建筑节能技术第六章

建筑节能技术第六章第一页，共78页。6.1太阳能利用技术6.1.1太阳能资源及其开发利用6.1.2太阳能光电利用技术6.1.3太阳能光热利用技术第二页，共78页。图6-1太阳内部结构图6.1.1太阳能资源及其开发利用

太阳分为内部和大气两大部分，其内部结构如图6-1所示，内部从中心向外分为核反应区、辐射区和对流区。太阳能资源除了直接投射到地球表面上的太阳辐射能之外，还包括像水能、风能和海洋能等间接的太阳能资源，以及通过绿色植物的光合作用所固定下来的能量（生物质能），如石油、天然气和煤炭等矿物燃料，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳，因而广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于直接投射到地球表面上的太阳辐射能。第三页，共78页。1.太阳能及其辐射6.1.1太阳能资源及其开发利用太阳是太阳系中唯一的恒星和会发光的天体，是太阳系的中心天体，太阳系质量的99.86%都集中在太阳。从化学组成来看，现在太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。第四页，共78页。1.太阳能及其辐射6.1.1太阳能资源及其开发利用根据太阳活动的相对强弱，太阳可分为宁静太阳和活动太阳两大类。宁静太阳是一个理论上假定宁静的球对称热气体球，其性质只随半径而变，而且在任一球层中都是均匀的，其目的在于研究太阳的总体结构和一般性质。在这种假定下，按照由里往外的顺序，太阳是由核心、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层构成。光球层之下称为太阳内部；光球层之上称为太阳大气。第五页，共78页。1.太阳能及其辐射6.1.1太阳能资源及其开发利用太阳辐射是地球表层能量的主要来源。到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。除太阳本身的变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度角和昼长。在地球位于日地平均距离处时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。太阳常数值是1368瓦/米2

。第六页，共78页。1.太阳能及其辐射6.1.1太阳能资源及其开发利用太阳辐射为我们的生产和生活提供能量。人们对太阳辐射作用最直接的感受来自于它是人们生产和生活的主要能源。如植物的生长需要光和热，晾晒衣服需要阳光，工业上大量使用的煤、石油等化石燃料是太阳能转化来的，被称为“储存起来的太阳能”。还有太阳灶、太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳房、太阳能发电、太阳能电池等。除直接使用的太阳能外，地球上的水能、风能也来源于太阳。第七页，共78页。2.太阳能的开发利用6.1.1太阳能资源及其开发利用人类利用太阳能已有几千年的历史，但发展一直很缓慢，现代意义上的开发利用只是近半个世纪的事情。1954年美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳电池，从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。之后，太阳能开发利用技术发展很快，特别是70年代爆发的世界性的石油危机有力地促进了太阳能开发利用。经过近半个世纪的努力，太阳能光热利用技术及其产业异军突起，成为能源工业的一支生力军。迄今为止，太阳能的应用领域非常广泛，但最终可归结为太阳能热利用和光利用两个方面。

第八页，共78页。3.中国的太阳能资源

我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳辐射总量为3340～8400MJ/cm2，中值为5852MJ/cm2。按照各地接受太阳总辐射量的多少，全国太阳能分布大致可划分为五类地区，见表6-1。年日照时数/h年辐射总量MJ/cm2主要地区一类地区（丰富区）3200~33006690~8360青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部二类地区（较丰富区）3000~32005852~6690河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部三类地区（中等区）2200~30005016~5852山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部四类地区（较差区）1400~22004190~5016长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区五类地区（最差区）1000~14003344~4190四川、贵州、重庆等地6.1.1太阳能资源及其开发利用表6-1我国太阳能分布状况第九页，共78页。目前，太阳能在建筑中的应用主要有光电利用和光热利用两种形式。太阳能光电利用是指通过光电器件直接将太阳能转换成电能，即太阳能光伏发电。太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过物质的相互作用转换成热能加以利用。6.1.1太阳能资源及其开发利用第十页，共78页。太阳能光电利用技术是指通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏发电。

