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相變儲(chǔ)能建筑材料是一種新型建筑節(jié)能功能材料，利用相變儲(chǔ)能材料可以使傳統(tǒng)能 源和可再生能源在時(shí)間和地點(diǎn)上進(jìn)行流轉(zhuǎn)，自動(dòng)優(yōu)化能源供應(yīng)和需求之間的匹配，屬于 智能能源概念，在建筑中應(yīng)用這種材料可以顯著提高建筑物的能源利用效率。其應(yīng)用方 式主要有兩種。 一為通過(guò)相變儲(chǔ)能建筑材料提高建筑物對(duì)太陽(yáng)能等可再生能源的利用率，降低建筑 物對(duì)傳統(tǒng)能源的消耗。冬季，太陽(yáng)能熱豐富的時(shí)間為晴天和白天，而我們對(duì)太陽(yáng)能熱需 求的時(shí)間是晚上和陰天，二者之間存在明顯的時(shí)間不匹配性。利用相變儲(chǔ)能建筑材料蓄 存白天和晴好天氣時(shí)的太陽(yáng)能，在夜間或陰天將蓄存的太陽(yáng)熱釋放出來(lái)，使得建筑物利 用太陽(yáng)能的時(shí)間從白天和晴天延長(zhǎng)到夜間和陰天，提高建筑物利用太陽(yáng)能的量。 第二種方式為利用相變儲(chǔ)能建筑材料開發(fā)電力峰谷差“綠色能源”。在盛夏或嚴(yán)寒時(shí) 節(jié)，空調(diào)或其它取暖設(shè)備往往集中使用，造成電力緊張，供不應(yīng)求，而在其它時(shí)段又出 現(xiàn)電力過(guò)剩的現(xiàn)象，出現(xiàn)所謂的電力峰谷現(xiàn)象。為消除峰谷現(xiàn)象，電力公司將峰時(shí)電價(jià) 定為谷時(shí)電價(jià)的數(shù)倍，以鼓勵(lì)電力用戶多使用谷時(shí)電。在電力需求的波谷時(shí)段，可采用 相變儲(chǔ)能復(fù)合材料蓄存由空調(diào)或制熱設(shè)備產(chǎn)生的冷量和熱量，用于電力波峰時(shí)段，降低 空調(diào)等設(shè)備在波峰時(shí)段的用電強(qiáng)度，可從用戶側(cè)的角度減小電力峰谷差，實(shí)現(xiàn)節(jié)電、節(jié) 能和節(jié)約資源的效果。 此外，相變儲(chǔ)能建筑材料還可提高建筑物的熱穩(wěn)定性和熱惰性，減緩建筑物室內(nèi)的 溫度波動(dòng)，在提高室內(nèi)熱舒適度的同時(shí)，降低空調(diào)制冷或加熱設(shè)施的啟、停頻率和運(yùn)行 時(shí)間，并達(dá)到降低建筑能耗的目的。

