建筑節(jié)能技術(shù)第6章

1、第6章 可再生能源利用技術(shù)太陽能資源及其開發(fā)利用地?zé)崮芾眉夹g(shù)12主要內(nèi)容可再生能源綜合利用技術(shù)36.1 太陽能利用技術(shù)圖6-1太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6.1.1 太陽能資源及其開發(fā)利用 太陽分為內(nèi)部和大氣兩大部分，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-1所示，內(nèi)部從中心向外分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對流區(qū)。太陽能資源除了直接投射到地球表面上的太陽輻射能之外，還包括像水能、風(fēng)能和海洋能等間接的太陽能資源，以及通過綠色植物的光合作用所固定下來的能量（生物質(zhì)能），如石油、天然氣和煤炭等礦物燃料，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽，因而廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于直接投射到地球表面上的太陽輻射能。中國

2、的太陽能資源 我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。全國各地太陽輻射總量為33408400MJ/cm2，中值為5852MJ/cm2。按照各地接受太陽總輻射量的多少，全國太陽能分布大致可劃分為五類地區(qū)，見表6-1。年日照時數(shù)/h年輻射總量MJ/cm2主要地區(qū)一類地區(qū)（豐富區(qū)）3200330066908360青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部二類地區(qū)（較豐富區(qū)）3000320058526690河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部三類地區(qū)（中等區(qū)）2200300050165852山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北

3、部、甘肅南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部、安徽北部、天津、北京和臺灣西南部四類地區(qū)（較差區(qū)）1400220041905016長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)五類地區(qū)（最差區(qū)）1000140033444190四川、貴州、重慶等地表6-1 我國太陽能分布狀況 目前，太陽能在建筑中的應(yīng)用主要有光電利用和光熱利用兩種形式。太陽能光電利用是指通過光電器件直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，即太陽能光伏發(fā)電。太陽能光熱利用的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。 太陽能光電利用技術(shù)是指通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進行光

4、電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏發(fā)電。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(photovoltaic power system)是利用半導(dǎo)體器件的光生伏打效應(yīng)原理直接將太陽光輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器等設(shè)備組成，有獨立運行和并網(wǎng)運行兩種運行方式。 6.1.2 太陽能光電利用技術(shù)圖6-2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽能電池 太陽能電池利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換為電能，是太陽能光伏發(fā)電的最基本元件。物質(zhì)吸收光能產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象,稱為光生伏打效應(yīng)，這種現(xiàn)象在液體和固體中都會發(fā)生，但是只有在固體中，特別是在半導(dǎo)體中，才有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。圖6-3 太陽能電池發(fā)電原理圖

5、在光伏發(fā)電過程中，光伏電池本身不發(fā)生任何化學(xué)變化，也沒有機械磨損，因而在使用中無噪聲、無氣味，對環(huán)境無污染，適用于建筑中使用。 太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，一般不能單獨作為電源使用，需要將太陽能電池單體進行串、并聯(lián)并封裝組成光伏電池組件，其功率一般為幾瓦至幾十瓦、幾百瓦，即成為可單獨作為電源使用的最小單元。將若干個光伏電池組件根據(jù)負載需求，再次串、并聯(lián)組成較大功率的實際供電裝置，稱之為光伏陣列。圖6-4 太陽能電池的單體、組件和陣列蓄電池組 蓄電池組的作用是儲存太陽能電池陣列受光照時所發(fā)的電能，并可隨時向負載供電，滿足用電負載的需求。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，即將蓄電池

6、和充電裝置并聯(lián)，負荷由充電裝置供給，同時以較小的電流向蓄電池充電，使蓄電池經(jīng)常處于滿充電狀態(tài)。白天太陽能電池方陣給負載供電的同時給蓄電池充電，晚上負載用電由蓄電池供給。逆變器 逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，如果負載是交流負載，則需要用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。按運行方式不同，光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器分為獨立光伏系統(tǒng)逆變器和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器。獨立光伏系統(tǒng)的逆變器不依賴公共電力網(wǎng)絡(luò)，利用內(nèi)部的頻率發(fā)生器輸出同步的50/60Hz的交流電，供系統(tǒng)中的交流用電設(shè)備使用；并網(wǎng)光伏系統(tǒng)逆變器不僅將太陽能電池陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并且還對轉(zhuǎn)換的交流電的頻率、電壓、

