与建筑一体化的太阳能产品及系统集成技术

博世热能(北京)有限公司 高磊
【高磊】:各位领导,各位同仁大家下午好。
很高兴跟大家分享博世在太阳能应用方面的经验。我今天主要想分几个方面,一个是太阳能与建筑,第二个太阳能与冷凝壁挂炉的综合利用。
太阳能在利用方面,有几个方面的,一个就是太阳能发电,一个是直接利用,一个是间接利用,间接利用就是太阳能转成其他方面的利用。直接利用分为被动利用和主动利用。影响太阳能的一个项目,第一点可能是投资,你的投资总额直接决定了太阳能持续的效果怎么样。还有建筑的设计,在结构上,包括在外观上,还有强度上,具体的设计也会有一定的影响。像上海是属于三类地区,包括总的热需求量,性能的设计,还有太阳能的供求率,只要有太阳能,就必须要有辅助热能。
目前博世推出SKN3.0太阳能集热器。第二款是SKS4.0太阳能集热器。冲惰性气体的太阳能在世界上都不多见。它的外形尺寸都一样,做了这么多工艺的改进,效率提高了81%点多。在没有阳光照射的时候,是向上凸起的,在有阳光照射的时候,是向下凸起的。这个是水箱,太阳能不是一个即时压力,相当长时间把热储蓄起来的。我们可以提供的水箱,目前都是希望全腾式结构,像3吨的,一般是卧式的水箱。这个就是太阳能常规的能源特别是锅炉这一块联动,如果把太阳能和常规能源进行联动,就可以减少10%的能源。和高层建筑,可以分成系统和结构两个方面。系统方面可以集中结构或者是分散结构。从结构上还有很多种方面,比如说平顶、阳台、镶嵌,我觉得前提,系统要安全可靠,和建筑结合得再好,这个系统装好之后不能用,做的东西永远都是白搭的。其次是性能要稳定,再次才是和太阳能建筑结合的美观,比如说强度高,还有免维护这一块。像这个镶嵌式的,屋顶式的,还有这种遮阳式的,还有这种遮阳式的。
这个是我们提供的一些专用的配件,德国的产品做的细节比较到位,它可以提供从安装件到水力连接件,可以精细到一个卡号的配件。可以给后期的安装和维护,提供更广泛的空间。比如说上面镶嵌式的,平顶式的。这个是我们提供的安装件。其实现在国内的太阳能集热器的生产水平还是挺高的,但国内的很多产品在细节方面做得不是很到位,比如说安装,可能一个支架做的尺寸有一个偏差,整个系统就会有问题。
这个类似于阳台壁挂式的系统,我建议,在做这个系统选型的时候,第一是壁式系统,第一个是强制循环,安装的水箱和集热器的位置,如果安装不好,系统就会出问题。下面就是双循环,系统稳定。最好有一个系统高度集成的。现在德国出现了一个新的趋势,像循环的水泵做成一个泵站,而且包括终端,比如说你的终端是带着采暖的,它都可以做成一个移动模块,按照你具体的参数去选择就可以了。这个是高层这一块集中集热可用的系统,合适这个系统形式比较多了。第一块就是集中集热,分散储热。如果这种问题不是每户放一个水箱,比如说阳台壁挂式的太阳能,如果把常规的辅助热源直接放在水箱里面,对常规热源消耗还是比较大的。我的实际情况,要是用壁挂炉,怎么跟它联。如果是这种系统的话,要求你的壁挂炉是两用的,或者是燃气热水器,要求是即时加热系统。现在所谓的冷凝就是在燃烧的过程中,如果用冷凝的话,可以达到109%。直接体现天然气的热值,如果普通壁挂炉10.38。这个也是一个大概的参数吧。要是大家有具体的问题,我们可以会后具体的讨论。
