可再生能源在建筑中的应用集成PDF电子书下载

1建筑材料可持续发展 1

1.1混凝土 1

1.1.1混凝土对环境可持续发展的痼疾 1

1.1.2粉煤灰制水泥 1

1.1.3地质聚合物 2

1.1.3.1地质聚合物简述 2

1.1.3.2地质聚合物的发展 3

1.1.3.3地质聚合物的反应机理 3

1.1.3.4地质聚合物的材料类别 4

1.1.3.5地质聚合物的应用领域 4

1.1.3.6硅酸盐水泥和地质聚合物水泥 5

1.1.3.7地质聚合过程举例 6

1.1.4生态水泥 9

1.1.4.1生态水泥的节能低碳优势 9

1.1.4.2生态水泥的CO2封存 9

1.1.4.3生态水泥的废物利用 10

1.1.4.4生态水泥的其他优点 10

1.1.4.5生态水泥生产实例 11

1.1.4.6可持续发展的混凝土建筑——生态水泥和热质量 11

1.1.4.7生态水泥的碳化过程 13

1.1.4.8生态水泥制作步骤 13

1.2玻璃 13

1.2.1可持续发展建筑中的玻璃 14

1.2.2可持续发展建筑中玻璃的热隔离 14

1.2.3可持续发展建筑中玻璃的太阳光控制 14

1.2.4可持续发展建筑中玻璃的防火性能 14

1.2.5可自清洁玻璃镀膜 14

1.2.5.1疏水性自清洁玻璃 15

1.2.5.2亲水性自清洁玻璃 16

1.3保温隔热材料 16

1.3.1通常的保温隔热材料 16

1.3.2天然保温隔热材料 17

1.3.2.1羊毛 17

1.3.2.2亚麻和大麻 17

1.3.2.3赛璐珞 17

1.3.2.4木纤维 17

1.3.2.5膨胀黏土骨料 17

1.3.2.6环境友好的保温隔热材料 17

1.3.2.7天然保温隔热材料的局限及前景 18

1.3.3保温隔热材料的最新进展 20

1.3.3.1新的热屏蔽技术 20

1.3.3.2 Korund产品 21

1.3.3.3纳米孔超保温材料 22

1.3.3.4隔热三明治墙板 23

1.3.3.5透明隔热材料 23

1.3.3.6泡沫玻璃 25

1.3.3.7真空隔热材料板 26

1.4可持续发展建筑聚合材料 31

1.4.1再循环粉碎混凝土和沥青 31

1.4.2透水混凝土 32

1.4.3多孔沥青 32

1.4.4温拌沥青混合料 32

1.4.5搅拌成混凝土 33

1.4.6蜂窝轻质混凝土 33

1.4.7生物聚合基建筑材料 33

2智能材料 35

2.1智能材料简述 35

2.1.1形状记忆合金 35

2.1.2自修复材料 36

2.2智能液体 37

2.2.1电致流变液体 37

2.2.1.1电致效应 37

2.2.1.2电致流变液体的成分 37

2.2.1.3电致流变液体的优点 37

2.2.1.4电致流变液体的问题 38

2.2.2磁致流变液体 38

2.3建筑智能材料展望 40

3建筑光照变革 41

3.1发光二极管 41

3.1.1发光二极管的原理 41

3.1.2白光发光二极管 41

3.1.3发光二极管在建筑中的应用展望 42

3.2纤维光度学 43

3.2.1纤维光学简述 43

3.2.2光纤通信 43

3.2.3光纤传感器 44

3.2.4光纤的其他应用 45

3.2.4.1光纤照明简述 45

3.2.4.2光纤照明的特点 45

3.2.4.3光纤照明的应用 45

4可再生能源在建筑中的应用集成 47

4.1可再生能源在建筑中应用集成的概述 47

4.2通往全球气候验证建筑之路 48

4.2.1已实现的气候验证建筑 48

4.2.1.1无源房屋 48

4.2.1.2独立式建筑 48

4.2.1.3无源太阳能房屋 49

4.2.1.4德国弗赖堡太阳房 51

4.2.2业已实现的绿色居住社区 52

