热能转换与利用技术(邹诤)

1、热能转换与利用中的节能技术邹 峥集 美 大 学能源与动力工程研究所2005.3.1.基本概念和基本原理 2.热能转换与利用中的节能技术3.可再生能源4.总结 .基本概念和基本原理.热能资源 热能是人类使用最为广泛的一种能量形式，有的能源是转换成热能后再加以利用。在一次能源中，热能资源也占了绝大部分。最主要的常规能源有化石燃料，新能源有太阳能、核能、地热能和海洋热能等1.2 热力学第一定律和热力学第二定律 热力学第一定律即能量守恒与转换定律，它揭示了能在量上的特性。 热力学第二定律涉及的是能在质上的特性。所谓能的质量是指能的品位或能的可用性。能量在其传递或转换过程中，品质是逐渐降低的，即能量贬值

2、。 能在数量上的守恒性和在质量上的贬值性，构成了其全面的特性。.节能的基本分析方法热平衡法和火用平衡法 热平衡法是建立在热力学第一定律基础上的能量分析方法，主要考察系统热量的平衡关系，揭示能在数量上的转换和利用情况，从而确定系统的能利用率或能效率（热效率）。 火用（Exergy）平衡法是建立在热力学第二定律基础上的能量分析方法，需要建立系统有效能（即火用）的平衡。由于火用只是能量中的可用能部分，它的收支一般是不平衡的，在实际的热力过程中，一部分可用能将转变为不可用能，火用将减少，称为火用损失，平衡是火用与火用损失（不可用能）之和保持平衡。.热平衡法简介1.分类： 按研究对象可分为设备热平衡和企

3、业热平衡2.基本参数：燃料发热量及热值；等价热量和当量热量3.技术指标： 能耗：考核生产单位产品产量或产值的耗能量。有单 耗、综合能耗之分； 能源利用率：反映企业用能水平的主要指标，分为设备 热效率、企业能源利用率和装置能源利用率； 回收率：反映企业由于余热回收和利用所带来的节能效 果指标4.类型：供入热平衡、全入热平衡和净入热平衡.设备热平衡以锅炉热平衡为例1.固体燃料的热平衡方程式： Qr = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 （kJ/kg） （1-1） 热平衡方程的百分比表示式： qr = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 （%） （1-2）

4、对于液体燃料， Q60 kJ/kg ， q60 ；对于气体燃料，Q40 kJ/kg ，Q60 kJ/kg ，q40， q602.锅炉热效率：（1）正平衡热效率： = q1 = Q1 / Qr ×100% （1-3）（2）反平衡热效率： = Q1 / Qr ×100% = 1 - （ q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ）（1-4）2.热能转换与利用中的节能技术2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径2.2 余热利用2.3 热电联产和集中供热2.4 燃气蒸汽联合循环2.5 分布式能源利用系统2.6 建筑节能2.7 清洁、高效新型燃料2.1 工业锅炉提高热效率的有效途径2

5、.1.1 燃煤锅炉2.2.2 油、气锅炉锅炉经济运行原则1、推广集中供热、发展热电联产2、充分燃烧，提高锅炉热效率 要使燃料充分燃烧，必须满足三个条件：（1）要有足够的空气（氧气），并与燃料充分接触；（2）炉膛要有足够高的温度使燃料着火；（3）燃料在炉膛内有足够的停留时间，能使其完全燃尽。 采取的技术措施有：（1）合理送风，随时调节；（2）采用二次风，强化燃烧；（3）优化控制过量空气系数。3、实现自动控制，改善燃烧条件2.1.1 燃煤锅炉1、燃煤工业锅炉存在的问题2、富氧燃烧技术（O2/CO2燃烧技术，或 空气分离/烟气再循环技术，又被称为N2一free Process ）3、富氧助燃技术4、