下面着重说一下系统,实际上很多都是太阳能直供热水,可以采用这种方式,当然这种是我们的连接方式,不同品牌的产品有很大的不同。这个是太阳能结合壁挂炉进行采暖。这种系统我们已经在山东做了一些应用,它必须要有一个水箱进行储热,还有一个生活水。采暖水和生活水必须要分开,因为我看到国内有些厂家,它的生活水就是从储热管里面出来的。比如说我这个壁挂炉不仅仅用来采暖的,还有很重要的,如果水箱的温度很高的话,当我生活热水不够的话,就不用壁挂炉了,是用水箱了,就是太阳能利用最大化。我们的产品最小的是750升,水箱小的话,装的太阳能板就小,太阳能采暖的效果也不会好。刚才说的都是小型系统,像这个图片类似于大型的采暖,比如说装了几千块板的,现在大部分都是这么做的。太阳能通过换热器,加热水箱,然后锅炉烧这个水箱,再供采暖。如果你的末端是采暖的话,也可以把地暖换成热泵。现在国内太阳能泳池,大部分是太阳能烧水箱,然后再给泳池。实际上泳池就是一个大的水箱,可以直接通过换向,直接烧这个水。
下面是太阳能和壁挂炉,我说的这种方式,只是适合用博世现有的产品。现在的壁挂炉系统是两用的。要求太阳能和壁挂炉结合,可以是燃气热水器。水箱温度达到要求时,直接供热。这个是系统的,像有的壁挂炉里面带三通了,通过自己来切,有的不带三通的,通过外部来切。
我就简单说到这儿,有问题大家再沟通。
【王伟东】:谢谢高磊先生对太阳能应用的讲解。刚才高先生讲的技术和应用,主要是国外的应用。我们大家都会想,像类似节能的产品,在国内的应用到底是什么样的状态。下面有请上海图博节能科技有限公司技术工程师钱晔博士跟我们讲一下毛细管网辐射采暖及换热技术。
毛细管网辐射采暖及换热技术

上海图博节能科技有限公司技术工程师 钱晔
【钱晔】:这次地板论坛的主题就是舒适以及低碳。我们在考虑要达到最佳的舒适度的时候,要实现最佳的节能效果,我们要介绍一种新式的空调系统,和传统的空调系统是截然不同的路线。就是毛细管技术,它可以安装在屋顶墙壁或者是地板进行温度控制。
像大自然界中辐射系统,这是一种环保型的产品,主要的工作原理,辐射面和其他的面进行传导的时候,辐射自然发生。这样可以带给我们人体以最高的舒适感。为什么说它是一种仿生学的系统,比如说叶子的叶脉,还有人体的血液循环系统,都是典型的毛细管系统。如果把人体的血液循环系统,心脏就是热泵系统,血液从动脉和静脉相当于毛细管的供水管和回水管,呼吸系统相当于新风系统。什么是毛细管呢,就是以直径为4.3×0.8毫米的PPR。我们在毛细管中流的冷水或者是热水的媒质是0.05米/秒一直到0.21米/秒。它是一种单管式的系统,水流到了末端之后温度会发生衰减。而毛细管网,细管与细管之间是并联的,就会降低一定的压损,而且温度会比较均匀。传统的地暖系统,毛细管网表面温度的分布,比如说传统的地暖,它里面的水温度在45到65度左右,而毛细管网当中在28到35度左右,这样的温度比较接近于室内的设计温度,比如说冬季的时候,在20度左右。从这个概念来说,应该可以比较好的利用低品位的地缘热源。再有毛细管的热相应性能,比传统的地暖小很多。这条线是带有辐射采暖系统的毛细管。这个类色的垫子,对毛细管有散粒的作用,它的热输出达到45瓦每平方米的话,它的响应时间是在1小时之内,而传统的单暖式系统,响应时间是4左右。
什么是温湿度控制系统,温度控制系统,夏天用高温冷源或者是冬季用低温高源。湿度控制系统,采用新风处理系统,控制湿度和温度。这个温湿度独立控制的优势,可以适应室内热湿比的变化。它的末端方式可以辐射末端或者是干式的,送出干燥的新风和湿符合。夏天可以采用相同的末端装置,如果采用了毛细管的话,冬季和夏季是不用采用两套系统的。夏季高温冷水比如说18到20度,冬季是28到35度,冷热温度都接近到室内设计的温度。再有减少了风管输送带来的能源损失,如果让一间房间达到相同的能量交换的话,用水来运输和用风管来运输,肯定是不同的,水肯定是降低成本的。毛细管网是一种高效的换热器,是用PP-R材料来制造的。它可以利用太阳能或者是土壤,地下水、水源热泵,提供建筑舒适度的品质。如果再配套于冷能系统的话,节能会更高。
