1、新能源房屋的研發和產業化中建材（鎮江）光電應用技術研究院成惠峰目錄n一、國內外發展現狀n二、新能源房屋概念n三、項目主要內容n四、項目總體目標一、國內外發展現狀n被動式房屋20世紀90年代德國法蘭克福，這類住宅使用性能極好的絕熱材料和復雜的門窗主要通過住宅本身的構造作法達到高效的保溫隔熱性能，并利用太陽能和家電設備的散熱或居住者身體釋放的能量為居室提供熱源，減少或不使用主動供應的能源，即便需要提供其他能源，也盡量采用清潔的可再生能源。一、國內外發展現狀n 日本三澤房屋“零能耗”住宅3個要素，即：通過提高住宅性能來達到消耗能源的削減；通過高效率設備將使用能源最小化；通過再生能源的使用實現必要能源

2、的自我供給。n 德國拜耳集團的EcoCommercial Building（ECB，生態商用建筑）德國曼海姆建設Net Zero Day Care Center（零排放幼兒園），其中可見屋頂鋪設的太陽能電池板。一、國內外發展現狀n 天津大學建筑學院“未來小屋” n 參加2010年“太陽能十項全能競賽”，小屋整體造價僅為20余萬歐元（約合200余萬元人民幣），建筑面積 74平方米、一室一廳，突出“天人合一”的古典中國哲學和人文特征，屋內四季保持在恒溫241，濕度4055%左右。n 皇明道格拉斯“零能耗”別墅n 以“零能耗”為設計建造標準，綜合運用了太陽能熱水、太陽能制冷采暖、跨季節蓄能、太陽能煙

3、囪、地源熱、太陽能光伏發電、被動式太陽房、溫屏節能門窗、高效圍護保溫體系、建筑外遮陽等多項建筑節能技術。二、新能源房屋概念n新能源房屋的概念可以定義為：以最大限度地利用新能源、盡可能降低能源消耗為目的，通過光伏、光熱、風能、地能、生物能、儲能、新型建筑結構、高性價比保溫隔熱材料及構件、高效能內部設備和器件、智能化管理控制系統實現增能（創能）、減能（節能）、儲能、智能一體化功能的新型房屋系統。 二、新能源房屋理念 單個新能源房屋通過最大限度的利用太陽能（包括太陽能光熱及光伏系統），每年可節約標準煤40多噸，減排二氧化碳100多噸。 除太陽能光熱、太陽能光伏發電外，新能源房屋還應用了污水處理系統，

4、雨水回收利用系統，地源熱泵，圍護體系高效節能技術，EWMS能源管理系統，以及多能源互補技術等多項領先技術，使傳統能源消耗近乎為零。節能、環保、安全、舒適創能創能節能節能儲能儲能智能智能1、創能新能源應用技術n晶硅太陽能發電系統n薄膜太陽能電池幕墻n百葉式光伏玻璃n平板集熱器n小型風電系統n天然氣冷熱電三聯供n燃料電池a.屋頂晶硅太陽能發電系統 太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。太陽能電池中硅系太陽能電池是發展最成熟的。以200m2為例，最大輸出功率約25100WP，單位面積發電量125.5kWh/m2，年發電量約20000度。提供可再生能源2.054MWh。a.墻體薄膜太陽能

5、電池系統n 薄膜電池太陽電池除了平面之外，也因為具有可撓性可以制作成非平面構造其應用范圍大，可與建筑物結合或是變成建筑體的一部份。單位面積年發電量約800kWh/m2 。n 薄膜電池具有質量輕、透光性較好、柔韌性好、易于與建筑材料集成的特點，在建筑一體化領域具有顯著的應用優勢，不占用額外的地面空間，節省土地資源。同時薄膜電池基本不受高溫影響；由于弱光發電性能好，薄膜電池可在早晨、下午或陰天等光線較弱的時候進行發電。a.百葉式光伏玻璃n太陽能百葉窗區別于傳統的百葉窗，表面采用太陽能電池，除了能夠起到傳統百葉窗的功能以外，還可以吸收太陽光，并轉化為電能，自動調節室內溫度以及光線的強弱。b.平板太陽

6、能（藍膜）光熱系統n 藍膜光熱通過一定的理化作用，將吸熱材料噴涂于金屬表面，以達到吸收太陽能光線中的熱量的作用。利用PVD（物理氣相沉積）技術，采用真空磁控濺射方法鍍在金屬基材上，可吸收5-25um范圍內可見光及紅外線。n 平板太陽能集熱器與傳統熱水器相比，可真正實現與建筑一體化，并進一步提高能源利用效率。c.小型風電系統n 家用風力發電系統有一個設計獨特的風車，垂直翼根據航空動力學設計，能借助來自各方向的風力使風車轉動，風速2米就可以開始發電。風車幾乎沒有噪音，因此為在住宅密集地區使用創造了條件。n 假定一個4口之家每個月使用的電量大致是290度，如果住在月平均風速為7米左右的沿海地區，月發