太阳能光伏发电系统(photovoltaicpowersystem)是利用半导体器件的光生伏打效应原理直接将太阳光辐射能转换为电能的发电系统，由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器等设备组成，有独立运行和并网运行两种运行方式。

6.1.2太阳能光电利用技术第十一页，共78页。图6-2太阳能光伏发电系统的组成1.太阳能光伏发电系统的组成6.1.2太阳能光电利用技术第十二页，共78页。太阳能电池利用光生伏打效应把光能转换为电能，是太阳能光伏发电的最基本元件。物质吸收光能产生电动势的现象,称为光生伏打效应，这种现象在液体和固体中都会发生，但是只有在固体中，特别是在半导体中，才有较高的能量转换效率。图6-3太阳能电池发电原理图太阳能电池6.1.2太阳能光电利用技术第十三页，共78页。在光伏发电过程中，光伏电池本身不发生任何化学变化，也没有机械磨损，因而在使用中无噪声、无气味，对环境无污染，适用于建筑中使用。

太阳能电池单体是光电转换的最小单元，一般不能单独作为电源使用，需要将太阳能电池单体进行串、并联并封装组成光伏电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦、几百瓦，即成为可单独作为电源使用的最小单元。将若干个光伏电池组件根据负载需求，再次串、并联组成较大功率的实际供电装置，称之为光伏阵列。

图6-4太阳能电池的单体、组件和阵列6.1.2太阳能光电利用技术第十四页，共78页。蓄电池组的作用是储存太阳能电池阵列受光照时所发的电能，并可随时向负载供电，满足用电负载的需求。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，即将蓄电池和充电装置并联，负荷由充电装置供给，同时以较小的电流向蓄电池充电，使蓄电池经常处于满充电状态。白天太阳能电池方阵给负载供电的同时给蓄电池充电，晚上负载用电由蓄电池供给。6.1.2太阳能光电利用技术蓄电池组第十五页，共78页。

逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，如果负载是交流负载，则需要用逆变器将直流电转换为交流电。按运行方式不同，光伏发电系统逆变器分为独立光伏系统逆变器和并网光伏系统逆变器。独立光伏系统的逆变器不依赖公共电力网络，利用内部的频率发生器输出同步的50/60Hz的交流电，供系统中的交流用电设备使用；并网光伏系统逆变器不仅将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，并且还对转换的交流电的频率、电压、电流、相位、有功与无功等进行控制，产生并向电网输送与公共电网上输配的电压与频率特性相一致的交流电。逆变器6.1.2太阳能光电利用技术第十六页，共78页。光伏发电系统中的充放电控制器是对太阳能光伏发电系统进行控制与管理的设备，由于控制器可以采用多种技术方式实行控制，同时实际应用对控制器的要求也不尽相同，因而控制器所完成的功能也不完全相同。其实现的主要功能一是将所发的电能送往直流负载或交流负载，将多余的能量送往蓄电池储存；二是当光伏发电系统所发的电能不能满足负载需要时，将蓄电池的电能送往负载；三是保护蓄电池，当蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充，当蓄电池所储存的电能放完时，太阳能控制器要控制蓄电池不被过放电。6.1.2太阳能光电利用技术充放电控制器第十七页，共78页。

独立光伏发电系统将光伏电池板产生的电能通过控制器直接给负载供电，在满足负载需求的情况下将多余的电力给蓄电池充电；当日照不足或者在夜间时，则由蓄电池直接给直流负载供电或者通过逆变器给交流负载供电。独立光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池、负载、控制器和逆变器组成。6.1.2太阳能光电利用技术2.光伏发电系统的分类及其工作原理光伏发电系统根据是否接入公共电网分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统和混合供电系统。独立光伏发电系统第十八页，共78页。并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵、控制器、并网逆变器组成，不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接将电能输入公共电网。

并网光伏发电系统根据不同的构成和使用目的分为有逆流并网光伏发电系统、无逆流并网光伏发电系统、切换型并网光伏发电系统和有储能装置的并网光伏发电系统。图6-5并网光伏发电系统结构示意图6.1.2太阳能光电利用技术并网光伏发电系统第十九页，共78页。混合供电系统可以是光伏发电系统、风力发电系统或者生物质能系统等相互组合，或者共同组合而成，下图是一个光伏发电系统和风力发电系统组合而成的混合供电系统,由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。

