可再生能源建筑应用技术

主要内容应用类型2推动政策3133关键技术地源热泵技术Ⅰ3Ⅱ太阳能和自然通风国家、重庆市对可再生能源建筑应用的推动n财政部、住房和城乡建设部与2009年7月联合出台了《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》国家推进可再生能源建筑应用n中央财政对于示范城市予以专项补助。基准为每个示范城市5000万元。n目前，重庆市以被确定为“可再生能源建筑应用全国示范城市”，并获得专项财政补助资金7000万元。包括重庆大剧院等5个国家级示范项目和希尔顿体育度假中心等5个市级示范项目。《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》国家推进可再生能源建筑应用批次示范项目数总示范面积（万m2）总峰瓦值（KWp）第一批25232.07888.9第二批57793.742195.6第三批1301411.35194.8可再生能源建筑应用示范项目统计表国家推进可再生能源建筑应用n国家重点扶持的应用领域Ø农村中小学可再生能源建筑应用Ø太阳能浴室满足生活热水需求；Ø实施太阳能、浅层地能采暖工程解决中小学校采暖需求；Ø建设太阳房提供教室供暖。Ø县城（镇）、农村住宅、卫生院等公共建筑可再生能源建筑一体化应用应用技术补助标准地源热泵技术60元/平方米一体化太阳能热利用15元/平方米分户太阳能浴室、太阳能房新增投入的60％《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》国家推进可再生能源建筑应用国家推进可再生能源建筑应用n工作内容：研究先进成熟的可再生能源应用组合技术和可再生能源系统与建筑衔接技术，在达到一定规模的建筑和试验性建筑中进行工程示范。n目的：通过开发应用及示范，完善可再生能源与建筑集成技术，编制相关技术文件。实现可再生能源与建筑集成技术的产业化，提高可再生能源在降低民用建筑能耗中的贡献率。“十一五”国家科技支撑计划——“可再生能源与建筑集成技术应用示范工程”重庆市推动可再生能源建筑应用n重庆市自2006年开始组织实施水源热泵，土壤源热泵等可再生能源建筑应用试点示范工作。建成多个可再生能源建筑应用试点项目，共计面积约5000平方米，项目运行良好，起到很好的示范作用。2007年我市开始大规模实施可再生能源建筑应用工程示范，示范面积近50万平方米，获国家补助资金3908万元。2009年经批准成为国家可再生能源建筑应用示范城市，要求实现可再生能源建筑利用达到每年300万平方米。重庆市推动可再生能源建筑应用n2007年，为推进可再生能源建筑应用工作，市建委发布了《重庆市可再生能源建筑应用示范工程管理办法》（渝建发[2007]105号）。n市建委联合市财政局发布了《重庆市可再生能源建筑应用示范工程专项补助资金管理暂行办法》（渝财建[2007]427号），明确了可再生能源建筑应用的经济激励措施和工程管理要求，建立并实施了可再生能源建筑应用推广制度。重庆市推动可再生能源建筑应用n2008年，正式颁布实施的《重庆市建筑节能条例》Ø第十条：对具备可再生能源应用条件的新建(改建、扩建)建筑或者既有建筑节能改造项目，应当优先采用可再生能源；Ø第三十条：市、区县人民政府应当从节能专项资金和有关专项资金中安排专门经费，用于支持可再生能源在建筑中的应用；Ø第三十二条：市、区县（自治县）人民政府应当引导金融机构对既有建筑节能改造、可再生能源在建筑中的应用、绿色建筑以及更低能耗建筑工程等项目提供支持建筑应用可再生能源的类型n可再生能源在建筑中应用主要是指利用浅层地能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源解决建筑的采暖空调、热水供应、照明等能源消耗。