Transcript 太阳能热利用现状与实践翟晓强

建筑一体化太阳能
热利用技术集成与实践
翟晓强
上海交通大学制冷与低温工程研究所
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报告内容
• 太阳能热利用相关背景与重大意义
• 太阳能热利用技术研究及应用现状
• 太阳能建筑一体化设计途径
• 太阳能建筑一体化技术集成与实践
• 太阳能建筑一体化技术集成与系统发展方向
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一、太阳能热利用相关背景与重大意义

建筑节能、环境保护

太阳能资源开发潜力巨大

全社会尤其是建筑领域的节能减排问题

太阳能品位与生活热水、采暖热源品位匹配，与
空调具有良好的季节适应性

太阳能产业健康发展的必然需求
3
二、太阳能热利用技术研究及应用现状


太阳能热水技术

太阳能热水器年平均增长率 30%

保有量 1.936亿m2 (2011年)

年产量 5760万m2 (2011年)
太阳能采暖技术


太阳能地板辐射采暖
太阳能空调技术
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太阳能热利用技术主要研究成果

太阳能热水技术

国家建筑设计规范：《民用建筑太阳能热水系统应用技术
规范》 （GB/T 50364-2005 ）

国家建筑标准设计图集：《太阳能热水器选用与安装》
（06J908-6）

太阳能采暖技术

国家建筑设计规范：《太阳能供热采暖工程技术规范》
（GB 50495-2009）

太阳能空调技术

国家建筑设计规范：《民用建筑太阳能空调工程技术规范》
5
太阳能热利用技术应用现状



太阳能热水技术已走进千家万户
太阳能采暖技术逐渐得到推广
太阳能空调技术尚处于示范阶段
6
太阳辐射
光电转化
光热转化
蒸汽压缩循环
热转换过程
热机过程
开式循环
闭式循环
兰 金 循 环 /压 缩 式 制 冷
液体吸附剂
液体吸附剂
威勒米尔循环
逆流吸收器
溴 化 锂 /水
固体吸附剂
氨 /水
转轮除湿器
固体吸附剂

太阳能制冷技术分类
固定床装置
吸 附 (硅 胶 /水 )
干 燥 吸 收 (氨 /盐 )
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我国太阳能吸收式空调系统应用现状
“九·五”科技攻关项目
 山东乳山100kW太阳能空调
 广东江门100kW太阳能空调
“十·五”科技攻关项目
 北京天普200kW太阳能空调
 北京北苑360kW太阳能空调
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太阳能吸收式空调系统主要技术参数
技术参数
广东江门
山东乳山
集热器类型
平板集热器
真空管集热器
集热器面积
500 m2
540 m2
制冷机组
两级LiBr 吸收式制冷机组 单效LiBr 吸收式制冷机组
额定制冷量
100 kW
100 kW
热源温度
75 oC
88 oC
冷冻水温度
9 oC
8 oC
空调面积
600 m2
1000 m2
辅助热源
燃油锅炉
燃油锅炉
9
太阳能吸收式空调系统主要技术参数
技术参数
北京天普
北京北苑
集热器类型
真空管集热器
真空管集热器
集热器面积
812 m2
655 m2
制冷机组
单效LiBr 吸收式制冷机组 单效LiBr 吸收式制冷机组
额定制冷量
200 kW
360 kW
热源温度
75～90 oC
83～88 oC
冷冻水温度
12～15 oC
8～11 oC
空调面积
8000 m2
3000 m2
辅助热源
地源热泵
电锅炉
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太阳能吸附式空调系统应用现状

太阳能吸收式空调适用于大型太阳能空调系统

太阳能吸附式空调适用于小型太阳能空调系统

2004年，上海交通大学成功开发硅胶－水吸附式制冷机组，
适用于小型太阳能空调系统。
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三、太阳能建筑一体化设计途径
嵌入式
明装
半嵌式
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太阳能建筑一体化设计途径
 阳台
 雨蓬
 外墙
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太阳能建筑一体化设计途径


建筑装饰
与建筑紧密结合
14
高层建筑太阳能建筑一体化解决方案

将太阳能集热器、水箱、空调室外
机与阳台一体化
15
自动排气阀
自动排气阀
多层住宅可再生能源热水系统
住宅屋面
住宅屋面
蓄热水箱

集中式太阳能热水系统
补水
定压罐
集热泵
蓄热水箱
溢流
集中－分散太阳能热水系统
集热泵
定压罐
泄水
热水
水箱间或阁楼
自来水
分散式太阳能热水系统
热水
蓄热水箱
送至各层用户

