科创中国

项目描述（包括但不限于项目背景及意义、项目领先性和创新性、核心技术亮点、知识产权获取情况、技术来源、已开展的示范及应用情况、未来商业模式、社会效益等，不超过1500字）大力推进太阳能等可再生能源应用是实现建筑领域“碳达峰”“碳中和”目标的必经之路。截至2018年底，我国太阳能热利用装机容量占全球的***%，稳居世界第一。但随着技术进步，集热器效率不断提升，太阳能供热采暖系统规模不断提高，当前，太阳能供热采暖系统研究主要致力于提高太阳能保证率，但在实际运行过程中，存在集热器设计面积过大、蓄热系统容积设计不合理等问题，造成运行能耗较大，影响了太阳能供暖采暖系统的节能效果，限制了太阳能供暖采暖系统的应用与推广。对此，研究团队充分调研和分析国内外相关工程现状，归纳现有研究成果，以我国太阳能供热采暖技术现阶段的发展特点与实际情况为基础，提出了集热面积、蓄热体积等关键参数计算方法，建立了太阳能供热系统“集-蓄-供”多环节综合优化设计体系，有效提升了太阳能供热系统运行稳定性、改善经济性。主要内容包括：1） 针对短期/季节蓄热，首次提出了季节蓄热系统太阳能集热器总面积设计计算方法，实现了系统精准设计以往国内太阳能供热采暖系统多为短期蓄热系统，但国外已有大量季节蓄热太阳能供热采暖系统工程实践，我国目前也有多个季节蓄热太阳能供热采暖系统在设计、实施过程中，亟需对设计方法进行规范，指导集热系统设计选型。研究团队针对区域互补叠加后建筑负荷特征变化，开展了太阳得热和区域负荷互扰规律研究，在太阳能集热系统承担基础负荷的差异化负荷计算方法基础上，提出了太阳能集热场承担的区域基础负荷修正方法，以准确快速确定所需集热面积，给出短期蓄热和季节蓄热系统集热器面积计算公式及不同地区太阳能集热器的补偿面积比，包含方位补偿、朝向倾角补偿，实现了集热系统精准设计，提高系统经济性与运行可靠性。2） 首次提出了太阳能短期/季节蓄热系统蓄热体体积与集热器面积最佳配比短期蓄热液态工质太阳能供热采暖系统对应每平方米太阳能集热器采光面积的贮热水箱、水池容积与当地的太阳能资源条件、太阳能集热器的性能特性有关，研究团队针对短期蓄热系统，首次提出了太阳能集热器单位采光面积的贮热水箱或水池的容积范围，为太阳能供热采暖系统设计提供参考，有效改善了系统的经济性。针对季节蓄热系统的设计，目前发达国家均利用TRNSYS等相关软件进行模拟计算，确定合理的蓄热体容积，从而实现系统的优化设计，提高项目的整体效益。标准编制团队基于对土壤热工特性以及随深度变化温度周期波动规律的研究，建立了蓄热水池中蓄热水体与周边土壤热平衡计算模型，提出了取放热动态扰动下水体最高温度、得热量和失热量预测方法，用于季节蓄热水池蓄热效率设计计算，提高季节蓄热设计的科学性与准确性。为便于太阳能供热采暖系统的应用推广，研究团队综合考虑太阳辐照、气候资源、地质条件及太阳能集热器规模，首次提出了季节蓄热系统的单位太阳能集热器采光面积对应蓄热水池或贮热水箱容积最佳配比范围，并提出了利用软件模拟校核的蓄热体体积设计方法，为季节蓄热系统的设计提供了依据，提高了蓄热体设计精度和经济性，填补了国内空白。3） 首次提出了太阳能供热采暖工程分区太阳能保证率推荐范围，充分利用可再生能源，实现经济合理太阳能集热系统效率、太阳能供热采暖系统的太阳能保证率是保证太阳能供热采暖工程质量和性能的关键参数，须达到设计时的规定要求。目前，世界上已有100%太阳能保证率的太阳能供热采暖工程在成功运行。太阳能保证率是影响太阳能供热采暖系统经济性能的重要参数，如何兼顾太阳能保证率和经济性是目前尚需解决的问题之一。太阳能保证率与系统使用期内的太阳辐照、气候条件、产品与系统的热性能、供热采暖负荷、末端设备特点、系统成本和预期投资规模等因素有关。根据我国主要供暖地区的太阳能资源，本成果耦合建筑热负荷时空分布变化规律，建立了多种太阳能供暖系统计算分析模型，从集热、转换、需求等多方面对我国典型城市居住建筑进行了太阳能供暖技术适宜性研究，并在此基础上首次提出了我国不同太阳能资源区的太阳能保证率取值的推荐范围。以进一步提高太阳能供热采暖工程的节能效益，加快利用清洁能源供暖的推广进程。经专家评审，该技术达到国际先进水平。


单位简介中国建筑科学研究院有限公司（原中国建筑科学研究院,简称“中国建研院”）成立于1953年，原隶属于建设部，2000年由科研事业单位转制为科技型企业，隶属于国务院国有资产监督管理委员会，是全国建筑行业最大的综合性研究和开发机构，具有建设行业博士、硕士学位授予权，建有土木工程博士后科研流动站，拥有包括院士、设计大师、数百名各领域知名专家和一大批中青年科技骨干在内的优秀人才队伍。中国建研院始终把服务公益事业、推进行业技术进步作为己任，面向全国的建设事业，以建筑工程为主要研究对象，以应用研究和开发研究为主，致力于解决我国工程建设中的关键技术问题；负责编制与管理我国主要的工程建设技术标准和规范，开展行业所需的共性、基础性、公益性技术研究，承担国家建筑工程、空调设备、太阳能热水器、电梯、化学建材、建筑节能的质量监督检验和测试任务。科研及业务工作涵盖建筑结构、地基基础、工程抗震、建筑环境与节能、建筑软件、建筑机械化、建筑防火、施工技术、建筑材料等专业中的70个研究领域，近年来又加强了绿色建筑成套技术、新能源应用技术、防灾减灾技术以及智能化集成技术等的研究与开发。目前拥有北京和廊坊两个研发基地，北京通州基地是建筑安全与环境国家重点实验室所在地，已建成并投入使用的有国内最大的建筑抗震实验室、风洞实验室、防火实验室、建筑幕墙实验室、建筑材料实验室、建筑环境与节能实验室。60多年来，中国建研院科研成果硕果累累，为推动中国建设事业的科技进步做出了突出贡献。中国建研院转制为科技型企业后，积极面向市场，以科技为支撑，加大创新力度，不断研发新技术、新产品，充分发挥综合技术优势，科技实力大幅提升，经济效益连年递增，综合实力显著增强，形成了集科研与标准、建筑工程咨询与服务、规划与建筑设计、建筑工程施工与监理、建筑工程检测与产品认证、建筑行业软件与信息化、建筑工程材料与专用设备制造为一体的多元化发展格局。在新的历史时期，中国建研院将继续坚持“奉献社会、追求领先、提升品质、和谐发展”的核心价值观，秉承“诚信、协作、创新、效益”的经营宗旨，不断增强核心竞争力，努力提升在行业中的地位和作用，真正成为中国建筑业科技发展的引领者。