7、電流、相位、有功與無功等進行控制，產(chǎn)生并向電網(wǎng)輸送與公共電網(wǎng)上輸配的電壓與頻率特性相一致的交流電。充放電控制器 光伏發(fā)電系統(tǒng)中的充放電控制器是對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行控制與管理的設(shè)備，由于控制器可以采用多種技術(shù)方式實行控制，同時實際應(yīng)用對控制器的要求也不盡相同，因而控制器所完成的功能也不完全相同。其實現(xiàn)的主要功能一是將所發(fā)的電能送往直流負載或交流負載，將多余的能量送往蓄電池儲存；二是當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的電能不能滿足負載需要時，將蓄電池的電能送往負載；三是保護蓄電池，當(dāng)蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充，當(dāng)蓄電池所儲存的電能放完時，太陽能控制器要控制蓄電池不被過放電。光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及

8、其工作原理 光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否接入公共電網(wǎng)分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和混合供電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng) 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)將光伏電池板產(chǎn)生的電能通過控制器直接給負載供電，在滿足負載需求的情況下將多余的電力給蓄電池充電；當(dāng)日照不足或者在夜間時，則由蓄電池直接給直流負載供電或者通過逆變器給交流負載供電。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、蓄電池、負載、控制器和逆變器組成。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏電池方陣、控制器、并網(wǎng)逆變器組成，不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)不同的構(gòu)成和使用目的分為有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系

9、統(tǒng)、切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和有儲能裝置的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。圖6-5 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖混合供電系統(tǒng) 混合供電系統(tǒng)可以是光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或者生物質(zhì)能系統(tǒng)等相互組合，或者共同組合而成，下圖是一個光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組合而成的混合供電系統(tǒng),由風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載等部分組成。圖6-6 混合供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng) 建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用建筑物的光照面積實現(xiàn)分布式發(fā)電，由于光伏發(fā)電系統(tǒng)裝設(shè)在建筑物上，接近電力負荷，無需額外的輸電投資，也減少了輸電過程的電能損失。另外，安裝了太陽能電池板的屋頂和外墻，直接降低了建

10、筑物外圍結(jié)構(gòu)的溫升，減少了室內(nèi)空調(diào)負荷，而且光照強度與負荷強度吻合，有調(diào)峰的功效，因而很有發(fā)展前景。 建筑一體化光伏系統(tǒng)可以分為建筑附加光伏系統(tǒng)（BAPV）和建筑集成光伏系統(tǒng)（BIPV）兩種。 建筑附加光伏系統(tǒng)（BAPV）把光伏系統(tǒng)安裝在建筑的屋頂或外墻上，建筑物作為光伏組件的載體，起到支撐作用。 建筑集成光伏系統(tǒng)（BIPV）是指將光伏系統(tǒng)與建筑物集成在一起，光伏組件成為建筑結(jié)構(gòu)不可分割的一部分，如光伏組件與屋面一體化、光伏組件與幕墻一體化、光伏瓦、光伏與遮陽裝置一體化等圖6-7 建筑附加光伏的應(yīng)用 圖6-11 光伏幕墻的應(yīng)用圖6-10 光伏系統(tǒng)與建筑墻體一體化的應(yīng)用圖6-12 光伏組件與遮陽

11、裝置一體化的應(yīng)用圖6-8 光伏系統(tǒng)與建筑屋面一體化應(yīng)用圖6-9 太陽能瓦的應(yīng)用 太陽能光熱利用的基本原理是通過太陽能集熱器將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。一、太陽能集熱器 太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置，是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，目前使用最多的太陽能收集裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器。6.1.3 太陽能光熱利用技術(shù)a) 平板型集熱器b) 真空管集熱器圖6-13 太陽能集熱器圖例a) 平板型集熱器b) 全玻璃真空管集熱器圖6-14 太陽能集熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖二、太陽能熱水系統(tǒng) 太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器收集太陽輻射能

