| 成果名称: | 夏热冬暖地区建筑热湿环境高效调控技术集成创新与实践 |
| 完成单位: | 广州大学、广东迪奥技术有限公司、广东省建筑科学研究院集团股份有限公司、惠州学院 |
| 主要人员: | 丁云飞、吴会军、胡珏、张红斌、余鹏、徐晓宁、廖云丹、周孝清、王红胜、何石泉、朱赤晖、杨丽修、刘燕妮、王欢 |
| 介绍: | 1、课题来源与背景：本课题为自选项目。我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3，其中超过50%用于建筑环境调控，因此建筑环境低碳节能营造技术及能效提升对实现我国能耗总量和强度双控目标十分重要。本项目针对夏热冬暖地区气候特征，从被动适宜技术、主动高效调控技术、建筑能源管理等层面开展建筑热湿环境高效调控技术集成创新与实践，对我国建筑节能减排有十分重要意义。 2、技术原理与性能指标 （1）技术原理：本项目针对夏热冬暖地区，从建筑新型遮阳技术、建筑高性能隔热材料及体系构建、自然通风强化等被动适宜技术出发开展建筑热湿环境被动调控技术创新，依托能耗在线监测与能效管理平台，结合冷冻水梯级利用的温湿度独立调节空调系统及新风机组开发、空调系统优化控制系统构建等主动高效调控技术创新，从技术及管理两个层面开展建筑热湿环境高效调控技术集成创新与实践。 （2）性能指标：1）以三维纳米孔SiO2气凝胶为基体，发明了新型晶须增强及纤维增强气凝胶复合体系超级绝热材料，具有超低导热系数（0.015~0.02W/mK）、高强、耐火不燃等高性能。采用Rosseland扩散方程和光子衰减规律分别计算辐射热导率和导热热导率，建立了跨尺度多物相隔热材料导热系数模型，解决了跨尺度多物相复杂结构隔热材料的性能预测难题。以SiO2气凝胶复合结构研制出系列厚度的成型气凝胶隔热板，构建了建筑围护结构隔热体系，解决了目前有机隔热材料存在的可燃消防隐患和耐久性差等问题，通过能耗计算和评价，可使建筑围护结构供冷负荷降低42%。2）建立了雾粒遮阳及降温测试系统，研究了雾粒的粒径、分布密度对遮阳效果及玻璃表面的降温效果，结果表明，小粒径雾粒比大颗粒雾粒具有更好的遮阳效果，玻璃内表面平均温度约降低16℃。制备了气凝胶夹层玻璃用于采光屋顶，其可见光透过率为62%，遮阳系数和传热系数分别为0.66和1.2W/（m2·K），传热系数远小于普通双层玻璃（5.5W/m2·K)。3）构建了基于冷冻水梯级利用的温湿度独立控制空调系统，研究了冷冻水温度和流量的协同调节对机组能耗的影响规律，机组运行COP提升约20-30%，与常规热湿耦合运行模式相比，系统季节节能率>25%。开发了新型强化除湿新风机组，实现了新风大焓差、大含湿量差的处理能力。4）发明了基于实时运行数据的冷负荷预测方法，建立了冷源系统优化控制系统，研究了冷水机组群控鲁棒增强方法。采用双网隔离的"2+1"结构，建立了空调系统远程运维与管控系统。5）建立了各类建筑能耗在线监测平台，实现对能效的实时分析与评价。 3、技术的创新与先进性 （1）以三维纳米孔SiO2气凝胶为基体，通过尺度匹配的亚微米CaSO4晶须为骨架支撑和增强体，发明了新型晶须增强气凝胶复合体系超级绝热材料，具有超低导热系数（0.015~0.02W/mK）、高强、耐火不燃等高性能，解决了目前常规建筑隔热材料存在的隔热性能差、强度低、可燃等问题，并构建了建筑围护结构隔热保温体系，隔热保温指标远优于相关行业标准，建筑围护结构供冷负荷降低42%。 （2）发明了利用光学手段直接测试任意地点任意时间的建筑物复杂遮阳构件透光率，降低了成本，提高了效率。建立了喷雾遮阳降温及气凝胶遮阳隔热的采光玻璃屋面遮阳体系，其中气凝胶夹层玻璃采光屋顶可见光透过率为62%，遮阳系数和传热系数分别为0.66和1.2W/（m2K），传热系数远小于普通双层玻璃（5.5W/m2K)。 （3）建立了冷冻水梯级利用的温湿度独立控制空调系统及高效调控方法，以湿度控制优先为原则，发明了冷冻水系统运行调节方法，获得了冷水机组水温和水量的动态调节模式和方法，与常规热湿耦合模式相比，系统运行季节平均节能率>25%。开发的新型强化除湿新风机组，实现了新风大焓差和大含湿量差的处理能力，可将冷水机组的出水温度从4-5℃提升至9-10℃。 （4）将室外气象参数对建筑冷负荷的影响与实时运行负荷相结合，发明了一种空调冷负荷预测方法，并建立了冷源系统优化控制系统，研究了冷水机组群控鲁棒增强方法，并制订良好的冷水机组群控策略，提高了空调系统能源利用效率。 （5）建立了空调系统远程运维与管控系统，采用双网隔离的"2+1"结构，比传统的远程控制方案有更好的数据传输安全性。 （6）建立了各类建筑能耗在线监测平台，实现对能效的实时分析与评价。 4、技术的成熟程度，适用范围和安全性:本项目技术成熟，可广泛应用于工业和民用建筑的新建和既有建筑的节能改造，不仅可以营造舒适的室内环境，降低空调负荷，而且能大幅提升建筑能源利用效率。 5、应用情况及存在的问题：本项目成果目前已成功应用于东莞力嘉包装产业园新建厂房、杰群电子科技（东莞）有限公司厂房改造、东莞彩怡百货有限公司空调节能改造、广州大学绿色低碳校园建设等项目，取得了较好的社会效益和环境效益。存在的问题和改进措施：对于空调系统的远程运维和能效管控系统，需要进一步增加运维用户，并充分利用系统运维平台进行大数据分析，为夏热冬暖地区空调系统高效运行提供支持。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0224 |
| 登记日期: | 2018-05-18 |
| 研究起止时间: | 2009.05 至2016.04 |
| 所属行业: | 建筑业 |
| 所属高新技术类别: | 新能源与节能 |
| 评价单位名称: | 广东省建筑节能协会 |
| 评价日期: | 2018.05.04 |
