(梁俊强)我国可再生能源建筑应用现状与未来

取水方式：插卡出热水
辅助热源：采用电伴热带防冻；
太阳能热水系统使用电加热辅助，
除采暖季和连阴天外不开启
住房和城乡建设部科技中心
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加强运行能效监管
实测案例分析
北京 集中-集中式
该小区仅有一栋楼安装了太阳能 热水系统。该楼含两单元，每单 元 18 层 ， 一 梯 两 户 ， 共 72 户 。 每户的建筑面积为240 m2。系 统为集中集热-集中贮热的形式， 采用地源热泵作为辅助热源。 集热器面积：300~400m2 贮热水箱容积：22m3
空气热能具备以上属性
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空气热能-定义及储量
空气热能的定义
贮存在大气中的热能，且能够被热 泵装置转换利用，形成高于环境温 度、以满足供热需求的热源
空气热能的特点
储存在空气中的太阳能 无处不在，储量丰富 取之不尽，用之不竭 易于获取 可用于采暖，热水，需求广泛
空气热能的储量
到达地球大气层表面的太阳辐射能 量约为1.7 × 1014������������，约30%被靠近地 表的大气层所吸收，形成空气热能总量 约5.1 × 1013������������。
夏热冬冷地区包括： 上海，江苏，浙江，安徽， 江西，湖北，湖南，四川， 重庆等省市，年均气温 16~19 ℃左右。
夏热冬暖及温和地区包括： 海南，云南，福建，广东， 广西，贵州等省份，年均气 温25~29 ℃左右。
生活热水用途的空气源热泵节能潜力分析
装机总容量 1.32×108kW 年空气能贡献量 1.1×1011MJ 年节约一次能源 450万吨标煤
其最低性能系数（COP）
空气源热泵 热水器
江苏
江苏省绿色建筑发展条例 江苏省人大
2015-7-1
将“鼓励采用空气源热泵热水系统” 空气源热泵 写入第五章“政府引导”第四十六条 热水器
北京
北京市推广、限制和禁止使 用建筑材料目录（2014年版） 北京市住房和城 的通知（京建发〔2015〕86 乡建设委员会
2020/3/7
太阳能热水系统“两进两出”热量关系示意图
“两进” ：太阳集热量、辅助能源供能量 “两出” ：管路循环散热量、用户实际耗10热量
我国可再生能源建筑应用实际
（二）地源热泵系统：
问题
“大马拉小车” 好机组 好系统 输配系统耗能占比大 受入住率影响较大
运行能效低
影响因素
地质水质条件
机组选型与负荷匹配度
2020/3/7
住房城乡建设部：到2015 年，新增可再生能源建筑 应用面积25亿平方米以上， 形成常规能源替代能力 3000万吨标准煤
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我国可再生能源建筑概况
（一）太阳能光热建筑应用
➢ 截至2014年底，全国累计太阳能光热建筑应用面积已达到28.9亿平方 米，折合太阳能集热器面积近4亿平方米
2020/3/7
寒冷地区 夏热冬冷地区 夏热冬暖及温和地区
装机总容量 1.84×108kW 年空气能贡献量 1.72×1011MJ 年节约一次能源 788万吨标煤
装机总容量 1.84×108kW 年空气能贡献量 1.72×1011MJ 年节约一次能源 382万吨标煤
Excel Pro的图表博客
生活热水用途的空气源热泵在上述气候区域节能潜力小计：折合标煤1620万吨
2020/3/7
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我国可再生能源建筑应用实际
（一）太阳能热水系统：
问题
装而不用
市场怪象
高水价 多抱怨 强制装 怎么办
用户 开发商
政府 企业
2020/3/7
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我国可再生能源建筑应用实际
存在 问题
➢ 用水定额 ➢ 控制策略
➢ 太阳能不能保证，靠常规能源保证 ➢ 评价指标
调查与实测：人均热水用量20-30L/天，低于标准的用水定额； 控制策略对系统运行能耗影响很大，但却不被重视； 应以用太阳能尽可能多的满足用户需求为导向。
40~80 60~100 70~110
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我国可再生能源建筑应用实际
➢目前,太阳能保证率是衡量太阳能热 水系统性能最重要的指标
由太阳能部分提供的热量 太阳能保证率=
系统总消耗能量
➢ 未全面考虑辅助能源消耗量、用 户实际用热量、管路水箱散热量等 ➢ 无法反映系统中太阳能的实际利 用情况和辅助能源真实消耗水平 ➢ 对安装效果和系统形式的合理性 都无法判断。
2014年，中美发表《中美气候变化联合声明》：中国计划2030年左右二 氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰
