《零碳建筑技術(shù)概論》 課件 郭春梅 第7-13章 蒸發(fā)冷卻溶液除濕空調(diào)技術(shù)- 典型零碳建筑案例

零碳建筑技術(shù)概論第七章蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)技術(shù)CONTENTS目錄7.1概述7.2蒸發(fā)冷卻設(shè)備7.3蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)7.4溶液除濕器PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

7.5零溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)7.6在建筑的應(yīng)用017.1概述數(shù)據(jù)中心面臨著高能耗的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，制冷系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總體能耗的40%左右。因此，運用新技術(shù)、新產(chǎn)品，提高制冷系統(tǒng)節(jié)能水平，降低耗電量，提升能效水平已成為業(yè)界核心共識。蒸發(fā)冷卻和溶液除濕兩種綠色低碳的空調(diào)技術(shù)是實現(xiàn)零碳建筑的有效解決方案，也是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的有利途徑。027.2蒸發(fā)冷卻設(shè)備蒸發(fā)冷卻設(shè)備發(fā)展史公元2500年前：原始的蒸發(fā)冷卻設(shè)備多孔水池水塘細水槽20世紀初：現(xiàn)代蒸發(fā)冷卻的起源于美國紡織業(yè)空氣清洗機直接蒸發(fā)冷卻間接蒸發(fā)冷卻21世紀：蒸發(fā)冷卻在世界廣泛應(yīng)用直接蒸發(fā)冷卻傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器露點蒸發(fā)冷卻器

7.2.1直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.1直接蒸發(fā)冷卻器的原理圖及空氣處理過程優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、效率高缺點：空氣濕度會增加出口空氣的極限溫度是空氣的濕球溫度等焓線/等濕球溫度

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.2板式、管式和熱管式間接蒸發(fā)冷卻器間接蒸發(fā)冷卻在不加濕的情況下對空氣進行冷卻。常見的間接蒸發(fā)冷卻包括管式、板式和熱管式。

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備組成：間壁式換熱器+噴淋系統(tǒng)一次氣流（干通道）：被冷卻的空氣，不與水接觸二次氣流（濕通道）：與水接觸，蒸發(fā)冷卻間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)除干燥地區(qū)外，還適于中等濕度地區(qū)應(yīng)用。

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備等濕降溫過程理論最低溫度可降至二次氣流的濕球溫度圖7.3傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器的（a）原理圖和（b）焓濕圖(a)(b)

7.2.3露點式蒸發(fā)冷卻設(shè)備傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器出口的一次風可能的最低溫度是二次風的濕球溫度，為了進一步降低產(chǎn)出空氣的溫度，露點間接蒸發(fā)冷卻器應(yīng)運而生。它是在傳統(tǒng)板式間接蒸發(fā)冷卻的基礎(chǔ)上進行改造，通過改變其室內(nèi)結(jié)構(gòu)和氣流方式，能夠?qū)⒁淮物L冷卻到低于二次風的濕球溫度，并接近露點溫度。露點間接蒸發(fā)冷卻器主要包括：再生式間接蒸發(fā)器和M循環(huán)式間接蒸發(fā)器。

7.2.3露點式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.4再生式間接蒸發(fā)冷卻器（a）示意圖（b）焓濕圖

7.2.3露點式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.5M循環(huán)間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖和焓濕圖

7.2.3露點式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.6逆流露點間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖和焓濕圖037.3蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)15

7.3.1單級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)圖7.7單級直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)焓濕圖只有當濕負荷較低，且室外空氣焓值和濕度低于室內(nèi)空氣焓值和濕度時，才能單獨使用直接蒸發(fā)冷卻，以滿足維持室內(nèi)空氣參數(shù)的要求。

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)氣候條件限制了直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在某些地區(qū)的應(yīng)用，兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運而生。它結(jié)合了間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）的特點。冷卻塔、板式、管式、熱管或露點間接蒸發(fā)冷卻器作為兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的第一級，空氣處理過程如圖9.8所示。室外空氣（點1）先由IEC等濕冷卻到點2，然后由DEC絕熱冷卻到點3。顯然，離開兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣（點3）溫度低于一級直接蒸發(fā)冷卻。

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)氣候條件限制了直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在某些地區(qū)的應(yīng)用，兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運而生。它結(jié)合了間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）的特點。冷卻塔、板式、管式、熱管或露點間接蒸發(fā)冷卻器作為兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的第一級，空氣處理過程如圖9.8所示。室外空氣（點1）先由IEC等濕冷卻到點2，然后由DEC絕熱冷卻到點3。顯然，離開兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣（點3）溫度低于一級直接蒸發(fā)冷卻。

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)圖7.8兩級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)（a）示意圖（b）焓濕圖

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)劉等人[22]分析了傳統(tǒng)電制冷系統(tǒng)、直燃式溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)和兩級直接蒸發(fā)冷卻四種空調(diào)系統(tǒng)的電耗、水耗。根據(jù)天氣條件、能源特性以及新疆烏魯木齊能源供應(yīng)的市場價格，發(fā)現(xiàn)兩級直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的功耗最低。[22]劉鳴,張振東.烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運行費用比較[C].全國暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)年會.類型總耗電（kW）天然氣消費總量（m3/h）總用水（kg/h）總成本（元/h）節(jié)約總成本（100%）電氣制冷439.004112255.41.00（基本點）直燃吸收式制冷211.090.93959248.10.97地源熱泵488.002490279.01.10兩級直接蒸發(fā)冷卻228.903480139.10.53表7.1四個系統(tǒng)夏季每小時的運行成本

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級或多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)20世紀90年代，全空氣蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)主要采用單級直接蒸發(fā)冷卻和雙級（間接蒸發(fā)冷卻+直接蒸發(fā)冷卻）結(jié)構(gòu)組成，但在室外空氣濕球溫度高于西北地區(qū)的地方，送風量大導(dǎo)致風機能耗高。若送風溫度不夠低，節(jié)能率不明顯。針對這一缺點，研究人員研發(fā)了多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級或多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.9三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖圖7.10三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級或多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.9三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖圖7.10三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

7.3.2多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級或多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.11四級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖理論上，在直接蒸發(fā)冷卻之前可以將更多的間接蒸發(fā)冷卻器串聯(lián)在一起，組成多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。雖然多級系統(tǒng)可以進一步降低出口空氣溫度，但增加的流動阻力和設(shè)備尺寸限制了其實際應(yīng)用。在2.5m/s的表面速度和5000m3/h的空氣流量下，四級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣流動阻力約為421Pa，與傳統(tǒng)的單元式空氣處理機組（AHU）相似。

7.3.3蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)由間接蒸發(fā)冷卻器和傳統(tǒng)機械制冷空調(diào)機組組成，適用于各種氣候區(qū)域，包括高濕地區(qū)。間接蒸發(fā)冷卻器安裝在空氣處理機組（AHU）或冷卻盤管（coolingcoil）或蒸發(fā)盤管（direct-expansioncoolingcoil）之前，用于對進入的新風進行預(yù)冷，以實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)示意圖間接蒸發(fā)冷卻器組合式空調(diào)機組房間

7.3.3蒸發(fā)冷卻與機械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，空調(diào)房間的排風作為二次風。一次空氣在進入冷卻盤管進行進一步冷卻（冷凍水或制冷劑）之前，由間接蒸發(fā)冷卻器進行預(yù)冷，從而減少了壓縮機、冷凍水和冷卻水泵的能耗。復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)可以滿足大部分應(yīng)用需求和氣候地區(qū)。據(jù)報道，一次風在經(jīng)過間接蒸發(fā)冷卻器和盤管低溫冷卻后可降到15℃以下。Delfani等人[27]在氣候變化較大的伊朗進行了一項實驗研究，探討間接蒸發(fā)冷卻器作為預(yù)冷機組與組裝式空調(diào)機（PUA）組合的節(jié)能潛力。結(jié)果表明，與機械制冷空調(diào)系統(tǒng)相比，在較差工況下系統(tǒng)節(jié)電25%，在最佳工況下節(jié)電98%。[27]Delfani,S.,Esmaeelian,J.,Pasdarshahri,H.,&Karami,M.(2010).Energysavingpotentialofanindirectevaporativecoolerasapre-coolingunitformechanicalcoolingsystemsinIran.EnergyandBuildings,42(11),2199-2179.047.4溶液除濕器

7.4溶液除濕器溶液除濕系統(tǒng)原理當溶液表面飽和空氣分壓力小于空氣中水蒸氣分壓力時，空氣中的水蒸汽分子將向除濕溶液轉(zhuǎn)移。通常用溴化鋰、氯化鋰和氯化鈣溶液。溶液在除濕的過程中會釋放熱量。根據(jù)熱排放方式的不同，溶液除濕器可以分為絕熱型和內(nèi)冷型。