这是在水泥地板上的毛细管网。我们降低了空间了损耗,如果你是一个高层的话,每一层毛细管网施工总体的厚度在15公分,但是普通地板在60公分左右,这种经济利益是显而易见的。这是一个毛细管系统施工的一种抹灰工艺的流程图。这张图就是毛细管在地面和天棚的两种施工方式,大家可以看到这是比较简洁的。我们把主管一般隐藏利用,上面可以铺设瓦片或者是木地板、地毯之类的。这个同样也是毛细管网结构图。所以和传统相比,毛细管网的地暖系统,有显而易见的有点,有方便的集成,安装比较灵活,易于旧建筑的改造,夏天用一套系统,冬季走的是热水采暖,夏天可以辐射制冷,可以节省了空间,它的寿命可以保证50年,它是一种环保的产品,可以100%再回收,而且无有害的物质。更重要的是它提供了最佳的舒适度,对健康没有影响,而且它的热辐射效应比普通的地暖要高。
下面利用毛细管网的技术,它除了做为室内的末端来辐射能量对空间作制冷或者是采暖,也可以作为室外的能量采集端。可以把毛细管浦在地面1.5到1.2米左右,作为土壤源的取热。也可以把它作为竖着嵌入地面。用毛细管也可以在水源里面来换热。我们把毛细管做成一个方格子,吸收水里面的余热。现在很多德国人有环保概念,每家每户都会养牛养羊之类的,如果三四匹马就可以采暖。还有在德国来说,有一个规定,工厂中排出的热气,因为里面有大量的余热,要求排入空气里面的温度是有限制的,所以收集这个热气,从废空气中收集能量,然后把这个能量作为生活采暖使用。这个就是我们在德国做的模拟软件,可以对毛细管设备的选型,还有换热的效率,还有毛细管网应用于能量收集端的效果,都有成套的计算系统。这个也是毛细管网用于海洋热或者是污水热的交换图,因为PPR材质是耐腐蚀的,所以它用于污水或者是盐水里面的换热效率是比较高的,而且它也易于清洗和维护。最后这张图表现的在德国的家喻户晓的能量瓦,它的毛细管可以用在最上部,有时候也加以热泵系统加以能量的补充,这些蓄热、蓄冷做得比较好,这一块的在德国用得比较成熟的。比如说能量的末端。在能量的收集端,比如说有用毛细管做的冷却塔,毛细管的热泵,还有太阳能运用毛细管做的。
我的报告完毕。谢谢。
【王伟东】:下面就有请朗诗低碳商务合作中心总经理集团首席绿色建筑规划师郭咏海先生给我们分享一下上海低碳建筑的发展。
上海低碳建筑的现状与发展

朗诗低碳商务合作中心总经理集团首席绿色建筑规划师 郭咏海
【郭咏海】:我要讲的题目是上海低碳建筑的现状与发展。
这个题目比较大,我大概是这样来讲,先谈一下国际上面气候问题与碳排放的问题,实际上这个也不用我讲了,最近发生了这么多事情,表现整个气候的反常,由于人类的活动导致了自然的破坏,包括发生在中国的,发生在世界各地的洪水、地震、泥石流。
这个是反应的是过去一百年来全球气温上涨的情况,我们可以看到现在的温度是处于一千年来最热的时期。包括最近上海持续的高温天气,已经是创造了百年的记录。所以在以后的时间里,会越来越频繁遇到极端的天气和灾害的发生,所以2012会怎么样,我们真的不知道。
科学家语言,如果人类不及时采取行动,全球平均气温将在21世纪增加4度。最近北极有一个冰山崩塌掉,这会造成无法预计的自然灾害。关于中国碳排放的总量和中国的能源总量,来自国际组织和中国政府有不同的解读。包括最近国家能源局和发改委一起发布了一个《说明》。我们现在能耗总量还没有美国过,美国大概是63亿二氧化碳,石油的使用量少不到1亿吨的使用量。我们的能源消耗也是世界第二。
