太阳能热利用技术与绿色建筑能源系统.ppt

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1、太阳能热利用技术与绿色建筑能源系统,第一部分 太阳能热利用技术,国内太阳能热水器企业情况,2005年全国太阳能集热器总使用量8000万m2,年生产能力1500万m2,行业总产值已愈个亿，产业链比较完整,国际上影响大;2010年-1.5亿m2,是2005的2倍;2020-3亿m2,年替代能源量达到6000万吨标煤;2020-5亿m2也有可能太阳能建筑一体化;太阳能热水到采暖的跨越;太阳能采暖到太阳能空调的跨越!,规模化太阳能热利用重要领域,一、太阳能与建筑节能太阳能建筑一体化与采暖太阳能空调的技术与产业突破太阳能热泵二、太阳能与工业加热太阳能中温集热器太阳能中温集热器与工业节能三、太阳能贮能四、

2、其他：太阳能光伏驱动直流空调；太阳能海水淡化；太阳能温室与养殖。,充分有效利用太阳能，则可能实现,全年综合利用,供热、空调、通风等,建筑能耗比例,居住建筑能耗结构,一、太阳能热利用与建筑节能,80%的建筑供能！,建筑结合太阳能热利用发展进程,建筑结合太阳能热利用,热水,采暖,空调制冷,综合利用,现阶段水平,示范应用,太阳能建筑利用目标,1 太阳能热水,2 太阳能采暖,3 太阳能空调,4 太阳能全年综合利用,1.1 太阳能建筑一体化与产暖,集热器与建筑结合太阳能利用器件建材化集热器与建筑不同寿命太阳能集热器模块化城市地区、高层建筑中的系统应用技术升级，多样化,太阳能建筑一体化与采暖,目前主要有两

3、条技术路线太阳能热水集热器为主的热水采暖太阳能空气集热器为主的热风采暖热水采暖已经示范应用，主要应解决与热网结合或长周期、高密度蓄热热风采暖具有抗冻好，成本低等优势，问题是：蓄热调节性弱，需与建筑热容、蓄热等密切结合；缺乏规模示范应用。新农村建设重要性,改善经济性、可靠性，提高太阳能采暖系统保证率是规模化太阳能采暖应用的关键！,要充分重视太阳能空气集热器,工作原理：以空气为集热工质的太阳能集热器集热温度：90特点：成本是太阳能热水器1/51/3；工作可靠；无泄漏；无腐蚀；易于模块化、构件化；应用场合：太阳能采暖，干燥，除湿空调。；是推广太阳能采暖的关键部件。,太阳能粮食就仓干燥,太阳能采暖,太

4、阳能平板空气集热器,太阳能采暖墙面,上海交大提出并深入研究了低成本太阳能空气集热器技术，成功用于粮食就仓干燥，农村住宅冬季采暖，营房的太阳能采暖，太阳能除湿空调等等，初步取得良好效果，有望进一步突破应用。,效率比相同集热温度热水器略高！,1.2 太阳能空调技术与产业突破,用于冬季采暖的集热器夏季热量过剩，存在过热影响系统安全和集热器寿命。,集热器过热汽化,吸附式（6090）,固体除湿空调（5090）,吸收式（88150）,溶液除湿空调（5090）,太阳能热驱动空调技术,集热温度6090150？,1。如何利用60热能空调制冷？,目前技术,2。如何适应建筑结合集热器实现机组小型化？,出路：,技术突

5、破,原理创新,太阳能空调出路：,关键,3。如何利用中温集热器实现高效太阳能空调过程？,生产冷冻水的太阳能空调技术,真空管太阳能集热器,平板太阳能集热器,中温太阳能集热器,中高温太阳能集热器,吸附式制冷,单效吸收式制冷,双效吸收式制冷,单/双效吸收式制冷,生产调节空气的太阳能空调技术,太阳能真空管空气集热器,太阳能平板空气集热器,太阳能热水集热器,转轮除湿空调,除湿换热器系统,溶液除湿空调,太阳能冷冻制冰技术,集热器,吸附制冰机,氨水吸收式热水驱动空调机（水冷）,吸附制冰机,1.3 太阳能/空气源热泵热水系统,将太阳能集热与热泵原理结合，可有效克服太阳能供热系统间歇性工作不足，太阳能热泵热水器太

6、阳能热泵采暖太阳能辅助空调、供热与热水复合能量系统是利用太阳能的一种重要的设备,太阳能/空气源热泵热水装置已经形成2030亿元年产值的产业。,太阳能热泵技术,直膨式太阳能热泵,太阳能热泵能源中心,二、太阳能与工业加热,2007年 工业能耗占社会总能耗70 热力能耗占工业能耗的53%电力能耗占工业能耗的47%2007中国统计年鉴,工业用热温度大部分在80 180 之间，理论上完全可由太阳能技术解决！,应用潜力与社会效益,1.2亿m2,3亿平米,现状,增加,3千万吨,7千5百万吨,现状,增加,500亿,1500亿,现状,增加,国内外对比,我国太阳能热利用主要是太阳能热水系统，在我国工业领域的应用则

