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世界能源和環境問題的日益嚴峻使人類對可再生能源和清潔能源的利用空前關注，太陽能的熱利用便是可再生能源利用的良好途徑。傳統的太陽能熱利用以家庭方式為主，存在諸多發展限制，因而發展規模化的太陽能熱利用技術是未來太陽能利用的趨勢。太陽能規模化熱利用的最大障礙是其獲取受制于氣候因素，不能全天候穩定供熱，因而必須尋求可靠、經濟、環保的輔助能源，以實現熱量的穩定供給。燃煤、燃油、燃氣、電熱等輔助供熱方式均存在經濟性、環保等限制因素，難以較好地滿足使用要求。本項目以高效、環保的空氣源熱泵技術作為太陽能系統的輔助熱源，開發出了『模塊化太陽能熱泵中央熱水系統』成套產品，有效解決了傳統太陽能規模化熱利用的不穩定及經濟性雙重瓶頸問題，實現了全天候穩定供熱。本產品是一種綜合利用太陽能和空氣熱能，生產和供應50～60℃生活及生產用熱水的集中供熱成套裝置，主要用于賓館、酒店、健身房、營業性洗浴場所、廠礦和學校集體宿舍、住宅小區等的24小時生活熱水集中供應，以及食品、醫藥、輕紡、化工等生產過程的產品預熱或包裝洗滌等熱水供給。該裝置的能量來源約為太陽輻射70％、空氣熱能20％，電能10％，年綜合能效比高達8～12。 本項目的主要技術創新性和領先性在于：①綜合經濟指標先進，年均綜合能效比達8～12，工程規模越大投資的經濟性優勢越明顯。②環境保護方面的優勢，本產品90％的能量來源于太陽能和空氣能，僅消耗約10％的電能，沒有任何環境危害，且初級能源利用率很高。③氣候適應能力方面的優勢，普通熱泵一般難以較好勝任5℃以下的環境溫度，本項目產品可勝任-15℃的環境溫度并在此溫度下保持較高的效率。④技術含量方面的優勢，本項目產品采用模塊化設計，可根據工程需要隨意組合，整個“中央熱水系統”只需采用一個控制儀就可實現系統中全部機組和設備控制，實現無人職守自動工作，并具有機組保護、故障診斷、遠程監控等功能，用戶使用極為簡單、方便。 隨著我國城市化建設進程的加快及人民生活水平的提高，中央熱水工程的發展極為迅速，市場需求急劇增長。太陽能熱泵中央熱水系統以其遠超過其他熱水生產方式的經濟性優勢近年來受到了市場的高度矚目，我國建設部及許多城市已經頒布了在新建建筑物中使用太陽能的鼓勵性政策，江蘇、廣東等地還通過立法強制推行，這都是本項目發展的有力背景，該項目已經受到了眾多廠家的關注。該產品以工程成套的方式銷售和安裝，市場售價約為每噸產水2～3萬元，毛利率約為30％，年產量5000噸，連通工程安裝及附屬設備產值總計約1～1.5億，產品可覆蓋約4～6個省份，并帶動經銷商層面利潤約500～800萬元，目前產品市場需求處于迅速攀升階段，具有良好發展前景。

本實用新型公開了一種空氣沖刷脫垢的電化學軟化水系統。該系統由電化學反應器和沉淀池串聯而成。采用兩個步驟交替操作；水軟化階段：硬水通過電化學反應器，利用直流電促進水電解，分別生成CaCO3 和Mg(OH)2并沉積于陰極表面，水中的硬度離子得到去除；陰極脫垢階段：向電化學反應器同時通入水和壓縮空氣，利用氣泡破裂產生的剪切力，對陰極進行脫垢處理；在脫垢的同時，借助電化學反應器中連續流動的水流，使得被脫除的沉淀排出電化學反應器。電化學反應器出水經過沉淀池，水與懸浮固體在沉淀池得到分離，出水通過沉淀池出水閥排出。本實用新型適用于電力，石油，暖通等行業工業循環水的軟化以及電鍍漂洗等含重金屬離子廢水的凈化。