7.4.1絕熱型溶液除濕器絕熱型溶液除濕器主要由填料和溶液分配系統(tǒng)組成。除濕器內(nèi)部沒有溶液冷卻系統(tǒng)，即機組與外界無熱量交換。在絕熱除濕器中，由于潛熱的釋放使液體干燥劑的溫度升高，大大影響了除濕性能。因此，絕熱型的除濕器除濕效率相對較低。一個解決方案是增加干燥劑流速以達到良好的除濕水平。然而，高的干燥劑流速和隨之更高的再生干燥劑溶液的流速降低了液體干燥劑循環(huán)的性能系數(shù)。此外，干燥劑小液滴更容易被空氣夾帶，從而污染室內(nèi)環(huán)境。圖7.12絕熱型溶液除濕器結(jié)構(gòu)

7.4.2內(nèi)冷型溶液除濕器為了解決絕熱型除濕器溶液溫度高、除濕效率低的問題，內(nèi)冷型除濕機應(yīng)運而生。內(nèi)冷型除濕機除空氣與溶液干燥劑接觸外，還加入了能冷卻空氣或水的冷源，帶走除濕過程中產(chǎn)生的潛熱，一般可視為等溫過程。由蒸發(fā)冷卻機制備的冷卻水或制冷機制備的冷凍水通過置于填料內(nèi)部的熱交換器冷卻除濕溶液。為了增加接觸面積，翅片結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。內(nèi)冷型除濕機的結(jié)構(gòu)比絕熱型除濕機復(fù)雜，造價和維護成本大大增加。

圖7.13內(nèi)冷型溶液除濕器結(jié)構(gòu)057.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)

7.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)

溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)是一種溫濕度獨立控制的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的降溫除濕耦合的冷卻盤管不同，溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)利用溶液除濕器處理潛熱負荷，用干冷卻盤管（高溫冷凍水）處理顯熱負荷，將降溫和除濕兩個空氣處理過程解耦，避免了為了遷就除濕的需要，使用過低溫度的冷凍水造成的能源浪費。同時，干盤管的運行也避免了濕盤管中冷凝水聚集引起的霉菌滋生，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。溶液除濕輔助的空調(diào)余熱回收的溶液除濕將工業(yè)余熱用于除濕溶液的再生過程太陽能溶液除濕利用太陽能進行除濕溶液的再生

7.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)圖7.14太陽能溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)067.6蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑的應(yīng)用

7.6.1蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效益與使用地區(qū)的氣候狀況密切相關(guān)。一般而言，干燥炎熱地區(qū)的節(jié)能效益比潮濕地區(qū)顯著。干燥炎熱地區(qū)潮濕地區(qū)氣候特點西北地區(qū)空氣含濕量小，濕球溫度低，溫度般在30℃以上濕度較高，同時有降溫和除濕的需求系統(tǒng)形式蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)集冷卻和加濕于一體，可采用直接蒸發(fā)冷卻、一級間接+直接、兩級間接+直接的兩級和三級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可用作中央空調(diào)系統(tǒng)中的熱回收裝置節(jié)能效益通過在新疆等地的工程應(yīng)用表明節(jié)能可達70%以上在炎熱潮濕的地區(qū)，間接蒸發(fā)冷卻不僅可以進行顯熱回收，還可以進行潛熱回收。在香港間接蒸發(fā)冷卻用于空調(diào)系統(tǒng)熱回收可以每年節(jié)省21%的耗電量

7.6.2溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用下面以一個實例說明溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)（圖9.14）在典型熱濕地區(qū)的節(jié)能減排效益。該實例的應(yīng)用地區(qū)為香港。香港是典型的亞熱帶季風氣候，屬于夏熱冬暖地區(qū)?？照{(diào)系統(tǒng)年運行時間為4月至11月份。所研究的建筑為一個綜合寫字樓，包括3層商業(yè)區(qū)，每層樓為1900平方米，2層停車場，24層辦公室（5至15層每層545平方米，19至29層每層515平方米）。該系統(tǒng)采用了真空管太陽能集熱器。除濕器采用內(nèi)冷/內(nèi)熱型的逆流模式，并選擇氯化鋰溶液作為除濕工質(zhì)。

7.6.2溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用ILDAC：原始的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其中除濕器僅有冷卻塔作為冷源。ILDAC-1：采用了一個冷卻盤管置于除濕器溶液側(cè)進口處，當溶液溫度高于15℃時，冷卻盤管開啟為溶液進一步降溫。ILDAC-2：在ILDAC-1的基礎(chǔ)上做了進一步的改進，在再生器溶液出口和入口之間設(shè)置了一個換熱器，用于熱量回收，提高再生器溶液入口的溫度。圖7.16香港地區(qū)不同太陽能集熱器面積下溶液除濕空調(diào)的節(jié)能率

7.6.3蒸發(fā)冷卻及溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用

蒸發(fā)冷卻和溶液除濕組成的溫濕度獨立控制復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，其中蒸發(fā)冷卻用于處理顯熱負荷，溶液除濕用于處理潛熱負荷。具有以下優(yōu)點。1）環(huán)保。因為復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的制冷工質(zhì)是除濕溶液和水，而不是對臭氧和氣候有負面影響的傳統(tǒng)氟氯烴制冷劑；2）在復(fù)合系統(tǒng)中，通過與除濕鹽溶液直接接觸，可將產(chǎn)出空氣中的灰塵、細菌、可溶性氣體等污染物沖刷掉，從而改善室內(nèi)空氣質(zhì)量；3）傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)以電力為動力，而新型復(fù)合系統(tǒng)以熱驅(qū)動制冷循環(huán)，能夠利用低品位的能量，如太陽能、地熱能和廢熱，溫度在90℃到80℃之間。

7.6.3蒸發(fā)冷卻及溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用圖7.17蒸發(fā)冷卻與溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)

7.6.3蒸發(fā)冷卻及溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用圖7.18復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)不同工況下的節(jié)能率和COP課后習題蒸發(fā)冷卻的工作原理是什么？蒸發(fā)冷卻與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷相比有何優(yōu)勢？對零碳建筑有何積極意義？蒸發(fā)冷卻器有哪些分類？各種類型的蒸發(fā)冷卻器有何特點？蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)有哪些系統(tǒng)形式？分別適用于哪些地區(qū)？溶液除濕器的工作原理是什么？為什么溶液除濕可以實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能？溶液除濕器有哪些分類？各種類型的溶液除濕器有何特點？說明蒸發(fā)冷卻與溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與零碳建筑的關(guān)系。作出兩級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)和蒸發(fā)冷卻-溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。第七章結(jié)束

零碳建筑技術(shù)概論第8章

可再生水源利用技術(shù)

時間：2022.08CONTENTS目錄8.1建筑中水利用技術(shù)8.2雨水收集利用技術(shù)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

4500水系統(tǒng)與碳排放城市水系統(tǒng)水系統(tǒng)的碳排放46建筑水系統(tǒng)的節(jié)能減排技術(shù)水資源現(xiàn)狀全球淡水資源不僅短缺而且地區(qū)分布極不平衡。預(yù)計到2025年，全世界將有30億人口缺水。21世紀水資源正在變成一種寶貴的稀缺資源，水資源問題已不僅僅是資源問題，更成為關(guān)系到國家經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展和長治久安的重大戰(zhàn)略問題。1997年，我國人均占有水資源量僅為2300m3，僅相當于世界人均占有量的1/4。預(yù)測到2030年人口增至16億時，我國人均水資源量將降到1760m3。聯(lián)合國規(guī)定水資源年人均占有量1700m3為嚴重缺水線，年人均1000m3為生存起碼標準。中國有15個省人均水量低于嚴重缺水線，其中10個省市區(qū)人均水量低于生存起碼線。47水系統(tǒng)與碳排放02水系統(tǒng)與碳排放無論是抽取深層地下水、遠距離引調(diào)水、海水淡化、污水回用、提高污水處理水平，還是擴大排水管網(wǎng)，都意味著城市水系統(tǒng)的運行需要消耗更多的能源、產(chǎn)生更多的碳排放。48水源一泵站水廠二泵站室外給水管網(wǎng)建筑給水排水室外排水管網(wǎng)污水泵站污水處理廠水系統(tǒng)與碳排放2006年英國水系統(tǒng)碳排放量為4000萬噸左右，占英國碳排放總量的5.9%。污水處理行業(yè)和供水行業(yè)的碳排放合計為500多萬噸，分別占英國水系統(tǒng)碳排放量的7％和4%，終端用水的碳排放占水系統(tǒng)碳排放量的89%。49城市水系統(tǒng)的目標：供水保障