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介近年來(lái)，隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的日益突出，地源熱泵成為供熱空調(diào)系統(tǒng)的新寵，各地爭(zhēng)相建設(shè)。但是，一些地源熱泵系統(tǒng)項(xiàng)目由于存在設(shè)計(jì)考慮不周、施工偷工減料及運(yùn)行精細(xì)化不夠等問(wèn)題，出現(xiàn)了大量的項(xiàng)目運(yùn)行不理想或失敗的案例。尤其是，地源熱泵（土壤源熱泵）系統(tǒng)需要保持土壤的冷熱平衡問(wèn)題沒有引起設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員的注意。北方地區(qū)，在全年的建筑用能上，常常出現(xiàn)用熱量遠(yuǎn)大于用冷量的情況，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮補(bǔ)助熱源的設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過(guò)程中需要特別實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下溫度場(chǎng)的平衡。太陽(yáng)能-地源熱泵聯(lián)合系統(tǒng)（HSGSHPS），由地源熱泵系統(tǒng)（GSHPS）和太陽(yáng)能輔助地源熱泵系統(tǒng)（SAGSHPS）組成，可以為建筑供冷、供熱及供熱水，既解決了夏季空調(diào)能耗遠(yuǎn)低于冬季供熱能耗建筑單純使用地源熱泵時(shí)出現(xiàn)的地溫不平衡問(wèn)題，同時(shí)最大限度利用可再生能源。具有如下優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)子系統(tǒng)熱負(fù)荷分配靈活可調(diào)，適應(yīng)負(fù)荷計(jì)算的不確定性；非供熱季太陽(yáng)能通過(guò)跨季節(jié)儲(chǔ)存與土壤中，既減少了太陽(yáng)能集熱器的需求面積，又可以提高土壤溫度，進(jìn)而提高地源熱泵機(jī)組COP；太陽(yáng)能冬季直接供熱效率高，提高整個(gè)系統(tǒng)供熱的COP。本項(xiàng)目的特點(diǎn)是因地制宜根據(jù)建筑負(fù)荷需要和建筑所在地地質(zhì)和太陽(yáng)能資源情況，對(duì)供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證地源熱泵系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行并使系統(tǒng)初投資和運(yùn)行成本最低。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度本項(xiàng)目技術(shù)已在小型別墅建筑和中型辦公建筑進(jìn)行示范運(yùn)行，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，基本達(dá)到成熟。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利、獲獎(jiǎng)等情況）本項(xiàng)目依托國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、天津市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和天津市科技計(jì)劃重大項(xiàng)目完成，獲得驗(yàn)收，現(xiàn)有發(fā)明專利一項(xiàng)：一種太陽(yáng)能-地源熱泵聯(lián)合建筑供能系統(tǒng)（專利號(hào)：201110146044.1）。四、 市場(chǎng)前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場(chǎng)分析等）目前，在新農(nóng)村建設(shè)中，很多地區(qū)處于找不到熱源的狀態(tài)，城市集中供熱不能到達(dá)，燃煤鍋爐不允許新建，燃?xì)忮仩t供熱運(yùn)行費(fèi)用太高且燃?xì)鈿庠淳o張，傳統(tǒng)的供熱方式不能適應(yīng)新農(nóng)村建設(shè)，太陽(yáng)能耦合地源熱泵系統(tǒng)以可再生能源為熱源，消耗部分電能可獲得3-5倍熱量為建筑供熱，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)建筑的制冷空調(diào)，室內(nèi)舒適度高，運(yùn)行費(fèi)用低。本項(xiàng)目技術(shù)適用于農(nóng)村小型建筑、別墅以及中型辦公建筑或住宅，應(yīng)用前景很好。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場(chǎng)地規(guī)模、人員等需求）以260 m2的別墅建筑為例，建筑供熱負(fù)荷約15 – 20 kW，供冷負(fù)荷約為18 – 25 kW，需配置一臺(tái)地源熱泵機(jī)組，太陽(yáng)能集熱器25 – 40 m2，室內(nèi)布置風(fēng)機(jī)盤管4 – 6臺(tái)，室外鉆孔4 – 5口，孔深110 m。 系統(tǒng)投資10 – 15萬(wàn)元， 系統(tǒng)供暖運(yùn)行費(fèi)用15 – 18 元/m2。以5000 m2的辦公建筑為例，建筑熱負(fù)荷約為260kW，冷負(fù)荷為360kW。室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管，采用地源熱泵與太陽(yáng)能跨季節(jié)儲(chǔ)熱輔助地源熱泵系統(tǒng)耦合形式，系統(tǒng)總投資約為300萬(wàn)元，系統(tǒng)運(yùn)行供暖費(fèi)用8 – 10元/m2。六、 生產(chǎn)設(shè)備本項(xiàng)目所涉及的設(shè)備均可通過(guò)外購(gòu)?fù)緩将@得，企業(yè)無(wú)需投入相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備。七、 效益分析采用合同能源管理形式為用戶提供能源服務(wù)，或者為用戶提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)等形式，對(duì)該供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行推廣，比傳統(tǒng)的集中供熱節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30-50%。八、 合作方式專利轉(zhuǎn)讓、技術(shù)入股均可，面議。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）聯(lián)系人：王恩宇電話：1380217895Email: [email protected]十、 高清成果圖片3-4張