常见的主要形式：n建筑采暖、空调应用的主要形式之一地源热泵浅层地热能的建筑应用地埋管地源热泵系统（土壤源热泵）地下水源地源热泵系统地表水地源热泵系统（江、湖水以及污水源热泵）常见的地源热泵形式有三种太阳能建筑应用n太阳能供热水n太阳能采暖n太阳能空调n太阳能光电技术与太阳能建筑一体化技术风能的建筑应用n利用通风技术改善室内舒适性穿越式通风和烟囱效应n风能发电重庆市可再生资源应用关键技术背景——重庆市气候特点101520253035407月1日7月2日7月3日7月4日7月5日7月6日7月7日7月8日7月9日7月10日7月11日7月12日7月13日7月14日7月15日7月16日7月17日7月18日7月19日7月20日7月21日7月22日7月23日7月24日7月25日7月26日7月27日7月28日7月29日7月30日7月31日干球温度(℃)最热月干球温度变化图日平均温度(℃)日最高温度(℃)日最低温度(℃)02468101214161月1日1月2日1月3日1月4日1月5日1月6日1月7日1月8日1月9日1月10日1月11日1月12日1月13日1月14日1月15日1月16日1月17日1月18日1月19日1月20日1月21日1月22日1月23日1月24日1月25日1月26日1月27日1月28日1月29日1月30日1月31日干球温度(℃)最冷月干球温度变化图日平均温度(℃)日最高温度(℃)日最低温度(℃)背景——重庆市气候特点n全国太阳能资源最少的地区之一。n地域分布，东部地区较多,中西部较少。n重庆市太阳能资源按照三、四类标准统计：各月份在太阳辐射三等级内的天数及所占百分比010203040506070801月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份≥13.68MJ/m2的天数占当月的天数百分比(单位：%)各月份在太阳辐射四等级内的天数及所占百分比010203040506070801月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份≥11.52MJ/m2的天数占当月的天数百分比(单位：%)各月份太阳能三等级内的天数及所占百分比各月份太阳能四等级内的天数及所占百分比太阳能背景——重庆市气候特点春季风玫瑰图秋季风玫瑰图全年风玫瑰图夏季风玫瑰图冬季风玫瑰图重庆地区风力资源概况•冬季“阴冷潮湿”•夏季“高温闷热”气候•重庆市年太阳总辐射量小，可利用时数短•太阳能分布不均，只要东部地区较多太阳能•重庆市全年风向盛行西北及西北偏北风•风速主要分布在1～3m/s,静风率高风力资源•气候条件恶劣•冬夏均有长时间的空调季，空调能耗高总体重庆市可再生资源应用关键技术——地源热泵技术土壤源热泵技术要点n传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统-地埋管地源热泵系统，又称土壤热交换系统。地埋管地源热泵系统的分类土壤源热泵技术要点n资源勘查和工程勘测Ø地层构造、地下水渗流Ø岩土热物性、温度、换热能力岩土换热测试仪地温巡检仪界面热响应测试现场土壤源热泵技术要点全年建筑动态负荷计算全年地下释热量吸热量基本相当确定地下换热器冷热负荷选择辅助设备？地下换热器埋管方式及设计确定恰当的水源热泵机组和水泵系统匹配重庆市土壤源热泵的应用条件n地质构造Ø砂、泥岩为主，热物性好，钻孔难度小；基岩裂隙水较为丰富。不同深度全年温度变化曲线图05101520253035123456789101112月份温度1m2m3m4m5m6m7m8m9m10mn地下岩土温度Ø地表10米以下约20℃，终年恒定；蒸发温度冷凝温度低，机组获得更高的工作效率。重庆市土壤源热泵系统的能效重庆市土壤源热泵系统的能效●地源热泵地埋管面积因土壤不同而不同。●地源热泵系统应高度重视土壤吸热与放热的平衡。重庆地区岩土主要以致密性砂土以及岩石类岩土为主，热物性较好，导热系数为2.0～2.55w/m℃。采用U形竖埋管所需地表面积约为建筑空调面积的1/3～1/5。重庆市地源热泵系统典型项目●人民银行重庆营业部新楼装机2台，合计冷量502.5＋297kW；卫生热水64.6kW60孔埋深100m。●祁年·悦诚●南江地质队办公、生活楼重庆市地源热泵系统典型项目地表水源热泵技术要点该系统为与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。