國家科技攻關(guān)計劃項目-新能源綜合利用建筑研究示范

新能源綜合利用建筑研究示范國家科技攻關(guān)計劃項目項目組織單位：中國科學院項目承擔單位：中科院廣州能源研究所北京中科能集團太陽能光熱、光電、地源熱泵及蓄熱技術(shù)的綜合利用和集成；太陽能和建筑的有機結(jié)合；研究示范，積累經(jīng)驗，獲取技術(shù)參數(shù)，為奧運建筑項目提供必要的指導和借鑒，為新能源建筑產(chǎn)業(yè)化做技術(shù)準備。一、項目摘要太陽能熱水太陽能發(fā)電地源熱泵供熱空調(diào)1、能源和環(huán)境所面臨的挑戰(zhàn)和壓力我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，每年新建建筑面積10億多平方米，年增長率23%以上；建筑物能耗急劇增加，建筑用能已達全社會能源消費量的30%以上；常規(guī)能源的使用對環(huán)境產(chǎn)生污染；2008年綠色奧運對能源和環(huán)保的要求。二、目的和意義2、發(fā)展低能耗的新能源建筑勢在必行。3、目的：研究解決新能源和建筑二張皮及單一新能源利用的不穩(wěn)定性，探索合理的新能源保證率。4、直接意義：研究示范成果為奧運項目的設(shè)計和建設(shè)提供實際的經(jīng)驗。5、預期效果：推動新能源建筑產(chǎn)業(yè)的起步和發(fā)展。三、國內(nèi)外新能源綜合利用概況1、國外美國、德國、日本等太陽能建筑已進入起步階段如：日本“陽光計劃”、“東京都太陽城計劃”；美國“百萬屋頂計劃”；德國“千戶屋頂計劃”等；地源熱泵技術(shù)已商業(yè)化。2、國內(nèi)天津大學、中科院廣州能源所、北京太陽能所等20多個單位進行研究工作。目前還不具備產(chǎn)業(yè)化，商業(yè)化的條件。四、項目的基礎(chǔ)條件中科院廣州能源所：研究隊伍，專業(yè)配套，已有全國首套大型實用性太陽能空調(diào)系統(tǒng)成果及經(jīng)驗；中科能集團：地源熱泵產(chǎn)品和工程經(jīng)驗；天普太陽能公司：各種太陽能集熱器技術(shù)和產(chǎn)品，大型太陽能工程技術(shù)基礎(chǔ)；現(xiàn)天普公司已投資興建示范建筑，土建工程正在建設(shè)中。考核指標1、新能源示范建筑總面積8000平方米；2、采暖空調(diào)負荷符合國家節(jié)能建筑標準采暖熱負荷281KW，泳池熱負荷72KW，空調(diào)冷負荷330KW，45℃生活熱水用量平均每天9噸；太陽能為主的新能源提供建筑物采暖空調(diào)能耗的80%以上，熱水負荷90%以上由太陽能提供；太陽能光電系統(tǒng)提供峰值50KW的電力并網(wǎng)發(fā)電。五、項目考核指標和計劃安排計劃安排2002年1季度1、技術(shù)調(diào)研集總體方案設(shè)計；2、進行太陽能集熱器、地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計。2002年2季度1、項目實施方案設(shè)計2、建筑設(shè)計、建筑施工單位招標。2002年3季度1、建筑施工、安裝。2、系統(tǒng)樣機組裝、調(diào)試。2002年4季度：樣機系統(tǒng)分析驗證，改進及檢測實驗。2003年1季度1、系統(tǒng)調(diào)試2、冬季采暖運行及檢測。2003年2、3季度：進行空調(diào)制冷運行及檢測；2003年4季度：進行資料匯編、整理，撰寫研究報告；2004年1季度：項目驗收。1、建筑物的節(jié)能研究示范設(shè)計建造集辦公、展覽、會議、公寓為一體的多功能實用建筑，總面積8000平方米，以此適應奧運建設(shè)項目中類似功能需求；加強墻體和屋頂隔熱，墻體和屋頂傳熱系數(shù)控制在0.3W/m2.k；減少玻璃窗戶的熱量損失，采用LOW-E中空玻璃，傳熱系數(shù)2W/m2.k；建筑設(shè)計為雙座，中間為陽光頂，不僅美觀，而且為雙座樓提供自然采光；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用地板+天棚埋管供熱（冷）方式，采暖熱水30-35℃，空調(diào)冷水19-21℃，和太陽能及地源熱泵相匹配，大大提高設(shè)備運行效率。六、項目內(nèi)容及其創(chuàng)新點南立面圖東立面圖新能源綜合利用示范建筑模型2、新能源供熱（冷）綜合利用系統(tǒng)供熱（冷）系統(tǒng)示意圖主要分系統(tǒng)a.太陽能集熱器：總計1350m2（150m2供熱水，采暖、空調(diào)1200m2