6、循环流化床锅炉燃烧技术 电站锅炉：1999年我国燃煤电站锅炉年发电总量10047亿kWh，以403g/kWh平均煤耗计，共需要4.05亿吨标煤，折算到原煤（以21000kJ/kg计）大约是5.67亿吨； 工业锅炉：国家计委2000年统计，我国工业锅炉约50多万台，年耗煤3.7亿吨，年耗煤炭占煤炭总产量的三分之一左右。 电站锅炉和工业锅炉总共耗煤近9.37亿吨。约占年产原煤总量12亿吨的80%。燃煤工业锅炉存在的问题: 1、燃烧效率偏低技术落后，多为层燃火床炉，一般要求燃用颗粒煤。然而，目前煤炭以统煤、原煤形式供应，煤末占20%30%，甚至达30%40%。这样,就更加导致工业锅炉燃烧效率普遍偏低

7、，一般只能达到80%85%，小型工业锅炉，有的低至60%以下。2、严重污染环境。散放的粉尘，SO2、NOx,CO2和灰渣 等污染环 境。据统计2000年我国SO2排放总量为1995.1万吨，其中90%为燃煤所造成，工业锅炉的排放占1/3。华中、华南、西南和东北部分地区成为酸雨污染严重的区域。17个城市被国务院划为酸雨控制区，占全省国土的63%，年经济损失超过40亿。 富氧燃烧技术是用空气分离获得的纯氧和一部分锅炉排气构成的混合气代替空气做矿物燃料燃烧时的氧化剂，以提高燃烧排气中的CO2浓度。用纯氧时，烟气经干燥脱水后可得浓度高达95%的CO2，排气经冷凝脱水后，其量的70一75%循环使用，余下

8、的排气中的CO2经压缩脱水后用管道输送。由此得到的高浓度CO2在经过有害气体脱除之后有很好的商业用途，可以作为植物的催肥剂、化工产品的原料，在石油开采中灌入油田使分散的原油膨胀聚合并减低原油的粘稠度，便于开采，或者直接将其注入海底，使其与海水中的矿物质反应生成稳定的化合物，实现CO2的固化 富氧燃烧系统与传统的空气燃烧系统相比，减少了烟气量，简化了烟气处理系统，具有排烟损失减小、锅炉效率提高的优点，但由于制氧设备和CO2压缩设备需要消耗大量的电力，因此总的电站效率有所下降，但是与使用空气燃烧系统同时加装喷氨脱硫设备的机组相比，使用富氧燃烧系统的电站效率更高。 富氧燃烧技术按烟气再循环的方式不同

9、可分为干法循环(烟气脱水后循环)和湿法再循环(烟气不脱水)，采用干法的缺点是设备投资和运行费用都高，但可减少再循环烟气中的水蒸汽的腐蚀作用。从煤粉锅炉系统的安全角度考虑，采用CO2气体作为一次风携带煤粉，大部分O2与其余的CO2混合后作为二次风送入燃烧室，少部分O2供燃烧初期耗氧在适当的位置送入。从循环烟气中冷凝分离水蒸汽后，用三甘醇【二缩三乙二醇似（HOCH2CH2OCH2）2作为溶剂吸收CO2，吸收CO2后的溶剂加热解析CO2，获得浓缩的CO2，溶剂再循环使用。 富氧助燃在工业锅炉上的应用对称燃烧适用于一般工业锅炉，特别适用于燃油/气窑炉和热媒炉，采用强化燃烧提高火焰温度，使辐射热显著增加

10、。型燃烧和S型燃烧和四角燃烧技术 适用于煤粉炉、抛煤机炉、循环流化床锅炉和链条炉等，目的是强化扰动，延长燃料和烟气在炉膛中停留时间，从而充分燃烧，放出更多有效热量。膜法富氧局部增氧助燃集成技术及装置应用于链条炉 1、膜法富氧技术简介2、富氧助燃技术的节能和治理污染的机理3、富氧的工艺流程 4、技术指标 膜法富氧技术简介 膜法富氧技术是指利用一种高分子的膜对空气中的氧和其它组分渗透率不同的特点，以膜两侧压差为动力，提高透过气中氧浓度的膜渗透技术。膜法富氧技术是最近几年才发展起来的一种高新技术，在较小规模和较低浓度条件下，相对于其他制氧技术有较强的优势，当富氧浓度在30%（v/v），富氧流量小于5

