭每天花費超過 65% 的時間做飯,這意味著使用炊具或看電視,導致炊具和/或電視使用天然氣或電力。我們建議等式 (1) 指出,NZEB 可以通過以線性方式理解材料、能源系統和乘員行為來定量描述。
NZEBD = 材料屬性 + 能源系統 + 居住者⌘的文化和社會行為
(1)NZEBD = MP + ES + CSBO
(2)(NZEBD) 近零能耗建築設計
(NCNZEBD) 近零能耗建築設計新理念
(MP) 材料特性(支柱)
(ES) 能源系統(第二支柱)
(CSBO) 居住者⌘的文化和社會行為(第三支柱)

等式 (1) 和 (2) 表明,這種近零能耗建築設計的新概念基於三個支柱,即材料特性 (MP)、能源系統 (ES)(包括冷卻/加熱)以及文⌘化和社會居住者的行為(CSBO)。表 3解釋了⌘將直接影響黎巴嫩和中東國家近零能耗建築設計的不同支柱。在下一步中,我們將討論應該在每個支柱中應用的方法和技術,以在黎巴嫩以及更廣泛的中東地區實現接近零能耗的建築。




3.1在設計過程中應用的方法

隔熱膜廠家有了解到:實現近⌘零能耗建築的主要方法應包括三個階段:
階段:此階段將建立一個框架或指南,用於選擇應在施工過程中使用的材料。這些材料應通過其物理和化學特性增強室內環境控制,如先進材料、納米材料、零碳材料等。
第二階段:此階段將包括對普通住宅的能源消耗系統的分析(將根據住宅建設的具體原因選擇區域和類型,並將於黎巴嫩)。將為這些住宅結構建模一個可再生能源(太陽能、風能、地熱、生物質等)的能源生產系統。
第三階段:本階段⌘的擬議研究將通過問卷調查收集社會和文化數據,以衡量居住者的能源意識。它將提高他們使用不同選項和解決方案的知識水平,這些選項和解決方案將減少多年來的能源消耗量。它將考慮實施這一想法所面臨的長期利益和困難。這項調查將有幾個部分的問題(住戶在他們家中使用的電器類型、對他們建築中使用的材料的調查、他們每⌘月支付的電費、他們在他們家中的日常活動的簡要描述等)。分析完這些數據後,
3.2. 材料特性
該支柱的主要目標是確保對室內環境的控制,並提供舒適和保護性的室內空間,以提高⌘居住者在這些空間內的生活質量。從表 2可以看出,該支柱的範圍分為三類。
3.2.1物化材料性能
在此類別中,建築師⌘應考慮具有良好物理和化學性能的材料,以提供高效功能(高性能)和小尺寸,並在選擇建築材料時考慮到環保材料。其中一種材料可能是納米材料,它具有許多優點,例如功能效率更高,尺寸更薄,這意味著它們可以節省室內空間。節省室內空間相當於省錢。可以對室內環境控制產生積極影響的納米材料的一些例子是:
隔熱:
-隔熱:真空隔熱板(VIP)
-隔熱材料:氣凝膠
-溫度調節:相變材料 (PCM)
窗戶材料:
-紫外線防護
-太陽能保護(智能窗戶)
塗層材料:
-自清潔:蓮花效應
-自清潔:光催化
-易清潔(ETC)
-空氣淨化
-反塗鴉
-抗反射
3.2.2. 智能特徵在被動式建築設計中的作用
NZEB 中智能設備的主要作用是優化不同類型電氣系統的效率,例如照明系統、供暖、通風和空調 (HVAC) 系統等。此功能可以通過以下方式執行:
「大腦」:這是整個系統的控制器,設備的編程和控制起源於此。它類似於通常用於商業建築的建築管理系統 (BMS)。這些可以是具有廣泛網絡的相當複雜的計算機控制系統。在住宅環境中,我們通常將恆溫器視為 HVAC 系統的「BMS」。可以使用更複雜的住宅控制系統。
傳感器:這些是控制系統的反饋元件。例如,與太陽輻射傳感器耦合的溫度傳感器可用於控制隔熱窗簾的打開或關閉。更簡單地說,內部溫度傳感器可用於控制換氣扇的運行。
任何智能建築,無論是商業還是住宅,都應該有像大腦一樣的BMS和像手一樣的樓宇自動化系統BAS。此外,每個智能建築都應該有室外傳感器和室內傳感器,並且都⌘可以通過行動應用程式進行連接和自動化。
3.3. 能源系統
該支柱⌘的主要目標是利用各種資源(如太陽、風、水、地熱、生物質等)作為能源生產系統生產清潔和可再生能源。同樣,從表 3中可以看出,該支柱的範圍是通過不同類別的可再生能源供應來支持家庭,以實現家庭所需的足夠能源。可再生能源的類別將通過 BIM(建築信息模型)評估,通過添加插頭來計算能源消耗系統(針對家⌘庭內的不同電器)。這將在未來的研究中得到體現。
3.3.1屋頂/南立面的光伏電池
代太陽能電池基於單晶半導體晶片。第二代在電池組裝中採用無機薄膜結構。它們的生產成本較低,但不到 14% 的非晶薄膜太陽能電池的效率低於代單結晶體太陽能電池的效率,後者可高達 27%。從理論上講,單結電池應該能夠表現出 ±33% 的大效率,這是 Shockley-Queisser 熱力學設定的限制。因此,需要一種新的太陽能電池技術來實現高於 33% 的效率,同時降低生產成本。第三代太陽能電池] 使這成為可能。
3.3.2. 太陽能熱系統
太陽能熱能可用於為家庭和公共場所提供熱水。聚合物⌘納米顏料可用於牆壁、天花板、裝置、管道和儲罐的隔熱和防腐絕緣。這種塗⌘料可以使用非常簡單的方法塗抹,例如噴塗、滾塗或刷塗,並提供隔熱效果。納米色絕緣材料以薄(微米級)隔熱層的形式用於工業和建築領域。

