建筑節能技術

建筑節能的國內外現狀建筑節能基本原理

建筑節能基本方法建筑設計與建筑節能建筑能耗模擬及節能檢測技術基本內容：章7太陽能利用技術太陽能熱水器太陽能制冷與空調太陽能熱泵被動式太陽能建筑章7太陽能利用技術

太陽能利用涉及的技術問題很多，但根據太陽能的特點，具有共性的技術主要有四項，即太陽能采集、太陽能轉換、太陽能貯存和太陽能傳輸，將這些技術與其它相關技術結合在一起，便能進行太陽能的實際利用---光熱利用、光電利用和光化學利用。太陽能熱利用太陽能低溫熱利用

(Solarlow-temperatureheatutilization,T≤200℃)太陽能中溫熱利用(solarmid-temperatureheatutilization,200℃＜T＜800℃)太陽能高溫熱利用(solarhigh-temperatureheatutilization,T≥800℃)太陽能低溫熱利用太陽能沼氣系統solarfiredampsystem太陽能空氣集熱器solaraircollector太陽能熱泵

hybridheatpump太陽能低溫熱利用太陽能沼氣系統Solarfiredampsystem太陽能低溫熱利用太陽能空氣集熱器，建在清華大學奧運零能示范樓上Solaraircollector,builtontheroofof“BeijingOlympiczeroenergybuilding”

locatedatTsinghuaUniversity太陽能低溫熱利用太陽能熱泵太陽能中溫熱利用CPC太陽能蒸飯系統CPCsolarheatsupplysystem碟式/斯特林太陽能熱發電系統Dish/Stirlingsolarthermalpowersystem槽式聚光器Parabolictroughconcentrator太陽能中溫利用技術1.CPC鏡陣2.膨脹箱3.儲油罐4.濾油閥5.高溫齒輪油泵6.高壓蒸鍋7.流量計8.油過濾器9.高溫齒輪油泵1.CPCcollector,2.surgetank,3thermalstoragetank,4.filter,5.pump,6.pressurecooker,7.flowmeter,8.filter,9.pump泵流濾濾泵134257896碟式/斯特林太陽能熱發電系統槽式聚光器Parabolictroughconcentrator太陽能高溫熱利用塔式太陽能電站Solartowerpower高溫太陽爐Hightemperaturesolarstove塔式太陽能電站太陽能高溫熱利用太陽能高溫熱利用高溫太陽爐太陽能熱水器太陽熱水器主要由集熱器、儲熱水箱、循環水泵、管道、支架、控制系統組成太陽能熱水器1.間接循環加熱系統2.直接循環加熱系統集熱器類型平板集熱器

平板型集熱器是吸熱體表面上基本為平板狀的集熱器真空管集熱器

真空管集熱器是采用透明管并在管壁和吸熱體之間有真空空間的太陽集熱器平板集熱器平板集熱器主要由吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼組成吸熱板是平板集熱器內吸收太陽輻射能并向傳熱介質傳遞熱量的部件。其結構有管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式等。吸熱板材料有銅、鋁合金、不銹鋼、鍍鋅鋼、塑料、橡膠等。平板集熱器平板集熱器透明蓋板是平板集熱器中覆蓋吸熱板、并由透明(或半透明)材料組成的板狀部件。其作用有：透過太陽輻射，使其投射到吸熱板上；保護吸熱板；形成溫室效應。用于透明蓋板的材料主要有平板玻璃和玻璃鋼板。隔熱層是集熱器中抑制吸熱板通過傳導向周圍環境散熱的部件，用于隔熱層材料有巖棉、礦棉、聚氨酯、聚苯乙烯等平板集熱器外殼是集熱器中保護及固定吸熱板、透明蓋板和隔熱層的部件。要求外殼有一定的強度和剛度，有較好的密封性及耐腐蝕性，外形美觀。用于外殼的材料有鋁合金板、不銹鋼板、碳鋼板、塑料、玻璃鋼等。真空管集熱器真空管集熱器是將吸熱體與透明蓋板之間的空間抽成真空的太陽集熱器。一臺真空集熱器通常由若干只真空集熱管組成，真空集熱管的外殼是玻璃圓管，吸熱體放置在玻璃圓管內，吸熱體與玻璃圓管之間抽成真空真空管集熱器全玻璃真空管集熱器

