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建筑节能 中国科学院广州能源研究所 马伟斌 2010.9 一、背景 二、建筑能源管理 三、冰蓄冷在建筑中的应用 四、热泵技术及应用 五、太阳能热利用 六、太阳能光电 七、建筑围护结构节能 一、背景 建筑能耗是指在建筑物使用过程中的能耗。主要包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗。 建筑能耗占国民经济总能耗的1/3，其中，空调、采暖和供热能耗占建筑能耗的60%以上，照明及电器用能占30%左右，电梯等其它用能约占10%。 中国目前建筑能耗巨大，占全社会总能耗的约30％。 建筑能耗的主要来源 室外： 太阳辐照 与环境的热量交换 空气的渗漏 室内： 电器设备 人体 水分蒸发 。。。。。。 建筑的主要能源及用途 电：空调、照明、电梯等 燃油（气）：供热、采暖、洗衣、厨房等 建筑节能的主要途径 先进的能源管理系统 蓄能技术 热泵空调、采暖、供热 太阳能光热的利用 太阳能光电的利用 建筑护围结构节能 二、建筑能源管理 建筑能源管理系统（Building Energy Management System （BEMS）），针对建筑内的能源站和能源输送与分配系统，主要包括 空调系统（供暖与供冷系统） 供配电系统 照明系统 热水供应 空调风系统 运用先进的技术手段，如现代化的控制技术、通讯技术、空调技术、电气技术等，在建筑能源系统中实施一系列节能措施，建立先进、实用与可靠的能源监控管理体系，以达到建筑能源系统的高效、节能运行、提高建筑运营单位的经济效益的目的。 节能管理系统 BEMS技术 现代的建筑能源管理系统（BEMS）已经具有以下几个方面的作用： （1）对建筑能源系统的各个子系统进行优化控制 （2）实现对空调、供热系统、供配电系统、供水系统及照明 系统的实时调度； （3）完善建筑的能源消费计量系统，为各系统能源消耗分析 提供准确数据； （4）提高设备的维护效率。 BEMS 控制与管理对象 风冷热泵机组 空调机组 新风机组（与空调机组基本相同） 高低压配电系统（包括变压器、高压柜、低压柜、直流屏） 照明系统（包括公共照明、建筑立面照明、泛光照明） 排风系统 给排水系统 电梯系统 三、冰蓄冷技术 1. 概述 2. 冰蓄冷的应用方式 3. 冰蓄冷的应用意义 4. 冰蓄冷技术的发展历史 美国： 80年代末期开始 日本、欧洲：90年代初期开始 中国： 90年代末期开始 5. 冰蓄冷技术对比 六. 技术经济效益分析 充分利用平谷低价电力，显著节省运行费用（相对非蓄冷空调，可降低运行费用30%以上）。 减小系统装机容量和功率达30%-50%，提高设备利用率。 减少一次性电力初投资，得到相关电力优惠（如减免增容费等）。 集中供冷，集中设置中央机房，统一布置系统设备，可以节省大量建筑空间，美化环境。 四、热泵技术 1、热泵的发展及现状 国外热泵已相当普及。在欧美、日本等发达国家，热泵已广泛应用于建筑物采暖、空调、供热、养殖、道路融雪等场合。 国内，热泵的开发研究才起步。近10年来，热泵技术在建筑物采暖、空调和供热方面的应用已取得了很大的发展。 2、利用地源热泵技术的意义 利用地源能采暖、供热、制冷是替代“制冷机+锅炉”的传统方式，解决集中采暖、供热、空调的一条有效途径； 能有效改善城市大气环境，减少SO2、CO2、NOX等有害气体的排放； 节约能源，与常规建筑物“制冷机+锅炉”相比，全年可节约能源约40%。 3、地源热泵的工作原理和性能 热泵是一种能量提升装置。正如我们见到的水泵能将水从低位提升到高位那样，热泵能将低温热能提升到较高温度。 热泵基本工作原理 地源热泵制冷空调 性能系数 COPr = Q0/P 地源热泵供热、采暖 性能系数 COPh = Qc/P 热泵同时供冷、供热： 性能系数 COP =（Q0+Qc）/P 制热性能系数与热水输出温度的关系 4、热泵的类型 气—气热泵：家用空调器 气—水热泵：小型中央空调 水—气热泵：家用、商用空调机 水—水热泵：大型中央空调机 5. 低温热能资源 土壤源：于当地年平均气温一致 地下水，河（湖）水，海水 城市污水 空气源 6. 热泵技术特点 回收其它装置无法回收的低品位热能； 系统效率高，每1kW电能可提供约4kW的热能； 一机多用，采暖、空调、热水三联供，一套装置代替制冷机和锅炉； 自动化程度高，可实现全自动化控制，实现无人化运行； 运行成本低，制冷时节约运行费用20%～40%；供热时节能50％以上； 洁净环保，降低有害气体的排放，改善大气环境。