当前课程知识点:绿色建筑与可持续发展 > 第二讲 绿色建筑相关的基本概念 > 2.3 绿色建筑相关的技术介绍 > 2.3.3 绿色建筑相关的技术介绍
最后我给大家介绍一些
基本的与绿色建筑相关的技术
首先我介绍一下关于地源热泵和水源热泵
可能有的观众会听说
在很多场合下地缘热泵被定义为
可再生能源利用的技术
这个说法到底合理不合理呢
那让我们来看一看
什么是热泵技术
至于水泵大家都知道
因为水是只会从高处往低处流的
要想水从低处往高处流 就得用水泵
水泵就是一种消耗能源
把水从低处往高处迁移的工具
那么热量也是一样
热量自然会从高温的地方往低温的地方流
那么要想热量从低温的地方流到高温的地方该怎么办呢
我们就需要一种叫做热泵的机械
把热量进行一个迁移过程
这跟水泵的原理是一样的
那么至于热泵的原理
它比水泵又要复杂
这是一个典型的热泵机组的图
其实热泵跟我们所说的空调
也没有什么太大的区别
是本质上是一样的
我们在图中可以看到
热泵或者我们说的空调
它是一个由四个主要部件的循环组成的
由压缩机 冷凝器 膨胀阀和蒸发器组成
那么压缩机消耗电力
这样它把热量从低温侧拉到蒸发器里
然后把这个电力W这个量和从蒸发器拉进来这个热量Q
一起从冷凝器这个方向排出去
然后这些系统内的工质
又通过膨胀阀 蒸发器 压缩机 冷凝器等等
这样又一个循环
如果我们把这个设备用作制冷
用作夏天的空调的时候
这个蒸发器这一侧
就是放在我们房间里头的这一侧
就是我们的室内机
那么如果到冬天的时候
我们希望往室内供暖
那么冷凝器这一端
就是我们的室内机
蒸发器就变成室外机了
但是我们的冷暖空调
实际上不可能我们冬夏
就去把室内机和室外机反过来安装
他们内部其实是装有一个四通阀的
通过四通阀可以转换这个热泵内功制的流向
那么评价这些热泵或者评价这个空调
我们是要用能效比这个术语来进行描述的
那么能效比有时候也简称为COP
它的定义是获得比上付出
那么如果是冬天供暖的情况下
通过这个热泵我们获得的是 Q+W这个热量
也就是说从室外拉进来的热量
加上压缩机消耗的电力
我们放到室内了
这是我们冬天走热泵的时候
我们获得的东西
它付出的就是压缩机消耗的电力
所以在冬天来说COP就是Q+W÷W
如果是在夏天
我们室内得到的是冷量Q
这时候呢热量是排出去了
排出去了热量Q 也就是我们得到了冷量Q
消耗的是电力W
所以到夏天的时候 COP就等于Q比W
那么热泵跟空调是什么关系呢
实际上它本质是完全相同的
夏天供冷叫空调
冬天供暖叫热泵
它是中间这个设备里头有一个四通阀转换了
那么室外机往空气里散热
叫做空气源或者风冷式
往水里散热叫水源或者水冷式
那么室内机生产冷热水的叫冷热水机组
直接送风的叫热风机或者冷风机
我前面提到了热泵或者空调里面有工质
其实工质的另一个术语叫做制冷剂
那么大家听说氟里昂是制冷剂
但是又听说氟里昂破坏臭氧层
我想告诉大家的是
并不是空调内所有的氟里昂
都会破坏臭氧层的
只有一部分氟里昂是会破坏臭氧层的
只是非常不巧的是
这些破坏臭氧层的氟里昂
往往都是非常好的制冷剂
所以呢 要替代这些制冷剂
科学家们要进行大量的研究工作
来选取其他的氟里昂
或者其他的物质来替代这种制冷剂
前面我们介绍了能效比COP
能效比 就是评价这些空调啊
制冷设备啊它的制冷或制热系统的效率用COP来代表
然后这个COP它的定义是什么呢
分子是获得的能量
分母是输入的能量
输入的能量
如果我们是用的电制冷
或者电制热
输入的能量就是那个电力
获得的能量呢
就是我们得到的冷量或者热量
那么如果我们输入的能量是燃气
那么就是说这个分母就变成了燃气了
燃气大家都知道是一次能源
电力是二次能源
所以COPp就表示的是一次能源
COPe就是电力的COP
分母是电力了
一次能源和电力它有个转换系数
比如说煤33% 燃气50%
大家就可以去慢慢转换看看
那么COP电力等于1的话
相当于COP用煤是0.33
或者是COP燃气是0.5
所以不同的东西在一起比
比如说我用燃气制冷COP是0.5
相当于电制冷COP是1
我们再看一看一些我们家用空调器的COP的范围
当你去买空调机的时候
你会看到这样的标识
各种颜色的标识
一二三四五级
它就是一个我们国家定义的
中国的空调器的能效标识
