建筑节能低碳最新技术丛书 建筑无源制冷和低能耗制冷PDF电子书下载

1 引言 1

1.1 制冷技术发展的历史回顾 1

1.1.1 历史早期阶段 1

1.1.2 机械制冷 2

1.1.3 夏天制冷的迫切需求 3

1.2 为什么要无源制冷 3

1.2.1 通常的房屋类型 4

1.2.2 气候变化和城市热岛效应 4

1.2.3 热浪来袭 5

1.2.4 “舒适”认同以及消费行为取向的变化 6

1.2.5 采用空调引发的问题 7

1.2.6 出路——无源制冷 7

1.3 什么是无源制冷 8

1.3.1 无源制冷的定义 8

1.3.2 无源制冷技术和自然制冷技术的主要内容 9

2 制冷功率需求 11

2.1 室外大气候 11

2.2 室内小气候 12

2.3 内部热负荷 13

2.4 外部热负荷 14

2.4.1 穿过透明建筑部件的热量 14

2.4.1.1 日光和热量入射 14

2.4.1.2 遮挡日光的选择 15

2.4.2 通过不透明建筑部件的热量传导 15

2.4.2.1 通过墙体、屋顶的热传导 15

2.4.2.2 通过窗户的热传导 15

2.4.3 通风带入的热量 15

2.4.4 通过外负荷的总体制冷负荷 16

2.5 无源制冷的热增益 16

2.5.1 无源制冷如何防止热增益 16

2.5.2 无源制冷如何控制热增益 17

2.6 自然制冷——热沉降 17

2.6.1 通风 17

2.6.2 蒸发 17

2.6.3 地热 17

2.6.4 辐射和对流 18

3 太阳光热负荷的控制 19

3.1 概述 19

3.2 控制太阳光热负荷的重要性 20

3.3 太阳光辐射 21

3.3.1 太阳光辐射的气象地理因素 21

3.3.2 太阳光辐射的物理因素 22

3.4 太阳光辐射控制元件 23

3.4.1 控制太阳光辐射的玻璃 23

3.4.1.1 阳光控制膜玻璃 23

3.4.1.2 智能玻璃 24

3.4.1.3 真空玻璃 24

3.4.2 遮挡太阳光辐射的器件 25

3.4.2.1 固定遮挡太阳光辐射的器件 25

3.4.2.2 可调节遮挡太阳光辐射的器件 26

3.4.2.3 固定建筑构件控制太阳光辐射 27

3.4.2.4 植树遮阳 28

3.5 自动和手动太阳光辐射控制系统 28

4 自然和机械夜间通风 29

4.1 建筑通风综述 29

4.1.1 通风的基本目的 29

4.1.2 通风系统分类 29

4.1.3 夜间通风 29

4.1.4 自然通风和机械通风 30

4.1.5 混合通风 30

4.2 受控自然通风 31

4.3 受控自然通风条件模拟 32

4.3.1 基于空气卫生的空气交换 32

4.3.2 空气移动 32

4.4 限制热负荷 33

4.5 热存储质量 33

4.5.1 热存储质量如何起作用 33

4.5.2 热存储质量的特性 34

4.5.3 通风制冷系统的热存储质量 35

4.6 通风开口的位置 36

4.7 不同建筑类型夜间通风小结 37

4.7.1 住宅建筑 37

4.7.2 办公室建筑 37

4.8 风塔 37

4.8.1 风塔的运行 37

4.8.2 传统风塔 37

4.8.3 现代冷却风塔设计 38

4.9 太阳能烟囱（Solar Chimney） 39

4.9.1 太阳能烟囱概述 39

4.9.2 太阳能烟囱设计要点 39

4.9.3 太阳能烟囱住宅无源制冷 39

4.9.4 蒸发下拉制冷塔 39

4.10 相变制冷 40

4.10.1 相变物质 40

4.10.2 相变制冷系统的运行 40

4.10.3 相变制冷系统的运行效果 41

4.10.4 最新技术——含微胶囊相变材料的建筑制冷 41