吸熱體由內玻璃管組成的真空管集熱器熱管式真空管集熱器

吸熱體由金屬材料組成的真空管集熱器真空管集熱器全玻璃真空管集熱器全玻璃真空管集熱器全玻璃真空集熱器所用玻璃材料應具有太陽透射比高、熱穩定性好、熱膨脹系數低、耐熱沖擊性能好、機械強度高、適合加工特點全玻璃真空集熱器選擇性吸收涂層要有高的太陽吸收比、低的發射率，可最大限度地吸收太陽輻射，同時又盡量抑制吸熱體的輻射熱損失熱管式真空管集熱器熱管式真空管集熱器由真空集熱器、導熱塊、連集管、隔熱材料、保溫盒、支架、套管等部分組成。熱管工作原理在密閉的管內先抽成真空，在此狀態下充入適量工質，在熱管的下端加熱，工質吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下,上升到熱管上端，并向外界放出熱量，凝結為液體。冷凝液在重力的作用下，沿熱管內壁返回到受熱段，并再次受熱汽化，如此循環往復，連續不斷的將熱量由一端傳向另一端。熱管工作原理優點：熱管工質熱容量小，啟動快真空集熱管內沒有水，耐冰凍，耐熱沖擊熱管和金屬管是金屬，承壓能力強熱管保溫性能好干性連接不漏水，運行安全可靠熱管式真空管集熱器熱管式真空管集熱器太陽能熱水系統自然循環式太陽熱水系統強制循環太陽熱水系統直流式太陽熱水系統太陽能熱水系統自然循環式太陽熱水系統集熱器內工作流體，吸收太陽輻射熱，溫度升高而密度變小往上流到儲熱水桶，儲水桶內較低的水往下流至集熱器，產生自然對流循環將水加熱。自然循環式熱水器大多用在家用熱水系統，如果儲水桶和集熱器內的工作流體即為衛生熱水則為直接加熱型(單循環)，如果工作流體本身負責吸收太陽能，再間接加熱儲水桶內的用水，則屬于間接加熱型(雙循環)，熱管集熱器即屬此種太陽能熱水系統自然循環式太陽能熱水器太陽能熱水系統強制循環太陽熱水系統

利用集熱器回路上循環水泵，憑溫差控制器使儲水桶內的水強制流經太陽能集熱器，將集熱器吸收的太陽輻射能帶回儲水桶，強制循環主要用在大型熱水系統。強制循環太陽熱水系統太陽能熱水系統直流式太陽熱水系統

水通過集熱器被加熱到預定的溫度上限，集熱器出口電接點溫度計立即發出控制信號，打開電磁閥，自來水將達到預定溫度的熱水頂出集熱器，流進蓄水箱。當水溫降到溫度下限時，電磁閥關閉。太陽能熱水系統太陽能通風系統太陽能通風墻(特朗伯墻)太陽能通風系統太陽能通風系統太陽能通風系統太陽能制冷空調系統優點：減少常規能源消耗，降低運行費用太陽能吸收式制冷機以溴化鋰水溶液為工質，無臭、無毒、環保運動部件少，噪聲小同一套系統可以實現夏季制冷、冬季采暖、其他季節提供熱水，一機多用，經濟性好太陽能制冷空調系統缺點：系統初投資高太陽能輻照密度不高，集熱面積大沒有進入大規模商品化生產太陽能吸收式空調太陽能吸收式空調系統主要由太陽集熱器、吸收式制冷機、空調箱、輔助熱源和自動控制系統等幾部分構成太陽能吸收式制冷，就是利用太陽集熱器為吸收式制冷機提供其發生器所需要的熱媒水。熱媒水的溫度越高，則制冷機的性能系數(COP)越高，這樣空調系統的制冷效率也越高

太陽能吸收式空調太陽能吸收式空調夏季，被集熱器加熱的熱水首先進入儲水箱，當熱水溫度達到一定值時，由儲水箱向制冷機提供熱媒水；從制冷機流出并已降溫的熱水流回儲水箱，再由集熱器加熱成高溫熱水；制冷機產生的冷媒水通向空調箱，以達到制冷空調的目的。當太陽能不足以提供高溫熱媒水時，可由輔助鍋爐補充熱量。太陽能吸收式空調冬季，同樣先將集熱器加熱的熱水進入儲水箱，當熱水溫度達到一定值時，由儲水箱直接向空調箱提供熱水，以達到供熱采暖的目的。當太陽能不能夠滿足要求時，也可由輔助鍋爐補充熱量。非空調采暖季節，只要將集熱器加熱的熱水直接通向生活用儲水箱中的熱交換器，就可將儲水箱中的冷水逐漸加熱以供使用。太陽能吸收式空調太陽能吸收式空調利用太陽集熱器為吸收式制冷機提供其發生器所需要的熱媒水，熱媒水的溫度越高，則制冷機的性能系數(亦稱COP)越高，這樣空調系統的制冷效率也越高。若熱媒水溫度60℃左右，則制冷機COP約0.40；若熱媒水溫度90℃左右，則制冷機COP約0.70；若熱媒水溫度120℃左右，則制冷機COP可達1.10以上。太陽能吸收式空調太陽能吸附式制冷系統主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、蒸發儲液器、冷媒水系統等組成太陽能吸附式制冷系統白天，吸附床受到日照加熱，產生解吸作用，脫附出水蒸氣，系統內的水蒸氣壓力上升，達到與環境溫度對應的飽和壓力時，水蒸氣在冷凝器中凝結，同時放出潛熱，冷凝水貯存在蒸發器中。夜間，吸附床冷下來，吸附劑溫度逐漸降低，它吸附水蒸氣的能力逐步提高，造成系統內氣體壓力降低，同時，蒸發器中的水不斷蒸發出來，用以補充吸附劑對水蒸氣的吸附。蒸發過程吸熱，達到制冷的目的。

