太阳能热利用技术与绿色建筑能源系统 12.12.ppt

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、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6090 150 ？,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 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; 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。,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 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 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 pump water heater (carbon dioxide),cooling radiant ceiling,heating radiant floor,solar cooling,central controller,智能控制低能耗住宅,central 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,5 points,5 points,17 points,13 points,leed绿色建筑论证,leed-nc certification process state of art,leed-nc,it is sure for gel to obtain the golden medal in leed-nc. if a