12、把水加熱的一種裝置，是目前太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟價值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項應(yīng)用產(chǎn)品。圖6-15 太陽能熱水系統(tǒng)示意圖 太陽能熱水系統(tǒng)根據(jù)加熱循環(huán)方式的不同可分為自然循環(huán)系統(tǒng)、強制循環(huán)系統(tǒng)和直流式循環(huán)系統(tǒng)三類。 自然循環(huán)系統(tǒng)蓄水箱必須置于集熱器上方，如圖6-15所示。 根據(jù)循環(huán)管道內(nèi)循環(huán)介質(zhì)不同，強制循環(huán)系統(tǒng)可分為直接強迫循環(huán)系統(tǒng)和間接強迫循環(huán)系統(tǒng)、圖6-16 直接強迫循環(huán)系統(tǒng)圖6-17 間接強迫內(nèi)置輔助加熱熱水系統(tǒng) 在我國，家用太陽能熱水器和小型太陽能熱水器多采用自然循環(huán)式，而大中型太陽能熱水器系統(tǒng)多采用強制循環(huán)式。圖6-18 直流式熱水系統(tǒng)示意圖三、太陽能采暖 太陽能采暖分為被動式

13、太陽能采暖和主動式太陽能采暖。本節(jié)主要介紹主動式太陽能采暖系統(tǒng)。 主動式太陽能采暖系統(tǒng)由太陽能集熱器、貯熱器、輔助熱源以及管道、閥門、風(fēng)機、水泵、控制系統(tǒng)等組成。 太陽能采暖系統(tǒng)按其集熱工質(zhì)（或介質(zhì)）分為空氣加熱采暖系統(tǒng)和水加熱采暖系統(tǒng)，另外還有利用太陽能與熱泵聯(lián)合運行作為供暖熱源的太陽能熱泵系統(tǒng)?？諝饧訜岵膳到y(tǒng)圖6-19 太陽能空氣加熱系統(tǒng)圖水加熱采暖系統(tǒng) 太陽能水加熱采暖是指通過集熱器先太陽能轉(zhuǎn)換成熱水，再將熱水輸送到發(fā)熱末端（如：地板采暖系統(tǒng)、散熱器系統(tǒng)等）提供房間采暖的系統(tǒng)，簡稱太陽能采暖。圖6-20 太陽能水加熱采暖系統(tǒng)圖太陽能熱泵 太陽能熱泵(Solar Assisted Hea

14、t Pump，SAHP) 一般是指利用太陽能作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)，區(qū)別于以太陽能光電或熱能發(fā)電驅(qū)動的熱泵機組。 根據(jù)太陽能集熱器與熱泵蒸發(fā)器的組合型式，太陽能熱泵可分為直膨式和非直膨式。圖6-21 直膨式太陽能熱泵系統(tǒng) 根據(jù)太陽能集熱環(huán)路與熱泵循環(huán)的連接形式，非直膨式系統(tǒng)又可進一步分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和雙熱源式三種形式。圖6-22 非直膨串聯(lián)式太陽能熱泵系統(tǒng)圖6-23 非直膨并聯(lián)式太陽能熱泵系統(tǒng)圖6-24 非直膨雙熱源式太陽能熱泵系統(tǒng) 太陽能熱泵同其它類型的熱泵一樣也具有“一機多用”的優(yōu)點，即冬季可供暖，夏季可制冷，全年可提供生活熱水。由于太陽能熱泵系統(tǒng)中設(shè)有蓄熱裝置，因此夏季可利用夜間谷時

15、電力進行蓄冷運行，以供白天供冷之用，不僅運行費用低，而且有助于電力錯峰。 直膨式太陽能熱泵一般適用于小型供熱系統(tǒng)，如戶用熱水器和供熱空調(diào)系統(tǒng)。其特點是集熱面積小、系統(tǒng)緊湊、集熱效率和熱泵性能高、適應(yīng)性好、自動控制程度高等，在應(yīng)用于生產(chǎn)熱水方面具有高效節(jié)能、安裝方便、全天候等優(yōu)點，其造價與空氣源熱泵熱水器相當(dāng)，性能更優(yōu)越；非直膨式系統(tǒng)具有形式多樣、布置靈活、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，適合于集中供熱、空調(diào)和供熱水系統(tǒng)。易于與建筑一體化。四、太陽能制冷 太陽能制冷主要通過光-熱和光-電轉(zhuǎn)換兩種途徑實現(xiàn)。 光-熱轉(zhuǎn)換制冷首先是將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能(或機械能)，再利用熱能(或機械能)作為外界的補償，使系統(tǒng)達到并維