洪澇災(zāi)害防治

水環(huán)境保護

節(jié)能和碳減排節(jié)水技術(shù)和防澇技術(shù)是零碳建筑技術(shù)的重要組成部分。水系統(tǒng)與碳排放節(jié)水設(shè)計措施：合理選用節(jié)水用水定額采用節(jié)水的給水系統(tǒng)采用好的節(jié)水設(shè)備、設(shè)施采用高效的增壓設(shè)備合理利用污廢水和雨水50可再生水源利用技術(shù)建筑中水利用技術(shù)雨水收集利用技術(shù)018.1建筑中水利用技術(shù)中水：各種排水經(jīng)過物理處理、物理化學(xué)處理或生物處理，達到規(guī)定的水質(zhì)標準，可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)雜用的非飲用水。如用來沖洗便器、沖洗汽車、綠化和澆灑道路等。51建筑中水系統(tǒng)：由中水原水的收集、貯存、處理和中水供給等一系列工程設(shè)施組成的有機結(jié)合體。018.1建筑中水利用技術(shù)8.1.1建筑中水系統(tǒng)的分類和組成528.1.2建筑中水系統(tǒng)的原水收集8.1.3建筑中水系統(tǒng)的供水水質(zhì)8.1.4建筑中水處理工藝流程與設(shè)施538.1.1建筑中水系統(tǒng)的分類和組成建筑物中水系統(tǒng)：一棟或幾棟建筑物內(nèi)建

立的中水系統(tǒng)。小區(qū)中水系統(tǒng)：小區(qū)內(nèi)建立的中水系統(tǒng)。城市再生水系統(tǒng)：城市污水處理廠出水經(jīng)深度處理后

統(tǒng)一回用的工程，需要配套市政再生水管網(wǎng)。建筑中水系統(tǒng)548.1.1建筑中水系統(tǒng)的分類和組成8.1.2建筑中水系統(tǒng)的原水收集5508建筑物

中水系統(tǒng)收集順序沐浴排水盥洗排水冷卻水冷凝水游泳池排水洗衣排水廚房排水沖廁排水01020304070605優(yōu)質(zhì)雜排水雜排水生活排水8.1.2建筑中水系統(tǒng)的原水收集56建筑小區(qū)

中水系統(tǒng)收集順序建筑物雜排水小區(qū)經(jīng)生物處理后的出水小區(qū)附近工業(yè)企業(yè)排放的水質(zhì)較清潔、水量較穩(wěn)定、使用安全的生產(chǎn)廢水小區(qū)生活污水小區(qū)內(nèi)雨水，可作為補充水源01020304058.1.2建筑中水系統(tǒng)的原水收集57中水原水集水系統(tǒng)合流集水系統(tǒng)分流集水系統(tǒng)8.1.2建筑中水系統(tǒng)的原水收集58中水原水集水系統(tǒng)合流集水系統(tǒng)分流集水系統(tǒng)8.1.3建筑中水系統(tǒng)的供水水質(zhì)59中水水質(zhì)要求：安全可靠，衛(wèi)生指標必須達標；

符合人們的感官要求，解除人們使用中水的心理障礙；

管道和設(shè)備不腐蝕，不結(jié)垢。與用途相關(guān)的水質(zhì)標準：《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2020《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》GB/T18921-20198.1.4建筑中水處理工藝流程與設(shè)施1.中水處理工藝流程

60以優(yōu)質(zhì)雜排水或雜排水為中水水源時常用的工藝流程有：1）物化（物理化學(xué)）處理工藝流程：

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝沉淀→過濾→活性炭→消毒→中水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝氣浮→過濾→消毒→中水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝過濾→活性炭→消毒→中水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→過濾→臭氧氧化→消毒→中水2）生物處理和物化處理相結(jié)合的工藝流程：

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化→沉淀→過濾→消毒→中水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→生物轉(zhuǎn)盤→沉淀→過濾→消毒→中水3）預(yù)處理和膜分離相結(jié)合的處理工藝流程：

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→微絮凝過濾→精密過濾→膜分離→消毒→中水4）膜生物反應(yīng)器處理工藝流程：

原水→調(diào)節(jié)池→預(yù)處理→膜生物反應(yīng)器→消毒→中水8.1.4建筑中水處理工藝流程與設(shè)施1.中水處理工藝流程

61以生活排水為中水水源時常用的工藝流程有：1）生物處理和深度處理結(jié)合的工藝流程：

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→兩段生物接觸氧化→沉淀→過濾→消毒→中水

原水→格柵→厭氧調(diào)節(jié)池→兩段生物接觸氧化→沉淀→過濾→消毒→中水

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→預(yù)處理→曝氣生物濾池→消毒→中水2）生物處理和土地處理工藝流程：

原水→厭氧調(diào)節(jié)池或化糞池→土地處理（土壤—微生物凈化）→消毒→中水8.1.4建筑中水處理工藝流程與設(shè)施2.中水處理設(shè)施

62（1）格柵、格網(wǎng)、毛發(fā)聚集器（2）原水調(diào)節(jié)池（3）中水調(diào)節(jié)池或中水高位水箱（4）沉淀（絮凝沉淀）處理設(shè)施（9）膜分離裝置（6）生物處理設(shè)施（7）過濾設(shè)施（8）活性炭過濾（5）氣浮處理設(shè)施（10）消毒設(shè)施028.2雨水收集利用技術(shù)638.2.1海綿城市建設(shè)理念與低影響

開發(fā)雨水系統(tǒng)8.2.2建筑小區(qū)的雨水收集利用8.2.3綠色屋頂8.2.4屋面雨水貯存設(shè)施8.2.1海綿城市建設(shè)理念與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)64城市規(guī)劃建設(shè)的每個細節(jié)都要考慮對自然的影響，更不要打破自然系統(tǒng)。為什么這么多城市缺水？一個重要原因是水泥地太多，把能夠涵養(yǎng)水源的林地、草地、湖泊、濕地給占用了，切斷了自然的水循環(huán)，雨水來了，只能當作污水排走，地下水越抽越少。解決城市缺水問題，必須順應(yīng)自然。比如，在提升城市排水系統(tǒng)時要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下來，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的“海綿城市”?！?013年12月12日，習近平在在中央城鎮(zhèn)化工作會議上發(fā)表講話時談到

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。8.2.1海綿城市建設(shè)理念與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)65（七）積極推行低影響開發(fā)建設(shè)模式。各地區(qū)舊城改造與新區(qū)建設(shè)必須樹立尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然的生態(tài)文明理念；要按照對城市生態(tài)環(huán)境影響最低的開發(fā)建設(shè)理念，控制開發(fā)強度，合理安排布局，有效控制地表徑流，最大限度地減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞；要與城市開發(fā)、道路建設(shè)、園林綠化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，因地制宜配套建設(shè)雨水滯滲、收集利用等削峰調(diào)蓄設(shè)施，增加下凹式綠地、植草溝、人工濕地、可滲透路面、砂石地面和自然地面，以及透水性停車場和廣場。新建城區(qū)硬化地面中，可滲透地面面積比例不宜低于40%；有條件的地區(qū)應(yīng)對現(xiàn)有硬化路面進行透水性改造，提高對雨水的吸納能力和蓄滯能力。黨的十八大報告：8.2.1海綿城市建設(shè)理念與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)668.2.1海綿城市建設(shè)理念與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)67⑴

滲透技術(shù)

⑵

雨水貯存技術(shù)

⑶

雨水調(diào)節(jié)技術(shù)

⑷

雨水傳輸技術(shù)

⑸

截污凈化技術(shù)

⑹

水生態(tài)修復(fù)技術(shù)8.2.2建筑小區(qū)的雨水收集利用68（1）雨水利用的目的：

直接利用

間接利用

削減高峰流量

（2）雨水凈化與利用方法：

雨水截污

雨水調(diào)蓄

雨水凈化

雨水利用8.2.3綠色屋頂69以建筑物、構(gòu)筑物頂部為載體，以植物為主題進行

配置，不與自然土壤接壤的綠化方式。8.2.3綠色屋頂708.2.3綠色屋頂71植物選擇耐寒、耐旱性、抗風、耐水濕、陽性、耐貧瘠、以鄉(xiāng)土植物為主設(shè)計原則生態(tài)性、系統(tǒng)性、經(jīng)濟性、多樣性、安全性、文化性種植形式設(shè)計模塊花盆式自然布置式種植設(shè)計種植基質(zhì)、防水材料、生態(tài)與藝術(shù)、植物的養(yǎng)護與管理8.2.3綠色屋頂72平

屋

頂8.2.3綠色屋頂738.2.3綠色屋頂748.2.3綠色屋頂758.2.3綠色屋頂768.2.3綠色屋頂77影響因素基質(zhì)種類基質(zhì)厚度屋頂坡度建筑材料植被種類降雨強度徑流效果影響因素8.2.3綠色屋頂788.2.4屋面雨水貯存設(shè)施79雨水調(diào)蓄池雨水罐8.2.4屋面雨水貯存設(shè)施80作用：雨水儲存功能，同時也具有削減峰值流量功能分類：鋼筋混凝土蓄水池，磚石砌筑蓄水池、塑料蓄水模塊拼裝式蓄水池封閉式雨水調(diào)蓄池8.2.4屋面雨水貯存設(shè)施818.2.4屋面雨水貯存設(shè)施828.2.4屋面雨水貯存設(shè)施83地上或地下封閉式的簡易雨水集蓄利用設(shè)施由塑料、玻璃鋼或金屬等材料制成雨水罐形狀、色彩等較為豐富，施工安裝方便，便于維護，但其儲存容積較小，雨水凈化能力有限。適用于單體建筑屋面雨水的收集利用。8.2.4屋面雨水貯存設(shè)施84組合式雨水槽/雨水桶第8章