地表水源热泵的技术要点n水资源调查和工程勘察Ø水量、水温、水质全年变化规律Ø水资源的可利用程度Ø取水方式、取水条件水资源调查地表水源热泵的技术要点n地表水取水换热系统的设计Ø取水量确定Ø开式/闭式换热器选择Ø取水/回水位置及取水构筑物Ø水质处理方式Ø采用变水量设计取水系统Ø环境影响评估工程建筑取水口滨江路涵洞穿越滨江路的虹吸式取水某工程取水地表水源热泵技术要点目的内容与土壤源热泵一样，检测计量非常重要取水换热系统的能耗绝对不可忽视重庆市地表水源热泵的应用条件n总量大Ø重庆地域内水资源总量年均超过5000亿m3，由长江、嘉陵江、乌江等流经重庆地区的入境水形成的地表水约4600亿m3，大小水库、湖泊众多，全境分布。n利用便利Ø水资源分布广，主要城镇区均有分布。Ø用能建筑取水距离近，利用成本低。重庆市地表水源热泵的应用条件n温度适宜Ø两江重庆段夏季水温21-29℃，冬季在9-16℃，属于适合于水源热泵运行范围，有利于水源热泵机组运行及获得比较高的运行效率。重庆市地表水源热泵的应用条件02468101214161811月12月1月重庆武汉上海05101520253035678重庆武汉上海冬季重庆段长江温度与下游城市对比夏季重庆段长江温度与下游城市对比重庆两江水水温冬季温度显著高于，夏季显著低于长江流域的典型城市，更具作为浅层地热资源利用的优势。重庆市地表水源热泵的应用范例n已经投入运行的：秀山县锰都大酒店彭水乌江明珠大酒店（空调面积11816m2水源热泵机组冷量约为1350kW）n正建设具有示范意义的：洪崖洞水源热泵机组冷量约为3560kW热水机组热量为644.7kW重庆市、国内水源热泵系统典型项目●重庆市水源热泵空调系统利用典型项目1.重庆江北城CBD中心计划服务面积332.3万m2，已建成2#站服务184.3万m2（夏季取水12000m3/h、水温26.2（24.7）℃,冬季6500m3/h，水温9.3(10.3)℃,其中大剧院空调面积近7万m2。2.瑞安化龙桥B3/01地块（嘉陵江水＋湖水）水源热泵机组冷量约为10550kW，在建。重庆市、国内水源热泵系统典型项目●水源水源热泵空调系统利用典型项目上海世博会世博轴项目黄浦江水，装机5台，合计冷量1740kW；冬季供热10600kW。特点：黄浦江水江直进机组，江水8月平均温度30.3℃（黄浦公园江中）；1月平均温度6.0℃（黄浦公园江中）。水源热泵系统典型项目上海世博会世博轴项目水源热泵系统典型项目上海世博会世博轴项目水源热泵系统典型项目上海世博会世博轴项目（机房）2.2水源热泵系统典型项目上海世博会世博轴项目（取水设施）重庆市地表水源热泵系统的能效污水源热泵n污水源热泵也是水源热泵的一种，利用污水（生活废水、工业温水等），借助热泵循环系统，为建筑物提供采暖用热源和空调用冷源。n目前污水源热泵有城市原生污水源热泵和污水源热泵站污水源热泵的应用问题Ø原生污水的附着、堵塞和径流量稳定性问题；Ø污水在污水厂的加热处理与热泵利用污水温降的矛盾；Ø水质处理和堵塞腐蚀问题同样是最大的难点原生污水源热泵是利用了城市污水，就地进行能量转换的供暖空调系统。污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。污水源热泵站是利用城市处理后的污水，使用大型的热泵机组制备热水，通过城市供热管网向用户供热的热力站。重庆市污水源热泵的发展潜力n重庆市污水资源量大而稳定。Ø主城区居住人口约700万，居住密集。主城区生活污水在2007日排放量达178.7万吨。污水温度受气候影响小，具有冬暖夏凉的特性。Ø温泉水资源蕴藏面积达10000多平方公里，主城都市圈约为5000平方公里。Ø在世界上，只有被誉为“温泉之都”的匈牙利布达佩斯可以与重庆相比拟，温泉废热值得关注。n重庆的温泉资源极为富集，且品质优良地下水源热泵n地下水水源热泵系统就是抽取浅层地下水（100米以内），经过热泵提取热量或冷量，使水温降低（提取热量时）或升高（提取冷量时），再将其回灌到地下的热泵系统形式，用于为建筑物提供采暖用热源和空调用冷源。单井取水双井回灌单井回灌