4.10.4.1 相变材料提高热容 41

4.10.4.2 微胶囊相变材料 42

4.10.4.3 微胶囊相变材料的特性 42

4.10.4.4 微胶囊相变材料的应用 42

5 蒸发制冷 43

5.1 蒸发制冷的物理基础 43

5.1.1 蒸发制冷的基本原理 43

5.1.2 蒸发制冷系统的效率评估 44

5.1.2.1 蒸发制冷系统的浸透效率 44

5.1.2.2 经蒸发制冷空气温度计算 44

5.1.2.3 蒸发制冷系统评估 44

5.1.3 由空气焓湿图分析蒸发制冷 45

5.2 无源及混合蒸发制冷系统 45

5.2.1 无源直接蒸发制冷 45

5.2.1.1 利用植被无源直接蒸发制冷 45

5.2.1.2 利用喷泉、水雾、池塘无源直接蒸发制冷 46

5.2.1.3 利用冷却塔无源直接蒸发制冷 46

5.2.2 无源间接蒸发制冷 46

5.2.2.1 屋顶淋雾喷洒 46

5.2.2.2 屋顶水池 47

5.2.2.3 移动水膜 47

5.2.3 混合蒸发空气制冷器 47

5.2.3.1 混合直接蒸发空气制冷器 47

5.2.3.2 混合间接蒸发空气制冷器 47

5.2.4 两极蒸发空气制冷器 48

5.3 绝热制冷系统运行分析 48

5.3.1 干燥吸收制冷系统 49

5.3.2 系统运行模式 50

5.3.3 系统控制策略 50

5.3.3.1 房间使用期控制 50

5.3.3.2 房间不被占用期的控制 50

5.3.4 系统变种 51

5.3.4.1 重要元件选项 51

5.3.4.2 加湿器选项 51

5.3.4.3 热量回收选项 51

5.4 蒸发制冷系统应用实例 51

5.4.1 美国联邦法院Phoenix 51

5.4.2 马耳他股票交易所 52

5.5 干燥脱湿和蒸发制冷 53

5.5.1 干燥剂脱湿 53

5.5.2 干燥剂脱湿和蒸发制冷 53

5.5.3 太阳能辅助干燥脱湿和空调结合 54

5.6 下拉蒸发制冷塔（Downdraught Evaporative Cooling Tower,DECT） 55

5.6.1 背景 55

5.6.2 工作原理 55

5.6.3 设计因素 56

5.6.4 下拉蒸发制冷塔设计举例及分析 57

5.7 屋顶水池 57

5.7.1 概述 57

5.7.2 屋顶水池元件 58

5.7.3 设计提示 58

5.8 蒸发制冷的热舒适性和环境健康 58

5.8.1 蒸发制冷的热舒适性 58

5.8.2 蒸发制冷与人的健康 59

6 吸入空气地下区域布管——地热制冷之一 60

6.1 利用地热资源制冷 60

6.1.1 土壤温度 60

6.1.1.1 地下温度分布 60

6.1.1.2 地下温度数学模型 60

6.1.2 地热资源利用的分类 61

6.1.2.1 半埋建筑物 61

6.1.2.2 地下区域水平布管通道网路系统 61

6.1.2.3 垂直钻孔热交换器 62

6.2 地下区域布管通道系统分类 62

6.2.1 按运行机制的分类 63

6.2.1.1 舒适制冷 63

6.2.1.2 房间制冷 63

6.2.1.3 辅助制冷 64

6.2.1.4 三种运行机制的过程和功效 64

6.2.2 按铺设方式分类 65

6.2.2.1 新鲜空气直接热交换 65

6.2.2.2 新鲜空气间接热交换 65

6.3 地下区域布管通道系统铺设参数 66

6.3.1 埋管深度 66

6.3.2 布管长度和直径 66

6.3.3 布管系统大小的确定 67

6.4 地下区域布管通道系统铺设结构 68

6.4.1 吸气口 68

6.4.2 地下布管通道分配和集中 68

6.4.3 土壤集热器 69

6.5 地下区域布管通道系统运行 70