可再生水源

利用技術(shù)

結(jié)束

零碳建筑技術(shù)概論第九章建筑儲能技術(shù)時間：2022.07.31CONTENTS目錄9.1儲熱技術(shù)9.2儲電技術(shù)9.3儲能技術(shù)在建筑中應(yīng)用PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

88儲能的定義與零碳建筑儲能定義：儲能，又稱蓄能，是指通過一定的介質(zhì)或裝置，把某種形式的能量直接或間接轉(zhuǎn)化成另一種形式的能量儲存起來，在需要的時候以最適宜于應(yīng)用的形式將能量釋放出來。儲能的主要作用是克服能量供應(yīng)和能量需求的時間上或空間上的差別。零碳建筑形式的發(fā)展，一方面要求降低建筑本身的能源需求量和提高能源利用效率，另一方面要求采用可再生能源作為建筑主要能源供應(yīng)方式，儲能技術(shù)在實現(xiàn)這兩個目標過程中可發(fā)揮重要作用。89在建筑中應(yīng)用儲能技術(shù)，通過冷、熱、電等能源形式的轉(zhuǎn)換、存儲和釋放，實現(xiàn)不同形式能源的實時儲存和移時管理，可有效解決可再生能源的間歇性和波動性與建筑能源需求的匹配問題，實現(xiàn)能源的持續(xù)穩(wěn)定輸出，從而大幅度提高建筑能源自主供給程度。019.1儲熱技術(shù)90熱能是人類生產(chǎn)生活中最重要的能源之一，它雖是一種低品位能源，但在全部能源中占比最高。儲熱技術(shù)可用于解決熱能供需在時間、空間上不相匹配的矛盾，是提高能源利用率及保護環(huán)境的重要途徑。儲熱技術(shù)主要分為顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學(xué)儲熱。919.1.1顯熱儲熱顯熱儲熱原理

物質(zhì)在形態(tài)不變的情況下，隨著溫度的升高內(nèi)能增大，溫度下降內(nèi)能減小。顯熱儲熱就是利用物質(zhì)在溫度變化過程由于內(nèi)能產(chǎn)生變化而吸收或放出的熱量的性質(zhì)來實現(xiàn)能量儲存。929.1.1顯熱儲熱顯熱儲熱材料

顯熱儲熱與儲熱材料的熱物理性質(zhì)密切相關(guān)。從理論上來說，所有物質(zhì)均可以被應(yīng)用于顯熱儲能，但在實際應(yīng)用過程中比熱容大、密度大、導(dǎo)熱性好、物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)會被作為顯熱儲能材料。常用的顯熱儲存材料見表12-1，液體顯熱儲熱材料如水，固體顯熱儲熱材料如碎石、土壤等，廣泛應(yīng)用在儲熱溫度要求不高的領(lǐng)域。顯熱儲熱特點顯熱儲能的優(yōu)點是儲能材料來源廣泛，成本低廉且使用壽命長，系統(tǒng)集成相對簡單且投資較低。顯熱儲熱最大缺點是儲能密度低、設(shè)備體積較大，并且在釋放熱能時其溫度發(fā)生持續(xù)變化，不能維持在一定溫度下釋放所儲存的熱能。939.1.2相變儲熱相變儲熱原理物質(zhì)存在的相態(tài)有三種，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，不同相態(tài)進行轉(zhuǎn)化時伴隨著能量的吸收和釋放。相變儲熱是利用儲熱材料在相變過程中吸收和釋放熱量的特性來實現(xiàn)儲熱，因此又稱為潛熱儲存，其中利用相變潛熱進行儲熱的介質(zhì)稱為相變儲熱材料。949.1.2相變儲熱相變儲熱特點相變儲熱主要優(yōu)勢如下：1）相變潛熱大，儲能密度高，可減少儲能設(shè)備尺寸；2）熱量輸出穩(wěn)定且溫度近似恒定，可以使加熱系統(tǒng)在一個穩(wěn)定狀態(tài)下運行。

相變儲熱的主要缺點是換熱流體一般不與相變材料直接接觸，必須通過儲熱換熱器來實現(xiàn)儲能，且對換熱器的耐腐蝕性有要求，系統(tǒng)初投資成本高。相變儲熱材料儲能材料的種類很多，分為無機類、有機類、混合類等，對于它們在實際中的應(yīng)用有下列要求：⑴合適的相變溫度；⑵較大的相變潛熱；⑶合適的導(dǎo)熱性能（熱導(dǎo)率一般宜大）；⑷在相變過程中不應(yīng)發(fā)生熔析現(xiàn)象，以免導(dǎo)致相變介子化學(xué)成分的變化；⑸必須在恒定的溫度下熔化及固化，即必須是可逆相變，不發(fā)生過冷現(xiàn)象（或過冷很?。阅芊€(wěn)定；⑹無毒、對人體無腐蝕；⑺與容器材料相容，即不腐蝕容器；⑻不易燃；⑼較快的結(jié)晶速度和晶體生長速度；⑽低蒸氣壓；⑾體積膨脹率較??；⑿密度較大；⒀原材料易購、價格便宜。959.1.3熱化學(xué)儲熱熱化學(xué)儲熱原理熱化學(xué)儲能的原理是利用儲能材料相接觸時發(fā)生可逆的化學(xué)反應(yīng)來儲存、釋放熱能。當給儲能材料加熱時，其會吸收熱量進行正向化學(xué)反應(yīng)而分解成兩種或兩種以上物質(zhì)，將分解物質(zhì)進行分離儲存，在需要熱量時將分離物充分混合，在一定條件下使其發(fā)生逆向反應(yīng)，釋放出反應(yīng)熱。其中，C表示反應(yīng)物，A和B表示生成物，表示反應(yīng)熱。熱化學(xué)反應(yīng)儲熱特點化學(xué)反應(yīng)儲能的儲熱密度遠高于顯熱儲存和相變熱儲存，不僅可以對熱能進行長期儲存幾乎無熱損失，而且可以實現(xiàn)冷熱的復(fù)合儲存，因而在余熱/廢熱回收及太陽能的利用等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。與顯熱儲熱和潛熱儲熱系統(tǒng)相比，化學(xué)反應(yīng)儲能系統(tǒng)復(fù)雜且反應(yīng)過程有一定的危險性，儲熱材料價格也相對較高。029.2儲電技術(shù)96建筑電氣化是零碳建筑的內(nèi)在要求，電能在建筑能耗占比越來越高。發(fā)展電力儲存技術(shù)，是提高發(fā)電設(shè)備利用率、降低用能成本、保證供電質(zhì)量、節(jié)約能源的有效途徑。目前，世界各國已經(jīng)使用或正在研究開發(fā)的電能儲存方式有：電化學(xué)儲能、物理儲能和電磁儲能。979.2.1電化學(xué)儲能電化學(xué)儲能基本原理電化學(xué)儲能是最常見的電力儲能技術(shù)，其原理是通過電化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。電化學(xué)儲能設(shè)備主要指各類電池，主要分為3類：原電池、蓄電池和燃料電池。與熱力過程不同的是，此類設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率不會受到卡諾循環(huán)的限制。正極負極總反應(yīng)989.2.1電化學(xué)儲能蓄電池蓄電池種類和規(guī)格繁多，但都是由以下四個組成部分：正負電極、電解液、隔膜和外殼。電極是蓄電池的核心部件，它由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨組成，活性物質(zhì)是指通過化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生電能的電極材料，目前廣泛使用正極活性物質(zhì)主要是金屬氧化物，如二氧化鉛、二氧化錳、氧化鎳等，而負極活性物質(zhì)主要是一些較活潑的金屬，如鋅、鉛、鎘、鋰、鈉等；電解液的作用是保證正負極間離子導(dǎo)電作用，有的電解液參與成流反應(yīng)，一般選用導(dǎo)電能力強的酸、堿、鹽的水溶液，還有有機溶劑電解質(zhì)、熔融鹽電解質(zhì)、固體電解質(zhì)等；隔膜是置于電池電極之間的隔板，作用是防止電池正極與負極接觸而導(dǎo)致短路，同時使正、負極形成分隔的空間；外殼是蓄電池的容器，同時兼有保護電池的作用，應(yīng)具有良好的機械強度、耐震動和耐沖擊特性。999.2.1電化學(xué)儲能燃料電池