4.2.3将来的气候验证建筑 53

4.2.3.1全球气候变化影响的4个场景 53

4.2.3.2对设计将来气候验证建筑的要求 54

4.3建筑物集成太阳能光伏发电 55

4.3.1建筑物集成光伏发电的发展 55

4.3.2建筑物集成光伏发电单元的结构 56

4.3.3建筑物集成光伏发电设计的基本考量 56

4.3.4建筑物集成光伏发电的几种形式 57

4.3.5太阳能光伏喷涂 59

4.3.6建筑物集成太阳能光伏发电与城区规划设计 61

4.3.7建筑物集成太阳能光伏发电的改进 61

4.4建筑物集成风力发电 63

4.4.1建筑物集成风力发电的发展 63

4.4.2建筑物集成风力发电所面临的挑战 63

4.4.2.1空气湍流 63

4.4.2.2空气噪声和振荡 63

4.4.2.3安全 65

4.4.2.4难于测试 65

4.4.2.5花费的有效性 65

4.4.2.6用风力透平机作广告 66

4.4.3建筑物集成风力发电的改进 66

4.4.4建筑物集成风力发电举例 69

4.4.4.1美国俄克拉何马医疗研究基金会大厦 69

4.4.4.2美国旧金山SFPUC大厦 72

4.4.4.3风能高速公路 72

4.4.4.4纽约奥林匹克体育场 72

4.5建筑物太阳热能集成 73

4.5.1建筑物集成太阳热能 73

4.5.2建筑物集成太阳能集热器能力 74

4.5.3带跨季节存储器的建筑物群中央太阳能热厂能量利用 74

4.5.4热泵 75

4.5.5光伏／热混合式模板 75

4.5.6国际能源局建筑物集成太阳热能项目 76

4.6建筑物集成其他可再生能源 83

4.6.1建筑物集成微燃料电池 83

4.6.2建筑物集成斯特林引擎 84

4.6.3建筑物集成微水电 85

4.6.4建筑物集成生物能 86

4.7可再生能源在建筑物中集成的综合安排 86

5热电联产和可再生能源 88

5.1引言 88

5.2热电联产与可再生能量——低碳热能和电能的高效供应 89

5.2.1热电联产技术与可再生能量技术 89

5.2.2可持续发展的蓝图 89

5.2.3减少CO2排放的关键技术 90

5.2.4热电联产技术的经济和环境惠益 90

5.2.5可再生能源技术的经济和环境惠益 91

5.2.6聚焦“热能” 92

5.2.6.1热的燃料组成 92

5.2.6.2可再生能源的商业供热 93

5.2.6.3热能消耗按部门所占比例 93

5.2.6.4建筑物吸收制冷 95

5.2.7可再生热电联产技术 95

5.2.7.1生物质燃料热电联产 95

5.2.7.2地热资源热电联产 99

5.2.7.3汇聚太阳能热电联产 103

5.2.8热电联产产生的热用于海水淡化 104

5.3热电联产与变化的可再生能源电力生产 109

5.3.1变化的可再生能源 109

5.3.2可再生能源发电的展望 109

5.3.3通过热存储来平衡可变可再生能源发电 110

5.3.3.1电力系统保持动态供需平衡的基本考量 110

5.3.3.2热存储帮助电力系统保持动态供需平衡 110

5.3.3.3热电联产对可变可再生能源发电保持动态供需平衡的附加应用 112

5.4小结 114

6可持续发展的建筑和社区 115

6.1国际能源局推荐可持续发展的建筑和社区研究课题 115

6.2能量利用高效建筑的设计战略 115

6.2.1建筑物能量利用高效的设计 115

6.2.2 IEA研究项目举例——挪威Kvernhuset中学 117

6.3现存非住宅建筑节能改造措施 118

6.3.1非住宅建筑的能量损失 118

6.3.2现有建筑能量改造措施 119

6.3.2.1气溶胶管密封剂技术 119

6.3.2.2冷金属屋顶技术 119

6.3.2.3利用日光技术 120

