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净零能耗建筑多能耦合供能系统构建及优化分析

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净零能耗建筑多能耦合供能系统构建及优化分析

作者：张磊沈阳建筑大学

学位级别：硕士

提高可再生能源在建筑领域的应用比例对实现我国双碳目标具有重要意义。我国太阳能、地热能、空气能等可再生资源丰富,然而单一可再生能源应用时存在诸多局限性,如空气源热泵在低温运行易出现启停困难,土壤源热泵长期运行易引发土壤冷... 详细信息

提高可再生能源在建筑领域的应用比例对实现我国双碳目标具有重要意义。我国太阳能、地热能、空气能等可再生资源丰富,然而单一可再生能源应用时存在诸多局限性,如空气源热泵在低温运行易出现启停困难,土壤源热泵长期运行易引发土壤冷堆积和太阳能保证率低等问题。针对严寒地区可再生能源应用时存在的不稳定和间歇性等问题,本文以严寒地区净零能耗建筑为研究对象,提出多能耦合供能系统并开展相关研究,为实现严寒地区高效稳定的清洁采暖提供科学依据。本文根据严寒地区的气候特征和可再生能源应用情况,提出基于储能的PVT、空气源和土壤源热泵相结合的多能源耦合供能系统技术方案;开发新型双源热泵机组并进行设备选型,利用TRNSYS软件建立了多能源耦合供能系统模型,开展了系统性能分析和关键参数敏感性分析,提出高效的运行控制策略,实现可再生能源优势互补;以系统关键参数影响力为自变量、以能耗为优化目标,对多能源耦合供能系统进行优化分析,提出高效协同的多能耦合系统设计方案;搭建多能耦合供能系统实验平台和智能云平台,通过对系统进行长期的数据测试,得到了多能耦合供能系统在严寒地区的运行规律;采用层次分析-模糊综合评价法,从性能、经济和环境方面对七种可再生能源系统进行潜力分析,得出严寒地区最具节能潜力的多能耦合供能系统方案。研究结果表明:双源热泵机组的匹配模式应保证空气源侧蒸发器面积应为理论面积的2.0倍,土壤源侧蒸发器面积应为理论面积的0.5倍,辅以高效的智能控制能够实现多能源耦合供能系统在严寒地区的稳定运行;基于实验数据对数值模拟系统进行修正,多能耦合供能系统模型在整个供暖季内水箱温度处于稳定运行状态,COP为2.80,并以系统内关键设备参数为自变量进行单目标优化,系统性能从2.80增加到3.12,增加了11.43%;通过实测数据分析得到系统的COP为2.93,较土壤源热泵的平均能效提高12.60%,较双源热泵的平均能效提高6.70%;PVT余热温度高于5℃以上的时间约占据全年供暖周期的1/3,可供空气源侧高效运行;采用层次分析-模糊综合评价法得出多能耦合供能系统中PVT-DSHP、S-GSHP、S-ASHP、DSHP、GSHP、ASHP、PVT-ASHP潜力值由大到小依次为:0.6603、0.6311、0.5580、0.4741、0.3935、0.3344、0.3085,PVT-DSHP系统是一项最具潜力的多能耦合供能系统,有望成为未来主要能源系统。本文的研究成果可为净零能耗建筑和可再生能源在严寒地区的推广应用提供技术支撑,具有重要的实践意义。

关键词：净零能耗建筑多能耦合供能系统优化分析

净零能耗建筑互补供热耦合系统及末端设计参数优化分析

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净零能耗建筑互补供热耦合系统及末端设计参数优化分析

作者：王茜如沈阳建筑大学

学位级别：硕士

能源问题一直是人类发展进程中的热点问题和关键因素之一。降低能源消耗、提升可再生能源利用效率已成为保障国家能源安全、减少温室气体排放和推动生态环境质量改善的重要措施。针对净零能耗建筑与供热系统不匹配造成的室内温度过高、... 详细信息