7、几乎是一片空白，工业加热需要60-90 oC印染行业，120-150 oC食品、石油化工、印染等行业,在欧盟25国，太阳能的热利用技术应用于工业加热过程的潜力是90112 GWth(1.28 1.60 亿 m2)，占工业用热总需求的2.5%,欧洲太阳能工业应用领域,太阳能工业加热分析,跟踪聚焦集热器,非跟踪CPC集热器,主要应用领域：造纸，食品，烟草，木材，化工，医药，纺织，塑料等,上述行业的能耗占工业总能耗大于15.9%,太阳能加热与工业节能,目前中温集热器技术有了突破（槽式集热器、CPC集热器等）工业应用关键问题是解决供热可靠性和稳定性，同时经济性也是规模应用的重要指标高效性新型集热器技术

8、稳定性高效蓄热材料和蓄热技术，多能互补能源系统控制技术经济性降低成本、规模化,应用实例：浙江达利印染厂,集热器面积：13000 m2 日产热水2060：1300吨 年节约蒸汽：36000吨 蒸汽热价：130元/吨 年节省费用：468万 一次投资：1400万元 投资回收期：3年 CO2减排量：4788吨标煤,太阳能粮食干燥中央储备粮昆明直属库,如果采用自然通风方式，将玉米水分降低1%约需90h,采用太阳能加热通风方式后，降低1%的水分只需要30h左右，干燥时间仅为常规通风的1/3，从而可以得出：太阳能集热器的使用可以使干燥能耗降低2/3.,120-150 oC的规模化应用,力诺已经有了中温管，但

9、是尚未有规模工业应用示范，需要近期尽快推进！尚需推进500-1000元/m2的中温集热技术，重点突破槽式集热器！,太阳能潜热储存技术,太阳能潜热储存(LTES)系统,储热材料和系统的研究：强化相变换热的同时不引起储热量的显著降低及相关新型储能系统；强化传热可以将相变材料的导热系数提高10倍以上,而相变潜热降低小于5-10%.应用场合：太阳能制冷；太阳能采暖与建筑;太阳能热水系统优点:较显热储存具有更大的储能密度,在充放热过程中换热流体具有近似等温的特性,石蜡与石蜡/膨胀石墨复合材料,上海交大已初步完成太阳能潜热储存材料的研制及物性试验分析，构建了稳态热源的潜热储存与利用系统，获得了较好的效果;

10、有望将潜热储存在太阳能系统中应用,以提高其系统的应用效率。,三、太阳能贮能-急需产业突破,太阳能跨季节贮能,工作原理：选用合适的工质对，采用物理或化学吸附方法，利用春秋季太阳能，补充冬季供暖及夏季供冷，提高太阳能利用分数指标：5001000 kWh/m3应用场合：民用建筑供暖空调,上海交大与法国PROMES CNRS 合作研究，对方已获法国CNRS资助，已签订协议，将进行学生及教师互访,集热,蓄存,制热,制冷,热化学贮能：与传统显热贮能和相变潜热贮能相比，热化学贮能密度高，约为相变潜热贮能的25倍；同时实现太阳能的热量贮存和制冷冷量贮存，满足用户供热和制冷需求,热化学储能,四、太阳能应用的其他

11、领域,太阳能海水淡化太阳能温室太阳能养殖太阳池蓄热以及发电。,太阳能海水淡化技术,工作原理：太阳能热能用于海水淡化温度范围：50110应用场合：电价较低的地方，中小型规模海水淡化,尤其是无热源的海岛地区。优点：不需要另外提供蒸汽,不需要冷却水,且转化效率较高，长期无故障运行,人工和维修费用较低,可靠性好。,是解决水资源可持续发展的重要途径，拓展太阳能集热器利用领域的重要方向！,太阳能海水淡化工厂,太阳能、风能海水淡化工厂,太阳能压气蒸馏海水淡化原理图,太阳能光伏驱动空调及制冷,随着光伏产业的迅速发展，光伏发电系统成本大幅降低。光伏驱动直流压缩机制冷系统经济性日益显现。未来光伏空调具有竞争性。,