11、000m3/h(标准状态)时，膜法富氧装置的投资、运行及维修费用仅为深冷却和PSA（吸附法）的1/3左右，富氧流量越小，膜法富氧的经济性越高。膜法富氧还具有设备简单，启动快捷，用途广泛，运行安全等特点。富氧助燃技术的节能和治理污染的机理1、降低燃料的着火温度2、降低过量空气系数3、提高炉膛烟气温度，改善链条炉煤层的着火条件 4、有利于环境保护降低过量空气系数 现代的链条炉燃烧技术虽然较以前有所提高，但由于煤种变化，制造安装水平及运行条件不同，链条炉要达到一定的燃烧效率所供给的空气，需依赖大的过量空气系数。例如燃用类烟煤较好的链条炉，炉膛出口的过量空气系数约在1.5左右。过量空气的增多使锅炉的理

12、论燃烧温度降低，炉内的传热效率降低，同时这部分无用的显热随排烟带走也会造成排烟损失。 运用富氧助燃烧提高了链条炉排的燃烧水平，把一部分燃料燃烧过程从炉排移至炉膛空间、可以减轻炉排的燃烧强度、提高燃尽率，降低排烟热损失。计算和实践表明：对于30%的富氧，每1%理论空气量可以减少0.150.2的过量空气系数，排烟热损失可以降低24%。 提高炉膛烟气温度，改善链条炉煤层的着火条件 链条炉煤层的着火属于强迫型热力着火方式，它 要靠大量吸收火焰及炉膛的辐射热才能达到着火能的要求，是一种着火性能很差的燃烧方式。由于着火不及时，使煤层在有限长度的炉排上燃烧时间缩短，燃尽率降低。采用富氧助燃技术，使煤的一部分

13、燃烧过程移至炉膛空间后，炉膛的火焰温度提高，火焰向炉膛辐射热量的传热能力提高，煤层便能获得大量的着火热，着火现象便能及时发生。实践表明采用富氧助 燃后，炉膛的温度水平可以提高80145，这对改善链条炉燃烧的弱点起到很大的作用。 富氧的工艺流程（应用于20T/H链条锅炉） 循环流化床（CFB）锅炉 影响锅炉热效率的关键是飞灰热损失。因此锅炉设计时要选择合适的流化气速，炉膛高度，保证煤颗粒在炉内获得充足的停留时间；此外正确热力计算，布置辐射受热面，以获得炉膛900的高温，以提高飞灰燃尽率。同时还要选择一个高效的分离器。 增压流化床燃烧技术（PFBC） 增压流化床燃烧（PFBC）技术从原理上基本同常

14、压流化床燃烧（AFBC）大体一致。采用增压（620个大气压）燃烧后，燃烧效率和脱硫效率得到进一步提高。燃烧室热负荷增大，改善了传热效率，锅炉容积紧凑。除了可在流化床锅炉中产生蒸汽使汽轮机做功外，从PFBC燃烧室（也就是PFBC锅炉）出来的增压烟气，经过高温除尘后，可进入燃气轮机膨胀做功。通过燃气/蒸汽联合循环发电，发电效率得到提高，目前可比相同蒸汽参数的单蒸汽循环发电提高34。因此，采用增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）发电能较大幅度地提高发电效率，并能减少由于燃煤对环境的污染。 2.1.2油、气锅炉 * 对于油炉：由于先进的燃烧器和成熟的本体设计，柴油燃尽率和排烟温度都可控制到理想程度

15、，故油炉提高热效率已没有多少余地。但重油还有余地。* 对于气炉：大量水蒸气携带着可观的汽化潜热离开锅炉。这部分热量约占天然气低位发热量的14 % 。尽可能多地通过锅炉受热面或特殊换热器把排烟中的水蒸气凝结下来，回收其热量，就能较大幅度地提高锅炉热效率。 什么叫重油？ 重油是介于固体煤炭燃料与轻质石油燃料之间的粘稠体燃料，是石油炼制过程中产生的最下层残渣油品，而在石油中所含的不易分解的多种重组分大部分集中于渣油中，主要组分包括：碳氢化合物、胶质沥青质、金属及灰分、水分以及氮、硫等有害元素，故重油的密度大粘度也大。重油主要组分碳的含量高达85%左右，其热值在37000-44000kJ/kg之间，因