图6-6混合供电系统结构示意图6.1.2太阳能光电利用技术混合供电系统第二十页，共78页。建筑一体化光伏发电系统是利用建筑物的光照面积实现分布式发电，由于光伏发电系统装设在建筑物上，接近电力负荷，无需额外的输电投资，也减少了输电过程的电能损失。另外，安装了太阳能电池板的屋顶和外墙，直接降低了建筑物外围结构的温升，减少了室内空调负荷，而且光照强度与负荷强度吻合，有调峰的功效，因而很有发展前景。

建筑一体化光伏系统可以分为建筑附加光伏系统（BAPV）和建筑集成光伏系统（BIPV）两种。

建筑附加光伏系统（BAPV）把光伏系统安装在建筑的屋顶或外墙上，建筑物作为光伏组件的载体，起到支撑作用。

建筑集成光伏系统（BIPV）是指将光伏系统与建筑物集成在一起，光伏组件成为建筑结构不可分割的一部分，如光伏组件与屋面一体化、光伏组件与幕墙一体化、光伏瓦、光伏与遮阳装置一体化等6.1.2太阳能光电利用技术建筑一体化光伏发电系统第二十一页，共78页。图6-7建筑附加光伏的应用

图6-11光伏幕墙的应用图6-10光伏系统与建筑墙体一体化的应用图6-12光伏组件与遮阳装置一体化的应用图6-8光伏系统与建筑屋面一体化应用图6-9太阳能瓦的应用6.1.2太阳能光电利用技术第二十二页，共78页。

太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置，是组成各种太阳能热利用系统的关键部件，目前使用最多的太阳能收集装置主要有平板型集热器、真空管集热器。6.1.3太阳能光热利用技术a)平板型集热器b)真空管集热器图6-13太阳能集热器图例太阳能光热利用的基本原理是通过太阳能集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。1.太阳能集热器第二十三页，共78页。a)平板型集热器b)全玻璃真空管集热器图6-14太阳能集热器内部结构图6.1.3太阳能光热利用技术第二十四页，共78页。

太阳能热水系统是利用太阳能集热器收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。图6-15太阳能热水系统示意图6.1.3太阳能光热利用技术2.太阳能热水系统第二十五页，共78页。太阳能热水系统根据加热循环方式的不同可分为自然循环系统、强制循环系统和直流式循环系统三类。

自然循环系统蓄水箱必须置于集热器上方，如图6-15所示。

根据循环管道内循环介质不同，强制循环系统可分为直接强迫循环系统和间接强迫循环系统、图6-16直接强迫循环系统图6-17间接强迫内置辅助加热热水系统6.1.3太阳能光热利用技术第二十六页，共78页。在我国，家用太阳能热水器和小型太阳能热水器多采用自然循环式，而大中型太阳能热水器系统多采用强制循环式。图6-18直流式热水系统示意图6.1.3太阳能光热利用技术第二十七页，共78页。太阳能采暖分为被动式太阳能采暖和主动式太阳能采暖。本节主要介绍主动式太阳能采暖系统。

主动式太阳能采暖系统由太阳能集热器、贮热器、辅助热源以及管道、阀门、风机、水泵、控制系统等组成。

太阳能采暖系统按其集热工质（或介质）分为空气加热采暖系统和水加热采暖系统，另外还有利用太阳能与热泵联合运行作为供暖热源的太阳能热泵系统。6.1.3太阳能光热利用技术3.太阳能采暖第二十八页，共78页。空气加热采暖系统图6-19太阳能空气加热系统图6.1.3太阳能光热利用技术第二十九页，共78页。

太阳能水加热采暖是指通过集热器先太阳能转换成热水，再将热水输送到发热末端（如：地板采暖系统、散热器系统等）提供房间采暖的系统，简称太阳能采暖。图6-20太阳能水加热采暖系统图6.1.3太阳能光热利用技术水加热采暖系统第三十页，共78页。