該項目屬于節能環保新能源領域，目前已經進入產業化階段。 隨著城市的發展，城市供水二次加壓泵站已經是工礦企業、學校、小區和城市高層建筑等給水系統中不可缺少的組成部分。 目前，二次加壓泵站的常規工作方式都是采用市政管網中的水直接進到低位蓄水池儲存和調節水量，然后用加壓水泵從低位蓄水池吸水加壓后送到高層用戶。這樣城市給水管網的余壓（隨著加壓泵站在市政管網中的位置不同而不同，一般在0.18Mpa-0.40Mpa）就被完全無功消耗了，浪費了能量。 如何將管網余壓利用，節省管網余壓，又不影響周圍市政管網的供水能力，產生更好的社會效益和經濟效益就成為當代給排水領域一個嶄新的課題。 針對以上問題，經過近5年的研究和生產實踐，我校土建學院市環系姚宏老師節能課題組開發出來一種新型、高效的節能設備及相應的優化控制系統：管網余壓利用節能器。該系統在工程實踐中的使用證明可以有效提高泵進口壓力，變頻泵將隨著進水壓力的升高而轉速下降，泵的工作揚程減少，能耗降低，從而達到節能的目的；同時克服了現有直抽供水產品對供水管網和特殊用戶的不利影響。本技術已獲得2項國家發明專利。 該系統具有以下優點： （1）保證管網最低壓力且無負壓 該設備采用中國最新專利技術，通過設計獨特的優化控制系統，可以保證自來水管網的最小壓力要求，防止自來水管網壓力的下降問題，不影響周圍用戶用水安全，如用戶條件符合相關部門要求，可實現在自來水管網上直接加壓供水。 （2）無二次污染 由于該設備為全密封結構，根據工程具體情況可有效減小清水池容積或可以不用修建水池，降低了傳統水池供水方式中存在的二次污染問題。 （3）節能效果顯著 可充分利用自來水管網的余壓，當自來水管網流量及壓力滿足需要時提升設備就停機，壓力全部由自來水管網直接供給；如流量不滿足時提升設備從水池和管網可同步供水；流量大時則可及時補充清水池；因此在常規二次加壓基礎上節能效果根據用戶進出水壓力情況可達30%-90%。 （4）節約一次性投資 采用該設備可降低水池容積或不用建水池、水箱，節約了修建水池或水箱的一次性投資。另外，因采用該設備降低了二次污染，不需要上二次處理設備，進一步節約了一次性投資。 （5）不浪費水資源 由于使用該設備的供水方式及特點，減少了二次加壓過程中普遍存在的跑、冒、滴、滲、漏問題，不浪費水資源，節水非常顯著。 （6）使用壽命長 該設備主要元器件全部采用進口件，控制功能強大，自動化程度高，無需人員值守，既可自動運行，又可手動運行，對管網、電網無沖擊，設備使用壽命長。 （7）占地小、安裝快捷方便 設備對泵房基礎無特殊要求，成套出廠，施工周期短，安裝快捷方便。 應用范圍： （1）適合任何新建和改擴建二次加壓供水泵站（包括直接加壓和間接加壓泵站）； （2）城鎮供水系統中居民、企事業單位、學校、公共建筑的樓房或小區的生活供水系統、消防供水系統或生活與消防共用供水系統； （3）高層建筑分級加壓聯動控制節能供水系統； （4）各類廠礦生產供水系統或生產與生活共用供水系統。

利用三維高結晶度的Bi納米結構抵消儲能轉換反應引起的結構內應力，成功構筑了首款可充放的Ni//Bi電池（Adv. Mater., 2016, 28, 9188–9195．）。為了進一步提高鎳鉍電池的能量密度和壽命，該團隊在前期基礎上最近通過原位活化的策略制備了一種高載量的三維多孔的鉍-碳復合材料，作為水系鎳鉍電池的高性能負極材料。這種多孔氮摻雜的碳三維結構不僅可以實現高載量鉍的均勻負載，而且可以提供快速的電子傳輸和離子擴散的通道，有利于提高電極的容量和倍率性能。因此，制備的鉍-碳復合電極具有很好的潤濕性和活性面積，表現出較高的容量（2.11 mAh cm-2和166.2 mAh g-1）和優異的倍率性能（2.11 mAh cm-2和120 mA cm-2）。更重要的是，基于這種鉍-碳復合材料為負極，Ni-NiO為正極組裝的柔性鎳鉍水系可充放電池具有很高的能量密度（16.9 mWh cm-3）和出色的循環壽命（充放電5000次后仍有94%的容量保持率），優于很多研究報道的水系電池。