太陽能吸附式制冷系統太陽能吸附式制冷系統太陽能吸附式制冷冰箱太陽能熱泵太陽能可以直接作為采暖熱源，通過集熱器直接加熱載熱體，它也可以作為熱泵熱源。當太陽能作熱泵熱源時，實際上是指熱泵與太陽能供熱的聯合裝置。采用熱泵與太陽能聯合供熱，不僅熱泵能在較高性能系數下運行，而且供熱溫度比其他熱源高。當設有蓄熱器時，還可延長采暖時間。太陽能熱泵太陽能熱泵一般是指利用太陽能作為蒸發器熱源的熱泵系統，區別于以太陽能光電或熱能發電驅動的熱泵機組。它把熱泵技術和太陽能熱利用技術有機的結合起來，可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統性能。集熱器吸收的熱量作為熱泵的低溫熱源。太陽能熱泵直膨式太陽能熱泵系統在直膨式系統中，太陽能集熱器與熱泵蒸發器合二為一，即制冷工質直接在太陽能集熱器中吸收太陽輻射能而得到蒸發。非直膨式系統

在非直膨式系統中，太陽能集熱器與熱泵蒸發器分立，通過集熱介質（一般采用水、空氣、防凍溶液）在集熱器中吸收太陽能，并在蒸發器中將熱量傳遞給制冷劑，或者直接通過換熱器將熱量傳遞給需要預熱的空氣或水。太陽能熱泵直膨式太陽能熱泵太陽能熱泵在太陽輻射條件良好的情況下，太陽能熱泵往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發溫度，因而具有更高的供熱性能系數（COP可達到4以上），而且供熱性能受室外氣溫下降的影響較小。由于太陽能無處不在、取之不盡，因此太陽能熱泵的應用范圍非常廣泛，不受當地水源條件和地質條件的限制，而且對自然生存環境幾乎不造成影響。太陽能熱泵太陽能熱泵被動式太陽能建筑概念

通過建筑朝向和周圍環境的合理布置，內部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材料和結構、構造的恰當選擇，使建筑冬季采暖，夏季降溫被動式太陽能建筑優點：構造簡單造價低廉圍護管理方便缺點：室溫波動大，舒適性差需借助輔助熱源被動式太陽能建筑設計能量的集取與保持朝向的選擇與被動式太陽房的外形南向窗墻；東西伸展的矩形平面，立面簡單良好的保溫構造設置保護區合理布置房間被動式太陽能建筑設計采暖直接受益被動式太陽房蓄熱性能良好的重質材料窗密封及保溫窗簾被動式太陽能建筑設計采暖集熱蓄熱墻(特朗貝墻)被動式太陽房實體式可內置卷簾被動式太陽能建筑設計采暖集熱蓄熱墻被動式太陽房水墻式加熱快，均勻，蓄熱能力強，但運行管理麻煩。PCM-相變材料被動式太陽能建筑設計采暖集熱蓄熱墻被動式太陽房附加陽光間被動式太陽能建筑設計采暖屋頂集熱蓄熱被動式太陽房熱虹吸式太陽房被動式太陽能建筑設計降溫太陽能強化自然通風太陽能煙囪原理被動式太陽能建筑設計降溫改進建筑構造，完善室內氣流通道

協調室內外氣流通道方位，進風口設置于順風背陽、低氣溫處建筑遮陽立竿見影；正朝多功能、智能化、藝術化發展利用“生物氣候”減少溫度波動被動式太陽能建筑設計被動式太陽能建筑設計實例在農村建筑中的應用；（1）被動式太陽能集熱墻與新型節能灶炕耦合運行（2）窯居太陽房

被動式太陽能建筑設計被動式太陽能建筑設計實例在阿根廷應用

被動式太陽能建筑設計被動式太陽能建筑設計實例在馬德里、塞浦路斯應用

建筑一體化光伏(BIPV)系統概念太陽能光伏系統與現代建筑的完美結合優點利用閑置屋頂和陽臺；無需蓄電池等儲能設備；可最大限度發揮太陽電池的發電能力；分散就地供電對電網起到調峰作用建筑一體化光伏(BIPV)系統光伏與建筑相結合的形式光伏系統與建筑相結合光伏組件與建筑相結合建筑一體化光伏(BIPV)系統BIPV對建筑圍護結構熱工性能的影響c