太阳能热泵(SolarAssistedHeatPump，SAHP)一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。

根据太阳能集热器与热泵蒸发器的组合型式，太阳能热泵可分为直膨式和非直膨式。6.1.3太阳能光热利用技术太阳能热泵第三十一页，共78页。图6-21直膨式太阳能热泵系统6.1.3太阳能光热利用技术第三十二页，共78页。根据太阳能集热环路与热泵循环的连接形式，非直膨式系统又可进一步分为串联式、并联式和双热源式三种形式。图6-22非直膨串联式太阳能热泵系统6.1.3太阳能光热利用技术第三十三页，共78页。图6-23非直膨并联式太阳能热泵系统6.1.3太阳能光热利用技术第三十四页，共78页。图6-24非直膨双热源式太阳能热泵系统6.1.3太阳能光热利用技术第三十五页，共78页。太阳能热泵同其它类型的热泵一样也具有“一机多用”的优点，即冬季可供暖，夏季可制冷，全年可提供生活热水。由于太阳能热泵系统中设有蓄热装置，因此夏季可利用夜间谷时电力进行蓄冷运行，以供白天供冷之用，不仅运行费用低，而且有助于电力错峰。

直膨式太阳能热泵一般适用于小型供热系统，如户用热水器和供热空调系统。其特点是集热面积小、系统紧凑、集热效率和热泵性能高、适应性好、自动控制程度高等，在应用于生产热水方面具有高效节能、安装方便、全天候等优点，其造价与空气源热泵热水器相当，性能更优越；非直膨式系统具有形式多样、布置灵活、应用范围广等优点，适合于集中供热、空调和供热水系统。易于与建筑一体化。

6.1.3太阳能光热利用技术第三十六页，共78页。太阳能制冷主要通过光-热和光-电转换两种途径实现。

光-热转换制冷首先是将太阳能转换成热能(或机械能)，再利用热能(或机械能)作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温。

太阳能光电转换制冷，首先是通过太阳能电池将太阳能转换成电能，再用电能驱动常规的压缩式制冷机。

按照消耗热能或消耗机械能这两类补偿过程对太阳能光热转换制冷进行分类，消耗热能的太阳能制冷方式有吸收式制冷、吸附式制冷、除湿式制冷、蒸汽喷射式制冷；消耗机械能的太阳能制冷方式有蒸汽压缩式制冷。6.1.3太阳能光热利用技术4.太阳能制冷第三十七页，共78页。

吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。

吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成。图6-25太阳能吸收制冷原理图6.1.3太阳能光热利用技术太阳能吸收式制冷系统第三十八页，共78页。

太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门等组成。图6-26太阳能吸附式制冷循环示意图太阳能吸附式制冷系统6.1.3太阳能光热利用技术第三十九页，共78页。太阳能蒸汽喷射式制冷系统主要由太阳集热器和蒸汽喷射式制冷机两大部分组成。图6-27太阳能蒸汽喷射式制冷系统示意图6.1.3太阳能光热利用技术太阳能蒸汽喷射式制冷第四十页，共78页。