16、此重油的发热量高，而重油的综合价格条件优于其它燃料，所以成为高能耗企业的主要燃料。 重油磁化技术 这是一种防尘除垢的新型节能技术.重油在进入炉膛之前，先经过磁化器磁场的作用，使燃油分子的聚集度降低，细化了燃油微粒，雾化程度好，燃烧火焰温度高，能够在炉内更加有效地燃烧。实验发现，燃油经磁场进行适当处理后，油的物理性质会发生一些变化：     各种温度下的粘度均有所下降；     不同温度下油的表面张力也有下降；     油的开口闪点和燃点下降10度左右；  

17、   油的组分沸点下降；     燃油中分子量较小的组分，其重量百分比增加，而分子量较大的组分重量百分比减少。 气泡雾化喷嘴技术 气泡雾化喷嘴技术是用气泡作为雾化的动力，利用气泡的产生、运动、变形直到出口爆破来产非常细小的液雾。 主要特点为: （1）液雾颗粒粒度小(索太尔平均直径SMD40µm)，尺寸分布均匀(尺寸分布指数N>2)； （2）雾化效果基本不受燃油粘度大小的影响,粘度使用范围宽，为70°E(即燃油需具有流动性)； （3）燃烧完全，不冒黑烟,燃烧效率达99.5%以上，燃烧产物中污染物低于国家环保局规

18、定的各项指标； （4）火焰长度、火焰锥角、火焰形状及喷油量可按用户要求设 计； （5）燃烧器不结焦、不堵塞； （6）火焰刚性强，喷射速度高； （7）雾化效果不随流量大小影响，流量调节比大，可达1:5KMY型高效节能燃油燃烧器（哈尔滨石化分公司）采用了国际上先进的气泡雾化技术,将气泡雾化技术与湍流掺混技术相结合。其机理 是在喷头里通过气泡雾化发生器(旋流式雾化片)使雾化介质(压缩空气或蒸汽)在燃料油中形成大量的气泡(即油包气),气泡经过运动、变形、加速后,高速运行到烧嘴出口处喷出。由于存在着较高的压差,气泡破裂,变成极细的液滴，再与助燃空气充分均匀混合形成液雾。 a. 天然气主要成分为CH4，氢

19、与炭重量比大约为13 ;b. 氢为125 .6MJ/kg，炭为33 .7 MJ/kg 氢的发热量是炭发热量的3 .7倍；结论： 在CH4中，氢对天然气热值的贡献大于炭。天然气是低炭燃料。冷凝式锅炉（Condensing boiler） 将排烟温度足够低，以至于烟气中的水蒸气凝结下来，凝结水的汽化潜热得以回收利用，甚至按低位发热量Qnet，v为基准计算的热效率可能达到或超过100%的锅炉称为冷凝式锅炉。 根据陕北天然气的定量计算可得，每凝结10%的水，锅炉热效率可提高约1.2%。 冷凝换热器分为接触式和非接触式两种 冷凝式锅炉的腐蚀问题及其对策2.2 余热利用2.2.1 余热资源2.2.2 余热

20、利用方式2.2.3 热管和热泵技术2.2.4 热能的贮存系统2.2.1 余热资源 余热资源属于二次能源。 衡量余热资源不仅要看数量，还要看质量（火用值）。 按余热温度范围可分：高温余热（500）；中温余热（250500）；低温余热（250） 按热量来源分：排气余热；废水余热；炉渣余热；冷却水余热；废气、废液、废料余热等2.2.2余热利用方式 直接利用（1）预热空气或煤气（2）预热或干燥物料（3）生产蒸汽或热水（3）余热制冷，作为吸收式制冷机的热源 余热发电（1）利用余热锅炉产生蒸汽，按凝汽式机组循环或背压式供热机组循环发电（2）以高温余热作为燃气轮机工质的热源（3）采用低沸点工质回收中低温余热