能源策略： 我国应积极探索提高能源效率和发展替代燃料的可持续发展战略
国务院：《能源发展战略行动 计划（2014－2020年）》中明 确提出：到2020年，非化石能 源占一次能源消费比重达到 15%
不同标准规范中热水定额取值表（L/人·天）
建筑物名称
住宅 有自备热水供应和淋浴设备 有集中热水供应和淋浴设备
民用建筑节水 建筑给水排水 小区集中生活热水
设计标准
设计规范
供应设计规程
20~60 25~70
40~80 60~100
50~100
别墅
30~80
70~110
70~110
燃油、燃气热水机组 生活热水供应设计规范
• 户内水箱：容积120L
• 辅助热源：电加热
• 循环策略：集热侧温差循环； 用户侧定温循环
• 补水方式：定位补水
住房和城乡建设部科技中心
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加强运行能效监管
实测评价结果
评价指标
项目
常规能源有效 太阳能保证率 太阳能有效利用率
替代率
北京
100%
6.2%
18%
赤峰
89%
21%
19%
天津
79.1%
32%
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空气源热泵-节能潜力
供暖用途的空气源热泵 热水器在上述气候区域 节能潜力小计：折合标
煤4097万吨
供暖用途的空气源热泵节能潜力分析
年空气能贡献量 5.85×1011MJ 年节约一次能源 2992万吨标煤
北方采暖 长江中下游地区采暖
年空气能贡献量
3.24×1011MJ 年节约一次能源 1105万吨标煤
➢拓展可再生能源范畴 ➢加强运行能效监管 ➢大力发展分布式能源
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拓展可再生能源范畴
空气热能：
国际上，1981年在内罗毕召开的“新能源和可再生能源”国际会 议首次提出 “可再生能源”定义： 新的、可更新的能源资源，采用新技术和新材料加以开发利用 不同于常规的化石能源，可持续发展,几乎是用之不竭，消耗后可 得到恢复和补充 不产生或很少产生污染物，对环境无多大损害，有利于生态良性 循环的能源形式
常规能源有效替代率
集热系统得热量 - 管路循环散热量 用户实际用热量
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加强运行能效监管
实测案例分析
赤峰 集中-集中式
2020/3/7
入住情况：16栋建筑，目前总用
户984户，入住率65~70%，用
水用户700户
单栋楼：4吨，26户，45.6m2
上循环水泵：集热器与水箱间温
差达5℃时循环，功率150W
水泵
控制策略
2020/3/7
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我国可再生能源建筑应用实际
（三）分布式能源：
问题
• 目前在分布式能源规划中对区域内能 耗预测的方法不统一
• 负荷预测的准确计算不足 • 就地消纳能力不足
“产能” 过剩！
2020/3/7
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内容要点 三、我国可再生能源建筑应用的挑战与机遇
2020/3/7
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我国可再生能源建筑应用的挑战与机遇 我国建筑节能“十三五”规划
2014-12-19
明确了其纳入可再生能源范围的技术 利用方式为空气能热泵热水系统，且 浙江空气能热泵热水系统年平均能效
空气源热泵 热水器
比约为2.5；规定了可再生能源利用
量的核算方式
活 热 水
福建
福建省居住建筑节能设计标 福建省住房和城
准 DBJ/T13-62-2014
乡建设厅
2014-12-1
将空气源热泵热水机组写入“可再生 能源建筑应用”一章，并明确规定了
2030年
愿景
设 计 高
运 行 高
运 行 优 化
存量
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加强运行能效监管
➢优化太阳能热水系统运行评价指标
建议采用吨热水成本、系统 散热比、太阳能利用率、常规 能源有效替代率指标进行评价
系统散热比
管路循环散热量 用户实际用热量
太阳能利用率
集热系统得热量 - 管路循环散热量 集热系统得热量
2020/3/7
2020/3/7
住房和城乡建设部科技中心
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加强运行能效监管
பைடு நூலகம்
实测案例分析
2020/3/7
天津 集中-分散式
• 测试对象：12栋1单元
• 入住情况：18层，一梯两户， 共36户，已入住4户
• 系统类型：集中集热-分散辅热 型；间接系统
