绿色建筑的高效能源利用
Efficient Energy Use in Green Buildings
2012
年
10
月
24
日
上海交通大学
与
建筑能源系统
1.
上海市生态建筑示范楼
2004
Shanghai Green Building using solar integrated hybrid energy systems, which was selected by WISIONS to distribute the experiences worldwide.
150 m2
太阳能集热器
, 460 m2
冬季地板辐射采暖、夏季
(15-20 kW)
太阳能空调制冷
,
过渡季节太阳能强化自然通风
地板辐射采暖
用于加热通风到空气的太阳能散热器
太阳能热水驱动吸附制冷机（最大
20kW)
建筑一体化的太阳能集热器件
COPth=
COPsolar=
oC averaged
2.
太阳能建筑一体化热水系统
上海三湘四季花城的
2800
套住宅安装了
3m2
阳台星太阳能热水器
Average daily collector efficiency
Monthly
solar fraction
实际使用与用户住家时间、生活习惯以及楼层高低有关。 在上海地区辅助加热一般是必需的。夏季和秋季太阳能分数可以达到
90%,
而在冬季和春季则较低
.
测试家庭
3
层住户呆在家里的时间较少，
8
层住户长期住家， 冬季必需燃气热水辅助加热。
3.
空气源热泵热水器
2008
年
11
月，
102
套安装在上海达安春之声花园
住户实际测量系统
与电加热（考虑热损）效率
70%
相比， 热泵效率一般为电热水器效率的
3
倍。
16 kW
微型
CCHP
系统
150kW
燃气机发电，
700 kW
尾气预热利用以及天然气补燃的溴化锂吸收式制冷机
---
无锡天灵宾馆
4.
冷热电联产能源系统
150kW gas engine+700 kW LiBr absorption chiller in a hotel developed by SJTU
无锡天灵宾馆
CCHP
示范
5.
太阳能吸附空调示范，
2009
年
7
月山东皇明
太阳能吸附空调的实际运行检测数据
6.
太阳能除湿空调，
2009
年
9
月山东皇明
.
Office Building
太阳能空气集热器支架
空调供风温度
20 oC,
除湿量达到
.
制冷量
kW,
平均热力
COP
=
.
太阳能
COP
=
.
至少
40%
太阳能辐射转化为空调制冷量
.
太阳能除湿空调的实际运行检测数据
7.
太阳能吸收式空调，
山东力诺瑞特
2010
年
7
月
太阳能中温集热器
20kW LiBr-water absorption chiller
该吸收制冷机将被更新成
20kW
制冷机
8.
地源热泵，
2008
年
7
月
8000m2
档案保存用地源热泵系统
上海市闵行区档案馆
16 oC, 55% RH
常年；
全年如何保证地源的温度热量平衡？
.
Operating cost:
GSHP < ASHP by %
GSHP < Cooling tower+ Boiler by %
地源热泵运行测试
初投资和运行费用
9.
上海世博余热利用示范
主要空调：冰蓄冷
附加示范：
2
台
65
o
C
热水驱动的吸附制冷机； 地源热泵
国家电网馆
65
o
C
热水驱动
30
o
C
水冷
COP=;
Q=7 kW
太阳能加热空气强化自然通风
10.
上海世博会太阳能通风示范
国家电网馆
Ventilation design
Adsorption Unit Cell
NH
3
removal >70%
H
2
S removal >90%
22
个厕所
11.
上海世博会的吸附除臭示范
12.
太阳能光电驱动的空调
系统构成
PV array
13.