16、持所需的低溫。 太陽能光電轉(zhuǎn)換制冷，首先是通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再用電能驅(qū)動常規(guī)的壓縮式制冷機。 按照消耗熱能或消耗機械能這兩類補償過程對太陽能光熱轉(zhuǎn)換制冷進行分類，消耗熱能的太陽能制冷方式有吸收式制冷、吸附式制冷、除濕式制冷、蒸汽噴射式制冷；消耗機械能的太陽能制冷方式有蒸汽壓縮式制冷。太陽能吸收式制冷系統(tǒng) 吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二元溶液作為工質(zhì)來進行的。 吸收式制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器組成。圖6-25 太陽能吸收制冷原理圖太陽能吸附式制冷系統(tǒng) 太陽能吸附式制冷系統(tǒng)主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、儲液器、蒸發(fā)器和閥門等組成。圖6-26 太陽能吸附式制冷循

17、環(huán)示意圖太陽能蒸汽噴射式制冷 太陽能蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)主要由太陽集熱器和蒸汽噴射式制冷機兩大部分組成。圖6-27 太陽能蒸汽噴射式制冷系統(tǒng)示意圖太陽能蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng) 太陽能蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)主要由太陽集熱器、蒸汽輪機和蒸汽壓縮式制冷機三大部分組成。圖6-28 太陽能熱機驅(qū)動蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)示意圖6.2 地?zé)崮芾眉夹g(shù)6.2.1 地?zé)豳Y源及其開發(fā)利用一、地?zé)崮苜Y源分類 根據(jù)地下儲能存在形式的不同，地質(zhì)學(xué)上常把地?zé)豳Y源分為水熱型、地壓型、干熱巖型和巖漿型四大類。水熱型又分為蒸汽型和熱水型兩種，其中蒸汽型又分為干蒸汽（以蒸汽為主的）和濕蒸汽兩類。地?zé)豳Y源分類見表6-2。資源類型定義特征備注水熱

18、型蒸汽型干蒸汽即地球淺處（地下1004500m）所見到的熱水或水蒸汽以溫度較高的干蒸汽或過熱蒸汽形式存在的地下儲熱，雜有少量其他氣體，水很少或沒有，無水的干蒸汽資源罕見，含水的稱為濕蒸汽資源。蒸汽型地?zé)崽锸亲罾硐氲牡責(zé)豳Y源，形成這種地?zé)崽镆刑厥獾牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，即儲熱流體上部被大片蒸汽覆蓋，而蒸汽又被不透水的巖層封閉包圍。這類地?zé)崮鼙容^容易開發(fā)利用，但儲量不多，僅占已探明的地?zé)豳Y源總量0.5%左右。到目前為止只發(fā)現(xiàn)兩處具有一定規(guī)模的高質(zhì)量干熱蒸汽儲藏：一個位于意大利的拉德雷羅；另一個位于墨西哥塞羅布列托熱。濕蒸汽熱水型熱水型包括低于當(dāng)?shù)貧鈮合嘛柡蜏囟鹊臒崴蜏囟鹊扔陲柡蜏囟鹊臐裾羝?，分布廣、儲量大

19、，約占已探明地?zé)豳Y源的10%，其溫度范圍也很廣，從接近室溫到高達390。90以下稱為低溫?zé)崴铮?0150稱為中溫水田，150以上稱為高溫?zé)崴?。中、地溫?zé)崴锓植紡V、儲量大，我國已發(fā)現(xiàn)的大多屬于這種類型。中國廣泛分布于沉積盆地及褶皺山系。地壓型在某些大型含油氣盆地深處（36km）存在著的高溫高壓熱流體，其中有大量甲烷氣體儲存在含油氣沉積盆地，并被不透水的頁巖所封存，導(dǎo)致高溫約為150260。并在高溫高壓下積聚了溶于水中的烴類物質(zhì)。由機械能、熱能和化學(xué)能組成是一種綜合性能源，其儲量較大，約占已探明的地?zé)豳Y源的20%。地壓型地?zé)崮艿拈_發(fā)利用目前尚處于研究探索階段。干熱巖型由特殊地質(zhì)構(gòu)造條件造成高

20、溫但少水甚至無水的干熱巖體，需用人工注水的方法才能將其熱能取出溫度范圍廣（約為150650），儲量豐富（約占已探明的地?zé)豳Y源總量的30%）。干熱巖體開采技術(shù)是形成人造地?zé)崽?，亦即開鑿?fù)ㄈ霚囟雀摺B透性低的巖層中的深井（45km），然后利用液壓和爆破碎裂法形成一個大的熱交換系統(tǒng)。這樣注水井和采水井便通過人造地?zé)崽锫?lián)結(jié)成一個循環(huán)回路，水在其中進行循環(huán)。它含很高的能量，據(jù)估計1立方英里350的熱巖體冷卻到150，可產(chǎn)出相當(dāng)于三億桶石油的熱量。它的開發(fā)技術(shù)難度大，近年來各國均在積極開展試驗。巖漿型是在熔融狀或半熔融狀熾熱巖漿中蘊藏著的巨大能量資源（即巖漿）其溫度高達6501500。熔巖儲存的熱能比其它