燃料電池的組成與蓄電池相同，不同的是蓄電池的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部，而燃料電池的正、負極本身不包括反應(yīng)物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)化元件。燃料電池工作時，燃料和氧化劑由外部持續(xù)供給，燃料氧化所釋放的能量源源不斷地轉(zhuǎn)化為電能和熱能。常用的燃料主要有氫氣、甲醇和甲烷等，其中氫氣來源廣泛、燃燒過程無碳排放，且可以通過新能源電力電解水制備，是使用最廣泛的燃料類型。氫燃料電池工作原理示意圖1009.2.2物理儲能飛輪儲能

飛輪儲能是利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能存儲起來，需要時，由高速旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電，實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)換為電能。典型的飛輪儲能系統(tǒng)主要包括5個部分：儲存能量用的飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，支撐轉(zhuǎn)子的軸承系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換能量和功率的電動/發(fā)電機系統(tǒng)，真空容器保護系統(tǒng)以及電力電子變換系統(tǒng)。飛輪儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖儲量量由下式計算定義：物理儲能是通過物理方法實現(xiàn)能量的儲存和釋放，常用的物理儲能方法有飛輪儲能、抽水儲能和壓縮空氣儲能。101抽水儲能抽水儲能電站工作原理見下圖，系統(tǒng)通常包括上游水庫、水道、水泵、水輪機、電動機、發(fā)電機和下游水庫。當電網(wǎng)負荷處于低谷時，抽水儲能電站通過電動機水泵將下游水庫的水抽到高處的上游水庫中，將電能轉(zhuǎn)為水的的勢能并儲存起來；然后待電力系統(tǒng)負荷轉(zhuǎn)為高峰時，上游水庫的水流入水輪發(fā)電機產(chǎn)生電力，以補充電網(wǎng)尖峰容量和電量，滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求。（a）蓄能過程（b）發(fā)電電過程抽水儲能工作示意圖9.2.2物理儲能102壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能是基于燃氣輪機技術(shù)提出的一種儲能系統(tǒng)。傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)原理見下圖，系統(tǒng)主要由壓縮機、儲氣室、燃燒室、膨脹機、發(fā)電/電動機組成。在儲能時，系統(tǒng)利用低谷電力或者新能源電力驅(qū)動壓縮機將空氣壓縮并存于儲氣罐中；在釋能時，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃燒室燃燒并產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體進入透平膨脹機驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電力。傳統(tǒng)壓縮空氣流程示意圖9.2.2物理儲能039.3儲能技術(shù)在建筑中應(yīng)用103建筑運行階段的能耗占社會總能耗的25%左右，在建筑中應(yīng)用儲能技術(shù)對于節(jié)約能源、提高能量利用效率、提高可再生能源占比具有重要意義，是實現(xiàn)零碳建筑的有效手段。建筑與外界環(huán)境之間有復(fù)雜的能量與物質(zhì)交換，儲能技術(shù)在建筑中的具體應(yīng)用方法也多種多樣。1049.3.1相變儲熱在建筑材料中的應(yīng)用

將相變材料摻混到傳統(tǒng)的建筑材料中制成相變儲能建筑材料，用這些材料制作的建筑圍護結(jié)構(gòu)的儲熱能力提高，可以更好實現(xiàn)儲存自然能源能量、空調(diào)制冷產(chǎn)生的過余冷量、采暖過余熱量等，建筑物室內(nèi)和室外之間的熱流波動幅度被減弱、作用時間被延遲，從而可以降低建筑物供暖、空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計負荷，達到節(jié)能的目的。另外，由于相變材料儲能期間溫度基本保持在一定的范圍內(nèi)，相變儲能圍護結(jié)構(gòu)具有調(diào)溫功能，可提高建筑室內(nèi)的溫度熱舒適度。利用建筑本體蓄熱的太陽能供暖系統(tǒng)1059.3.1相變儲熱在建筑材料中的應(yīng)用名稱材料分子式或簡稱相變溫度/℃相變焓/kJ/kg十水硫酸鈉NaSO4·10H2O32.4250.8六水氯化鈣CaCl2·6H2O29.0180.0正十六烷C16H3416.7236.6正十八烷C18H3828.2242.2正二十烷C20H4236.6246.6癸酸C10H20O230.1158.0月桂酸C12H24O241.3179.0十四烷酸C14H28O252.1190.0軟脂酸C16H32O254.1183.0硬脂酸C18H36O264.5196.0新戊二醇NPG43.0130.050%季戊四醇+50%50%PE+50%TMP48.2125.4三羥甲基丙醇

應(yīng)用于建筑圍護結(jié)構(gòu)儲能的相變材料除了滿足基本的篩選原則外，還需要重點考慮人的熱舒適要求，只有相變溫度接近人體的舒適溫度的相變材料才適用，即相變溫度正好是室內(nèi)設(shè)計溫度和供暖、空調(diào)系統(tǒng)要求控制的溫度。在實際應(yīng)用中，常用的建筑材料及其物性見下表。建筑材料中常用的相變材料的主要物性1069.3.1相變儲熱在建筑材料中的應(yīng)用相變儲熱墻體建筑圍護結(jié)構(gòu)的相變儲能墻體是由適當?shù)南嘧儾牧吓c石膏、砂漿等建材復(fù)合后制成墻板構(gòu)建安裝在置于墻體表面，或者將相變儲能建筑材料置于建筑墻體內(nèi)部而制成，如下圖所示。（a）相變膠囊摻入內(nèi)墻抹灰砂漿（b）內(nèi)壁相變墻板相變材料與墻體結(jié)合的兩種方式1079.3.1相變儲熱在建筑材料中的應(yīng)用相變地板輻射

將相變材料與地板輻射供暖系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建相變地板輻射系統(tǒng)，有利于提高采暖的熱慣性，降低室內(nèi)溫度波動，提高室內(nèi)舒適度的同時減少房間熱負荷，達到建筑節(jié)能的目的。另外，相變地板輻射采暖系統(tǒng)可以利用夜間低谷電進行儲熱，從而提高采暖的經(jīng)濟性。相變材地板輻射采暖系統(tǒng)原理圖1089.3.1相變儲熱在建筑材料中的應(yīng)用相變玻璃窗

在中空玻璃之間填充相變材料制成相變玻璃窗，利用相變材料具有的儲能密度大、吸放熱近似恒溫的特點提高玻璃窗的熱容量和熱惰性，有利于改善玻璃窗的保溫隔熱性能。與相變墻類似，相變玻璃窗可減緩室內(nèi)溫度隨室外溫度變化的波動，提高室內(nèi)環(huán)境的熱舒適度的同時減少空調(diào)系統(tǒng)峰值負荷。相變玻璃窗傳熱過程1099.3.2儲熱技術(shù)在供熱空調(diào)中的應(yīng)用蓄熱式電鍋爐

在電熱鍋爐的基礎(chǔ)上加裝儲能裝置，利用低谷電產(chǎn)生熱能并儲存，在電力負荷較高的用電高峰期將熱量釋放，滿足用戶的用熱需求。需要注意的是，蓄熱式電鍋爐本身不節(jié)能，但有利于在一次能源利用過程中提高綜合利用效率，并且可以利用低谷電為用戶帶來經(jīng)濟效益。

蓄熱式電鍋爐工藝流程圖，系統(tǒng)主要由電鍋爐、蓄熱單元、熱交換設(shè)備、循環(huán)水泵、自動控制和閥門等部分組成。110蓄熱電鍋爐供熱系統(tǒng)流程圖9.3.2儲熱技術(shù)在供熱空調(diào)中的應(yīng)用111蓄冷空調(diào)

蓄冷空調(diào)技術(shù)通過利用電力負荷低谷期的電能或可再生能源電力，驅(qū)動壓縮式制冷系統(tǒng)制取冷量，并將這部分冷量通過蓄冷介質(zhì)進行儲存，在電力負荷高峰期再將儲存的冷量進行釋放，滿足建筑物的溫度調(diào)節(jié)需求。蓄冷空調(diào)技術(shù)可有效解決冷量供給與需求時間上的不匹配問題，是實現(xiàn)電網(wǎng)的“削峰填谷”的重要途徑。9.3.2儲熱技術(shù)在供熱空調(diào)中的應(yīng)用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)組成1129.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用太陽能短期蓄熱太陽能短期蓄熱的充放熱周期較短，最短為24小時作為一個循環(huán)周期，蓄熱容積較小，比如現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于居民家庭的太陽能熱水器，一般包括集熱器、輸送介質(zhì)與設(shè)備、蓄熱器、采暖末端、控制系統(tǒng)組成。太陽能熱水采暖系統(tǒng)示意圖113

太陽能與蓄熱式電鍋爐聯(lián)合供熱系統(tǒng)見下圖，系統(tǒng)主要包括太陽能集熱器系統(tǒng)、電鍋爐、蓄熱系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用太陽能產(chǎn)生熱水，并將熱能儲存在蓄熱器中，在陰雨天陽光不足和夜晚時放出熱量；在持續(xù)陰雨天，蓄熱式電鍋爐在谷電時段運行產(chǎn)出熱量并儲存，需用熱水時放出熱量，可實現(xiàn)全天提供熱水且節(jié)省運行費用。此系統(tǒng)可以單獨使用蓄熱式電鍋爐供熱，也可使用太陽能與電鍋爐聯(lián)合供熱，通過靈活的系統(tǒng)設(shè)計和運行模式選擇，可以滿足各種場所對熱水的需求。9.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用114太陽能長期儲熱