21、 热泵系统 对不能直接利用的低温余热，可作为热泵系统的低温热源2.2.3 热管和热泵技术1、热管换热器2、热泵技术热管换热器热泵技术 热泵技术是利用低温低品位热能资源，采用制冷循环原理，通过少量的高品位位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术，主要有空气源热泵技术和水（地）源热泵技术。可向建筑物供暖、供冷，有效降低建筑物供暖和供冷能耗，同时降低区域环境污染。 热管与热泵联合热回收系统 2.2.4 热能的贮存系统 对蒸汽能量进行贮存的设备称为蓄热器。实用的蓄热器是以热水作为载热体，将热能贮存与高压饱和热水中，然后利用降压闪蒸产生蒸汽。 变压式蓄热器：工作压力0.52.0MPa；工作温度2

22、00300 针对许多工业部门（例如造纸、印染、食品、化工、橡胶等）的用汽设备对蒸汽的需用量往往是不均衡的，波动很大，因此供汽锅炉负荷也会变动，蒸汽压不稳，造成锅炉工况不稳，效率下降，则最适用与采用蓄热器。 设置蓄热器后，其经济效益的大小是取决于用汽负荷波动的幅度及频繁程度。2.3 热电联产和集中供热目的：提高能源利用率，达到CO2减排。 国家规定5万kW以下小型火电机组要关闭；但热电联产可以上（只要总效率大于45%，热电比大于1）。改造或新建可选择CFB锅炉 集中供热：可选择大容量高效率的锅炉替代众多低效高污染的小型锅炉。 在热电联产的建设中，从以燃煤为主的热电厂向燃气的燃气蒸气联合循环热电厂

23、发展，垃圾焚烧电厂、分布式热电冷联产也得到迅猛发展。 热、电、煤气三联供 （整体煤气化联合循环）热、电、煤气三联供 循环流化床的应用为推广热、电、煤气三联供技术开辟了新途径。为了实现三联供,可利用循环流化床锅炉的循环热灰作为原煤干馏或部分气化的热源,原煤在干馏器中热解,产出中热值煤气后,半焦炭与放热后的循环灰一起送入锅炉,经燃烧加热水产生的蒸汽用于发电、供热,其工作原理见图 2.4 燃气蒸汽联合循环 燃气蒸汽联合循环利用了燃气侧高温吸热和蒸汽侧低温放热的特点,使得联合动力装置的总效率比常规的高参数纯蒸汽动力装置的效率(最高约为40%)高得多。 由于联合循环热效率达55%和天然气中含有大约25%

24、 (重量比)的氢气这两个因素，使得天然气联合循环发电厂单位发电量所产生的温室气体CO2减小了50。 整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组 成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。 2.5 分布式能源利用系统1、概述2、特点3、分布式区域冷热电联供系统 分布式能源利用系统概述 当前，全世界都在推动第二代能源系统的建设。第二代能源系统具有6个方面的主要特征：一是燃料的多元化；二是设备的小型化、微型化；三是冷热电联产化；四是网络化；五是智能

25、控制和信息化管理；六是高标准的环保水平。 分布式能量系统(Distributed Energy System，简称DES)是相对于传统的集中式能量系统(Concentrated Energy System,简称CES)而言的。在这个系统中,集合了分布式供电、制冷、采暖、生活卫生水以及其他形式的热能于一体,将发电系统以小规模、分散式布置在用户附近,可独立地输出电、热和冷能的系统,此系统中的主要部分就是分布式供电和冷热电联产系统（ Cooling-heating-power Cogeneration，简称CCHP）。同时,应用最新的信息化和智能化技术管理和控制系统,以实现系统化、智能化、经济最优的