7、電量大約為260度。簡單計算，約6年就可以收回初期投資。 d.天然氣冷熱電三聯供系統n 燃氣冷熱電三聯供，即CCHP（Combined Cooling, Heating and Power），是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機、微燃機或內燃機發電機等燃氣發電設備運行，產生的電力供應用戶的電力需求，系統發電后排出的余熱通過余熱回收利用設備向用戶供熱、供冷。通過這種方式大大提高整個系統的一次能源利用率，實現了能源的梯級利用。n 冷熱電三聯供是分布式能源的一種，具有節約能源、改善環境，增加電力供應等綜合效益。e.燃料電池系統n 燃料電池是一種利用燃料（如氫）和氧生成電力和熱量的裝置。對于經歷過計劃停

8、電的消費者來說，燃料電池“能夠在自己家中發電”的特點變得非常吸引力。n 家用燃料電池可在家中發電，還可利用熱量燒熱水。熱電聯產系統可利用同時產生的熱量燒熱水，熱水暫時儲存在儲水槽中，用于廚房和浴室。由于可徹底使用燃料中的能量，因此環保性能也非常出色。2、節能新型節能房屋結構n房屋技術體系n屋頂及復合墻體構造n墻體溫度變化趨勢技術體系 - 輕鋼墻體受力體系由輕鋼密肋柱及及復合圍護構成，各項建筑物理性能卓越，是高效節能型綠色建筑體系。該體系適用于1-3層建筑。技術體系 -木結構體系房屋n 保溫隔熱：先進的圍護外保溫方式，滿足我國最新建筑節能標準，杜絕冷熱橋現象。結合具體戶型進行建筑耗熱量的計算，保

9、證建筑耗熱量14.65W/m2， 滿足65%節能的要求。 n 透氣防潮：復合圍護構造內專設單向透氣層，使墻體及屋面具有“呼吸”功能。 混合型住宅的工廠化制造復合墻體溫度變化示意圖外墻裝飾通氣層保溫材料防潮紙結構板材石膏板輕鋼龍骨房屋性能n保溫隔熱n安全可靠n隔聲降噪n防潮通風n節能環保配套節能/節水房屋部品n污水處理系統n雨水回收凈化系統n地源熱泵系統n水源熱泵系統n3、儲能-a.蓄電系統n 晴朗的白天，太陽能板提供的能量通過MPPT給電池充電，電池的能量通過逆變器的轉換，供給用戶負載。n 在陰雨天，市電通過整流器給電池充電，電池的能量通過逆變器的轉換，供給用戶負載。n 在夜晚，電池中儲存的能

10、量通過逆變給負載供電。 3、儲能-b. 蓄熱/冷系統n 鵝卵石跨季節蓄能：鵝卵石有黑、白、黃、紅、墨綠、青灰等多種顏色。鵝卵石導熱系數為2.2 W/(mK)，熱擴散速率為11.310-7m2/s，比熱容為0.92KJ/Kg.k，密度為2500kg/m3。本建筑選用了鵝卵石作為蓄能材料，儲存太陽能系統中多余的熱量。鵝卵石存放在道格拉斯別墅兩個地下80m2蓄能室中，蓄能室高4.2m。蓄能室的地面、屋頂及四周墻體采用擠塑保溫板進行保溫，防止熱量散失。n 玻璃微珠復合蓄熱/冷材料和構件：為光電院專利技術，同樣起到儲存釋放多余熱/冷量的目的。四、智能EWMS能源網絡管理系統Energy Web Mana

11、gement Systemn以新能源（太陽能、風能、地熱等）作為主供電系統，通過電儲能系統根據發電量、儲電量與耗能量之間的匹配關系，在滿足房屋體負荷需求的狀況下，利用最佳的經濟策略和安全策略，保障服務的電能平穩運行。n在滿足功能需求的狀況下，通過情景化的優化控制，實現用戶扁平化管理，并保障設備安全運行。EWMS負荷邏輯圖EMS物聯網家居系統新能源房屋主動、集成、協調、智慧、靈活n 在能源使用上，除了通常采用的隔熱、保溫結構等被動應對措施外，能因地制宜、量能而用地主動生產和利用能源；n 通過對房屋諸多系統的優化集成，使各系統能安全、可靠、高效地運行；n 具有典型的地理、氣候、能源供應等環境適應性

12、，各系統間能協調互動，猶如一個有機的整體，共同應對各類情況；n 通過采用具有智慧的智能化、網絡化信息管理系統，能使建筑根據實際情況靈活做出適度反應，實現采用互聯網方式管理能量，并使室內溫度、濕度、空氣保持在一個宜人的狀態；n 新能源房屋由于可實現離網運行，因此具有極大的靈活性和擴充性，可結合風光互補系統、生活污水處理系統、小型海水淡化系統、地/水源熱泵系統、電動或混合動力車；可以應用于海島、沙漠、戈壁等電網不完善的諸多特殊地域；在城市則能與城市電網進行良好的耦合。三、研究主要內容n1、光伏光熱技術與建筑有效結合的一體化技術研發以及工廠化制造技術n2、儲能系統與能源管理系統在建筑應用研究和示范n3、開發智能能源管理系統（EWMS）n4、太陽能建筑材料與構件一體化方向的標準研究已完成工作n1、安徽寧國新能源示范房屋，計劃今年將在鎮江新區建設移動型新能源房屋，明年再安徽蚌埠建設新能源示范房屋n2、10月12-14日的寧國光伏建筑一體化標準論壇n3、10月31日在鎮江召開“新能源建筑材料與構件一體化標準研討會”，召集相關