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基本信息

項目名稱：
實用型建筑節(jié)能系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡介：
本設(shè)計將太陽能光熱系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)相結(jié)合，通過設(shè)計完整的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)對工作溫度的要求，提高系統(tǒng)各部件的效率，從而提高太陽能的利用率。通過設(shè)計計算選出各部件型號，設(shè)計了利用太陽能集熱器、熱泵、雙水箱等部件的有效結(jié)合的新型建筑節(jié)能系統(tǒng)。
詳細(xì)介紹：
我國北方地區(qū)冬季日照時間短溫度低，為了實現(xiàn)太陽能的充分利用，本設(shè)計將太陽能光熱系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)相結(jié)合，通過設(shè)計完整的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)對工作溫度的要求，提高系統(tǒng)各部件的效率，從而提高太陽能的利用率。通過設(shè)計計算選出各部件型號，設(shè)計了一套利用太陽能集熱器、熱泵、雙水箱等部件的有效結(jié)合的新型建筑節(jié)能系統(tǒng)。結(jié)合實際問題對現(xiàn)有設(shè)計系統(tǒng)進行可行性分析，得出在太陽能供熱采暖系統(tǒng)壽命期內(nèi)的收益約為951158.7 元，靜態(tài)回收期Pt為3.8 年。該系統(tǒng)在保證了陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽能資源不足時的供熱需求下，充分利用了清潔無污染的綠色能源，又減少了鍋爐供暖對環(huán)境的污染，達(dá)到節(jié)能減排的作用。

作品圖片

  • 實用型建筑節(jié)能系統(tǒng)
  • 實用型建筑節(jié)能系統(tǒng)

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

我國北方地區(qū)冬季日照時間短溫度低，為了實現(xiàn)太陽能的充分利用，提高系統(tǒng)各部件的效率，從而提高太陽能的利用率，通過設(shè)計計算選出各部件型號，設(shè)計了利用太陽能集熱器、熱泵、雙水箱等部件的有效結(jié)合的新型建筑節(jié)能系統(tǒng)。 創(chuàng)新點：成熟技術(shù)+有效結(jié)合。本發(fā)明將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能光熱系統(tǒng)進行了有效結(jié)合；本發(fā)明主要采用太陽能系統(tǒng)、熱泵、雙水箱結(jié)構(gòu)的有效結(jié)合方式，滿足建筑對熱水溫度和供暖溫度的要求。 技術(shù)關(guān)鍵：1、防凍措施：直接利用逆循環(huán)，利用低溫蓄熱水箱熱水加熱集熱器及其管道。2、熱泵：提高工作效率，COP系數(shù)可達(dá)5左右。利用現(xiàn)有供暖設(shè)備，無需重新鋪設(shè)地板輻射采暖系統(tǒng)，經(jīng)濟節(jié)能。3、將熱泵與太陽能技術(shù)有效結(jié)合，進一步提高熱效率。4、生活熱水供水溫度為50-60°；供暖系統(tǒng)的溫度為75°。為實現(xiàn)不同的供水溫度要求，本系統(tǒng)利用雙水箱結(jié)構(gòu)。貯水箱采用垂直分層水箱，充分利用溫度分層，提高熱效率，并將蓄熱過程分預(yù)熱和全熱階段，合理分布，充分利用空間。5、采用熱泵與雙水箱的有效結(jié)合，首先利用低溫蓄熱水箱對高溫蓄熱水箱進行預(yù)熱，然后通過傳感器感知溫度，控制熱泵的開啟，利用熱泵對高溫蓄熱水箱進行再熱，達(dá)到所需采暖溫度75℃以上。6、本系統(tǒng)中由于低溫蓄熱水箱水溫的自然垂直分層以及熱量不斷被高溫蓄熱水箱和熱泵循環(huán)利用，低溫蓄熱水箱下部水溫較低，通過板式換熱器換熱，使集熱器回水溫度較低，從而提高集熱器的工作效率。 主要技術(shù)指標(biāo)：參考《太陽能供熱采暖應(yīng)用技術(shù)手冊》。

科學(xué)性、先進性

本系統(tǒng)針對北方寒冷地區(qū)，以太陽能作為能源，將太陽能系統(tǒng)、熱泵、雙水箱等部件進行了有效結(jié)合，從而解決北方寒冷地區(qū)冬季供暖和供熱水的實際需求。與大多數(shù)太陽能集熱系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)無需改變原有建筑模式，可以利用現(xiàn)有供暖設(shè)備，減少太陽能熱水系統(tǒng)的總投資，同時保證了陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽能資源不足時的供熱需求。充分利用了清潔無污染的綠色能源，減少了對環(huán)境的污染，對于環(huán)保意義重大。 通過整體的有效結(jié)合，提高了各部件的效率。 通過結(jié)合實際問題對現(xiàn)有設(shè)計系統(tǒng)進行可行性分析，以哈爾濱工程大學(xué)第五公寓為例，計算在采暖季用太陽能做輔助熱源的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。得出在太陽能供熱采暖系統(tǒng)壽命期內(nèi)的收益約為951158.7 元，靜態(tài)回收期Pt為3.8 年?？梢娫撓到y(tǒng)既減少太陽能熱水系統(tǒng)的總投資，在保證了陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽能資源不足時的供熱需求下，充分利用了清潔無污染的綠色能源，又減少了鍋爐供暖對環(huán)境的污染，達(dá)到節(jié)能減排的作用。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