26、目的。 “高参数、大机组、大电网”集中式供电将仍然长期是我国电力发展的主要方向，小微型分布式电源是集中式电源系统的重要补充。它增加了电网的质量和可靠性。 小型或微型燃气轮机CCHP分布式电源总能效高；总投资（含输变电设备等）与大型集中式电源相当或略低；燃机性能好，运行可靠，大修期长；具有很好的经济性。 天然气是比轻柴油还要洁净、低炭的优质燃料，且可比价格与轻柴油相当，通过综合梯级利用可获得更高经济效益。小型或微小型燃气轮机CCHP分布式电源系统正是天然气利用的最好模式之一。 欧美国家小微型燃气轮机产品成熟，性能好；与同容量柴油机分布式电源相比，小微型燃气轮机分布式电源还具有结构紧凑、运行可靠性

27、高、低噪音、低振动等多方面优势。它是分布式电源的首选主机。分布式能源利用系统特点 DES主要是由分布式供电和冷热电联产两部分组成的。 与集中式供电相比,分布式供电具有以下优势:没有或很低的输配电损耗;无需建设配电站,可避免或延缓增加的输配电成本;可以满足特殊场合的需求;可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足;土建和安装成本低;各电站相互独立,用户可自行控制,不会发生大规模供电事故,供电的可靠性高;为可再生能源的利用开辟了新的方向;为冷热电联产系统的实施与应用提供了技术支持。 存在的不足之处:当分布式供电系统的内电网出现电力盈余的情况时,就要将这部分盈余电力转移到外电网,如果出现电力不足的情况,就

28、要从外电网引进电力。这样一来,一进一出,将会产生强烈的振荡效应,必定会对外电网的稳定与安全产生负面影响。 分布式区域冷热电联供系统1）冷热电联产系统（ Cooling-heating-power Cogeneration，简称CCHP）2）发展CCHP的优点3）分布式区域冷热电联供系统 冷热电联产(CCHP)是一种建立在能量梯级利用概念基础上,通过能量梯级利用原理,使锅炉(或其他热工设备)产生的具有高品位的热能蒸汽通过汽轮机发电,同时冬季利用燃汽轮机抽汽或排汽向用户供热,夏季利用吸收式制冷机向用户供冷以及全年提供卫生热水或其它用途的热能的一体化多联产系统 。 冷热电联产系统是以下系统的集成:发

29、电设备、热工系统、锅炉或蓄热系统、通风/室内空气品质系统以及建筑控制和系统集成技术。 发展CCHP系统的优点(1)发展CCHP系统有助于提高能源利用率 CCHP系统可大幅度提高能源利用率,其能源综合利用率可达到80%90%。 (2)发展CCHP系统有助于环境的保护 CCHP系统CO2的排放仅为传统能源系统的 30%50%。 (3)发展CCHP系统有助于缓解电力高峰负荷(4)发展CCHP系统可以提高供电安全性分布式区域冷热电联供系统 分布式区域冷热电联供系统的功能与传统冷热电联供相同，均可向周边区域提供冷、热和电力，但由于其相对独立，因此又称为“能源岛系统”（简称“能源岛”）。在能源岛中，发电系

30、统以小规模（数千瓦至数兆瓦），分散布置的方式建在用户附近，独立地输出电、热或冷。 天然气能源岛系统的核心是热电转换装置与热冷转换装置，就我国现有的技术条件看，关键技术在于小型或微型的热电转换装置。如前所述，国际上现已投入商业化运用的能源岛。 热电转换装置有燃气涡轮发电机组、燃气内燃发电机组和燃气外燃发电机组三种。 我国溴化锂吸收式空调机组的发展状况为能源岛系统中制冷空调的发展提供了必要的技术基础，溴化锂吸收式制冷与电制冷相比，有如下特点：（）以消耗热源为代价来制冷，耗电少，仅为电制冷的；（）以溴化锂水溶液作工质，无污染，环保性好；（）冷量可在内实现无级调节，低负荷运行时效率几乎不下降；（）安装