）；b.太陽能單效吸收式溴化鋰制冷機組：200KW；c.地源熱泵機組：400KW；d.貯水池：2000m3。熱力系統(tǒng)運行模式a.冬季：優(yōu)先利用太陽能，不足時啟動地源熱泵機組利用地能補充；b.夏季：優(yōu)先利用太陽能驅(qū)動太陽能-溴化鋰吸收式制冷機組，不足時啟動地源熱泵機組，同時利用熱泵機組余熱供應熱水；c.過渡季節(jié)：由太陽能系統(tǒng)對游泳池加熱并提供生活熱水，秋季富裕部分注入地下水池蓄熱。3、太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)常規(guī)光電板300m2，格子式光電板200m2，峰值發(fā)電功率50KW。所發(fā)電能并入大電網(wǎng)。4、太陽能集熱器與建筑結(jié)合研究示范U型真空管模塊和屋頂結(jié)合；熱管真空管模塊和屋頂結(jié)合；儲熱式真空管和南立面墻結(jié)合；真空管集熱透光窗研究。5、太陽能光電板與建筑結(jié)合研究示范

太陽能光電板挑檐；花格型太陽能光電板和建筑結(jié)合。6、太陽能利用景觀示范太陽能加熱草坪；太陽能庭院燈；太陽能光電泵水幕；太陽能顯示屏。7、項目創(chuàng)新點低能耗；

有效利用采光頂；集熱和隔熱結(jié)合；蓄熱解決太陽能的不穩(wěn)定性；系統(tǒng)集成優(yōu)化及控制；新能源和建筑結(jié)合服從建筑美學及結(jié)構(gòu)要求；工廠化預制，就地組裝，簡化施工安裝；1、技術(shù)可行性分析各分項技術(shù)已經(jīng)過驗證；利用的材料、設(shè)備部分是商業(yè)化的，部分是試制成功的機組。2、技術(shù)的風險在于系統(tǒng)集成后新能源保證率的量化指標上可能有差異。七、技術(shù)可行性分析和風險分析夏季，通過計量研究太陽能溴化鋰吸收式制冷機組在整個制冷系統(tǒng)中比例，進一步評估太陽能系統(tǒng)用于制冷熱源的貢獻率。冬季采暖期，我們計劃進行兩種供暖方式的試驗：第一種，采用從儲熱水池和太陽能集熱幕墻直接空調(diào)輸送熱媒水；第二種，探討以儲熱水池的熱水為低溫熱源由熱泵提升后用于采暖，研究和討論太陽能跨季節(jié)貯存在此套采暖系統(tǒng)中的價值和意義。通過對光電系統(tǒng)的輸出計量，我們將可以得出光電系統(tǒng)的實際發(fā)電量。實驗和數(shù)據(jù)采集需要進行冬季、夏季工況下各至少一個典型月份的連續(xù)實驗記錄、測算評估。八、研究、試驗方案九、經(jīng)濟性和社會效益分析與用天然氣采暖空調(diào)及供熱水相比，太陽能等新能源替代建筑用能80%以上，節(jié)約費用82%。有效減少污染物排放，低電力消耗，減輕電網(wǎng)壓力。系統(tǒng)運行費用預測1．項目的開發(fā)工作現(xiàn)在的物質(zhì)條件場地自給，公共工程基本齊全，配電設(shè)施良好，有部分簡單測試儀器，尚缺一些專用儀器設(shè)備、配套設(shè)備，已建成的裝置需改進提高，部分裝置需要拆除重建。2、項目主要負責人和主要承擔人員陳勇李先航江希年羅贊繼李戩紅馬偉斌趙大山吳艷元楊金良王洪寬趙震劉小龍

十、立項條件分析新能源示范建筑施工現(xiàn)場十一、經(jīng)費來源總預算

年度經(jīng)費來源合計使用計劃2002年2003年2004年單位自籌1500100045050申請國家撥款200200地方撥款100100總計1800130045050單位：萬元基建：1435萬元新能源設(shè)備系統(tǒng)：300萬元能源材料費：25萬元試驗合作外協(xié)費：9萬元