21、幾種都多，約占已探明的地?zé)豳Y源總量的40%，其儲存深度在310km之間。在開采這種地?zé)崮軙r，需要在火山地區(qū)搭幾千米深的鉆孔，所冒的風(fēng)險很大，開采難度大，因此這種地?zé)崮苌形吹玫綄嶋H開發(fā)利用。美、日等發(fā)達國家已制定了長期開發(fā)計劃。表6-2 地?zé)豳Y源分類二、中國地?zé)豳Y源分布 根據(jù)我國所處的大地構(gòu)造位置及地?zé)岜尘?，中國地?zé)豳Y源分為高溫對流型地?zé)豳Y源、中低溫對流型地?zé)豳Y源和中低溫傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源。 高溫對流型地?zé)豳Y源主要分布在滇藏及臺灣地區(qū)。 中低溫對流型地?zé)豳Y源主要分布在我國東南沿海地區(qū)，包括廣東、海南、廣西以及江南、湖南和浙江。 中低溫傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源是一類能源潛力巨大的地?zé)豳Y源，主要埋藏在大中型沉積盆

22、地之中（如華山、松遼、蘇北、四川、鄂爾多斯等）。三、世界地?zé)豳Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀序號國名年產(chǎn)能（GWh/年）裝機容量（MW）序號國名年產(chǎn)能（GWh/年）裝機容量（MW）1中國12604.63687.06日本2861.6822.42瑞典10000.83840.07匈牙利2205.7694.23美國8678.27817.48意大利2098.5606.64土耳其6900.51495.09新西蘭1968.5308.15冰島6806.11844.010巴西1839.7360.1地?zé)崂每傃b機容量（MW）年產(chǎn)能值（GWh/a）利用系數(shù)發(fā)電8000500000.71直接利40表6-3

23、地?zé)嶂苯永们?0名國家表6-4 全球2002年地?zé)衢_發(fā)利用情況四、地?zé)峄毓?地?zé)峄毓嗑褪前训責(zé)釓U水、常溫地下水、地表水等灌入地下儲熱層中，目的是處理利用后廢棄的低溫水，避免地?zé)釓U水直接排放對環(huán)境造成熱污染和化學(xué)污染；改善或恢復(fù)地下儲熱層的產(chǎn)熱能力，提高地?zé)豳Y源的再利用效率；保持地下儲熱層的流體壓力，維持地?zé)豳Y源的開采條件，保證正常的地下水位，實現(xiàn)可循環(huán)利用。6.2.2 高品位地?zé)崮茉诮ㄖ械闹苯永?高品位地?zé)崮芎偷推肺坏責(zé)崮苁且粋€相對的概念，一般來說，如果地?zé)豳Y源的溫度較高，可以直接利用，則稱之為高品位地?zé)崮?。而那些溫度相對較低，與環(huán)境溫度相近的地?zé)崮芊Q之為低品位地?zé)崮堋?將高品位地?zé)崮苤?/p>

24、接用于采暖、制冷、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞?，這種方式簡單、經(jīng)濟性好，而且節(jié)能、無污染，主要利用形式是采用地下水為建筑供暖、制冷和提供建筑內(nèi)的生活熱水。一、地?zé)峁┡?地?zé)峁┡泻芏嗟膬?yōu)點，首先，它充分合理利用資源，用低于90的低溫?zé)崴婢哂懈咂肺荒艿幕瘜W(xué)燃料供熱，可大大減少常規(guī)化石能源的消耗，而且可改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量，提高人民的生活水平；其次，地?zé)峁┡_發(fā)周期短，見效快，供暖的時間可以延長，同時可全年提供生活熱水。地?zé)峁┡慕M成 地?zé)峁┡到y(tǒng)是以一個或多個地?zé)峋臒崴疄闊嵩聪蚪ㄖ┡?，同時滿足生活熱水以及工業(yè)生產(chǎn)用熱的要求。 地?zé)峁┡到y(tǒng)主要由開采系統(tǒng)、輸送分配系統(tǒng)和中心泵