31、、运行和维护要求低。 吸收式制冷机包括两种。一种是以氨水为工质的吸收式制冷 机，适于制取 060的低温；另一种是溴化锂吸收式 制冷机，适于制取 7以上的冷媒水，供空调或工艺过程冷 却之用，两者的工作原理相同。 溴化锂吸收式制冷机是一种以蒸汽、热水、燃油、燃气和各 种余热为热源，制取冷水或冷热水的节电型制冷设备。 溴化锂吸收式制冷机单台机组的制冷量大。目前，国外单台 溴化锂吸收式制冷机的制冷量可达 5800kW，已知国内最大 机组为 5274kW，这是压缩式制冷机所不及的。 小微型 燃气轮机热电冷联产分布式电源微型燃气轮机CCHP经济性分析 相同热功率Bowman TG80型微型燃机CHP与燃气

32、锅炉比较2.6 建筑节能1、我国建筑能耗现状2、我国建筑节能工作现状3、建筑节能技术我国建筑能耗现状 我国建筑能耗高首先体现在耗量大。年前我国建筑能耗总量达亿吨标准煤，占全社会总能耗的。 建筑能耗高的另一个原因是能效低。整个供热系统综合效率远低于发达国家的水平。公共建筑中央空调系统的综合运行效率也较低。特别是我国建筑围护结构保温隔热性能普遍较差，与气候条件接近的发达国家相关指标对比，我国建筑外墙、屋顶、门窗传热系数和空气渗透率要高出几倍。 我国建筑节能工作现状 目前我国的建筑节能工作主要围绕提高建筑物围护结构的保温隔热性能和提高供热制冷系统效率两个方面展开。 近几年又在太阳能、风能、地热、生物

33、质能等新能源和可再生能源的利用方面开展了一些工作。 建筑节能技术 围护结构节能成套技术重点发展适用于不同气候条件的各种节能墙体、屋顶以及门窗，特别是外墙外保温技术和高效节能窗技术，包括用粘贴、钉挂、浇入和涂抹等方法固定高效保温材料的多种外墙外保温技术，以及采用中空密封玻璃、低发射率玻璃、充惰性气体玻璃以及断桥合金窗框、复合塑料窗框和活动外遮阳帘等多种节能窗技术。开发各种新型高效节能墙体材料、保温隔热材料和高性能 建筑玻璃及其应用技术。 高效率的供热采暖和制冷系统继续发展和完善以集中供热为主导、多种供热方式相结合的城镇供热采暖系统。开发利用多种能源、不同规模的集中式供冷系统。发展燃气空调及热电冷

34、联产联供（CCHP）。 可再生能源供热制冷技术。关键技术包括太阳能供热制冷成套技术，水源热泵、地源热泵供热制冷技术等建筑空调系统节能 降低室内设定值 控制室外新风量 优选空调方式 (1)采用变频控制 (2)选择合适的冷热源 (3)空调系统的优化设计 热回收与热交换装置 采用自动控制 自然能源和新能源的利用 地源热泵系统 地源热泵是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下,使其与浅层岩土或地下水进行热交换,或是通过中间介质作为热载体,并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动,从而实现利用低温位浅层地能对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。 地源热泵的工作原理：冬季

35、,通过热泵将浅层岩土中的低位地热能提高并对建筑物供暖,同时储存冷能,以备夏用;夏季,通过热泵将建筑物内的热量注入到浅层岩土体中,对建筑物降温制冷,同时又储存热能,以备冬用。利用该技术可以充分发挥浅层地表的储能储热作用,达到环保、节能的双重功效,而被誉为“21世纪最有效的空调技术”。 地源热泵的优点 可再生能源利用 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400m深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。 经济有效,据美国环保署(EPA)估计,设计安装良好的地源热泵,平均节约用户30%40%的供热制冷空调的运行费用 运行稳定可靠 环境效益显著,与空气源热泵相比,地源热泵的污染物排放,可减

36、少40%以上,与电供暖相比,可减少70%以上 舒适程度高 一机多用,应用范围广,可供暖、制冷,还可供生活热水 自动运行 地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth Energy),是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳所散发的到地球上的能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层并类似于一种无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源的一种形式。 2.7 清洁、高效新型燃料 清洁燃料型二甲醚 甲醇及醇醚燃料 清洁燃料型二甲醚 二甲醚简称DME