热泵地暖示范
2010
年
12
月上海交大
室外温度
3-8
度，地板地面温度
20-25
度
空气源热泵热水器用于室内游泳池（
2009
年
12
月投入使用）
瑞安房产
-
上海创智坊住宅小区
Outdoor ambient temperature range
(℃)
Average
COPs
Electric
w
ater
h
eater
COP
Average COP
s
of multi-function air source heat pump water heater
used for heating shower water
under different ambient temperature conditions
(Inlet water temperature: from city water temperature to 52 ℃ )
Outdoor ambient temperature range
(℃)
Average
COPs
Electric
w
ater
h
eater
COP
Average COP
s
of multi-function air source heat pump water heater
used for heating swimming pool
under different ambient temperature conditions
(
Inlet water temperature
entering
heat pump:
35
℃
; A plate heat exchanger exists between heat pump and pool water
for anti corrosion
; Pool water temperature:
27
℃
)
在上海交通大学示范
绿色建筑能源系统？
SJTU GEL - November 3
rd,
2007
GEL
外观设计
GEL
研究目的
武汉
长江中下游地区冬季采暖问题
华南地区夏季空调问题
:
>40%
夏季电力用于空调
家用热水全面增量：未来全国各地如何考虑？
意大利外遮阳设计
太阳能二极管： 冬季
-
敞开吸收太阳能， 夏季把太阳能直射辐射挡于户外
14+ GEL
关键技术
GEL
的电源配置
Wind power 5kW
Solar PV 10kW
CCHP 16kW
Gas Engine Heat Pump (GEHP)
Grid power 70kW
Battery
inverter
controller
One of the big task is how to match and operate the power supply and demand?
智能电网解决方案
Smart grid network
智能电网合理处理终端用户
智能电网配置的公共设施
-
住宅设施配置的智能电力系统
绿色能源楼的建设
The area is close to the school of mechanical engineering, SJTU
建筑施工完工
; 6
月设备完工和部分投入运行。外遮阳
2012
年
4
月完工。
2012
年
5
月全部竣工
LEED-NC
69 points
14
points
15
points
5
points
5
points
17
points
13
points
LEED
绿色建筑论证
LEED-NC certification process – state of art
LEED-NC
It is sure for GEL to obtain the
golden
medal in LEED-NC.
If all the maybe points can be achieved,
platinum
is possible
上海交大中意绿色能源楼
-
LEED
金牌论证
LEED
金牌论证
水源热泵
地源热泵
Ground source 9 wells
50~80m depth
CCHP
系统
Optimized high quality power generation through advanced modulating control system
Automatic management system for multi renewable energy sources
Smart energy micro-grid
LPG
PV Power
GRID
Wind Power
Power
Exhaust gas
Cylinder hot water
Heating
Cooling
Absorption Unit
(7 kW)
25 kW
(5 kW)
吸附制冷机
(15kW)
Independent control of sensible heat and latent heat
Air conditioning load can be independently controlled perfectly
Evaporation temperature increases to achieve energy saving
An expected COP about
温湿度独立控制
VRV
实验系统
Comparison with ERV(Enthalpy Recovery Ventilator) system in GEL using
EnergyPlus
on Typical Design Day
From the results, we can see the extraordinary advantage of DESICA system dealing with latent heat load
小温差换热末端
Net Zero Energy
Demonstration Apt
Cotto facade, high performance envelopment
Passive
Design
Solar assisted hybrid CO
2
heat pump
Solar collector with CPC
Hybrid
Energy System
Under floor, radiator with boost fan, water-saving, less metal consumption
Indoor
Terminal Unit
60 m
2
PV, 5kW Wind turbine
Renewable
Energy Power
(90 m2)
零
CO2
排放住宅
(third floor)
bed air conditioner
heat pump
Water heater
(carbon dioxide)
cooling radiant ceiling
CO2
空气源热泵能源中心
零
CO2
排放住宅室内布置
空调床
智能控制低能耗住宅
fuel cell
Adiabatic envelopment
outdoor unit
home applications
& security
智能住宅
SJTU-Panasonic cooperation
SJTU-Panasonic cooperation
（
70m2
）
Energy-efficient
appliances
HEMS
Air source heat pump water heater
，
Panasonic VRV (10kW cooling capacity)
HEMS
住宅能源控制与测控系统
HEMS
VRV units
HRV
HP water
heater
IIU
PLC
Remote controller
IIU
(Internet Interface Unit) is a server to storage control rules and operation date inside.
PLC
communicates with IIU and follow the rules to control the facilities.
Otherwise, we can use
mobile terminals
to visit IIU by WIFI and control the facilities.
Remote Controller
Home Page
Options and Settings
Air Conditioning List
Sitting room AC settings
年恒温恒湿
365
天实际运行， 每平方米电力消耗
45
度
全热回收新风系统
DAIKIN HRV
Panasonic HRV
住宅室外景观
欢迎参观指导与交流