在2020年的碳减排承诺在去年的哥本哈根会议上,要求在2005年基础上,单位GDP减少40%到45%。我们能耗翻两倍就轻松的实现了单位GDP减少40%到45%的目标。很多时候我们的理论计算,按照常理做的判断,在实际的基础上,可能会出现问题。
人类活动产生的二氧化碳,主要是来自于燃烧石油原料。生产一度电碳排放相当于一公斤,根据这样的概念的话,少用一度电就可以少排放一公斤二氧化碳。为什么建筑的低碳这么重要,是因为根据美国能源局的信息,建筑能耗占全国能耗的40%以上,建筑的碳排放相当于40%的碳排放。这个时候电能占到43不%,所以这个已经超过三分之一了。我们也知道石油也不可能是无限制的挖掘的,我们可再生能源的利用,目前也是刚刚起步,会按照2020的目标,达到15%的能源来自于可再生能源。因为我们现在的能耗没有实现经济翻两番的目标,有可能到了2020年,总体的能耗依然在增加,但因为总能源增加以后,可能想实现15%也是非常非常困难的。当然这里面还有一些来自于环境污染的问题,对我们的生存产生威胁的。
在窗户的周围,红色的代表这边的温度比较高,因为墙体的保温性能比较好,窗户这边保温比较差,出现了一些能源外泄的情况,所以第一步提高建筑的能源使用效率,要把外围护结构做好。第二步的话,要充分利用可再生能源,包括太阳能、风能、地热等等。第三步希望通过碳费的方法,把二氧化碳储存起来,不让它消耗。建筑材料的环境影响,水资源的使用效率和空气质量等等,这个都是有标准的。
中国过去有公共建筑节能标准的,目前在全国大部分的城市要求在八十年代建筑的基础上节能80%,美国的标准比我们现在的的要求略高,大概是10%左右。
上海的话,到2009年为止,目前住宅总量3.8亿平方米,公共建筑总量是1.4亿平方米。上海市从2001年开始按照建筑节能标准设计的。其他的既有的建筑基本上没有节能设计。按照50%的要求,可以看到不到三分之一的新建筑是节能建筑。实际上在三分之一的节能建筑里面,是不是真正做到50%,这个要进一步研究的问题。
05年上海出台了节能建筑的管理办法,08年开始按照65%设计,上海世博中心和上海建科院的都是首席建筑认证评价的。到今年7月份为止,全国获得三星级建筑设计的一共是15个,上海占到5个。获得三星级绿色建筑评价标识的项目有2个,全部在上海。从数量上来看,上海的低碳建筑在全国属于一个领先的地位。这个是上海世博中心既获得国内的三星级评价标识,还是正在申报美国LEED的金级认证。
接下来讲一下朗诗集团的情况,我们公司是成立于2001年,专注于绿色建筑的开发,开发项目遍布了无锡、南京、苏州、杭州、上海。初步的计算每年减少碳排放18万吨。我们的产品特点主要是有这样几个,一个在室内的环境温度能够处于20到26度之间,同时通过新风系统,达到每小时30立方米,实现室内声环境和自如调节室内光线的效果。这个是外墙的构造,我们外墙有各种各样的构造,不仅有EPS的,还有其他的保温材料,目标都是做到密闭的外围护。这个是外遮阳顶开闭的效果。
我们目前在上海的宝山区美兰湖区有一个项目开发,在南翔有一个绿色街区的项目,在9月份已经面世。同时我们参与了世博零碳馆的展示工作,通过我减碳的概念创造环境保护的重要性。
我们以后的项目开发要做到100%的节能建筑,要实现65%的被动节能率,80%综合节能率,100%全装修住宅。同时我们也会采取更多的方式,来采用更自然的方式进行节能降耗。对于再生资源的综合利用,创导使用自然资源,来实现节能效率。
谢谢。
【王伟东】:谢谢。我们讲一些技术,看一些国外内的案例,也介绍了一下朗诗地产的低碳应用。现在我们来看一下未来了,北京化工大学机电工程学院博士,北京地暖采暖分会会长徐绍宏先生,他今天跟大家一起来探讨一下建筑节能和暖通空调的发展趋势。大家欢迎。