本發明公開了一種抽水蓄能機組過水系統的建模方法，利用電路等效法建立抽水蓄能機組的有壓管道模型、調壓室模型和水泵水輪機模型；根據上述模型形成抽水蓄能機組過水系統等效電路模型；并根據多維基爾霍夫電壓和電流定理，建立過水系統的等效電路網絡的常微分矩陣方程；本發明提出的建模方法，通過基于電路等效法的抽水蓄能機組調節系統數學模型仿真方法進行了驗證，驗證結果表明所建立的抽水蓄能機組過水系統模型可更大程度地滿足水電能源系統仿真和電力系統分析的精細化建模要求。

針對城市排水管網有害氣體如硫化氫（H2S）和甲烷（CH4）等風險管控難題，通過機制研究、模型建立、技術研發等形成了城市排水系統有毒有害氣體管控集成技術。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 針對城市排水管網有害氣體如硫化氫（H2S）和甲烷（CH4）等風險管控難題，通過機制研究、模型建立、技術研發等形成了城市排水系統有毒有害氣體管控集成技術，近五年共發表11篇SCI論文，包括5篇Water Research.和1篇Environment International，并有1篇發表在我國高質量科技期刊 Journal of Environmental Sciences上，另外授權國家發明專利2項和計算機軟著1項。簡短介紹如下： 1）機制研究。針對排水管網內H2S和CH4產生機制不明的問題，揭示了生物膜在下水道H2S和CH4產生過程中所起關鍵作用，闡釋生物膜內部空間結構動態演化對硫化氫濃度波動的影響機制，指明了下水道有害氣體控制方向的“靶心”。 2）模型建立。針對排水管道中H2S和CH4產排規律不明及缺乏準確的預測手段問題，建立首個基于生物膜模型的城市排水管網水質數學模型BISM，首次定量揭示了復雜多變條件下排水系統中有害氣體形成釋放規律，為精準、高效管理控制排水系統有害氣體污染提供了強有力的技術支撐。此外，開發了H2S產排預測軟件，牽頭制定國內第一個排水管網H2S風險管理技術標準“廣東省地方標準《城市排水管網有毒有害氣體監測與風險分級管理技術標準》”，并于大灣區各地試行。進一步，應用數學模型和實驗證實，揭示廚余垃圾粉碎后排入下水道會帶來H2S和CH4濃度劇增的風險，為我國的垃圾分類管理政策制定提供科學依據 3）技術研發。分別從①抑制生物膜內的SRB活動。②限制生物膜中的硫化物跨相遷移。③氧化污水中硫化物和④限制氣態H2S在管內聚集，四個維度研發多種適用于排水系統的H2S控制技術和實施策略，提出H2S污染治理的系統化解決方案。 本集成技術屬于國際領先技術，相應成果已發表在相關SCI論文上，并且其中5篇發表在環境領域頂級期刊Water Research上，具有很強的先進性和獨占性。

