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相變儲能建筑材料是一種新型建筑節(jié)能功能材料，利用相變儲能材料可以使傳統(tǒng)能 源和可再生能源在時間和地點上進(jìn)行流轉(zhuǎn)，自動優(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。 一為通過相變儲能建筑材料提高建筑物對太陽能等可再生能源的利用率，降低建筑 物對傳統(tǒng)能源的消耗。冬季，太陽能熱豐富的時間為晴天和白天，而我們對太陽能熱需 求的時間是晚上和陰天，二者之間存在明顯的時間不匹配性。利用相變儲能建筑材料蓄 存白天和晴好天氣時的太陽能，在夜間或陰天將蓄存的太陽熱釋放出來，使得建筑物利 用太陽能的時間從白天和晴天延長到夜間和陰天，提高建筑物利用太陽能的量。 第二種方式為利用相變儲能建筑材料開發(fā)電力峰谷差“綠色能源”。在盛夏或嚴(yán)寒時 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，而在其它時段又出 現(xiàn)電力過剩的現(xiàn)象，出現(xiàn)所謂的電力峰谷現(xiàn)象。為消除峰谷現(xiàn)象，電力公司將峰時電價 定為谷時電價的數(shù)倍，以鼓勵電力用戶多使用谷時電。在電力需求的波谷時段，可采用 相變儲能復(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，用于電力波峰時段，降低 空調(diào)等設(shè)備在波峰時段的用電強(qiáng)度，可從用戶側(cè)的角度減小電力峰谷差，實現(xiàn)節(jié)電、節(jié) 能和節(jié)約資源的效果。 此外，相變儲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，在提高室內(nèi)熱舒適度的同時，降低空調(diào)制冷或加熱設(shè)施的啟、停頻率和運(yùn)行 時間，并達(dá)到降低建筑能耗的目的。

一、 項目簡介近年來，隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，地源熱泵成為供熱空調(diào)系統(tǒng)的新寵，各地爭相建設(shè)。但是，一些地源熱泵系統(tǒng)項目由于存在設(shè)計考慮不周、施工偷工減料及運(yùn)行精細(xì)化不夠等問題，出現(xiàn)了大量的項目運(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題沒有引起設(shè)計和運(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)計時需要考慮補(bǔ)助熱源的設(shè)計，在運(yùn)行過程中需要特別實時監(jiān)測地下溫度場的平衡。太陽能-地源熱泵聯(lián)合系統(tǒng)（HSGSHPS），由地源熱泵系統(tǒng)（GSHPS）和太陽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出現(xiàn)的地溫不平衡問題，同時最大限度利用可再生能源。具有如下優(yōu)點：兩個子系統(tǒng)熱負(fù)荷分配靈活可調(diào)，適應(yīng)負(fù)荷計算的不確定性；非供熱季太陽能通過跨季節(jié)儲存與土壤中，既減少了太陽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；太陽能冬季直接供熱效率高，提高整個系統(tǒng)供熱的COP。本項目的特點是因地制宜根據(jù)建筑負(fù)荷需要和建筑所在地地質(zhì)和太陽能資源情況，對供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，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、 項目技術(shù)成熟程度本項目技術(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，基本達(dá)到成熟。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）本項目依托國家科技支撐計劃項目、天津市科技支撐計劃項目和天津市科技計劃重大項目完成，獲得驗收，現(xiàn)有發(fā)明專利一項：一種太陽能-地源熱泵聯(lián)合建筑供能系統(tǒng)（專利號：201110146044.1）。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）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，可以實現(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，需配置一臺地源熱泵機(jī)組，太陽能集熱器25 – 40 m2，室內(nèi)布置風(fēng)機(jī)盤管4 – 6臺，室外鉆孔4 – 5口，孔深110 m。 系統(tǒng)投資10 – 15萬元， 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能跨季節(jié)儲熱輔助地源熱泵系統(tǒng)耦合形式，系統(tǒng)總投資約為300萬元，系統(tǒng)運(yùn)行供暖費(fèi)用8 – 10元/m2。六、 生產(chǎn)設(shè)備本項目所涉及的設(shè)備均可通過外購?fù)緩将@得，企業(yè)無需投入相關(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)計等形式，對該供熱空調(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

