藏区、西北及高原地区利用可再生能源采暖空调新技术西安建筑科技大学

　　西安建筑科技大学  刘艳峰

　　中国建筑科学研究院  孙峙峰 王博渊

　　2016年7月，国家重点研发计划“藏区、西北及高原地区利用可再生能源采暖空调新技术”项目正式立项。项目由住房和城乡建设部推荐，中国建筑科学研究院牵头，西安建筑科技大学刘艳峰教授为项目负责人，联合北京工业大学、西安工程大学、四川大学、新疆建筑设计研究院、西藏大

　　学、重庆大学、西安交通大学、长安大学以及日出东方太阳能股份有限公司、同方人工环境有限公司、澳蓝（福建）实业有限公司等单位共同承担。项目研究周期48个月，总经费10576万元（其中国家专项经费3376万元，自筹经费7200万元)。

　　1目的及意义

　　该项目是我国目前唯一针对藏区太阳能供暖、川西藏区空气源热泵供暖、西部炎热干燥地区蒸发冷却技术研究示范的国家级项目，将着力解决藏区昼夜温差大、川西地区冬季低温高湿、西北地区夏季干旱炎热等气候特点所造成的室内环境问题，在有效提高建筑节能水平、显著提升居民生活品质的同时，最大程度降低常规电力的消耗。通过研究，项目将在藏区、西北及高原地区建立完整的可再生能源供暖空调高效稳定应用技术体系，使我国在建筑节能、环境品质提升等关键环节的技术体系和产品装备达到国际先进水平，为我国西部地区绿色建筑及建筑工业化实现规模化、高效益和可持续发展提供技术支撑。

　　2总体目标

　　针对太阳能供暖、空气源热泵、蒸发冷却空调等系统在藏区、西北及高原地区应用中的瓶颈问题，围绕建筑节能水平和建筑居住品质提升，研究可再生能源供暖空调可靠、高效、稳定应用技术体系，实现依靠可再生能源供暖空调系统解决藏区、西北及高原地区室内热环境问题。同时，在藏区建成不少于8栋3层以上的太阳能供暖示范建筑，在不消耗任何常规电力的条件下，实现冬季室内最低温度不低于15℃；在川西藏区建成不少于6栋示范建筑，冬季累计耗电量不高于15kW·h/m2,室内温度不低于15℃；在西部炎热干燥地区完成不少于6栋大型公共建筑和10户以上居住建筑示范工程，在满足室内热舒适的条件下，夏季累计耗电量大型公共建筑不超过10kW·h/m2,居住建筑不超过2kW·h/m2,并提出可再生能源与常规能源协同优化运行方案。

　　3主要研究内容

　　项目以“基础研究一设备开发一应用示范”为技术路线，分7个课题对太阳能供暖技术、空气源热泵技术、蒸发

　　冷却空调技术开展研究与应用，主要研究内容包括：

　　1)藏区、西北及高原地区可再生能源供暖空调应用基础研究。研究被动式太阳能、自然通风降温等被动式技术集成高效应用方法及模式，形成地区适应性的建筑被动式设计通则；基于冷热负荷波峰削减原理，兼顾建筑区域规划、建筑方案、围护结构蓄能，研究能、质兼顾的多能互补可再生能源系统全链条供暖空调设计理论与方法；提出可再生能源适用区划，完善可再生能源供暖空调室内外设计参数。

　　2)耐高温、耐冻高效太阳能集热器及多能源互补热源研制与开发。通过提高集热材料吸收率、优化集热器结构等措施，开发耐高温、耐冻并易于安装的新型高效太阳能集热器；研究供热炊事负荷特性，建立多能互补供热系统模型，开发适合藏区生活习惯等特点的节能高效户式供热装置。

　　3)适于低温高湿环境的高效空气源热泵关键技术与设备研究。修正多区域结霜图谱，研究有效抑霜技术；基于光电转换及多参数耦合控霜方法，研究高效控霜技术；研究中小型喷液增焓单螺杆式压缩机技术，开发新型低温空气源热泵设备，解决川西藏区空气源热泵供暖结霜、低效等问题。

　　4)蒸发冷却空调关键技术与设备研究。开发大驱动温差露点间接蒸发冷却器，提高干空气能驱动势和冷却效率，减小设备的结构尺寸；研究均匀布水、冷量输送与释放方式等优化设计方法，降低耗水量，提高设备性能。

　　5)藏区和西北及高原地区太阳能供暖应用技术研究。研究与太阳能供暖系统结合的建筑围护结构蓄能技术体系，确保室内昼夜温差不超过10℃；研究集热系统温度、流量平衡以及蓄热系统结构优化技术；提出太阳能与其他可再生能源相结合的集成优化设计方法、运行控制策略，并开发设计工具软件；研究成果应用于示范工程并进行一年以上的实时监测。

　　6)川西藏区空气源热泵供暖系统集成技术研究。针对川西藏区水电资源丰富和气候特点，研究与供暖负荷及气候特点适应的空气源热泵最佳工况、供暖系统优化配置方法及最佳运行调控策略；形成蓄能移峰、终端协同的空气源热泵供暖应用技术体系；开展技术示范并进行一年以上的实时监测。

　　7)西部炎热干燥地区蒸发冷却与其他空调技术结合研究。研究蒸发冷却与自然通风等其他冷却方式相结合的设计方法及全年运行控制策略；研究蒸发冷却与机械制冷的协同耦合技术及可再生能源与常规能源协同优化运行策略；形成西部炎热干燥地区夏季蒸发冷却空调技术体系；开展技术示范并进行一年以上的实时监测。

　　4预期效益

　　项目的研究与实施，以利用被动式技术及围护结构蓄能为先导，以关键产品研发为重点，以示范工程为依托，以可再生能源与常规能源协同优化研究为主线，针对藏区、西北及高原地区特殊的地理位置，独特的资源禀赋、气候与建筑特点开展研究，将为我国西部地区的社会、经济、生态发展作出显著贡献。

　　1)可再生能源供暖空调核心技术和产品生产线，预计每年可带动产值约20亿~30亿元，节能等经济效益每年达到10亿~20亿元，并为相关产品在“一带一路”沿线国家推广使用奠定产业化基础。

　　2)与同气候区同类建筑供暖空调能耗的约束值相比，项目示范工程的建筑能耗将降低50%以上。示范工程经验的积累与推广，将有利于完善当地基础设施，促进新型城镇化建设，改善城镇面貌，带动藏区、西北及高原地区的经济建设和社会发展。

　　3)利用可再生能源解决供暖空调需求，不但可以改善人民群众的工作、生活环境，减少供暖空调系统的运行费用，全面提升居民的生活水平和幸福指数，还将大大减少化石能源消耗，减少CO2等温室气体的排放，有效保护生态环境，推动西部地区可持续发展。