6.5.1 温度走向分析 70

6.5.2 环境温度和地下布管通道系统出口温度 70

6.5.3 地下布管通道系统三个工作区 70

6.5.4 地下布管通道系统的控制 71

6.5.5 地下布管通道系统的能量效益 71

6.5.6 地下布管通道系统运行小结 72

6.6 地下水／地下等效平衡制冷和采暖 72

6.6.1 一个替代空调系统的可行之路 72

6.6.2 等价热能存储系统 72

6.6.3 等价热能存储系统功效 73

7 地热探针和能量柱桩——地热制冷之二 74

7.1 地热探针和能量柱桩（钻孔热交换器） 74

7.2 地层温度 75

7.3 地热探针和能量柱桩的设计 77

7.3.1 设计考虑要素 77

7.3.2 融入建房技术系统 77

7.3.3 水或水-乙二醇循环 77

7.3.4 制冷功率 77

7.3.5 当制冷功率超过采暖功率会使土层变热 78

7.3.6 典型设计特性参数 78

7.4 地热探针和能量柱桩结构设计提示 79

7.4.1 地热探针结构 79

7.4.2 能量柱桩结构 79

7.4.3 结构与系统的结合 79

7.4.4 地热探针内流量范围 80

7.4.5 施工提示 80

7.5 热响应测试 80

7.5.1 热响应测试基本原理和装备 81

7.5.2 热响应测试实践 82

7.5.3 热响应测试历时和简单模型对热响应测试结果评估 82

7.5.4 热响应测试和地下水流 82

7.5.5 热响应测试小结 82

7.6 钻孔热交换器总结 83

8 建筑部件制冷 84

8.1 建筑部件制冷概述 84

8.2 建筑部件制冷系统 85

8.2.1 系统综述 85

8.2.2 热性能活跃建筑部件 85

8.2.3 建筑部件热存储 86

8.3 建筑部件制冷系统的运行 87

8.3.1 对流热传递通道 87

8.3.2 通过辐射热传递 87

8.3.3 热负荷与热卸载 87

8.3.4 回冷 89

8.4 建筑部件制冷结构提示 90

8.5 预制中空水泥楼板 91

8.6 建筑部件制冷设计 92

8.6.1 中空楼板结构 92

8.6.2 中空楼板工作 93

8.7 建筑部件制冷建筑举例 93

8.7.1 瑞士佛莱博格混凝土楼板顶棚办公建筑 93

8.7.2 中国北京混凝土楼板顶棚住宅建筑 93

8.8 双层前立面通风制冷 95

8.8.1 双层前立面 95

8.8.1.1 双层前立面组成 95

8.8.1.2 双层前立面设计 95

8.8.1.3 双层前立面空腔通风空气流种类 95

8.8.2 应用双层前立面办公室建筑特性 96

8.8.3 应用双层前立面的主要类型 97

8.8.4 应用双层前立面短评 97

9 建筑局部制冷 98

9.1 建筑局部制冷的概念 98

9.2 建筑局部制冷的重要特性 98

9.3 建筑局部制冷设计基本考量 98

9.4 建筑局部制冷工作原理 99

9.5 建筑局部制冷功效指标 100

10 其他无源制冷方法简介 101

10.1 辐射制冷 101

10.1.1 辐射制冷概述 101

10.1.2 辐射制冷原理 101

10.1.2.1 辐射传热的物理基础 101

10.1.2.2 天空辐射 102

10.1.3 辐射制冷系统 103

10.1.3.1 白屋顶 103

10.1.3.2 可移动隔热层 103

10.1.3.3 可移动热质量 103

10.1.3.4 平板空气制冷器 103

10.1.4 辐射制冷举例 103

10.1.5 辐射制冷小结 104

10.2 吸收冷凝制冷 104

10.2.1 冷凝制冷简介 104

10.2.2 吸收冷凝 104