本作品于2011年5月學(xué)校舉辦的第十七屆“五四杯”中榮獲二等獎。

作品所處階段

本作品目前處于實驗室模型階段，但由于經(jīng)過深入的研究與設(shè)計，及詳細(xì)計算，在五四杯比賽中得到某公司關(guān)注。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

專利實施許可

作品可展示的形式

模型 視頻

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

本設(shè)計可以在太陽能充足的供任何地區(qū)使用，不受地形限制。由于其采用現(xiàn)有成熟技術(shù)進行有效結(jié)合，節(jié)約成本，同時提高太陽能的利用率。本設(shè)計以學(xué)校五公寓為例進行具體設(shè)計計算，在滿足北方寒冷地區(qū)的供暖供熱水需求基礎(chǔ)上，得出在太陽能供熱采暖系統(tǒng)壽命期內(nèi)的收益約為951158.7 元，靜態(tài)回收期Pt為3.8 年。

同類課題研究水平概述

文獻(xiàn)1研究了一種太陽能建筑一體化節(jié)能系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)、智能用電控制系統(tǒng)、節(jié)能照明及各類用電設(shè)備、太陽能光熱熱水系統(tǒng)、地?zé)崮軗Q熱系統(tǒng)、熱泵機組等。太陽能光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)提供建筑物的所有供電，太陽能光熱熱水系統(tǒng)設(shè)置在建筑物頂層或朝陽墻面上。 文獻(xiàn)2研究了一種全天候雙水箱太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽能集熱水箱和熱泵單獨與熱水供應(yīng)水箱進行連接，供熱，該系統(tǒng)有充分利用太陽能和采用高效熱泵低谷電供熱節(jié)能的優(yōu)點。 文獻(xiàn)3提供了一種太陽能熱水加熱系統(tǒng)，利用氣液相變收集太陽能量，使用一儲熱水箱和一預(yù)熱水箱，將冷水注入預(yù)熱水箱，進而供應(yīng)給儲熱水箱，從儲熱水箱出口出來的熱水一方面供應(yīng)使用，另一方面對將剩余熱水對預(yù)熱水箱進水口水進行加熱。 文獻(xiàn)4提供了一種利用太陽能集熱器熱載體分別加熱兩個蓄熱水箱，其中一水箱僅利用太陽能集熱器中的載熱體通過換熱器加熱，另一較大水箱利用熱泵作為輔助熱泵將熱水加熱到所需溫度。 文獻(xiàn)5提供了一種結(jié)構(gòu)采用兩水箱，一水箱利用太陽能集熱器供熱，另一水箱用熱泵系統(tǒng)進行加熱到沸騰等所需溫度。兩水箱出水口分別與水壓開關(guān)裝置相連，若利用集熱器加熱的水箱水溫滿足要求，直接利用第一水箱的水，當(dāng)水溫不夠時，利用第二水箱的熱水供應(yīng)。 文獻(xiàn)6提出了一種混合熱水供應(yīng)系統(tǒng)，主要采用兩個水箱，其中一個水箱利用太陽能加熱，達(dá)到一定溫度，另水箱利用熱泵加熱達(dá)到更高水溫。從經(jīng)熱泵加熱的水箱出水口供應(yīng)高溫水，第一個水箱出水管與經(jīng)熱泵加熱的水箱中部出水管通過閥門連接，提供中溫水。 文獻(xiàn)7提出了一種熱水供應(yīng)系統(tǒng)，夜晚利用熱泵加熱蓄熱水箱內(nèi)的熱載體，但這樣將會降低第二天白天時的集熱器的效率，因此需要采用較大的水箱儲存熱載體。采用不同種類熱源的熱載體供應(yīng)系統(tǒng)有多個第一熱載體儲存部分。第二熱載體儲存部分由熱泵等類似輔助熱源加熱，可以向第一熱載體儲存部分任意提供熱量，或由集熱器等熱源提供熱量，但這種熱源是連續(xù)地向熱載體儲存部分供熱。 1．太陽能建筑一體化節(jié)能系統(tǒng) 2. 全天候雙水箱太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng) 3. 太陽能熱水供熱系統(tǒng) 4. 帶熱泵加熱單元的太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng) 5. 熱水儲存類型的熱水加熱器 6. 混合熱水供應(yīng)系統(tǒng) 7. 熱介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)
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