本實(shí)用新型涉及一種高寒地區(qū)太陽(yáng)能建筑地基蓄能供暖系統(tǒng)，利用建筑地基儲(chǔ)存太陽(yáng)能，主要包括太陽(yáng)能集熱器、暖風(fēng)機(jī)、蓄/放熱盤管、保溫地基蓄熱層、土壤測(cè)溫探頭、溫控器、膨脹水箱。供暖初期太陽(yáng)能集熱器提前向地基蓄熱，晴天根據(jù)需要通過(guò)暖風(fēng)機(jī)向室內(nèi)供暖或通過(guò)蓄/放熱盤管儲(chǔ)存?zhèn)溆茫魂幱晏旒耙雇淼鼗尫判顭嵯蚍块g供暖；極端寒冷夜晚微開防凍回路閥門，防止集熱管路凍裂。土壤測(cè)溫探頭與溫控器連鎖，可防止地基過(guò)度蓄熱。地基通過(guò)傳熱能力較強(qiáng)的地面、基柱、墻體及樓板向房間散熱，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度高，熱環(huán)境更舒適。本實(shí)用新型巧妙利用建筑地基蓄熱性能，克服太陽(yáng)能不穩(wěn)定性及間歇性的缺點(diǎn)，解決常規(guī)能源缺乏、太陽(yáng)能資源豐富的高寒地區(qū)供暖需求。

利用物質(zhì)在相變過(guò)程中吸能和釋能的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和利用。相變儲(chǔ)能具有 儲(chǔ)能 密度高、儲(chǔ)能溫度容易控制和選擇范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明提出了一種儲(chǔ)能功能耐久、成本低廉、適用范圍廣的建筑用相變儲(chǔ)能復(fù)合材 料及其制備方法，復(fù)合材料以密實(shí)度比較高的氣硬性或水硬性的膠凝材料為基體，其中 分散多孔材料集料。集料與基體的體積比為 0.4~1.5；在多孔材料集料中儲(chǔ)存有機(jī)相變 材料，儲(chǔ)存量為 30~70％重量比；建筑物構(gòu)件可具備超過(guò) 10 MJ/m3 左右的儲(chǔ)能密度；相 變溫度可以在 15~60℃之間調(diào)節(jié)，滿足建筑物取暖和制冷的要求。 

開發(fā)了多種太陽(yáng)能與建筑一體化結(jié)構(gòu)形式，獲得發(fā)明專利授權(quán)多項(xiàng)； 在理論方面，提出了狀態(tài)空間法和反應(yīng)系數(shù)法對(duì)太陽(yáng)能與建筑一體化結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和分析；開發(fā)了相應(yīng)的熱性能分析的程序。 太陽(yáng)能集熱發(fā)電裝置與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)融為一體，具有集熱、保溫和防水功能，并可實(shí)現(xiàn)模塊化和裝配化

該裝置克服現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱裝置不能實(shí)現(xiàn)與建筑物的真正集成和一體化，既無(wú)法做到有效的防風(fēng)、防雷，容易造成安全隱患，更難以提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱水平。使該裝置不但使其在外觀上實(shí)現(xiàn)與建筑一體化，而且在功能上也實(shí)現(xiàn)與建筑的一體化，在高效集熱的同時(shí)，對(duì)建筑具有保溫隔熱作用。所適用的建筑圍護(hù)  結(jié)構(gòu)類型可以是外墻面或者屋頂，集熱裝置既可為單個(gè)的太陽(yáng)能集熱模塊，也可為多個(gè)太陽(yáng)能集熱模塊組成的集熱器陣列。 本裝置的優(yōu)點(diǎn)是： 1.現(xiàn)了集熱器與建筑集成，不但實(shí)現(xiàn)了外觀上的一體化，而且實(shí)現(xiàn)了功能上的一體化。 2.高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冬季保溫水平和夏季的隔熱水平。 3.護(hù)建筑表面，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不與外界環(huán)境直接接觸，減少太陽(yáng)能輻射對(duì)墻體的照射以及風(fēng)雨的侵蝕，建筑外表面的溫度和濕度變化大大減小，可大幅提高建筑構(gòu)件的使用壽命。 4.高太陽(yáng)能集熱效率，腔室內(nèi)空氣溫度在冬季高于環(huán)境溫度，集熱裝置熱損失將有所減少，效率有所提高。 本裝置所適用的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型既可以是外墻，包括直立或者傾斜墻面、陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄墻，也可以是屋頂，包括平屋頂或者坡屋頂?shù)龋患瓤梢詰?yīng)用于新建建筑中，也可直接應(yīng)用于既有建筑的墻體或者屋頂節(jié)能改造，在添加太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的同時(shí)，完成節(jié)能改造。