太陽能長期儲熱，亦稱太陽能跨季節(jié)儲熱，與太陽能短期儲熱相比其蓄熱容積大、充放熱循環(huán)周期比較長（一般為一年）。由于夏天日照豐富，環(huán)境氣溫高，此時太陽能集熱器不僅工作時間長，其熱效率也高，但卻無供暖需求。冬天的情況則正好相反。為此，將夏天得到的太陽能儲存起來，到冬天供暖時再取用，就是太陽能長期儲熱要實現(xiàn)的目的。9.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用跨季節(jié)儲熱技術(shù)根據(jù)太陽能儲熱方式的不同可分為：顯熱儲熱、潛熱儲熱以及化學(xué)儲熱。其中顯熱儲熱原理較為簡單，成本較低，技術(shù)較為成熟，因而得到比較廣泛應(yīng)用。顯熱儲熱根據(jù)儲熱介質(zhì)的類型分為熱水儲熱、礫石-水儲熱、地埋管儲熱和含水層儲熱四種方式1159.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用（1）熱水儲熱太陽能長期熱水儲熱的蓄熱裝置可位于地面以上，一般為大型蓄熱水罐。為了減少蓄熱水塔向周圍環(huán)境的長期散熱，對其保溫要求較高要，其投資也相對較高。太陽能長期熱水儲熱更多的是在地面以下挖掘一個容水空間，對側(cè)壁和底部特殊處理后構(gòu)成的儲存容器，常采用漂浮頂蓋，水池池壁一般由混凝土澆筑而成。由于水的比熱容較大且具有良好的儲/放熱特性，因此該儲熱方式具有成本低，施工方便等特點。太陽能跨季節(jié)熱水儲熱系統(tǒng)1169.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用（2）地埋管儲熱

埋管式地層土壤儲熱系統(tǒng)是一種重要的跨季節(jié)儲熱方式，其原理是：在地下埋設(shè)許多垂直放置的同心套管或U形管，在太陽能豐富的季節(jié)，將集熱器產(chǎn)生的熱流體通過循環(huán)泵打入這些地埋管換熱器，加熱土壤并儲存熱量；在供熱季節(jié)，冷流體通過地埋管換熱器再將土壤熱量回收，用于給建筑供暖。地埋管儲熱技術(shù)需要可以打孔的地質(zhì)，循環(huán)水溫一般較低，如果熱井出水溫度不滿足供熱需求可結(jié)合熱泵系統(tǒng)組成所謂的土壤源熱泵系統(tǒng)，以進一步提升供熱溫度。太陽能跨季節(jié)地埋管儲能系統(tǒng)1179.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用（3）地下含水層儲熱地下含水層指的夾在防滲層中間的含有水、礫石、沙或砂石的多孔巖層，自然狀態(tài)下的含水層的水流動很小，適合用來進行跨季節(jié)儲熱。含水層儲熱主要由熱井和冷井構(gòu)成。儲熱時，地下水從冷井抽出，經(jīng)太陽能加熱后，注入熱井，放熱與儲熱相反。太陽能跨季節(jié)地下含水層儲能系統(tǒng)1189.3.3儲熱技術(shù)在建筑太陽能利用中的應(yīng)用（4）礫石-水儲熱礫石-水儲熱由人工建成的水池內(nèi)部填充礫石和水混合物構(gòu)成，水池內(nèi)部表面涂防水層，在水池外表面和頂部布置隔熱層。礫石材料常用的有鵝卵石、砂石、磚石等，儲熱和放熱通過向水體內(nèi)部充放熱水的方式實現(xiàn)，這與熱水儲熱系統(tǒng)是類似的。由于巖石-水混合物的比熱容較低，因此相同儲熱容積所需要的體積比熱水儲熱方式高。太陽能跨季節(jié)礫石-水儲能系統(tǒng)圖1199.3.4儲能技術(shù)在可再生能源微電網(wǎng)中的應(yīng)用可再生能源微電網(wǎng)是將分布式電源、儲能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及負荷集成在一個獨立的小型配發(fā)電系統(tǒng)中，是具有自治能力的小型供能系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和管理，以能源的優(yōu)化利用為導(dǎo)向，依據(jù)實際運行環(huán)境和經(jīng)濟要求對這些組成單元進行靈活調(diào)度、控制并使用。微電網(wǎng)中的分布式電源可以是風、光、水力、生物質(zhì)、熱電聯(lián)產(chǎn)、燃料電池等發(fā)電系統(tǒng)，一般以可再生能源為主、多種能源協(xié)同互補。微電網(wǎng)示意圖120按照是否與電網(wǎng)相連，微電網(wǎng)可分為獨立型和并網(wǎng)型兩種類型。獨立型微電網(wǎng)主要用于偏遠山區(qū)、海島等電網(wǎng)無法到達地區(qū)，并網(wǎng)型適用于工業(yè)園區(qū)、社區(qū)、樓宇等需要接納更多可再生能源地區(qū)。微電網(wǎng)根據(jù)用戶側(cè)的能用需求，提供自主電力或者以其他形式(如冷、熱和天然氣等)供給能源，容量規(guī)模通常相對較小。應(yīng)用于單體建筑或建筑群的微電網(wǎng)容量一般在5MW以下，電壓等級為0.4kV。微電網(wǎng)中利用儲能可以實現(xiàn)可再生能源平滑波動、跟蹤調(diào)度輸出、調(diào)峰調(diào)頻等，使可再生能源發(fā)電穩(wěn)定可控輸出，滿足可再生能源電力的大規(guī)模接入并網(wǎng)的要求。9.3.4儲能技術(shù)在可再生能源微電網(wǎng)中的應(yīng)用1219.3.4儲能技術(shù)在可再生能源微電網(wǎng)中的應(yīng)用

按照儲能技術(shù)的特性可以分為能量型儲能和功率型儲能。能量型儲能如蓄電池、壓縮空氣儲能、抽水蓄能等釋能時間長、能量密度大、成本相對較低，但缺點是功率響應(yīng)速度相對較慢并且不適合頻繁、快速的充放電：功率型儲能如超級電容器、飛輪儲能、超導(dǎo)電磁儲能等具有響應(yīng)速度快、功率密度大、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢，但存在充放電時間短、能量密度小以及成本相對較高等缺點。儲能技術(shù)的功率與能量密度第九章建筑儲能技術(shù)結(jié)束

第十章建筑物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)10.什么是物聯(lián)網(wǎng)5/47建筑中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本原理是根據(jù)環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)智能感知，通過自適應(yīng)調(diào)控設(shè)備電機、照明設(shè)備的電源及工作狀態(tài)，達到有效節(jié)電的目的。關(guān)鍵技術(shù)包括傳感網(wǎng)技術(shù)、通用機電設(shè)備模型、智能人機交互配置技術(shù)、節(jié)電控制網(wǎng)關(guān)技術(shù)等。什么是建筑中的物聯(lián)網(wǎng)10.1.能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案5/47感知層：對建筑冷熱源及輸配系統(tǒng)、露點送風（舒適性）空調(diào)系統(tǒng)分布式電力系統(tǒng)等

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：

承擔著三個子系統(tǒng)感知層數(shù)據(jù)的上傳與下達，它相當于整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，是信息傳輸中的主要通訊手段。