太阳能蒸汽压缩式制冷系统主要由太阳集热器、蒸汽轮机和蒸汽压缩式制冷机三大部分组成。图6-28太阳能热机驱动蒸汽压缩式制冷系统示意图6.1.3太阳能光热利用技术太阳能蒸汽压缩式制冷系统第四十一页，共78页。6.2地热能利用技术6.2.1地热资源及其开发利用6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用6.2.3低品位地热能在建筑中的应用第四十二页，共78页。6.2.1地热资源及其开发利用根据地下储能存在形式的不同，地质学上常把地热资源分为水热型、地压型、干热岩型和岩浆型四大类。水热型又分为蒸汽型和热水型两种，其中蒸汽型又分为干蒸汽（以蒸汽为主的）和湿蒸汽两类。地热资源分类见表6-2。1.地热能资源分类第四十三页，共78页。资源类型定义特征备注水热型蒸汽型干蒸汽即地球浅处（地下100~4500m）所见到的热水或水蒸汽以温度较高的干蒸汽或过热蒸汽形式存在的地下储热，杂有少量其他气体，水很少或没有，无水的干蒸汽资源罕见，含水的称为湿蒸汽资源。蒸汽型地热田是最理想的地热资源，形成这种地热田要有特殊的地质结构，即储热流体上部被大片蒸汽覆盖，而蒸汽又被不透水的岩层封闭包围。这类地热能比较容易开发利用，但储量不多，仅占已探明的地热资源总量0.5%左右。到目前为止只发现两处具有一定规模的高质量干热蒸汽储藏：一个位于意大利的拉德雷罗；另一个位于墨西哥塞罗布列托热。湿蒸汽热水型热水型包括低于当地气压下饱和温度的热水和温度等于饱和温度的湿蒸汽，分布广、储量大，约占已探明地热资源的10%，其温度范围也很广，从接近室温到高达390℃。90℃以下称为低温热水田，90℃~150℃称为中温水田，150℃以上称为高温热水田。中、地温热水田分布广、储量大，我国已发现的大多属于这种类型。中国广泛分布于沉积盆地及褶皱山系。地压型在某些大型含油气盆地深处（3~6km）存在着的高温高压热流体，其中有大量甲烷气体储存在含油气沉积盆地，并被不透水的页岩所封存，导致高温约为150~260℃。并在高温高压下积聚了溶于水中的烃类物质。由机械能、热能和化学能组成是一种综合性能源，其储量较大，约占已探明的地热资源的20%。地压型地热能的开发利用目前尚处于研究探索阶段。干热岩型由特殊地质构造条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体，需用人工注水的方法才能将其热能取出温度范围广（约为150~650℃），储量丰富（约占已探明的地热资源总量的30%）。干热岩体开采技术是形成人造地热田，亦即开凿通入温度高、渗透性低的岩层中的深井（4~5km），然后利用液压和爆破碎裂法形成一个大的热交换系统。这样注水井和采水井便通过人造地热田联结成一个循环回路，水在其中进行循环。它含很高的能量，据估计1立方英里350℃的热岩体冷却到150℃，可产出相当于三亿桶石油的热量。它的开发技术难度大，近年来各国均在积极开展试验。岩浆型是在熔融状或半熔融状炽热岩浆中蕴藏着的巨大能量资源（即岩浆）其温度高达650~1500℃。熔岩储存的热能比其它几种都多，约占已探明的地热资源总量的40%，其储存深度在3~10km之间。在开采这种地热能时，需要在火山地区搭几千米深的钻孔，所冒的风险很大，开采难度大，因此这种地热能尚未得到实际开发利用。美、日等发达国家已制定了长期开发计划。表6-2地热资源分类第四十四页，共78页。根据我国所处的大地构造位置及地热背景，中国地热资源分为高温对流型地热资源、中低温对流型地热资源和中低温传导型地热资源。

高温对流型地热资源主要分布在滇藏及台湾地区。

中低温对流型地热资源主要分布在我国东南沿海地区，包括广东、海南、广西以及江南、湖南和浙江。

中低温传导型地热资源是一类能源潜力巨大的地热资源，主要埋藏在大中型沉积盆地之中（如华山、松辽、苏北、四川、鄂尔多斯等）。2.中国地热资源分布6.2.1地热资源及其开发利用第四十五页，共78页。3.世界地热资源开发利用现状

序号国名年产能（GWh/年）装机容量（MW）序号国名年产能（GWh/年）装机容量（MW）1中国12604.63687.06日本2861.6822.42瑞典10000.83840.07匈牙利2205.7694.23美国8678.27817.48意大利2098.5606.64土耳其6900.51495.09新西兰1968.5308.15冰岛6806.11844.010巴西1839.7360.1地热利用总装机容量（MW）年产能值（GW·h/a）利用系数发电8000500000.71直接利40表6-3地热直接利用前10名国家表6-4全球2002年地热开发利用情况6.2.1地热资源及其开发利用第四十六页，共78页。地热回灌就是把地热废水、常温地下水、地表水等灌入地下储热层中，目的是处理利用后废弃的低温水，避免地热废水直接排放对环境造成热污染和化学污染；改善或恢复地下储热层的产热能力，提高地热资源的再利用效率；保持地下储热层的流体压力，维持地热资源的开采条件，保证正常的地下水位，实现可循环利用。