6.3.2.4专用室外空气系统技术 122

6.3.2.5需求控制通风技术 123

6.3.2.6无油磁悬浮轴承制冷压缩机技术 124

6.3.2.7远红外线采暖技术 124

6.3.2.8大规模太阳墙空气采暖技术 124

6.3.2.9无源建筑技术 125

6.3.2.10去除热层理技术 128

6.3.2.11采用膜生物反应器技术的节水改造工程 128

6.3.3热泵和可逆空调 128

6.3.3.1意大利研究应用热泵和可逆空调案例 130

6.3.3.2德国研究应用热泵和可逆空调案例 130

6.3.3.3法国研究应用热泵和可逆空调的案例 134

6.3.3.4比利时研究应用热泵和可逆空调的案例 136

6.4高效能建筑和社区的低有效能系统 141

6.4.1目前建筑物空间采暖和制冷的能量供应链 141

6.4.2有效能的概念 141

6.4.3低有效能系统 144

6.4.4建筑和社区的高效低有效能系统 144

6.4.5建筑物和社区应用低有效能系统案例 144

6.4.5.1加拿大达特茅斯市Alderney Gate建筑群 146

6.4.5.2荷兰海尔伦（Heerlen）市建筑群利用冷热井制冷供热 148

6.4.5.3德国卡塞尔市建筑群利用冷热井制冷供热 150

6.4.5.4美国明尼苏达州双城社区低有效能利用案例 152

6.4.5.5丹麦Ullerrφd-byen区域热网低有效能利用案例 154

6.4.6建筑物和社区应用低有效能系统小结 156

6.5低能耗预制件系统 157

6.5.1低能耗预制系统概述 157

6.5.2低能耗预制件系统特点 158

6.5.3低能耗预制系统的发展 159

6.5.4低能耗预制系统的挑战 160

6.5.5低能耗预制系统的节能效果 161

6.5.6低能耗预制系统举例 161

6.5.6.1丹麦哥本哈根 Velux低能耗预制系统 161

6.5.6.2奥地利示范项目 163

6.5.6.3瑞士示范项目 163

6.6建筑中的微型热电联产 164

6.6.1建筑中的微型热电联产概述 164

6.6.2小型燃料电池和基于燃烧的微型热电联产用于住宅建筑的研究 165

6.6.2.1住宅建筑电负荷 165

6.6.2.2燃料电池微型热电联产设施硬件和软件模型 165

6.6.2.3燃料电池微型热电联产设施在建筑中的集成 167

6.6.3微型热电联产用于住宅建筑的研究小结 167

7区域供热制冷 169

7.1区域供热系统简介 169

7.2区域供热系统的组成 169

7.2.1热量的产生 169

7.2.2热量的分配 170

7.2.3热量的计量 171

7.3区域供热系统规模 171

7.4区域供热系统的优缺点 172

7.4.1区域供热系统的优点 172

7.4.2区域供热系统的缺点 172

7.5区域供热系统的应用 172

7.5.1区域供热系统的多样性 172

7.5.2欧洲区域供热系统举例 172

7.5.2.1法国里昂（Lyon）——为416000个居民供热制冷 172

7.5.2.2匈牙利最大的热电联产厂 172

7.5.2.3英国伦敦Pimlico热电联产厂 173

7.5.2.4英国沃里克大学（University of Warwick）区域热电联产厂 174

7.5.2.5丹麦Copenhagen中心区域供热 174

7.5.3北美区域供热系统 175

7.5.3.1加拿大Drake Landing中央太阳能供热系统 175

7.5.3.2加拿大多伦多Enwave深湖制冷技术 177

7.5.3.3美国圣保罗市区域供热和制冷系统 177

7.6区域制冷系统 178

7.6.1区域制冷系统简介 178

7.6.2区域制冷系统举例 178