25、站加壓及末端室內(nèi)設(shè)備三個部分組成。圖6-29 地?zé)峁┡到y(tǒng)地?zé)峁┡到y(tǒng)的類型 根據(jù)熱水管路的不同，地?zé)峁┡到y(tǒng)有單管系統(tǒng)、雙管系統(tǒng)和混合系統(tǒng)三種方式。（a）單管系統(tǒng)（b）雙管系統(tǒng)（c）混合系統(tǒng)圖6-30 常見的地?zé)峁┡到y(tǒng)二、地?zé)嶂评?地?zé)嶂评涫且宰銐蚋邷囟龋ㄒ话阋蟮責(zé)崴疁囟仍?5以上）的地?zé)崴?qū)動吸收式制冷系統(tǒng)，制取溫度高于7的冷凍水，用于空調(diào)或生產(chǎn)。地?zé)嶂评湎到y(tǒng)組成 地?zé)嶂评湎到y(tǒng)由地?zé)峋?、地?zé)嵘罹谩Q熱器、熱水循環(huán)泵、溴化鋰吸收式制冷機、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、冷凍水循環(huán)泵、空調(diào)末端設(shè)備和控制器等組成。圖6-32 地?zé)嶂评湎到y(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)溴化鋰吸收式制冷機的基本原理 溴化鋰吸收式制冷機具有

26、無毒、無味、無爆炸危險、對大氣無破壞作用等優(yōu)點，被譽為無公害的制冷設(shè)備。它分為一級（單級）溴化鋰吸收式制冷機和兩級溴化鋰吸收式制冷機兩種機型。圖6-34 單級溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)原理單級溴化鋰吸收式制冷機基本原理兩級溴化鋰吸收式制冷機基本原理圖6-35 兩級溴化鋰吸收式制冷原理一、低品位地?zé)崮芘c地源熱泵 在土壤、地下水和地表水中蘊藏著無窮無盡的低品位熱能，由于這些熱能的溫度與環(huán)境溫度相近，因此無法直接利用。地源熱泵利用地下土壤、地下水或地表水相對穩(wěn)定的特性，利用埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)，通過輸入少量的高位電能，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移與建筑物完成熱交換。地源熱泵也稱為地?zé)釤岜?，它可以用于建?/p>

27、的采暖和制冷，并且根據(jù)需要可以為建筑提供生活熱水。6.2.3 低品位地?zé)崮茉诮ㄖ械膽?yīng)用6.3 可再生能源綜合利用技術(shù)6.3.1 其他可再生能源利用一、風(fēng)能 風(fēng)能是由于太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導(dǎo)致空氣運動而產(chǎn)生的能量。 建筑環(huán)境中的風(fēng)能利用形式可分為被動式和主動式，被動式利用是以適應(yīng)地域風(fēng)環(huán)境為主的自然通風(fēng)和排風(fēng)，主動式利用是以轉(zhuǎn)換地域風(fēng)能為其他能源形式的風(fēng)力發(fā)電。 建筑環(huán)境中風(fēng)力發(fā)電有獨立運行模式、與其它發(fā)電方式互補運行模式和與電網(wǎng)聯(lián)合供電模式三種。獨立運行模式是風(fēng)力發(fā)電機輸出的電能經(jīng)蓄電池儲能再供用戶使用；與其它發(fā)電方式互補運行模式主要有風(fēng)力-柴油機組互補

28、發(fā)電方式、風(fēng)力-太陽能光伏發(fā)電方式、風(fēng)力-燃料電池發(fā)電方式等；與電網(wǎng)聯(lián)合供電模式是采用小型風(fēng)力發(fā)電機供電，以滿足建筑的用電需求，電網(wǎng)作為備用電源供電，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機在發(fā)電高峰時，產(chǎn)生的多余電量送到電網(wǎng)出售，使得用戶有一定的收益，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電量不足時，可從電網(wǎng)取電。這種模式免去了蓄電池等設(shè)備，后期的維修費用也相對比較少，使得系統(tǒng)成本降低，經(jīng)濟性大于其它兩種模式。圖6-43巴林世界貿(mào)易中心二、水能 水的流動可以產(chǎn)生能量，水能可以用于水力發(fā)電。 水體的劃分形式有多種，根據(jù)運動狀態(tài)可將水體分為3類：滯止的水體，如湖泊、水庫、水塘；有主流方向的流動水體，如江河水、雨水、廢水；持續(xù)漲落的水體，如海水。湖