6.2.1地热资源及其开发利用4.地热回灌第四十七页，共78页。6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用高品位地热能和低品位地热能是一个相对的概念，一般来说，如果地热资源的温度较高，可以直接利用，则称之为高品位地热能。而那些温度相对较低，与环境温度相近的地热能称之为低品位地热能。将高品位地热能直接用于采暖、制冷、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式，这种方式简单、经济性好，而且节能、无污染，主要利用形式是采用地下水为建筑供暖、制冷和提供建筑内的生活热水。第四十八页，共78页。地热供暖有很多的优点，首先，它充分合理利用资源，用低于90℃的低温热水代替具有高品位能的化学燃料供热，可大大减少常规化石能源的消耗，而且可改善城市大气环境质量，提高人民的生活水平；其次，地热供暖开发周期短，见效快，供暖的时间可以延长，同时可全年提供生活热水。6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用1.地热供暖地热供暖的组成

地热供暖系统是以一个或多个地热井的热水为热源向建筑供暖，同时满足生活热水以及工业生产用热的要求。

地热供暖系统主要由开采系统、输送分配系统和中心泵站加压及末端室内设备三个部分组成。第四十九页，共78页。图6-29地热供暖系统6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用第五十页，共78页。地热供暖系统的类型

根据热水管路的不同，地热供暖系统有单管系统、双管系统和混合系统三种方式。（a）单管系统6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用第五十一页，共78页。（b）双管系统（c）混合系统图6-30常见的地热供暖系统6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用第五十二页，共78页。地热制冷是以足够高温度（一般要求地热水温度在65℃以上）的地热水驱动吸收式制冷系统，制取温度高于7℃的冷冻水，用于空调或生产。

6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用2.地热制冷地热制冷系统组成

地热制冷系统由地热井、地热深井泵、换热器、热水循环泵、溴化锂吸收式制冷机、冷却水循环泵、冷却塔、冷冻水循环泵、空调末端设备和控制器等组成。第五十三页，共78页。图6-32地热制冷系统的组成结构6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用第五十四页，共78页。溴化锂吸收式制冷机具有无毒、无味、无爆炸危险、对大气无破坏作用等优点，被誉为无公害的制冷设备。它分为一级（单级）溴化锂吸收式制冷机和两级溴化锂吸收式制冷机两种机型。

6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用溴化锂吸收式制冷机的基本原理

第五十五页，共78页。图6-34单级溴化锂吸收式制冷系统原理①单级溴化锂吸收式制冷机基本原理6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用溴化锂吸收式制冷机工作原理:溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。为使制冷过程能连续不断地进行下去，蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收，溶液变稀，这一过程是在吸收器中发生的，然后以热能为动力，将溶液加热使其水份分离出来，而溶液变浓，这一过程是在发生器中进行的。发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水，经节流后再送至蒸发器中蒸发。如此循环达到连续制冷的目的。第五十六页，共78页。②两级溴化锂吸收式制冷机基本原理图6-35两级溴化锂吸收式制冷原理6.2.2高品位地热能在建筑中的直接利用第五十七页，共78页。在土壤、地下水和地表水中蕴藏着无穷无尽的低品位热能，由于这些热能的温度与环境温度相近，因此无法直接利用。地源热泵利用地下土壤、地下水或地表水相对稳定的特性，利用埋于建筑物周围的管路系统，通过输入少量的高位电能，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换。地源热泵也称为地热热泵，它可以用于建筑的采暖和制冷，并且根据需要可以为建筑提供生活热水。6.2.3低品位地热能在建筑中的应用1.低品位地热能与地源热泵第五十八页，共78页。6.3可再生能源综合利用技术6.3.1其他可再生能源利用6.3.2可再生能源综合利用第五十九页，共78页。6.3.1其他可再生能源利用风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动而产生的能量。建筑环境中的风能利用形式可分为被动式和主动式，被动式利用是以适应地域风环境为主的自然通风和排风，主动式利用是以转换地域风能为其他能源形式的风力发电。1.风能第六十页，共78页。建筑环境中风力发电有独立运行模式、与其它发电方式互补运行模式和与电网联合供电模式三种。独立运行模式是风力发电机输出的电能经蓄电池储能再供用户使用；与其它发电方式互补运行模式主要有风力-柴油机组互补发电方式、风力-太阳能光伏发电方式、风力-燃料电池发电方式等；与电网联合供电模式是采用小型风力发电机供电，以满足建筑的用电需求，电网作为备用电源供电，当风力发电机在发电高峰时，产生的多余电量送到电网出售，使得用户有一定的收益，当风力发电机发电量不足时，可从电网取电。这种模式免去了蓄电池等设备，后期的维修费用也相对比较少，使得系统成本降低，经济性大于其它两种模式。

