国家科技攻关计划项目-新能源综合利用建筑研究示范

新能源综合利用建筑研究示范国家科技攻关计划项目项目组织单位：中国科学院项目承担单位：中科院广州能源研究所北京中科能集团太阳能光热、光电、地源热泵及蓄热技术的综合利用和集成；太阳能和建筑的有机结合；研究示范，积累经验，获取技术参数，为奥运建筑项目提供必要的指导和借鉴，为新能源建筑产业化做技术准备。一、项目摘要太阳能热水太阳能发电地源热泵供热空调1、能源和环境所面临的挑战和压力我国建筑业的迅速发展，每年新建建筑面积10亿多平方米，年增长率23%以上；建筑物能耗急剧增加，建筑用能已达全社会能源消费量的30%以上；常规能源的使用对环境产生污染；2008年绿色奥运对能源和环保的要求。二、目的和意义2、发展低能耗的新能源建筑势在必行。3、目的：研究解决新能源和建筑二张皮及单一新能源利用的不稳定性，探索合理的新能源保证率。4、直接意义：研究示范成果为奥运项目的设计和建设提供实际的经验。5、预期效果：推动新能源建筑产业的起步和发展。三、国内外新能源综合利用概况1、国外美国、德国、日本等太阳能建筑已进入起步阶段如：日本“阳光计划”、“东京都太阳城计划”；美国“百万屋顶计划”；德国“千户屋顶计划”等；地源热泵技术已商业化。2、国内天津大学、中科院广州能源所、北京太阳能所等20多个单位进行研究工作。目前还不具备产业化，商业化的条件。四、项目的基础条件中科院广州能源所：研究队伍，专业配套，已有全国首套大型实用性太阳能空调系统成果及经验；中科能集团：地源热泵产品和工程经验；天普太阳能公司：各种太阳能集热器技术和产品，大型太阳能工程技术基础；现天普公司已投资兴建示范建筑，土建工程正在建设中。考核指标1、新能源示范建筑总面积8000平方米；2、采暖空调负荷符合国家节能建筑标准采暖热负荷281KW，泳池热负荷72KW，空调冷负荷330KW，45℃生活热水用量平均每天9吨；太阳能为主的新能源提供建筑物采暖空调能耗的80%以上，热水负荷90%以上由太阳能提供；太阳能光电系统提供峰值50KW的电力并网发电。五、项目考核指标和计划安排计划安排2002年1季度1、技术调研集总体方案设计；2、进行太阳能集热器、地源热泵系统的设计。2002年2季度1、项目实施方案设计2、建筑设计、建筑施工单位招标。2002年3季度1、建筑施工、安装。2、系统样机组装、调试。2002年4季度：样机系统分析验证，改进及检测实验。2003年1季度1、系统调试2、冬季采暖运行及检测。2003年2、3季度：进行空调制冷运行及检测；2003年4季度：进行资料汇编、整理，撰写研究报告；2004年1季度：项目验收。1、建筑物的节能研究示范设计建造集办公、展览、会议、公寓为一体的多功能实用建筑，总面积8000平方米，以此适应奥运建设项目中类似功能需求；加强墙体和屋顶隔热，墙体和屋顶传热系数控制在0.3W/m2.k；减少玻璃窗户的热量损失，采用LOW-E中空玻璃，传热系数2W/m2.k；建筑设计为双座，中间为阳光顶，不仅美观，而且为双座楼提供自然采光；空气调节系统采用地板+天棚埋管供热（冷）方式，采暖热水30-35℃，空调冷水19-21℃，和太阳能及地源热泵相匹配，大大提高设备运行效率。六、项目内容及其创新点南立面图东立面图新能源综合利用示范建筑模型2、新能源供热（冷）综合利用系统供热（冷）系统示意图主要分系统a.太阳能集热器：总计1350m2（150m2供热水，采暖、空调1200m2

）；b.太阳能单效吸收式溴化锂制冷机组：200KW；c.地源热泵机组：400KW；d.贮水池：2000m3。热力系统运行模式a.冬季：优先利用太阳能，不足时启动地源热泵机组利用地能补充；b.夏季：优先利用太阳能驱动太阳能-溴化锂吸收式制冷机组，不足时启动地源热泵机组，同时利用热泵机组余热供应热水；c.过渡季节：由太阳能系统对游泳池加热并提供生活热水，秋季富裕部分注入地下水池蓄热。3、太阳能光伏发电并网系统常规光电板300m2，格子式光电板200m2，峰值发电功率50KW。所发电能并入大电网。4、太阳能集热器与建筑结合研究示范U型真空管模块和屋顶结合；热管真空管模块和屋顶结合；储热式真空管和南立面墙结合；真空管集热透光窗研究。5、太阳能光电板与建筑结合研究示范

太阳能光电板挑檐；花格型太阳能光电板和建筑结合。6、太阳能利用景观示范太阳能加热草坪；太阳能庭院灯；太阳能光电泵水幕；太阳能显示屏。7、项目创新点低能耗；

有效利用采光顶；集热和隔热结合；蓄热解决太阳能的不稳定性；系统集成优化及控制；新能源和建筑结合服从建筑美学及结构要求；工厂化预制，就地组装，简化施工安装；1、技术可行性分析各分项技术已经过验证；利用的材料、设备部分是商业化的，部分是试制成功的机组。2、技术的风险在于系统集成后新能源保证率的量化指标上可能有差异。七、技术可行性分析和风险分析夏季，通过计量研究太阳能溴化锂吸收式制冷机组在整个制冷系统中比例，进一步评估太阳能系统用于制冷热源的贡献率。冬季采暖期，我们计划进行两种供暖方式的试验：第一种，采用从储热水池和太阳能集热幕墙直接空调输送热媒水；第二种，探讨以储热水池的热水为低温热源由热泵提升后用于采暖，研究和讨论太阳能跨季节贮存在此套采暖系统中的价值和意义。通过对光电系统的输出计量，我们将可以得出光电系统的实际发电量。实验和数据采集需要进行冬季、夏季工况下各至少一个典型月份的连续实验记录、测算评估。八、研究、试验方案九、经济性和社会效益分析与用天然气采暖空调及供热水相比，太阳能等新能源替代建筑用能80%以上，节约费用82%。有效减少污染物排放，低电力消耗，减轻电网压力。系统运行费用预测1．项目的开发工作现在的物质条件场地自给，公共工程基本齐全，配电设施良好，有部分简单测试仪器，尚缺一些专用仪器设备、配套设备，已建成的装置需改进提高，部分装置需要拆除重建。2、项目主要负责人和主要承担人员陈勇李先航江希年罗赞继李戬红马伟斌赵大山吴艳元杨金良王洪宽赵震刘小龙

十、立项条件分析新能源示范建筑施工现场十一、经费来源总预算

年度经费来源合计使用计划2002年2003年2004年单位自筹1500100045050申请国家拨款200200地方拨款100100总计1800130045050单位：万元基建：1435万元新能源设备系统：300万元能源材料费：25万元试验合作外协费：9万元