新能源房屋演示分析

新能源房屋的研发和产业化中建材（镇江）光电应用技术研究院成惠峰目录一、国内外发展现状二、新能源房屋概念三、项目主要内容四、项目总体目标一、国内外发展现状被动式房屋20世纪90年代德国法兰克福，这类住宅使用性能极好的绝热材料和复杂的门窗主要通过住宅本身的构造作法达到高效的保温隔热性能，并利用太阳能和家电设备的散热或居住者身体释放的能量为居室提供热源，减少或不使用主动供应的能源，即便需要提供其他能源，也尽量采用清洁的可再生能源。一、国内外发展现状日本三泽房屋“零能耗”住宅3个要素，即：①通过提高住宅性能来达到消耗能源的削减；②通过高效率设备将使用能源最小化；③通过再生能源的使用实现必要能源的自我供给。德国拜耳集团的EcoCommercialBuilding（ECB，生态商用建筑）德国曼海姆建设NetZeroDayCareCenter（零排放幼儿园），其中可见屋顶铺设的太阳能电池板。一、国内外发展现状天津大学建筑学院“未来小屋”参加2010年“太阳能十项全能竞赛”，小屋整体造价仅为20余万欧元（约合200余万元人民币），建筑面积74平方米、一室一厅，突出“天人合一”的古典中国哲学和人文特征，屋内四季保持在恒温24℃±1℃，湿度40～55%左右。皇明道格拉斯“零能耗”别墅以“零能耗”为设计建造标准，综合运用了太阳能热水、太阳能制冷采暖、跨季节蓄能、太阳能烟囱、地源热、太阳能光伏发电、被动式太阳房、温屏节能门窗、高效围护保温体系、建筑外遮阳等多项建筑节能技术。二、新能源房屋概念新能源房屋的概念可以定义为：以最大限度地利用新能源、尽可能降低能源消耗为目的，通过光伏、光热、风能、地能、生物能、储能、新型建筑结构、高性价比保温隔热材料及构件、高效能内部设备和器件、智能化管理控制系统实现增能（创能）、减能（节能）、储能、智能一体化功能的新型房屋系统。二、新能源房屋理念单个新能源房屋通过最大限度的利用太阳能（包括太阳能光热及光伏系统），每年可节约标准煤40多吨，减排二氧化碳100多吨。除太阳能光热、太阳能光伏发电外，新能源房屋还应用了污水处理系统，雨水回收利用系统，地源热泵，围护体系高效节能技术，EWMS能源管理系统，以及多能源互补技术等多项领先技术，使传统能源消耗近乎为零。节能、环保、安全、舒适创能节能储能智能1、创能——新能源应用技术晶硅太阳能发电系统薄膜太阳能电池幕墙百叶式光伏玻璃平板集热器小型风电系统天然气冷热电三联供燃料电池a.屋顶晶硅太阳能发电系统太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。太阳能电池中硅系太阳能电池是发展最成熟的。以200m2为例，最大输出功率约25100WP，单位面积发电量125.5kWh/m2，年发电量约20000度。提供可再生能源2.054MWh。a.墙体薄膜太阳能电池系统薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份。单位面积年发电量约800kWh/m2。薄膜电池具有质量轻、透光性较好、柔韧性好、易于与建筑材料集成的特点，在建筑一体化领域具有显着的应用优势，不占用额外的地面空间，节省土地资源。同时薄膜电池基本不受高温影响；由于弱光发电性能好，薄膜电池可在早晨、下午或阴天等光线较弱的时候进行发电。a.百叶式光伏玻璃太阳能百叶窗区别于传统的百叶窗，表面采用太阳能电池，除了能够起到传统百叶窗的功能以外，还可以吸收太阳光，并转化为电能，自动调节室内温度以及光线的强弱。b.平板太阳能（蓝膜）光热系统蓝膜光热通过一定的理化作用，将吸热材料喷涂于金属表面，以达到吸收太阳能光线中的热量的作用。利用PVD（物理气相沉积）技术，采用真空磁控溅射方法镀在金属基材上，可吸收5-25um范围内可见光及红外线。平板太阳能集热器与传统热水器相比，可真正实现与建筑一体化，并进一步提高能源利用效率。c.小型风电系统家用风力发电系统有一个设计独特的风车，垂直翼根据航空动力学设计，能借助来自各方向的风力使风车转动，风速2米就可以开始发电。风车几乎没有噪音，因此为在住宅密集地区使用创造了条件。假定一个4口之家每个月使用的电量大致是290度，如果住在月平均风速为7米左右的沿海地区，月发电量大约为260度。简单计算，约6年就可以收回初期投资。d.天然气冷热电三联供系统燃气冷热电三联供，即CCHP（CombinedCooling,HeatingandPower），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷。