《基于再生能源利用及非理想多环演算的绿色建筑关键技术》

一、所属科学技术领域:该项目属于绿色建筑研究中的节能与能源利用技术领域。无论中国的《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)或是美国的《绿色建筑评估体系》(简称LEEDTM),节能指标都是分值最高、权重最大的的指标项。可见,节能与能源利用是绿色建筑最为关键的技术。

二、主要内容:

1)再生能源多联多供系统是以供暖制冷通风设备和太阳能热水器为基础整合的一套新的系统,通过管路的铺设,满足生活中制冷、制热、制热水的要求,通过机组控制面板的自动控制和阀门的切换实现不同功能的转换。

2)蓄能式太阳能耦合空气源热泵三联供系统重点在于内置盘管并带有挡板的圆柱形单元式相变蓄能装置,并设计多个模式独立开闭或同时串并联运行,综合能效比IPLV达到6%~11%,远高于国家空调一级能效标准,该系统利用一种相变材料可同时蓄冷蓄热,又能完成除霜、热回收的功能,系统效率和低温适应性高。

3)太阳能驱动吸附式制冷系统两套太阳能集热吸附复合床通过加热冷却的切换实现连续制冷。该项目组对应设计了一种太阳能CPC型聚焦型集热器中与真空管吸附床相结合构成复合管结构,配合CPC聚光器使用,供热兼做吸附制冷系统的吸附床,太阳能集热吸附复合管集制热、制冷功能于一身。太阳能吸收式制冷系统直接吸收空气中水蒸汽,采用盐溶液代替传统的氟里昂作为冷媒,利用液体除湿剂来除去空气中的水分,通过加热使溶液再生,使用太阳能作为再生热源,耗电极少,溶液再生装置将集热器与再生器合而为一,不用专门设置再生器。

4)相变冷热墙辐射供暖制冷通风系统则是将相变蓄能技术、辐射空调系统、可再生能源有机结合,构建一种相变冷热墙辐射空调系统,该系统以地源热泵作为冷热源,在夜间低谷电价时段利用相变材料进行蓄能,白天将夜间所储存的能量释放到室内以满足建筑冷热负荷,减少空调能耗,加之地源热泵系统的使用,极大的减少一次能源的消耗,达到节能的目的。

5)以非理想多环演算技术为核心,研究非理想状态下,系统离散状态下的行为规律,运用理论与历史数据相结合的方法对负荷进行预测,从理论与统计分析两个方向逼近并获得针对具体建筑对象的能耗负荷预测时间序列理论算法,演算供暖制冷通风系统各个环节及运行组合态的能耗及设备寿命变化,对实际建筑中供暖制冷通风系统运行情况进行诊断,指导运行节能。根据研究成果,利用UML建模理论,划分并表达各种模型的计算对象、属性与行为,形成基于BACnet协议的软件需求分析,编制能够支持GCL工具使用的软件包,最后在类似Honeywell楼控系统平台上运行。

三、该项目技术特点及创新:

1)再生能源利用系统耦合空气源热泵系统作为冷热源,提升空气源热泵系统的IPLV值,降低一次能源使用,提高系统经济性,能在四季使用;

2)蓄能式太阳能耦合空气源热泵三联供系统多个模式可以独立开、闭或多个模式串并联运行,IPLV达到6%~11%;

3)太阳能吸附式制冷设计了太阳能CPC型聚焦型集热器中与真空管吸附床相结合构成复合管结构,太阳能集热吸附复合管集制热制冷于一身。太阳能吸收式制冷直接吸收空气中水蒸汽,采用盐溶液代替传统的氟里昂作为冷媒,溶液再生装置将集热器与再生器合而为一,不用专门设置再生器。

4)相变冷热墙辐射供暖制冷通风系统将传统的地板采暖、吊顶供冷的整合为墙体供冷暖,有效进行负荷冷热转换,减少建筑空间的占用,散热更均匀,热舒适性更好;

5)采用理论与系统历史数据分析相结合的方法,完成多环演算技术全套模型的建立,针对不同空调系统形式,建立智能化诊断与节能运行系统模型,完成程序编写工作。

四、应用推广情况:研究项目成果发表论文5篇,获软件著作权5项,发明专利2项,实用新型3项,规范标准1项,培养研究生6名。成果应用实施了13项示范工程及两个实验平台。在应用工程中节能率提升25~40%,1个应用项目技术的建筑项目获得绿色建筑“三星”认证,3个应用项目技术的建筑项目获得绿色建筑“二星”认证。建筑“二星”认证。

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