能源问题一直是人类发展进程中的热点问题和关键因素之一。降低能源消耗、提升可再生能源利用效率已成为保障国家能源安全、减少温室气体排放和推动生态环境质量改善的重要措施。针对净零能耗建筑与供热系统不匹配造成的室内温度过高、热舒适性较差和能源浪费等问题,对净零能耗建筑互补供热耦合系统及末端散热设备进行分析并优化其设计参数。以沈阳地区某净零能耗建筑为研究对象,在TRNBuild程序中建立建筑模型,使用TRNSYS软件计算其热负荷。提出了两种互补供热耦合系统,经过对比分析,太阳能耦合土壤源热泵系统的运行效果优于太阳能耦合空气源热泵系统,以全生命周期成本最低为目标函数,以蓄热水箱温度达标为约束条件,使用Gen Opt程序和Hooke-Jeeves算法优化系统关键设计参数。研究地面辐射供暖末端设计参数对供热系统和室内热舒适的影响,分析参数间的最优匹配模式,提出“舒适供水温度”的概念,研究其与室外温度的关系,提出供水温度线性调节方法。分析净零能耗建筑使用散热器低温供暖的可行性,对散热器低温供暖进行经济性分析。研究结果表明,该净零能耗建筑最大热指标为38.03W/m。在约束条件下,增加太阳能集热器面积可以有效减小地埋管长度,优化后系统成本降低49.84%,系统耗电量降低12.1%。净零能耗建筑使用地面辐射供暖末端时,供水温度对室内热舒适的影响大于盘管间距。当供水温度为30℃,与45℃相比热泵COP提升12.57%,供热系统耗电量降低6.13%,建议增大盘管间距至300～400mm,室外温度较高时供水温度降低为30～35℃。当室外温度(t)为-20℃～-3℃时,舒适供水温度与室外温度存在T=28.8-0.6t的线性关系。对供水温度进行线性调节后,供暖季室内热舒适性始终为Ⅰ级,供热系统耗电量降低。净零能耗建筑使用散热器供暖在60℃/45℃的低温工况下可行,供水温度对热泵COP的影响大于供回水温差。5年总费用最低的工况为60℃/55℃,10年总费用最低的工况为40℃/35℃,随着运行年限的增加,散热器低温供暖的经济性优势逐渐增大,供水温度高且供回水温差大的工况不具有经济性优势。本文从供热系统形式、系统关键设计参数、末端设计参数和匹配性等方面对净零能耗建筑互补供热耦合系统进行了优化,降低了系统成本,提升了系统COP,提高了室内热舒适性,为净零能耗建筑应用互补供热耦合系统的工程设计提供了参考。

关键词：净零能耗建筑互补供热耦合系统设计参数优化末端匹配性

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12项净零能耗建筑典型工程案例研究

建筑经济 2023年第S1期44卷 384-387页

作者：王珊珊侯隆澍丁洪涛住房和城乡建设部科技与产业化发展中心北京100835

发展净零能耗建筑正逐渐成为我国建筑节能发展的新趋势。基于严寒、寒冷、夏热冬冷三个气候区的12项净零能耗建筑示范工程的建设及运行管理情况,本文从节能降耗技术、可再生能源的产能技术方面提出实现净零能耗目标的“无差异技术曲线”... 详细信息

发展净零能耗建筑正逐渐成为我国建筑节能发展的新趋势。基于严寒、寒冷、夏热冬冷三个气候区的12项净零能耗建筑示范工程的建设及运行管理情况,本文从节能降耗技术、可再生能源的产能技术方面提出实现净零能耗目标的“无差异技术曲线”,并总结分析示范工程的技术特点及增量成本。研究认为净零能耗建筑的各类技术和市场逐渐成熟,增量成本正逐渐降低,应在技术经济合理的条件下,发展多元化的净零能耗建筑技术解决方案。

关键词：净零能耗建筑工程案例技术路径增量成本

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实现净零能耗建筑的边界条件研究

绿色建筑 2022年第1期14卷 35-39页

作者：郑清涛荣中秋罗多程妍李进曾泽荣水发能源集团有限公司山东济南250000 珠海兴业绿色建筑科技有限公司广东珠海519000

在超低能耗建筑大力示范推广的今天,“零能耗”建筑被提上研究和示范日程。GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》和T/CABEE003-2019《近零能耗建筑测评标准》开始实施,让各方参与者有了技术和指标的指导。研究如何能在现有技术下实... 详细信息

在超低能耗建筑大力示范推广的今天,“零能耗”建筑被提上研究和示范日程。GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》和T/CABEE003-2019《近零能耗建筑测评标准》开始实施,让各方参与者有了技术和指标的指导。研究如何能在现有技术下实现“净零能耗”,除了卓越的建筑本体设计、适宜技术的科学应用,建筑体型高度不可忽略。研究结果可供同行参考。

关键词：净零能耗建筑被动式建筑主动式建筑被动技术主动技术

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净零能耗建筑保温气密节点施工技术

昆明冶金高等专科学校学报 2021年第5期37卷 78-83页

作者：胡瑛施继余张玮裴利剑昆明冶金高等专科学校建筑工程学院云南昆明650033

建筑节能是关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担,因此建筑行业全面节能势在必行。以建筑保温为切入点,针对PC结构在PC外墙板拼缝、外窗冷热桥、... 详细信息