通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用。冷热电三联供是分布式能源的一种，具有节约能源、改善环境，增加电力供应等综合效益。e.燃料电池系统燃料电池是一种利用燃料（如氢）和氧生成电力和热量的装置。对于经历过计划停电的消费者来说，燃料电池“能够在自己家中发电”的特点变得非常吸引力。家用燃料电池可在家中发电，还可利用热量烧热水。热电联产系统可利用同时产生的热量烧热水，热水暂时储存在储水槽中，用于厨房和浴室。由于可彻底使用燃料中的能量，因此环保性能也非常出色。2、节能——新型节能房屋结构房屋技术体系屋顶及复合墙体构造墙体温度变化趋势技术体系-轻钢墙体受力体系由轻钢密肋柱及及复合围护构成，各项建筑物理性能卓越，是高效节能型绿色建筑体系。该体系适用于1-3层建筑。技术体系-木结构体系房屋保温隔热：先进的围护外保温方式，满足我国最新建筑节能标准，杜绝冷热桥现象。结合具体户型进行建筑耗热量的计算，保证建筑耗热量≤14.65W/m2，满足65%节能的要求。透气防潮：复合围护构造内专设单向透气层，使墙体及屋面具有“呼吸”功能。混合型住宅的工厂化制造复合墙体温度变化示意图外墙装饰通气层保温材料防潮纸结构板材石膏板轻钢龙骨房屋性能保温隔热安全可靠隔声降噪防潮通风节能环保配套节能/节水房屋部品污水处理系统雨水回收净化系统地源热泵系统水源热泵系统……3、储能--a.蓄电系统晴朗的白天，太阳能板提供的能量通过MPPT给电池充电，电池的能量通过逆变器的转换，供给用户负载。在阴雨天，市电通过整流器给电池充电，电池的能量通过逆变器的转换，供给用户负载。在夜晚，电池中储存的能量通过逆变给负载供电。3、储能--b.蓄热/冷系统鹅卵石跨季节蓄能：鹅卵石有黑、白、黄、红、墨绿、青灰等多种颜色。鹅卵石导热系数为2.2W/(m·K)，热扩散速率为11.3×10-7m2/s，比热容为0.92KJ/Kg.k，密度为2500kg/m3。本建筑选用了鹅卵石作为蓄能材料，储存太阳能系统中多余的热量。鹅卵石存放在道格拉斯别墅两个地下80m2蓄能室中，蓄能室高4.2m。蓄能室的地面、屋顶及四周墙体采用挤塑保温板进行保温，防止热量散失。玻璃微珠复合蓄热/冷材料和构件：为光电院专利技术，同样起到储存——释放多余热/冷量的目的。四、智能——EWMS能源网络管理系统EnergyWebManagementSystem以新能源（太阳能、风能、地热等）作为主供电系统，通过电储能系统根据发电量、储电量与耗能量之间的匹配关系，在满足房屋体负荷需求的状况下，利用最佳的经济策略和安全策略，保障服务的电能平稳运行。在满足功能需求的状况下，通过情景化的优化控制，实现用户扁平化管理，并保障设备安全运行。EWMS负荷逻辑图EMS物联网家居系统新能源房屋——主动、集成、协调、智慧、灵活在能源使用上，除了通常采用的隔热、保温结构等被动应对措施外，能因地制宜、量能而用地主动生产和利用能源；通过对房屋诸多系统的优化集成，使各系统能安全、可靠、高效地运行；具有典型的地理、气候、能源供应等环境适应性，各系统间能协调互动，犹如一个有机的整体，共同应对各类情况；通过采用具有智慧的智能化、网络化信息管理系统，能使建筑根据实际情况灵活做出适度反应，实现采用互联网方式管理能量，并使室内温度、湿度、空气保持在一个宜人的状态；新能源房屋由于可实现离网运行，因此具有极大的灵活性和扩充性，可结合风光互补系统、生活污水处理系统、小型海水淡化系统、地/水源热泵系统、电动或混合动力车；可以应用于海岛、沙漠、戈壁等电网不完善的诸多特殊地域；在城市则能与城市电网进行良好的耦合。三、研究主要内容1、光伏光热技术与建筑有效结合的一体化技术研发以及工厂化制造技术2、储能系统与能源管理系统在建筑应用研究和示范3、开发智能能源管理系统（EWMS）4、太阳能建筑材料与构件一体化方向的标准研究已完成工作1、安徽宁国新能源示范房屋，计划今年将在镇江新区建设移动型新能源房屋，明年再安徽蚌埠建设新能源示范房屋2、10月12-14日的宁国光伏建筑一体化标准论坛3、10月31日在镇江召开“新能源建筑材料与构件一体化标准研讨会”，召集相关厂家，确定新能源房屋术语、光伏屋面、墙体复合一体化等7个标准制订方向4、联合相关厂家开发智能能源管理系统（EWMS）四、项目总体目标1、研发光伏光热建筑一体化产品制造技术和适用于建筑房屋的能源管理系统，达到国内领先、国际同步或领先的技术水平；2、建设低层和中高层新能源房屋示范工程；3、制订太阳能建筑一体化、新能源房屋相关技术标准；4、形成一支具有创新能力的人才队伍。谢谢各位领导专家！