水箱间或阁楼
送至各层用户

热水泵
自来水
蓄热水箱
热水
热水
自来水
集热泵
平板集热器
定压罐
阳台
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四、太阳能建筑一体化技术集成与实践
 住宅建筑太阳能热水技术应用实践
上海交通大学太阳能实验室
上海建科院生态公寓示范楼
上海建科院生态独立住宅示范楼
复地房地产示范别墅
上海三湘四季花城高层住宅
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上海交通大学太阳能实验室

水泥瓦屋面架空

沥青瓦屋面
18
生态公寓示范楼

太阳能集热器与阳台一体化

0.7m高U型管式真空管太阳
能集热器

辅助电加热

太阳能保证率60%
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生态独立住宅示范楼


太阳能集热器与雨蓬一体化
0.7m高U型管式真空管太阳能集
热器

辅助空气源热泵热水器

太阳能保证率60%
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复地别墅1号楼

太阳能热水、地板采暖复合能量系统

10 m2真空管太阳能集热器

辅助小型燃气锅炉

运行模式灵活切换
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上海三湘四季花城高层住宅


太阳能集热器与高层住宅阳台一体化
0.95m高U型管式真空管太阳能集
热器

辅助电加热

太阳能保证率60%
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公共建筑太阳能复合热利用技术应用实践
 太阳能复合能量系统
上海建科院生态办公示范楼
江苏华扬太阳能有限公司职工食堂
上海交通大学太阳能实验室
山东皇明太阳能集团
上海世博国家电网馆
已完成设计项目
上海交通大学绿色能源实验室
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生态办公示范楼


地板采暖、空调、强化通风、热水复合能量系统
90 m2 U型管式真空管太
阳能集热器

60 m2 热管式真空管太
阳能集热器
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典型工况下的运行数据
 夏季: 连续运行 8小时的平均制冷量 15.31kW ，最大制冷
量 21kW
 冬季: 工作时间平均地板温度 23.71 oC，平均空气温度
17.10 oC
 过渡季节: 太阳能强化自然通风换气次数达 3 ACH
 全年可实现生活热水供应
 冬季太阳能保证率 56%
 夏季太阳能保证率 75%
25
2006年度教育部
科学技术一等奖
2008年中国国际
工业博览会银奖
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江苏华扬职工食堂

地板采暖、空调、热水复合能量系统

250 m2 真空管太阳
能集热器

15 kW太阳能空调

180 m2 地板采暖

全年为食堂提供热水
27
上海交通大学太阳能实验室


96 m2 U型管式真空管太阳能集热器
10 kW 吸附式制冷机组


170m2 地板采暖
冷辐射太阳能空调
28
山东皇明太阳能集团


80 m2 U型管式真空管太阳能集热器
10 kW 吸附式制冷机组
29
上海世博国家电网馆


150 m2 真空管太阳能集热器
为排队等候空间提供太阳能强化自然通风
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已完成设计项目

天津奇信太阳能公司办公楼20 kW太阳能空调
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上海交通大学绿色能源实验室介绍
围护结构介绍：
屋顶：
二层屋面：挤塑聚苯板，50厚，传热系数0.57
三层屋面：硬泡聚氨酯，80厚，传热系数0.31
外墙：
一、二层：保温幕墙系统，传热系数0.90
三层：保温幕墙系统，传热系数0.31
体形系数：0.21
窗墙比：东向0.62；西向0.6；南向0.55，北向0.12
外门、窗：Low-e中空，9mm，传热系数2.5
天窗： Low-e中空，9mm，传热系数3.0
内墙：200厚加气混凝土砌块
设计执行标准《公共建筑节能设计标准》
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太阳能吸附空调系统
集热面积：60m2；硅胶-水吸附机8kW；
辐射换热末端（4.3/2.7mm）24m2。
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太阳能转轮除湿空调系统
集热面积：30m2；热力性能
系数在0.7～0.9。
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太阳能热利用技术实践经验与建议
 新建住宅
在建筑设计阶段，考虑太阳能集热器与围护结构的一
体化
 既有住宅平改坡
一体化的太阳能集热屋面
 公共建筑
推广太阳能复合能量系统，实现太阳能综合热利用
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五、太阳能建筑一体化技术集成与系统发展
方向

太阳能供热、制冷、通风系统与建筑的接口技术研究

太阳能集热建筑模块的研究与开发

太阳能与其它能源或高效热泵技术在建筑中综合利用的集
成技术研究

太阳能相变蓄能技术

住宅用热泵/太阳能能源中心

。。。。。。
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谢谢!
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