10.3 氨吸收制冷 104

10.3.1 氨吸收制冷工作原理 104

10.3.2 氨吸收制冷系统改进 105

10.3.3 氨吸收制冷应用 105

10.4 热电子制冷——无化学制冷 105

10.4.1 历史回顾 105

10.4.2 热电子制冷工作原理 106

10.4.3 热电子制冷系统特性及应用 106

10.5 热声制冷 106

10.5.1 热声制冷的特点 106

10.5.2 热声制冷工作原理简述 107

10.5.3 热声制冷评估 107

10.6 透明隔热体制冷 107

10.6.1 Trombe墙 107

10.6.2 透明隔热体 108

10.6.2.1 透明隔热体的工作原理 108

10.6.2.2 透明隔热体结构 108

10.6.2.3 透明隔热体材料 108

10.6.2.4 透明隔热体的特性 108

10.6.3 透明隔热体采暖和制冷功能 109

10.6.4 透明隔热体的应用 110

10.6.5 应用透明隔热体制冷评估 110

11 城区设计的制冷考量 111

11.1 城区设计步骤 111

11.1.1 改善热舒适条件设计的基本思路 111

11.1.2 城区设计步骤要点 111

11.2 城区设计选址 111

11.2.1 城区设计选址要旨 112

11.2.2 城区设计选址讨论 112

11.2.2.1 基于夏天热舒适度选址考虑 112

11.2.2.2 基于气候要求建筑物选址 112

11.3 城区规划 113

11.3.1 能量利用最佳化 113

11.3.2 城区形态 114

11.3.2.1 城区密度 114

11.3.2.2 街道布局 115

11.3.2.3 建筑物高度 115

11.3.2.4 风景设计 116

11.3.2.5 公共空间 117

11.4 城区单体建筑设计 118

11.4.1 私人花园 118

11.4.2 建筑特征 119

11.4.2.1 造型 119

11.4.2.2 内部布局 120

11.4.2.3 建筑物朝向 120

11.4.2.4 建筑物外表面颜色 121

12 热舒适及无源制冷方略选择 122

12.1 热舒适 122

12.1.1 建筑物的舒适度 122

12.1.2 建筑物的热舒适度 123

12.1.2.1 热舒适度的定义 123

12.1.2.2 影响热舒适度的重要参数 123

12.1.2.3 决定热舒适度的热平衡 123

12.1.3 建筑物的通风与热舒适度 124

12.1.4 热舒适度指数，预判量化条件和度量 124

12.1.4.1 热舒适度指数 124

12.1.4.2 热舒适度预判条件 124

12.1.4.3 热舒适度的量测 124

12.1.5 围绕热舒适区的空气湿度图 125

12.2 无源制冷资源 125

12.2.1 自然制冷资源 126

12.2.1.1 空气移动 126

12.2.1.2 蒸发制冷 127

12.2.1.3 地球耦合的热质量 127

12.2.2 混合制冷系统 127

12.3 无源制冷方略选择 128

12.3.1 按气候特点选择无源制冷方略 128

12.3.1.1 高湿热气候 128

12.3.1.2 夏天干热气候 128

12.3.1.3 较长期湿热气候 129

12.3.2 基于生物气候图选择无源制冷技术方略 129

13 质量保证 131

13.1 无源制冷的办公室建筑项目 131

13.1.1 项目概述 131

13.1.2 办公室建筑项目的无源制冷 131

13.2 无源制冷办公室建筑的质量认证 132

13.2.1 质量保证过程概述 132

13.2.2 质量保证证书 132

14 有关无源制冷的书籍 133