1 成果簡介屋面雨水排水系統對于大型工業廠房、體育館、展覽館、候機樓等跨度大、結構復雜的屋面來說是非常重要的安全設施系統。其功能是依靠水流自身的重力或水流在管道內流動時產生的負壓抽吸力將降雨產生的屋面積水安全、快速的排放到市政雨水管道內，避免發生雨水通過天窗翻入建筑物內以及地面冒水等現象。 與現有的屋面排水系統相比，“改進型虹吸流雨水排水系統”結合我國的實際情況， 采用了更先進的設計原理、理論和方法， 因此具有優異的排水能力、 自清潔能力、經濟性和可靠性。 建國初期，我國的屋面雨水排水系統主要參考前蘇聯的設計方法，工程建設中完全采用重力式屋面雨水排水系統，導致 20 世紀 50 年代屋面雨水在全國范圍內引發了很多問題，造成重大損失。 20 世紀 60 年代初期開始，由清華大學和機械工業部設計研究總院等單位合作，清華大學王繼明教授主持開始研究屋面雨水排水系統的設計及計算，研究組采用了摻氣水流等更合理的理論，經過兩個階段的研究，研究成果于 1988 年編入《建筑給水排水設計規范》GBJ 15-88，經過 20 年的實踐驗證， 取得了非常滿意的應用效果。 近年來，研究組在應用經驗的基礎上，進一步深入分析，完善了原有的研究成果，得到了更具應用價值的屋面雨水排水系統設計計算方法及“改進型虹吸流雨水排水系統”。本成果獲得 1996 年教育部科技成果三等獎。 這是是我國自主開發的、具有里程碑意義的大型屋面雨水排水系統。 目前，我國處于社會主義建設的新時期，工業、運輸、娛樂、體育、民用等事業的發展極大的促進了大型建筑的建設，安全可靠的屋面雨水排水系統具有廣闊的市場前景和價值。2 應用說明“改進型虹吸流雨水排水系統” 由清華大學等單位結合國內具體情況經過長年試驗研究、驗證獲得，屬于自主開發產品。主要由以下部分組成：“改進型虹吸流雨水排水系統”設計程序、雨水排水系統（包括雨水斗、連接管、懸吊梁、立管、固定件、排氣裝置）、施工要求和規定等。 應用時主要通過設計程序確定出專門雨水斗的位置、個數、懸吊梁的高度等關鍵參數，然后由建筑單位進行施工。施工過程要滿足相應的要求和規定。3 效益分析針對屋面雨水排水量 72 L/s，屋面雨水天溝長度 60m，且排水管材為焊接鋼管的初始條件，分別采用現有屋面排水系統和“改進型虹吸流雨水排水系統” 進行排除，結果顯“改進型虹吸流雨水排水系統”建設材料消耗最少，建設成本比現有屋面雨水排水系統節省 30%以上。

本發明提供了一種季節性浸水路基內部單向排水系統，包括：組合式防滲層、管式滲溝、仰斜式單向排水管、階梯式土工格室和砂石墊層，尤其是仰斜式單向排水包括仰斜式排水管、喇叭形出水口及單向排水閥體，仰斜式排水管頂部帶孔，一端同滲溝排水管連通，另一端傾斜穿過邊坡防滲層。本發明通過防滲層、滲溝、排水管的綜合使用，兼顧了浸水路基防滲、排水兩方面需求；通過設置新型單向

世界能源和環境問題的日益嚴峻使人類對可再生能源和清潔能源的利用空前關注，太陽能的熱利用便是可再生能源利用的良好途徑。傳統的太陽能熱利用以家庭方式為主，存在諸多發展限制，因而發展規模化的太陽能熱利用技術是未來太陽能利用的趨勢。太陽能規模化熱利用的最大障礙是其獲取受制于氣候因素，不能全天候穩定供熱，因而必須尋求可靠、經濟、環保的輔助能源，以實現熱量的穩定供給。燃煤、燃油、燃氣、電熱等輔助供熱方式均存在經濟性、環保等限制因素，難以較好地滿足使用要求。本項目以高效、環保的空氣源熱泵技術作為太陽能系統的輔助熱源，開發出了『模塊化太陽能熱泵中央熱水系統』成套產品，有效解決了傳統太陽能規模化熱利用的不穩定及經濟性雙重瓶頸問題，實現了全天候穩定供熱。本產品是一種綜合利用太陽能和空氣熱能，生產和供應50～60℃生活及生產用熱水的集中供熱成套裝置，主要用于賓館、酒店、健身房、營業性洗浴場所、廠礦和學校集體宿舍、住宅小區等的24小時生活熱水集中供應，以及食品、醫藥、輕紡、化工等生產過程的產品預熱或包裝洗滌等熱水供給。該裝置的能量來源約為太陽輻射70％、空氣熱能20％，電能10％，年綜合能效比高達8～12。

本成果針對循環冷卻水系統設置數臺同型號的大泵和數臺同型號的大泵加 1 臺小泵兩種情形，提出一種以電廠發電功率與循環冷卻水系統耗電功率的差最大為目標，通過科學計算和分析，求解循環冷卻水系統最優開機組合的精確定量確定方法。不需增加任何設備和調節裝置，即可實現循環冷卻水系統水泵開機組合優化運行，每年可增加凈收益500~2000 萬度電。