37、 (Dimethy Ether),DME在常温常压下为无色无味气体。因其良好的理化性质,可广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业。近几年更因其燃烧性能好、清洁、辛烷值高、动力性能好污染少等特性,用于车用替代燃料,具有天然气、甲醇、丙烷、丁烷、柴油等不可比拟的综合优势。 将DME用于替代液化石油气、天然气、甲醇、柴油等燃料,DME的辛烷值高于普通柴油,可直接压燃,在燃烧过程中可实现低氮氧化物、无硫和无烟排放,是柴油理想的替代燃料,并且DME液化后可直接用作汽车燃料,其燃烧效果优于甲醇燃料,还能克服甲醇低温启动性能和加速性能差的缺点 甲醇及醇醚燃料 甲醇及醇醚燃原料来源丰富，有害排放物少，机动好

38、，正在逐步进入现有的车用燃料市场。 甲醇可由合成气合成，煤炭、石油、天然气、沼气、生物质等均可转化为合成气，因此，甲醇原料来源十分广泛。甲醇可由 2 2 合成，在使用时，又可利用发动机余热重整为2 2 。利用核能或太阳能，二氧化碳和氢气合成为甲醇，在发动机中，甲醇先重整为二氧化碳和氢气，氢气可以作为发动机的燃料。 甲醇的抗爆震性能好，其辛烷值超过110，甲醇可以部分地代替芳烃作为汽油的辛烷值增进剂，从而降低汽油中芳烃的含量。 甲醇可以和异丁烯、异戊烯等烯烃发生醚化反应生成 MTBE、TAME 等高辛烷值燃料组分，可转化利用催化裂化、降凝等工艺工程所产生的部分烯烃，有效降低燃料中烯烃含量，提高燃

39、油收率和燃料品质。当增加燃料中的MTBE、TAME等醚类组分的含量时，燃料对甲醇的溶解能力增加，有利于提高燃料中甲醇的含量，增加燃料的稳定性。 甲醇和汽油物性相似，所以汽油中加入甲醇，发动机改动较小，在我国成果比较明显。 在柴油中增加甲醇等醇醚燃料组分，一方面可以大大降低排放污染，另一方面可以缓解我国柴油供应紧张状况，所以在柴油中增加甲醇等醇醚燃料组分具有重要意义。 甲醇在柴油中的溶解度极小。要提高甲醇和柴油之间的互溶性，需使用助溶剂。采用助溶剂可使甲醇在柴油中的溶解度提高到以上 。 限制柴油车功率的一个重要因素是排烟。加入甲醇，燃料热值有所降低。加入量较小时，对于动力性的影响可以不计；加入量

40、增加，可调整发动机；加入量再增加，可改造发动机。通过这些方法，可保证柴油机动力性不受影响。 由于甲醇合成时所用的催化剂对硫极为敏感，在进入甲醇合成反应器之前，要对合成气进行严格的脱硫处理，其中的硫含量要低于×-6，有时要求硫含量要低于× -6 ，因此，甲醇中硫含量较低；而燃油中的硫含量一般超过× -6 ，因此，甲醇及其衍生物作为燃料成分，可有效降低燃料的硫含量。 3. 可再生能源3.1 太阳能3.2 地热能3.3 海洋能3.1 太阳能1、太阳能简介2、太阳能利用方式3、太阳能热动力系统 4、太阳能热动力电热冷联供系统 5、太阳能燃料电池可再生电热冷联供系统 太阳能

41、简介 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。 地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费

42、使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。 太阳能利用方式 目前对太阳能的利用主要是通过两条途径: 光热利用和光电利用。 光热利用包括太阳能热水器和热水工程以及太阳能的吸附式制冷等。 光电利用现阶段主要是直接利用,即采用太阳能电池进行光电的直接转换。 利用太阳能加热工质,驱动热力机械循环做功发电,是太阳能光电转换的第二种方式。 太阳能热动力系统 太阳能热动力发电系统是利用太阳能做热源的热机循环系统,它利用相变材料加热气体工质而无需电化学电池储能就能够提供连续电源。 热动力