12、五、总结,太阳能在建筑供热空调、工业加热，中温利用领域具有广阔的应用前景，节能减排效益明显；太阳能热利用需要重点突破：1.太阳能器件的建筑一体化与模块化；2.空气集热器对解决新农村建设意义显著；3.中温集热器经济高效以及规模应用必须突破；4.太阳能空调技术已经突破，但是需要规模应用；5.太阳能贮能应成为近期突破的重点；6.应充分重视太阳能工业应用！7.空气源热泵热水器的显著前景和地位；8.光伏太阳能电空调是未来方向，值得关注！,第二部分绿色建筑能源系统,1.上海市生态建筑示范楼 2004,Shanghai Green Building using solar integrated hybrid

13、 energy systems,which was selected by WISIONS to distribute the experiences worldwide.,150 m2 太阳能集热器,460 m2 冬季地板辐射采暖、夏季(15-20 kW)太阳能空调制冷,过渡季节太阳能强化自然通风,地板辐射采暖,用于加热通风到空气的太阳能散热器,太阳能热水驱动吸附制冷机（最大20kW),建筑一体化的太阳能集热器件,2.太阳能建筑一体化热水系统,上海三湘四季花城的2800 套住宅安装了3m2阳台星太阳能热水器,3.空气源热泵热水器,2008年11月，102套安装在上海达安春之声花园,4.太阳能

14、采暖技术,鹅卵石蓄热太阳能空气集热技术,Solar collector,Pebble,Air duct and fan,Indoor air outlet,Schematic diagram,5.太阳能吸附空调示范，2009年7月山东皇明,6.太阳能除湿空调，2009年9月山东皇明.,Office Building,太阳能空气集热器支架,7.太阳能吸收式空调，山东力诺瑞特2010年7月,太阳能中温集热器,20kW LiBr-water absorption chiller,8.地源热泵，2008年7月,8000m2档案保存用地源热泵系统,上海市闵行区档案馆,16 oC,55%RH 常年；全年如

15、何保证地源的温度热量平衡？.,9.上海世博余热利用示范,主要空调：冰蓄冷附加示范：2 台 65 oC 热水驱动的吸附制冷机；地源热泵,国家电网馆,65 oC 热水驱动30 oC 水冷COP=0.35;Q=7 kW,太阳能加热空气强化自然通风,10.上海世博会太阳能通风示范,国家电网馆,11.太阳能光电驱动的空调,系统构成,PV array,12.热泵地暖示范，2010年12月上海交大,13.室内游泳池热泵系统 上海创智坊2009,16 kW 微型CCHP系统,150kW 燃气机发电，700 kW尾气预热利用以及天然气补燃的溴化锂吸收式制冷机-无锡天灵宾馆,14.冷热电联产能源系统,在上海交通大

16、学示范绿色建筑能源系统？,SJTU GEL-November 3rd,2007,GEL 外观设计,GEL 研究目的,武汉,长江中下游地区冬季采暖问题华南地区夏季空调问题:40%夏季电力用于空调家用热水全面增量：未来全国各地如何考虑？,意大利外遮阳设计,太阳能二极管：冬季-敞开吸收太阳能，夏季把太阳能直射辐射挡于户外,14+GEL关键技术,GEL的电源配置,Wind power 5kW,Solar PV 10kW,CCHP 16kW,Gas Engine Heat Pump(GEHP)4.2kW,Grid power 70kW,Battery,inverter,controller,One of

17、 the big task is how to match and operate the power supply and demand?,智能电网解决方案,Smart grid network,智能电网合理处理终端用户,智能电网配置的公共设施-住宅设施配置的智能电力系统,零碳排放住宅,bed air conditioner,heat pumpWater heater(carbon dioxide),cooling radiant ceiling,heating radiant floor,Solar cooling,central controller,智能控制低能耗住宅,central

18、intellectual controller,fuel cell,Adiabatic envelopment,G-Mode comes from Panasonic,outdoor unit,home applications&security,绿色能源楼的建设,2010.05,2010.05,2010.06,2010.09,2011.05 建筑完工;6月设备完工；12月装修完工和投入运行,LEED-NC 69 points,14 points,15 points,5points,5points,17points,13points,LEED绿色建筑论证,LEED-NC certificati

19、on process state of art,LEED-NC,It is sure for GEL to obtain the golden medal in LEED-NC.If all the maybe points can be achieved,platinum is possible,上海交大中意绿色能源楼-LEED 金牌论证,LEED 金牌论证GB 绿色建筑论证,2011。01,外遮阳样品结构,Solar direct ray diode,热泵,水源热泵,地源热泵,地源热泵井 9 口 5080m 深度,大金CO2热泵能源中心,江苏华扬空气源热泵热水器，松下 VRV(10kW cooling capacity),松下住宅 HEMS（70m2）,新风全热交换器,DAIKIN HRV,Panasonic HRV,吸附制冷机(15kW),谢 谢！,