7.6.2.1加拿大多伦多（Toronto） Enwave深湖制冷 178

7.6.2.2瑞典松兹瓦尔（Sundsvall）雪制冷系统 178

8零能耗建筑探索 180

8.1零能耗建筑简介 180

8.1.1零能耗建筑概述 180

8.1.2零能耗建筑的现代进展 180

8.1.3零能耗建筑的定义 180

8.2设计和建造零能耗建筑 181

8.2.1零能耗建筑的设计 181

8.2.1.1零能耗建筑设计要旨 181

8.2.1.2零能耗建筑设计的计算机模拟 181

8.2.1.3零能耗建筑设计采用的主要措施 181

8.2.2零能耗建筑成功5步骤 182

8.2.3零能耗建筑的能量收获 183

8.2.4零能耗建筑中能量收获与节能的关系 183

8.2.5零能耗建筑中使用者的行为 183

8.3零能耗建筑的优缺点 183

8.3.1零能耗建筑的优点 183

8.3.2零能耗建筑的缺点 184

8.4零能耗建筑与绿色建筑 184

8.4.1零能耗建筑和绿色建筑的定义比较 184

8.4.2相比绿色建筑而言零能耗建筑的特性 184

8.4.3认证 184

8.5零能耗建筑举例 185

8.5.1英国伦敦贝丁顿零能耗开发项目 185

8.5.1.1 BedZED概述 185

8.5.1.2 BedZED建筑物理 185

8.5.1.3 BedZED能量效益 186

8.5.1.4 BedZED生态建设全貌 186

8.5.2中国零能耗建筑开发项目 188

8.5.2.1中国广州珠江大厦 188

8.5.2.2中国上海东滩生态城 188

8.5.3美国加利福尼亚州IDeAs Z2零能耗建筑开发项目 189

8.5.3.1 IDeAs Z2项目简介 189

8.5.3.2 IDeAs Z2设计措施要点 189

9可持续建筑电力系统的集成控制 190

9.1微网简介 190

9.1.1微网概述 190

9.1.2可持续能源微系统 190

9.1.2.1可持续能源微系统的概念 190

9.1.2.2可持续能源微系统的特点 191

9.2微网应用实例 191

9.2.1美国微网应用 191

9.2.1.1燃料电池微网 192

9.2.1.2小电网整合绿色能源技术 193

9.2.1.3智能光伏小电网技术 193

9.2.1.4可再生能源微网综合检测 194

9.2.2欧洲微网应用 196

9.2.2.1德国Mannheim-Wallstadt住宅区微网项目 196

9.2.2.2希腊基斯诺斯（Kythnos）岛新一代模式化混合电力微网项目 197

9.2.2.3德国ISET电力微网实验室 198

9.2.2.4英国曼彻斯特大学惯性储能 199

9.2.3澳大利亚微网应用 200

9.2.4日本微网应用 202

9.2.4.1八户（HACHINOHE）青森（Aomori）微网项目 202

9.2.4.2仙台（SENTAD微网示范项目 202

10建筑能量消耗与降低温室气体排放的前景 204

10.1能量消耗与碳排放 204

10.1.1全球二氧化碳排放最新数据 204

10.1.2发电产热——全球最大二氧化碳排放源 205

10.1.3国际能源局关于建筑节能低碳技术路线图 205

10.2建筑能耗与碳排放前景 206

10.2.1影响建筑能量利用效益的因素及发展趋势 206

10.2.2面对能量和环境挑战的技术措施 206

10.3能量消耗与碳排放最佳化 207

10.3.1现存建筑节能改造使能量消耗与碳排放最佳化 207

10.3.2社区能量消耗与碳排放最佳化 208

10.4建设可持续发展的家园 209

10.4.1可持续发展的3元素汇聚 209

10.4.2影响建筑和社区可持续发展的3个方面 210

11有关可持续建筑材料、可再生能源在建筑和社区集成的书籍 211