29、泊、水庫、池塘水 水庫、水塘水體的量有限，冬季受氣溫、天空輻射影響，表層散熱嚴重，水體上冷下熱，溫度不穩(wěn)定，冷熱混滲強烈，上下溫差小，到冬季末整個水體溫度均勻，接近冬末氣溫。夏季受氣溫和太陽輻射影響，表層吸熱升溫，水體上熱下冷，溫度穩(wěn)定，冷熱混滲困難，靠導(dǎo)熱向下傳熱，上下溫差大，下層水溫一直保持冬末時的溫度。 江河水 江河水上游降雨時的地表溫度和降雨溫度、融雪水所占比例都會影響江河水的溫度，從上游到下游，水溫一般會升高。由于湍流作用，主流斷面上溫度分布均勻，上、下層水溫差小。江河水作為流動水體，釋放到水體的冷熱量會及時被水流帶走，不會在當(dāng)?shù)氐乃w中聚集，溫度的月平均變化相對平緩，水體的冷熱源能

30、力主要受外界氣候的影響，需掌握水溫自然分布狀況的資料。海水 海水是清潔能源，利用海水作為冷熱源可以大大減少不可再生能源的使用量。根據(jù)垂直深度上的溫度差異，海水可以分為表層、次表層和深水層三層。目前經(jīng)常直接將次表層海水作為冷熱源。城市排水 城市排水主要包括工業(yè)廢水、工業(yè)冷卻水及生活污水等。城市排水作為冷熱源的容量和品位較高，具備良好的環(huán)境友好性和社會允許性，具有極大的經(jīng)濟價值。三、生物質(zhì)能生物質(zhì)及生物質(zhì)能 生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微生物。生物質(zhì)能（biomass energy ）是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，它直接或間接地來源于綠色植物的光合作

31、用，蘊藏在植物、動物和微生物等可以生長的有機物中。 生物質(zhì)能包括自然界可用作能源的各種植物、人畜排泄物以及城鄉(xiāng)有機廢物轉(zhuǎn)化成的能源，包括木材、森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。生物質(zhì)能具有可儲存、可運輸、資源分布廣、對環(huán)境影響小等特點。 依據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為林業(yè)生物質(zhì)資源、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物和畜禽糞便等五大類。 生物質(zhì)能的利用 生物質(zhì)能發(fā)電就是利用生物質(zhì)本身的能量，將其轉(zhuǎn)化成諸如燃油、燃氣、乙醇等可用于驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的能量形式，通過發(fā)電機發(fā)電并入電網(wǎng)或直接給用戶提供電能。 生物質(zhì)能的利用形

32、式有以下幾種形式：生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、沼氣、生物質(zhì)固體成型燃料、燃池供暖等。海洋能 海洋能是潮汐能、波浪能、溫差能、鹽差能和海流能的統(tǒng)稱。 海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、海流等形式存在于海洋之中。潮汐的形成源于太陽和月亮對地球的吸引力，潮漲和潮落之間所負載的能量稱之為潮汐能；潮汐和風(fēng)又形成了海洋波浪，從而產(chǎn)生波浪能；太陽照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成溫差，從而形成溫差能。夜間天空作為冷熱源 夜空冷源品位的穩(wěn)定性取決于太陽輻射，在天氣穩(wěn)定的情況下，品位不會因提取冷量而下降，相反隨著水蒸氣的凝結(jié)，品位會越來越高。夜空作為冷源持續(xù)性好，在獲得冷源的難易程度上，低層建筑難于高層建筑。單項工程的環(huán)境友好性和社會允許性好，但在城市大規(guī)模使用時，其環(huán)境友好性和社會允許性還有待研究?？諝庾鳛槔錈嵩?空氣作為熱源可靠性好，在通風(fēng)良好的情況下，容量不會因熱量的提取而下降，但必須依靠空氣源熱泵提升品位才能利用，且品位會隨冬季的持續(xù)和寒潮的來去而變化。 從空氣中獲取冷熱量的技術(shù)難度較低。但利用空氣作為冷熱源，需要解決好以下問題，一是品位低；二是空氣源熱泵供冷、供熱能力、能效比都與建筑需用冷、熱量的變化規(guī)律相反；三是城市建筑密度越來越