太陽能集熱器系統可分為 (a) 固定式或 (b) 集中式太陽能集熱器。固定式太陽能集熱器和聚光式太陽能集熱器的區別在於,固定式集熱器具有相同的面積來攔截和吸收太陽光強度,而聚光式集熱器具有反射面,可以將太陽光強度攔截並聚焦到更小的(焦點)區域,以獲得更高的工作流體溫度產生。固定式太陽能集熱器適合小規模發電,而聚光太陽能集熱器技術能夠大規模發電(表 4)


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3.3.3. 風力發電機

隨著政府制定解決電力供應問題的戰略,他們應該鼓勵在全國範圍內投資風力渦輪機,以增加向清潔發電機的轉變,這反映⌘了減少溫室氣體並為住房部門生產清潔能源。風力渦⌘輪機是一種機器,它使用稱為風帆或葉片的葉片將風能轉換為旋轉能,然後通⌘過齒輪傳動將其引導以驅動發電機。風力渦輪機用於發電。大多數風力渦輪機可以安裝在風電場一起發電。風力發電場的好位置通常位於多風的山頂、開闊的平原和海灘上。
3.3.4節能電器

進行了一項研究,以確定黎巴嫩家用電器的基本特徵以及黎巴嫩家庭對更節能選擇的理解和意願。在他們的調查中,初步制定了電器清單,並詢問了大約 630 名受訪者有關所有權、使用模式、購買成本和更換率的問題,詳細信息列於下表 5 


隔熱膜


所有受訪者使用多的家用電器是冰箱、燈泡、烤箱、洗衣機和電視機。大型產品(如冰箱、洗衣機等)在需要更換之前具有相對較長的使用壽命。其他研⌘究的結果表明,通過用節能家用電器替換現有電器,住宅部門的節電潛力將提高 20% 至 27.4% 

我們提議的研究將集中在五種電器上,這些電器在該研究中佔家庭用電量的很大一部分。
選定的設備將是:
洗衣機
空調
電視
電燈泡
冰箱

材料特性、能源系統以及居住者⌘的文化和社會行為這三大支柱之間存在可量化的關係,它們共同致力於黎巴嫩近零能耗建築的新概念。新概念⌘立足於被動式建築技術、材料特性和智能技術之間的新興關係,為黎巴嫩和阿拉伯國家的近零能耗建築設計開發功能改進框架。歐洲和⌘中東近零能耗建築設計的主要區別在於支柱「居住者⌘的文化和社會行為」,它在這個等式中起著巨大的作用,因為根⌘據居住者的行為和他們的文化來浪費能源。


擬議的框架將為未來的可持續發展戰略研究奠定堅實的基礎,並在面⌘臨環境危機的國家改善功能性建築,同時努力在阿拉伯地區實現近乎零能耗的建築設計。該框架將幫助和指導建築師使用經濟實惠的建築技術建造一個環境友好型住宅,以緩解⌘全球變暖和氣候變化等環境問題。如果不⌘提高社區對居住者行為在減少建築物內能源浪費方面的作用的認識,所有這些工作都無法進行。這項研究將是未來幾項研究的步,這些研⌘究將為新建築設計和現有建築的功能改進位定發展戰略。


好了,今天隔熱膜小編的分享就到這裡啦!有任何疑問,歡迎諮詢小編哦!
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