應(yīng)用層：

將感知層設(shè)備的運行數(shù)據(jù)通過傳輸層上傳至云服務(wù)器，通過云服務(wù)器采集運行參數(shù)和系統(tǒng)的運行電耗；完成硬件設(shè)備和軟件平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián)、數(shù)據(jù)存儲。10.1.1系統(tǒng)感知層設(shè)計5/47建筑冷熱源及輸配系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計二級泵系統(tǒng)控制原理圖二級泵系統(tǒng)監(jiān)控點5/4710.1.2系統(tǒng)感知層設(shè)計露點送風（舒適性）空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計露點送風空調(diào)系統(tǒng)控制原理圖表11-3露點送風空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控點表5/4710.1.3系統(tǒng)感知層設(shè)計分布式電力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計分布式電力監(jiān)測系統(tǒng)是針對上述HVAC系統(tǒng)耗電設(shè)備和建筑用電數(shù)據(jù)的在線計量、實時采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析及節(jié)能診斷。為了監(jiān)測和詳細分析HVAC系統(tǒng)的電能消耗數(shù)據(jù)，電能表選用多功能電力儀表，分別監(jiān)測空調(diào)機組、冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、制冷機組等的能耗數(shù)據(jù)。10.3.基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計5/47基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體框架NiagaraFramework（簡稱Niagara）是美國Tridium公司基JAVA編程語言開發(fā)的一種開放的軟件架構(gòu)，可以集成各種設(shè)備和系統(tǒng)形成統(tǒng)一的平臺，通過Internet使用標準Web瀏覽器進行實時控制和管理。Niagara是開放式物聯(lián)網(wǎng)中間件框架平臺，其應(yīng)用范圍包括智能建筑、安防系統(tǒng)、能源管理、報警管理、物聯(lián)網(wǎng)等。5/4710.3.1基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計Niagara平臺與HVAC系統(tǒng)感知層的通訊建筑冷熱源及輸配系統(tǒng)、露點送風（舒適性）空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳主要采用BACnet協(xié)議；多功能電力儀表之間通訊主要采用Modbus協(xié)議；多功能電力儀表的無線數(shù)據(jù)采集及上傳采用LoRa通訊協(xié)議；本地與云端網(wǎng)絡(luò)通訊采用TCP/IP協(xié)議。5/4710.3.2基于Niagara的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計云端服務(wù)器與本地客戶端的通訊云端服務(wù)器與本地客戶端網(wǎng)絡(luò)連接如圖所示，JACE-8000網(wǎng)絡(luò)控制器與中控PC連接到網(wǎng)絡(luò)路由器，通過互聯(lián)網(wǎng)利用MQTT協(xié)議將系統(tǒng)采集到的HVAC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳到阿里云ECS服務(wù)器，手機、電腦、智能終端等通過互聯(lián)網(wǎng)訪問平臺網(wǎng)站查看系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。10.4基于Niagara的HVAC系統(tǒng)應(yīng)用平臺開發(fā)5/47平臺監(jiān)控界面的設(shè)計平臺的界面設(shè)計，是在云服務(wù)器上進行的，運用NiagaraFramework軟件框架中的圖形組件將系統(tǒng)的設(shè)備與運行情況直觀的顯示出來，模塊化編程功能將數(shù)據(jù)進行處理和分析，嵌入基于Internet的Web技術(shù)，將各個子系統(tǒng)的監(jiān)控頁面以HTML頁面的形式統(tǒng)一組織起來，方便用戶直觀操作及遠程訪問。10.4.1應(yīng)用實例——實驗室HVAC系統(tǒng)監(jiān)控平臺5/47該軟件界面設(shè)計主要包括監(jiān)控主頁、變風量空調(diào)系統(tǒng)、空調(diào)房間實驗系統(tǒng)、電力分項計量系統(tǒng)、制冷熱泵系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)查看系統(tǒng)、報警數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，可以清晰地顯示出該實驗系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，并基于所采集到的數(shù)據(jù)對實驗室能源物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)整體的用能策略進行反饋調(diào)節(jié)及優(yōu)化。10.4.1應(yīng)用實例——實驗室HVAC系統(tǒng)監(jiān)控平臺5/47報警數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)查看系統(tǒng)萬物互聯(lián)，低碳生活！第11章空氣源熱泵利用技術(shù)章節(jié)內(nèi)容11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用概述11.1.1空氣源熱泵系統(tǒng)形式與發(fā)展11.1.2空氣源熱泵系統(tǒng)特性11.2空氣源熱泵供暖空調(diào)11.2.1基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)11.2.2空氣源熱泵地板輻射供暖11.2.3空氣源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)11.3空氣源熱泵熱水裝置11.3.1空氣源熱泵熱水裝置運行原理及工作模式11.3.2空氣源熱泵熱水裝置類型及特點11.3.3空氣源熱泵熱水器性能測試及評價11.3.4太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行性能評價11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述·極端WEF全球風險報告（新冠疫情前):2020年世界面臨的最大風險是氣候變化;未來影響最大的風險是氣候變化行動的失敗?！?007年和2011年，聯(lián)合國安理會兩次就氣候變化與安全問題進行辯論，標志著氣候變化問題被納入全球安全問題議程?！ぶ忻罋夂蜃兓?lián)合聲明(2014年)∶應(yīng)對全球氣候變化是人類面臨的最大威脅?！?015年底，聯(lián)合國在巴黎召開氣候變化大會，通過了《巴黎協(xié)定》，確立了2020年后國際社會合作應(yīng)對氣候變化的基本框架?！な糯髨蟾妫?2017年):氣候變化等非傳統(tǒng)安全威脅持續(xù)蔓延，人類面臨許多共同挑戰(zhàn)。氣候環(huán)境變化面臨的挑戰(zhàn)應(yīng)對全球氣候變化從共識到行動●2020年9月，習近平主席提出，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”?！袢蛞延?36個國家，116個地區(qū)，234個城市以及683家企業(yè)提出碳中和目標;據(jù)Energy&Climate的統(tǒng)計，全球88%的排放，90%的GDP(PPP)，以及85%的人口被凈零排放目標所覆蓋。11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述中國的雙碳體系丁仲禮院士指出，碳中和“三端發(fā)力”的體系:第一端是能源供應(yīng)端，盡可能用非碳能源替代化石能源發(fā)電、制氫，構(gòu)建“新型電力系統(tǒng)或能源供應(yīng)系統(tǒng)”;第二端是能源消費端，力爭在居民生活、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等絕大多數(shù)領(lǐng)域中，實現(xiàn)電力、氫能、地熱、太陽能等非碳能源對化石能源消費的替代;第三端是人為固碳端，通過生態(tài)建設(shè)、土壤固碳、碳捕集封存等組合工程去除不得不排放的二氧化碳。2021中央政府工作報告：制定2030年前碳排放達峰行動方案。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述國家發(fā)展和改革委員會：著力推進終端用能電氣化。鼓勵因地制宜采用空氣源、水源、地源熱泵及電鍋爐等清潔用能設(shè)備替代燃煤、燃油、燃氣鍋爐。到2025年實現(xiàn)新增熱泵供熱（制冷）面積達1000萬平方米?！?021年世界能源展望》報告認為：加快電氣化、提高能效、以及推動清潔能源創(chuàng)新，將有助于將全球溫升控制在1.5℃以內(nèi)。大力推進能源終端用能的清潔電氣化。熱泵是建筑行業(yè)最大的電氣化機會。11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述英國政府發(fā)布《2050凈零戰(zhàn)略》，戰(zhàn)略的核心是努力實現(xiàn)住宅、工商業(yè)和公共部門建筑的脫碳，并認為大量使用熱泵是建筑供暖脫碳的最佳路徑。美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）數(shù)據(jù)顯示新建建筑的熱泵銷售份額在單戶住宅中超過40%，在新建多戶住宅中接近50%。電力和建筑供暖能源系統(tǒng)能量流動與排放圖11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述供暖碳達峰的主要路徑為四方面：1.新建建筑實現(xiàn)供暖分戶計量；2.末端向低溫輻射方式發(fā)展，配合分時分區(qū)域運行調(diào)控；3.寒冷地區(qū)新建建筑向電力驅(qū)動熱泵供暖方式發(fā)展；4.部分需要結(jié)合城市更新進行改造，將既有熱網(wǎng)的回水作為水源熱泵熱源。英國建筑可用的主要空間和水加熱技術(shù)的系統(tǒng)邊界11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標，供暖和制冷部門的快速有效脫碳至關(guān)重要。這一趨勢的最新發(fā)展階段是第五代區(qū)域供暖和制冷（5GDHC）網(wǎng)絡(luò)，將成為未來幾十年冷卻需求預(yù)期增長的理想技術(shù)。連接到網(wǎng)絡(luò)的建筑物配備有熱泵，熱泵將網(wǎng)絡(luò)用作熱源，以提供空間供暖或家庭熱水制備。右圖展示了第五代區(qū)域供暖和制冷能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第五代區(qū)域供暖和制冷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

電力和熱力部門的耦合越來越受到關(guān)注，住宅中電力供暖系統(tǒng)會給電網(wǎng)提供較大的靈活性。(a)運營商柔性供能方案；

（b）住宅用能系統(tǒng)邊界電力與供熱耦合系統(tǒng)11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

MANGO（Multi-stageEnergyOptimization,多階段能源優(yōu)化），是一種新的優(yōu)化模型，包括一種長期分散投資戰(zhàn)略的多能源系統(tǒng)（D-MES）設(shè)計，通過考慮環(huán)境的演變，優(yōu)化多階段能源，以降低成本和改進相關(guān)技術(shù)。能量轉(zhuǎn)換和存儲技術(shù)D-MES的結(jié)構(gòu)示意11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、配電箱、控制系統(tǒng)和交流系統(tǒng)組成。光伏陣列將接收到的太陽輻射轉(zhuǎn)化為直流電，在匯流箱中的電能被轉(zhuǎn)換成兩部分。電能的一部分驅(qū)動設(shè)備的交流系統(tǒng);電能的另一部分通過逆變器由直流電轉(zhuǎn)化為交流電，流入電網(wǎng)。11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