本實用新型涉及一種高寒地區(qū)太陽能建筑地基蓄能供暖系統(tǒng)，利用建筑地基儲存太陽能，主要包括太陽能集熱器、暖風(fēng)機(jī)、蓄/放熱盤管、保溫地基蓄熱層、土壤測溫探頭、溫控器、膨脹水箱。供暖初期太陽能集熱器提前向地基蓄熱，晴天根據(jù)需要通過暖風(fēng)機(jī)向室內(nèi)供暖或通過蓄/放熱盤管儲存?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。土壤測溫探頭與溫控器連鎖，可防止地基過度蓄熱。地基通過傳熱能力較強(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。本實用新型巧妙利用建筑地基蓄熱性能，克服太陽能不穩(wěn)定性及間歇性的缺點，解決常規(guī)能源缺乏、太陽能資源豐富的高寒地區(qū)供暖需求。

利用物質(zhì)在相變過程中吸能和釋能的特點，實現(xiàn)能量的儲存和利用。相變儲能具有 儲能 密度高、儲能溫度容易控制和選擇范圍廣等優(yōu)點。 本發(fā)明提出了一種儲能功能耐久、成本低廉、適用范圍廣的建筑用相變儲能復(fù)合材 料及其制備方法，復(fù)合材料以密實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存有機(jī)相變 材料，儲存量為 30~70％重量比；建筑物構(gòu)件可具備超過 10 MJ/m3 左右的儲能密度；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； 在理論方面，提出了狀態(tài)空間法和反應(yīng)系數(shù)法對太陽能與建筑一體化結(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，并可實現(xiàn)模塊化和裝配化

該裝置克服現(xiàn)有太陽能集熱裝置不能實現(xiàn)與建筑物的真正集成和一體化，既無法做到有效的防風(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現(xiàn)與建筑一體化，而且在功能上也實現(xiàn)與建筑的一體化，在高效集熱的同時，對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的太陽能集熱模塊，也可為多個太陽能集熱模塊組成的集熱器陣列。 本裝置的優(yōu)點是： 1.現(xiàn)了集熱器與建筑集成，不但實現(xiàn)了外觀上的一體化，而且實現(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，減少太陽能輻射對墻體的照射以及風(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、陽臺護(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，在添加太陽能熱水系統(tǒng)的同時，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，通過有機(jī)相變材料的固-液相變儲存或釋放熱量。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)生固液相變時仍能保持原有形狀。該類材料有以下特點： ? 無需外部封裝，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)，對外界溫度變化響應(yīng)及時； ? 材料具有良好的阻燃特性。 ? 應(yīng)用前景廣闊，包括但不限于太陽能儲存、建筑節(jié)能、冷熱防護(hù)、電子元器件溫度管理、低溫儲存、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，已實現(xiàn)小批量連 續(xù)示范生產(chǎn)。 隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國建筑面積增長迅速，相應(yīng)地，建筑能耗也大幅度增長，到 2020 年預(yù)計將占社會總能耗的 1/3。因此，在國務(wù)院發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020 年）》中，節(jié)能的綠色建筑已被列為重點發(fā)展領(lǐng)域。本項目開發(fā)的有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料可以充分利用太陽能和谷電等自然和低價能源，通過光熱轉(zhuǎn)換和電熱轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)建筑采暖。太陽能具有不連續(xù)和不穩(wěn)定的問題，存在供給和需求不匹配的矛盾。有機(jī)相變蓄能復(fù)合材料可以將太陽能蓄存起來，在需要時釋放，從而解決這些問題。在采用分時電價的地區(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。同時通過復(fù)合的各種系統(tǒng)，能高效合理地利用收集的熱量，整個過程都具有可控性。輕薄的特點增加了其與建筑結(jié)合的可能性，有利于實現(xiàn)太陽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