6.3.1其他可再生能源利用第六十一页，共78页。图6-43巴林世界贸易中心6.3.1其他可再生能源利用第六十二页，共78页。

水的流动可以产生能量，水能可以用于水力发电。

水体的划分形式有多种，根据运动状态可将水体分为3类：滞止的水体，如湖泊、水库、水塘；有主流方向的流动水体，如江河水、雨水、废水；持续涨落的水体，如海水。

6.3.1其他可再生能源利用2.水能第六十三页，共78页。湖泊、水库、池塘水

水库、水塘水体的量有限，冬季受气温、天空辐射影响，表层散热严重，水体上冷下热，温度不稳定，冷热混渗强烈，上下温差小，到冬季末整个水体温度均匀，接近冬末气温。夏季受气温和太阳辐射影响，表层吸热升温，水体上热下冷，温度稳定，冷热混渗困难，靠导热向下传热，上下温差大，下层水温一直保持冬末时的温度。

6.3.1其他可再生能源利用第六十四页，共78页。江河水

江河水上游降雨时的地表温度和降雨温度、融雪水所占比例都会影响江河水的温度，从上游到下游，水温一般会升高。由于湍流作用，主流断面上温度分布均匀，上、下层水温差小。江河水作为流动水体，释放到水体的冷热量会及时被水流带走，不会在当地的水体中聚集，温度的月平均变化相对平缓，水体的冷热源能力主要受外界气候的影响，需掌握水温自然分布状况的资料。

6.3.1其他可再生能源利用第六十五页，共78页。海水

海水是清洁能源，利用海水作为冷热源可以大大减少不可再生能源的使用量。根据垂直深度上的温度差异，海水可以分为表层、次表层和深水层三层。目前经常直接将次表层海水作为冷热源。

城市排水

城市排水主要包括工业废水、工业冷却水及生活污水等。城市排水作为冷热源的容量和品位较高，具备良好的环境友好性和社会允许性，具有极大的经济价值。

6.3.1其他可再生能源利用第六十六页，共78页。生物质及生物质能

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能（biomassenergy）是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中。

6.3.1其他可再生能源利用3.生物质能第六十七页，共78页。生物质能包括自然界可用作能源的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，包括木材、森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。生物质能具有可储存、可运输、资源分布广、对环境影响小等特点。

依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业生物质资源、农业生物质资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。

6.3.1其他可再生能源利用第六十八页，共78页。生物质能的利用

生物质能发电就是利用生物质本身的能量，将其转化成诸如燃油、燃气、乙醇等可用于驱动发电机发电的能量形式，通过发电机发电并入电网或直接给用户提供电能。

生物质能的利用形式有以下几种形式：生物质发电、生物液体燃料、沼气、生物质固体成型燃料、燃池供暖等。6.3.1其他可再生能源利用第六十九页，共78页。海洋能

海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称。

海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。潮汐的形成源于太阳和月亮对地球的吸引力，潮涨和潮落之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。6.3