瑞士研究人員提出家庭和社區(qū)儲能應(yīng)用方案。當儲能（即電池儲能）尺寸減小且熱量減少時，HES和CES都可以增強儲能能力，這主要體現(xiàn)為儲水箱尺寸的增加，其中空氣源熱泵發(fā)揮著重要作用。住宅能源管理系統(tǒng)社區(qū)儲能系統(tǒng)(CES)11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

熱泵可參與調(diào)節(jié)家庭能源系統(tǒng)的輸入功率，這有利于提高家庭能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。相關(guān)研究表明，在冬季可以改善約50%的系統(tǒng)熱量供給。風光互補供電驅(qū)動空氣源熱泵的住宅供熱系統(tǒng)11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述一種基于用戶的多目標模型預(yù)測控制策略，研究通過改變供暖儲罐的尺寸對用戶的影響。結(jié)果表明，當添加大型熱水儲罐時，該控制策略降低了預(yù)計的峰值負荷容量。這表明通過增加儲熱罐，有助于減少電力峰值負荷，提高電力網(wǎng)絡(luò)的靈活性。引入蓄熱環(huán)節(jié)的熱泵分戶供熱系統(tǒng)11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

空氣源熱泵技術(shù)體現(xiàn)在在建筑供暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、通風換氣過程中的熱回收利用等各個方面，同時市場上應(yīng)用最新的住宅建筑能源系統(tǒng)，也展現(xiàn)出空氣源熱泵的巨大應(yīng)用前景。太陽能-空氣源熱泵復(fù)合供熱示意圖11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

空氣源熱泵技術(shù)體現(xiàn)在在建筑供暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、通風換氣過程中的熱回收利用等各個方面，同時市場上應(yīng)用最新的住宅建筑能源系統(tǒng)，也展現(xiàn)出空氣源熱泵的巨大應(yīng)用前景。VRV系統(tǒng)的示意圖，包括水單元和太陽能熱集成11.1空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

11.1.1空氣源熱泵系統(tǒng)形式與發(fā)展以室外空氣為熱源（或熱匯）的熱泵機組，稱為空氣源熱泵機組，空氣源熱泵技術(shù)早在20世紀20年代就已在國外出現(xiàn)?？諝庠礋岜脵C組同其他形式熱泵相比，具有以下特點:（1）以室外空氣為熱源（2）適用于中小規(guī)模工程（3）易于回收利用空氣源熱泵機組的分類11.1.1空氣源熱泵系統(tǒng)形式與發(fā)展

分體式熱泵空調(diào)器，代替了熱泵型窗式空調(diào)器。對于家用空調(diào)和熱水供應(yīng)，一般分別選用兩套系統(tǒng)，一是家用空調(diào)機組或戶外中央空調(diào)機組；二是熱水器（電熱水器、燃氣熱水器等）作為獨立熱源的熱水供應(yīng)系統(tǒng)。

分類方法類別1.按采用的壓縮機類型往復(fù)式壓縮機空氣源熱泵冷熱水機組渦旋式壓縮機空氣源熱泵冷熱水機組螺桿式壓縮機空氣源熱系冷熱水機組2.按機組的結(jié)構(gòu)形式整體式空氣源熱泵冷熱水機組模塊式空氣源熱系冷熱水機組3.按機組容量大小小型別墅式空氣源熱泵冷熱水機組中大型空氣源熱泵冷熱水機組4.按水側(cè)供水溫度的高低空氣源熱泵熱水機組空氣源高溫熱泵冷熱水機組空氣源恒溫泳池熱泵機組5.按空氣側(cè)溫度常溫空氣源熱泵冷熱水機組低溫空氣源熱泵冷熱水機組

11.1.2空氣源熱泵系統(tǒng)特性空氣源熱泵的特性是通過空氣源熱泵的制熱能力、制冷能力、制熱性能系數(shù)等特性參數(shù)來描述?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)由各個設(shè)備組成，因而每個設(shè)備的工作特性是相互影響。工程圖解法是從確定平衡點入手，用相同的變量在圖上標繪出兩個相關(guān)設(shè)備的工作特性曲線，對應(yīng)曲線的交點能同時滿足兩個設(shè)備的工作特性的狀態(tài)，系統(tǒng)即可正常工作?？諝庠礋岜萌赀\行特性曲線章節(jié)內(nèi)容11.1.空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用技術(shù)概述

11.1.1空氣源熱泵系統(tǒng)形式與發(fā)展11.1.2空氣源熱泵系統(tǒng)特性11.2.空氣源熱泵供暖空調(diào)11.2.1基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)11.2.2空氣源熱泵地板輻射供暖11.2.3空氣源熱泵輻射空調(diào)系統(tǒng)11.3.空氣源熱泵熱水裝置11.3.1空氣源熱泵熱水裝置運行原理及工作模式11.3.2空氣源熱泵熱水裝置類型及特點11.3.3空氣源熱泵熱水器性能測試及評價11.3.4太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行性能評價11.2空氣源熱泵供暖空調(diào)空氣源熱泵的基本構(gòu)造：主要由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、節(jié)流裝置和電子自動控制器等組成。11.2空氣源熱泵供暖空調(diào)目前我國制冷制熱用電量占全社會用電總量的15%以上且年均增長速度接近20%。2019年我國發(fā)布了《綠色高效制冷行動方案》，提出了綠色高效制冷產(chǎn)品市場占有率提高40%且能效提升30%以上的目標。2020年提出的“碳達峰、碳中和”目標，定調(diào)了國家綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展方向?？諝庠礋岜每照{(diào)潛力將會被進一步挖掘，市場將進一步擴大。但空氣源熱泵空調(diào)的推廣應(yīng)用面臨各種挑戰(zhàn)?？諝庠礋岜每照{(diào)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)11.2.1基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)

低溫供暖/高溫供冷系統(tǒng)，即表面輻射系統(tǒng)，由于具有較大的輻射面積，其供水溫度非常接近于室內(nèi)溫度,輻射?起著非常重要的作用。低溫輻射供暖裝置與熱泵相結(jié)合的系統(tǒng)，其?評估具有最好的性能，如圖所示。房間采用不同供暖方式時的?分析11.2.1基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)

在能源利用方面，水基地板輻射冷卻系統(tǒng)比空氣冷卻和通風方式表現(xiàn)更好。地板冷卻系統(tǒng)所需的?輸入比空氣冷卻系統(tǒng)低28%。11.2.1基于空氣源熱泵的高效供暖空調(diào)系統(tǒng)輻射末端與不同通風方式耦合可以營造舒適健康的建筑環(huán)境。1.采用地板輻射末端形式有利于發(fā)揮供暖效果，提高全年設(shè)備利用率；2.夏季有利于抵償太陽輻射得熱形成的冷負荷。11.2.2空氣源熱泵輻射供暖工程測試空氣源熱泵在開發(fā)低品位可再生能源方面起著重要作用，隨著京津冀一體化進程和壓縮燃煤治理霧霾的推動，空氣源熱泵在替代分散燃煤方面將起到關(guān)鍵作用。對于住宅熱水供暖系統(tǒng)，可以采35℃/28℃熱水小溫差換熱末端達到室內(nèi)舒適性要求。低溫輻射供暖的換熱溫差小，熱媒水溫度低，可以合理利用太陽能、空氣能等低品位熱源。（a）預(yù)制式超薄低溫輻射地板(b)毛細管低溫輻射地板(c)微熱管陣列低溫輻射板(d)碳纖維電地熱板11.2.2空氣源熱泵輻射供暖工程測試

工程測試項目位于天津市某單位研發(fā)中心辦公樓，共有四層，建筑面積1208m2。新型通水板作為輻射供暖末端，其加熱表面更均勻，換熱效果有效提升，可降低熱媒水溫，進而提高空氣源熱泵運行能效。新型通水式輻射地板結(jié)構(gòu)形式建筑模型及測試房間平面圖供暖系統(tǒng)測試期間日耗電量變化范圍為506~941kW·h，平均值為707.7kW·h；單位面積供熱量范圍為50-65W/m2，平均值為54.6W/m2；室外日平均溫度范圍為-2.7~10.0℃，平均值為2.5℃。COPsys在1.8～2.5之間，平均值為2.20。日耗電量、單位面積供熱量與室外溫度關(guān)系熱泵機組COP變化情況空氣源熱泵機組制熱參數(shù)11.2.2空氣源熱泵輻射供暖工程測試參數(shù)LSQ20RD額定電壓/V38078制熱量/kW60-7W制熱量/kW43.8-158制熱量/kW36額定輸入功率/kW18.6環(huán)境溫度-25℃～50℃制冷劑R404A空氣源熱泵輻射供暖系統(tǒng)性能提升途徑（優(yōu)化控制）天津市供暖季為每年11月15日到次年3月15日，共計121天，按照每日室外天氣平均溫度將測試期間劃分為初冷日（t≥5℃）、典型日（-2℃≤t＜5℃）、深冷日（t＜-2℃）三種類型日，統(tǒng)計測試期間這三種類型日的能耗情況。典型日依