• 集热器：真空管式；集热面积 为64m2
• 贮热水箱：容积1m3
可再生能源建筑应用现状与未来
住房和城乡建设部科技与产业化发展中心 梁俊强
2016年4月
内容要点
一、我国可再生能源建筑应用概况 二、我国可再生能源建筑应用实际 三、我国可再生能源建筑应用的挑战与机遇
2020/3/7
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我国可再生能源建筑应用概况
2013年，雾霾天席卷中国绝大部分区域面积，国务院发布《大气污染防 治行动计划》：保护环境，提高清洁能源比重
2020/3/7
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空气热能-国际国内颁布法规
国际
欧盟2009年通过法令 （Renewable Energy Source Directive）将空 气热能（Aerothermal energy）纳入可再生能 源范围
国内
浙江2012年通过《浙 江省可再生能源开发 利用条例》 将空气 能纳入可再生能源范 围
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我国可再生能源建筑概况 （二）太阳能光电建筑应用
➢ 截至2014年底，全国累计太阳能光电建筑应用装机容量3354兆瓦
4000.0
兆 瓦 3500.0
3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0
500.0 0.0
太阳能光电建筑应用装机容量历年统计图
3353.6
415.8
493.7
25%
系统散热比 2.77 0.70 0.54
2020/3/7
1875.16847 850.6 1030.924
2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年
2020/3/7
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我国可再生能源建筑概况
（三）浅层地温能建筑应用
➢ 截至2014年底，全国累计浅层地温能建筑应用面积达到4.4亿平方米
➢ 浅层地温能建筑应用技术类型，含地下水源、土壤源、污水源、地 表水源以及少量的海水源。
空气源热泵 供暖
洁净燃煤供热技术应用
在 “供暖、通风和空气调节设计”
山东 2020/3/7
居住建筑节能设计标准
山东省住房城乡 建设厅
2015-5-22
章一般规定中提到：有条件且技术经 空气源热泵 济合理时，宜优先采用太阳能、地源 供暖
热泵及空气源热泵等可再生能源
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空气源热泵-节能潜力
寒冷地区包括： 北京，天津，山东，山西， 河南，河北，陕西等省市， 年均气温12~15 ℃左右。
2020/3/7
以上合计：5717万吨标煤节能潜力
Excel Pro的图表博客 20
加强运行能效监管 运行能效提升 以提高运行能效、降低运行能耗为导向，中长期愿景：
运行 能效 提升
中长期 2020-2030年
无
设 计 高
运 行 低
运 行 优 化
中间状态 构建
中期
初始状态 2016-2020年
设定
2020/3/7
亿5
平 4.5
方 米
4
3.5
3
2.5
全国地源热泵建筑应用面积统计图
3 2.27 2.4
4.4 4
2
1.5
1
0.8
0.5 0.265
1.39 1
0 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年
2020/3/7
新建 小区
6
内容要点 二、我国可再生能源建筑应用实际
2020/3/7
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空气热能-国内出台相关政策
省市
相关政策
发布单位
发布时间
主要内容
技术 类型
浙江省可再生能源开发利用 条例
浙江省人大
2012-5-30 将“空气能”纳入可再生能源范围
供 生
浙江
民用建筑可再生能源应用核 算标准（DB33/1105-2014）
浙江省住房与城 乡建设厅、省质 量技术监督局
万平方米
40000 35000
全国太阳能集热器面积历年统计图
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
年产量（万平米）
保有量（万平米）
号）
将低温空气源热泵，适用于分户独立 （低温型）
2014-11-4 供暖，列入该目录的“可再生能源” 空气源热泵
一类
供暖
鼓励多种清洁能源供热方式联合使用
供 暖
青岛
关于印发青岛市加快清洁能 源供热发展若干政策的通知 （青政办发〔2014〕24号）
青岛市人民政府 办公厅
2014-12-15
和能源梯级利用，其中包括：因地制 宜发展土壤源热泵、空气源热泵、太 阳能、生物质能等供热，试点高效、