有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料是由有機(jī)相變材料（如石蠟）和高分子支撐和封裝基體組成的復(fù)合材料，通過(guò)有機(jī)相變材料的固-液相變儲(chǔ)存或釋放熱量。由于高分子材料的微封裝和支撐作用，使得分散于其中的有機(jī)相變材料發(fā)生固液相變時(shí)仍能保持原有形狀。該類材料有以下特點(diǎn)： ? 無(wú)需外部封裝，可直接使用； ? 相變前后材料能保持其形狀和強(qiáng)度； ? 材料的導(dǎo)熱系數(shù)可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，對(duì)外界溫度變化響應(yīng)及時(shí)； ? 材料具有良好的阻燃特性。 ? 應(yīng)用前景廣闊，包括但不限于太陽(yáng)能儲(chǔ)存、建筑節(jié)能、冷熱防護(hù)、電子元器件溫度管理、低溫儲(chǔ)存、電力調(diào)峰、工業(yè)余熱回收利用、智能服裝等領(lǐng)域 本課題組還開發(fā)了有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，已實(shí)現(xiàn)小批量連 續(xù)示范生產(chǎn)。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)建筑面積增長(zhǎng)迅速，相應(yīng)地，建筑能耗也大幅度增長(zhǎng)，到 2020 年預(yù)計(jì)將占社會(huì)總能耗的 1/3。因此，在國(guó)務(wù)院發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020 年）》中，節(jié)能的綠色建筑已被列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。本項(xiàng)目開發(fā)的有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料可以充分利用太陽(yáng)能和谷電等自然和低價(jià)能源，通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換和電熱轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑采暖。太陽(yáng)能具有不連續(xù)和不穩(wěn)定的問(wèn)題，存在供給和需求不匹配的矛盾。有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料可以將太陽(yáng)能蓄存起來(lái)，在需要時(shí)釋放，從而解決這些問(wèn)題。在采用分時(shí)電價(jià)的地區(qū)，還可以利用有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料進(jìn)行谷電蓄能采暖，平抑峰谷差。通過(guò)充分利用清潔的可再生能源，降低建筑運(yùn)行能耗，節(jié)省運(yùn)行開支，減少環(huán)境負(fù)擔(dān)

本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能光電光熱建筑一體化系統(tǒng)，具體是一種輕薄、便于快速安裝與更換的，均勻降溫、高效集熱、高效發(fā)電、溫度可控的新型太陽(yáng)能光伏/集熱/地源熱泵/溫差發(fā)電一體化系統(tǒng)（即BIPV/T復(fù)合系統(tǒng)），通過(guò)輕薄型的雙螺旋熱收集毛細(xì)管的集熱模塊，能均勻地降低溫，并且高效集熱和發(fā)電。同時(shí)通過(guò)復(fù)合的各種系統(tǒng)，能高效合理地利用收集的熱量，整個(gè)過(guò)程都具有可控性。輕薄的特點(diǎn)增加了其與建筑結(jié)合的可能性，有利于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電光熱建筑一體化。

1．成果介紹由于全球工業(yè)化速度的加快導(dǎo)致每年至少有數(shù)千萬(wàn)噸有機(jī)揮發(fā)物排入大氣層，這些工業(yè)化合物嚴(yán)重威脅著人類自身的安全和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，涂料工業(yè)是嚴(yán)重的污染源之一