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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