建筑环境与能源应用工程中清洁能源利用课件

建筑环境与能源应用工程中的清洁能源利用2016年6月29日目 录1、为什么要利用清洁能源？2、太阳能利用3、太阳能的存储4、燃气输配中的清洁能源利用1 1、为什么要利用太阳能？、为什么要利用太阳能？化石能源紧缺，无法满足社会发展的能源需要2015年我国全年总能耗超过38亿吨标煤，其中煤炭、石油、天然气等化石能源超过92%；开采和利用过程释放大量CO2、CO、SO2等有毒、有害气体和粉尘，造成了酸雨、雾霾天气、地球升高、海平面升高。一些疾病如癌症、传染病等病频发，部分地方不再适于人类居住。化石能源利用排放污染严重，人类生存环境受到严重化石能源利用排放污染严重，人类生存环境受到严重威胁威胁n太阳能的优缺点优点：地球上普遍存在免费、清洁、绿色、可再生使用过程中不会对人和环境产生危害 储量巨大（约130万亿吨标煤，2013年37.6亿吨标煤），取之不尽，用之不竭缺点：单位面积辐射能流密度低，需要的集热面积大受天气因素如夜、阴雨雪等影响大全球可再生能源资源储量太阳能可开发储量是2015年我国总能耗的470倍；其它可再生能源可开发储量总和为2015年我国总能耗的1.4倍。我国可再生能源储量丰富我国可再生能源储量丰富根据集热温度为三个阶段：根据集热温度为三个阶段：1.低温阶段：100，生活热水、采暖、粮食干燥、海水淡化等；2.中温阶段：100300，工业过程用热、采暖、吸收式制冷、中温热发电、海水淡化、污水处理等；3.高温阶段：300，太阳能光热发电、制氢等 根据集热器类型分为三类：根据集热器类型分为三类：1.低温集热器2.中温集热器3.高温集热器2、太阳能利用2.1 太阳能集热技术分类2.2 低温太阳能集热器（1）全玻璃真空管集热器 特点：将吸热体与透明盖层之间抽成真空，减少集热器的传导、对流和辐射热损失；全玻璃的真空管集热器吸热体由玻璃管组成。1、内玻璃管 2、太阳选择性吸收涂层 3、真空夹层 4、外玻璃管 5、支承件 6、吸气剂 7、吸气膜（2）平板太阳能集热器 吸热体：吸收太阳辐射能，将其转换为热能，并向工质传递热量透明盖板：光学性能好、机械性能好、耐老化性能好隔热层：降低集热器热损失提高其热效率壳体：将吸热体、透明盖板和隔热层装配成一体2.3 中温太阳能集热器（1）热管式真空管集热器 管子的一端为蒸发段，吸收热量，另一端为冷凝段释放热量。当管子的蒸发段被加热时，液体在网中气化，蒸发的蒸汽从管心流向冷凝段，蒸汽向外部释放热量，重新凝结为液体，再流回蒸发段。最高运行温度可达100.最高闷晒温度可达250.工作温度为70-120特殊的防冻技术：即使在-50的严寒下仍能正常工作而无冻损之忧。内置反射器中温集热器外置反射器中温集热器（2）CPC真空管集热器 CPC U型管中温真空管集热器由槽式抛物面反射镜、真空集热管、跟踪装置等几部分组成；集热温度可达300左右。（3）中小型抛物面槽式集热器 四种基本形式：槽式线性菲涅尔碟式塔式2.4 高温太阳能集热器组成：槽式抛物面反射镜、高温真空集热管、跟踪装置等几部分组成；集热温度：600左右（1）大型槽式太阳能集热器 关键技术：直通式真空集热管、抛物面反射镜、跟踪驱动装置、传热工质。组成：定日镜、跟踪驱动器、高温吸热器；集热温度：800以上（2）塔式太阳能集热器 关键技术：高温吸热器、跟踪驱动装置、传热工质。组成：斯特林发电机、高温吸热器；集热温度：1000以上（3）碟式太阳能集热器 关键技术：斯特林发电机。单元聚光镜照片（4）菲涅尔式太阳能集热器 集热温度：350左右2.5 太阳能在建环专业的应用太阳能在建环专业的应用（1）太阳能高温热发电槽式太阳能高温热发电塔式太阳能高温热发电（2）工业过程热利用工业用热温度大部分在80 300。（3）建筑采暖与热水用热温度在40 80 范围内。（4）建筑制冷空调用热温度在80 300 范围内。（5）太阳能海水淡化用热温度较广。（6）太阳能在天然气输配中的应用太阳能辅助的液化天然气气化6.5天然气辅助的太阳能采暖3、太阳能的存储3.1 显热储存方法（1）贮热水箱（2）地下含水层贮热双井贮热系统 由于浓度较大的盐水密度也较大，因此只要池内盐水的浓度梯度足够大，即使在下部温度高于上部温度时，池水也不会发生对流，所以太阳池也称为无对流的盐水池。太阳池的构成上层对流区无对流区下层对流区（3）太阳池）太阳池将硝酸钠等化学物质或其混合物加热熔化，然后再加热到一个较高的温度。利用材料熔化阶段的温度升高，存储热能。（4）高温熔盐）高温熔盐3.2 固体显热贮热石块床储热装置土壤储热库高温储热材料3.3 太阳能潜热储存（相变储热）相变储热过程相变储热过程：通过固态-液态、固态-固态、固态-气态、液态-气态等的物质相态变化来存贮热能；特点：特点：单位质量储热密度高，但蓄热过程和放热过程慢（固态时材料导热系数低）。主要相变蓄热材料主要相变蓄热材料：高温熔盐、各种石蜡、水合盐类、有机化合物等。3.4 化学反应热储存AB+热A+B金属氧化物是一种常见的化学贮热材料，一类金属氧化物热分解生成的氧气可另派用处是这类反应的优点，并且逆反应所需的氧气可由大气提供。例如，4KO2+热=2K2O+3O2该反应的温度范围为300800，分解热为2.1MJ/kg。另外还有水受热制氢气4 4、燃气输配中的清洁能源利用、燃气输配中的清洁能源利用（1）天然气压力能发电及制冷天然气从气田/气源以10MPa的压力远距离向用户输送天然气，家庭燃气灶要求的天然气压力为3000Pa。这个过程中，天然气被逐级降压（调压），天然气体积会膨胀，膨胀过程会产生机械功，温度会大幅降低而产生冷量。p天然气膨胀做功实际膨胀过程：稳定流动过程，绝热过程，不计进出口流速和位能变化p膨胀后的制冷能力实际膨胀过程中，一部分压力火用转化天然气的冷量火用。压缩空气膨胀后的降温压缩空气膨胀后的降温DFC-ERG电站现场图（2）液化天然气冷能利用 LNG通常存储在-162 的常压储罐中，从该温度下气化为0 时，天然气时释放出来的冷量837KJ/kg的冷量。该部分低温冷量可用于发电、空气分离、冷库、橡胶粉碎、制冰/干冰等。谢谢