建筑节能是关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担,因此建筑行业全面节能势在必行。以建筑保温为切入点,针对PC结构在PC外墙板拼缝、外窗冷热桥、穿墙管道、PC复合外挂板连接件、PC墙、柱节点等保温隔热的薄弱节点,以净零能耗为目标,详细探讨各节点的保温隔热的构造原理,并以成都市天府新区新兴工业园为例,详细介绍高效新风热回收系统的优化设计方法及PC复合外挂板拼缝保温气密节点、外窗冷热桥及穿墙管道等各保温隔热薄弱节点施工方法及技术要点,案例项目的净零能耗建筑保温气密节点施工方式,良好的实施效果,及时处理了建筑工程中节点冷桥问题,显著提升了建筑工程气密性能与节点保温性能。

关键词：装配式机构净零能耗建筑保温气密节点施工技术

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净零能耗建筑的未来意义及其实施路径

建筑技艺 2020年第8期26卷 18-23页

作者：孙彤宇刘莎史文彬同济大学建筑与城市规划学院

为了应对全球气候变化,减少温室气体排放、节约化石能源利用,实现人类生存环境的可持续发展已成为共识,绿色建筑、绿色生态城区建设已成为必然趋势。然而,建筑与城市领域的能耗和碳排放的占比仍然高居不下。建筑节能、净零能耗建筑甚至... 详细信息

为了应对全球气候变化,减少温室气体排放、节约化石能源利用,实现人类生存环境的可持续发展已成为共识,绿色建筑、绿色生态城区建设已成为必然趋势。然而,建筑与城市领域的能耗和碳排放的占比仍然高居不下。建筑节能、净零能耗建筑甚至产能建筑的新技术在不断涌现和升级,如何将这些技术尽快在建设领域推广实施,并在实施过程中总结经验,以完善适应各类气候条件和地理条件下的建筑和城市建设的绿色技术?通过梳理绿色建筑领域建筑节能最新技术发展,分析目前绿色技术推广过程中的阻力和瓶颈,提出绿色技术的未来目标和愿景,以及建设净零能耗建筑的作用和意义。在此基础上,提出建设净零能耗建筑和城区的实施路径和技术路线图。

关键词：绿色建筑建筑节能绿色生态城区净零能耗建筑

新型太阳能-污水源热泵在净零能耗居住建筑中的适用性分析

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新型太阳能-污水源热泵在净零能耗居住建筑中的适用性分析

作者：程程哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着净零能耗建筑的逐渐推广,利用其较低的冷热负荷和较高的蓄热特性的特点,本文提出一种新型的户式太阳能-污水源热泵系统,探究将本热泵系统与净零能耗建筑相结合实现通过建筑本体储能和清洁能源利用保证全年生活热水及冬季供暖的可行... 详细信息

随着净零能耗建筑的逐渐推广,利用其较低的冷热负荷和较高的蓄热特性的特点,本文提出一种新型的户式太阳能-污水源热泵系统,探究将本热泵系统与净零能耗建筑相结合实现通过建筑本体储能和清洁能源利用保证全年生活热水及冬季供暖的可行性。本课题从系统性能、运行效果、可再生资源利用率等角度分析不同系统参数对系统的影响规律以及系统在不同气候区全年连续运行的运行效果,从而探究本系统应用在净零能耗建筑中的适用性。首先,对本系统进行热负荷设计和选型计算,结合当下净零能耗建筑负荷现状和生活热水用热规律确定了本净零能耗建筑的热负荷,进而对各个系统部件进行选型设计计算,并依此建立了TRNSYS数值仿真模型,通过进行步长无关性验证和实验结果验证的方式确保本模型计算结果的准确性和可靠性。其次,通过改变本系统的不同设备参数和运行参数,分析各参数变化对系统运行效果、系统能效、可再生资源利用率等方面的影响,结果表明,太阳能集热器面积、蒸发器、冷凝器换热面积的增大都可以有效提升系统能效,太阳能集热器与地面形成的角度的增大不利于提高系统能效,太阳能侧循环泵流量应当选择在合适范围内,对系统节能可以起到更好效果。随后,进行了系统全年连续运行的模拟计算,得出本系统在供暖季和非供暖季连续运行的运行效果、系统能耗情况等,进而分析本系统应用在模拟地区的节能性、环保性和经济性。结果表明,本系统应用在长春地区供暖和供生活热水全年都可以保证在良好的温度范围且系统能效可以达到3.68,在节能性和经济性上同样具有很大的优势。最后,模拟计算系统应用在其他气候区时的运行效果,并进行了经济性分析,结果表明系统应用在给地区都可以保持较高的系统能效,且在北京、上海、西宁等地区系统同样拥有良好的经济性优势。

关键词：太阳能-污水源热泵净零能耗建筑 TRNSYS