可再生能源建筑应用技术

Ø 水质处理和堵塞腐蚀问题 同样是最大的难点
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。
n 重庆的温泉资源极为富集，且品质优良
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。
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。
万m2 （夏季取水12000 m3/h、水温26.2 （24.7） ℃,冬季6500 m3/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
能耗回收期(年)
7550
4.5～5.6
6050
5.6～7.0
4800
7.1～8.8
3775
9.0～11.2
效率按8％计，未考虑副产物四氯化硅的影响
Ø 如果效率低到5％，则在重庆、广州使用的意义就更不大了
太阳能应用技术要点
广州珠江城大楼工程
Ø 高度309米，71层，建 筑面积21万平方米
Ø 地下水水源热泵系统对于水系统的水质处理 提出了新的要求。
重庆市地源热泵展望
重庆市可再生资源应用关键技术 ————太阳能及自然通风
太阳能应用技术要点
n 投资与产出比
不同区域代表城市光伏应用能耗回收期对比
日照区
I II III IV
代表城市
拉萨 北京 广州 重庆
水平面年平均太阳 辐射量（MJ/m2）
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。
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；
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
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。
主要内容
31 2 3
Ⅰ Ⅱ3
推动政策 应用类型 关键技术 地源热泵技术 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
国家推进可再生能源建筑应用
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》
重庆市土壤源热泵系统的能效
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。
●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。
重庆市地源热泵 系统典型项目
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
某工程取水
取水口
滨江路
涵洞穿越滨江路 的虹吸式取水
地表水源热泵技术要点
目的 与土壤源热泵一样，检测计量非常重要
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。
（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
●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
64.6kW 60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
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
各月份在太阳辐射三等级内的天数及所占百分比
各月份在太阳辐射四等级内的天数及所占百分比
80 70 60 50 40 30 20 10
0 1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：%)
各月份太阳能三等级内的天数及所占百分比
单井回灌
双井回灌
单井取水
地下ຫໍສະໝຸດ Baidu源热泵系统的应用问题
n 地下水水质对设备和系统的影响；
Ø 地下水水质的基本要求是澄清、水质稳定、 不腐蚀、不滋生微生物或生物、不结垢等。
n 能否保证抽取地下水的完全回灌；
Ø 过度的地下水开采导致地面下陷等严重问题 Ø 避免灌到地下的水很快被重新抽回，使系统
性能恶化。
n 避免对地下水的污染
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
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
热 响 应 测 试 现 场
岩土换热测试仪
地温巡检仪界面
土壤源热泵技术要点
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。
n 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
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 地源热泵技术 一体化太阳能热利用 分户太阳能浴室、太阳能房
重庆市推动可再生能源建筑应用
n 2008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；
80 70 60 50 40 30 20 10 0
1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：%)
各月份太阳能四等级内的天数及所占百分比
背景——重庆市气候特点
春季风玫瑰图
夏季风玫瑰图
秋季风玫瑰图
重庆市推动可再生能源建筑应用
n 2007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。
内 取水换热系统的能 容 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。
全年风玫瑰图
重庆地区风力 资源概况
冬季风玫瑰图
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
常见的主要形式：
浅层地热能的建筑应用
常见的地 源热泵形 式有三种
n 建筑采暖、空调应用的主要形式 之一 地源热泵
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）
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
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：
太阳 能
国家推进可再生能源建筑应用
《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》 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。
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。
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。
国家推进可再生能源建筑应用
可再生能源建筑应用示范项目统计表
批次
第一批 第二批 第三批
示范 项目数
25 57 130
总示范面积 （万m2）
232.07 793.74 1411.35
总峰瓦值 （KWp）
888.9 2195.6 194.8
国家推进可再生能源建筑应用
《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》
补助标准 60元/平方米 15元/平方米 新增投入的60％
国家推进可再生能源建筑应用
“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” 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。