一级是最高的 五级是最低的
中间那个是黄色的第三级 是取中值
那么电力COP
最高的家用空调器是一级
它的COP是3.4
最低的是五级
它的COP是2.6
如果讲平均就是这个三级
这个中间的这个COP是等于3
也就说我刚才为什么说
家用空调器它的COP大约是3这样的数
它就在3上下的范围里波动
而我们再看一看地源热泵和水源热泵
大家前面都已经知道热泵是什么东西了
我们常用的家用空调器或者冷暖空调
其实也是一种热泵
只不过他们室内机和室外机
都是接触的是空气而已
那么至于水源热泵这种东西
实际上也就是说
相当于我们家用空调器的室外机
它接触的是水
它往水里排热或者从水里取热
那么这种水源热泵呢
冬天就是热泵
夏天就可以用来制冷了
水源热泵分很多种
一种是地表水源热泵
就是可以用江河湖海的水
来作为它的室内机的冷热源
那这样的用法可以是敞开式的
抽了水再排到江河湖海里
也可以做一些水管 埋水管 或者用换热器
放到这个地表水里
直接和这些江水 河水进行换热
那么如果没有方便的江河水呢
也可以用地下水
那么我们叫做地下水源热泵
那么有的人是从地下抽水
用完了把这些水排到河里 排到湖里
那么如果没有河 没有湖的话
它又可能会打多个井
从一个井里抽水
再往两三个井里排水
这叫地下水源热泵
那如果这个地方地下水的资源
又不丰富该怎么办呢
那就会往地下埋一些管子
这些管子走水
用这些管子里的水和这个土壤进行换热
这个就叫做我们常说的地源热泵
那么这些埋管的形式
有横着埋的 有竖着埋的
如果地的面积不够的话
我们经常就会用竖着埋来解决问题
那么我们要注意的是
地源热泵不等于地热
经常有人误解为地源热泵是在用地热能
实际上地热这是另外一个完全不同的术语
它的英文名称叫做geothermy
它的定义是地球熔岩往外流的自然热流
那么我们可以从百度名片上查到
地热是来自地球内部的一种能量资源
地球上火山喷出的熔岩温度高达1200到1300度
天然温泉的温度 大多在60度以上
有的甚至高达100到140度
这说明地球是一个庞大的热库
蕴藏着巨大的热能
这种热量渗出地表
于是就有了地热
是清洁能源
地源热泵是我们需要消耗电力
才能够从地下水源里头取出热量来
这就跟我们用消耗电力
从室外空气中取出热量的原理是完全相同的
所以地源热泵跟我们的空调是类似的东西
并不是一种可再生能源或者是清洁能源
它只是利用了土壤或者空气和我们建筑物的温差
来进行热量的传递而已
下面我总结一下
地热是人们打井从上千米的地下
抽出50度以上的热水来进行使用的
这是直接使用
并不需要消耗任何的能量
把这些温度进行提升
而地板采暖
有人俗称为地热
那就更是错误了
它跟地热完全没有关系
那么地源热泵则是要消耗高品位能源才能用
所以呢这是和地热巨大的差别
地热是不需要消耗能源的
我再给大家澄清一个问题
那有的朋友听说
不用电就能制冷
觉得很奇妙
但是请大家注意的是
不用电去制冷
就得用热量去制冷
不管电还是热量 都是要消耗能源的
只是消耗的能源的形式 有所不同而已
用热来进行制冷是一个很古老的制冷技术
就是吸收式制冷机
它的历史几乎同电制冷一样悠久
它的原理是利用热量
迫使制冷剂升温
从吸收剂中溢出
相当于电制冷中的压缩机的作用
然后这些制冷剂再通过冷凝 节流 蒸发
再被吸收剂来吸收
就完成了一个循环了
这是吸收式制冷机的原理
但是吸收式制冷机它的应用
没有电制冷普遍的一个重要原因是
它的能效比相对比较低
那么能效比比较高的是燃气制冷机
也就是我们俗称的叫直燃机
它的能效比大概在1.3左右
如果用热水或者蒸汽
来驱动这个吸收机的话
它的能效比又比直燃机要低
只有0.7到1左右
那么即便是用燃气的这种直燃机
一次能源它的COP也是比电制冷低的
我们把这个一次能源都折算成燃气
那么我们就知道
燃气直燃机的一次能源COP是1.3
而电动离心机
哪怕是最普通最普通的电动离心机
它的一次能源COP都会高于1.7
那也就是我按电力COP是5.1来算的
现在呢 一些电动离心机
它的COP不仅高于5.5
而且有的还能达到7以上
所以这就是吸收式制冷机
目前来讲 没有电制冷应用广泛的重要原因
今天我就先讲到这里
我会在第四讲里继续介绍
绿色建筑相关技术的适宜性问题
这里包括零能耗
太阳能利用 保温 住宅中央空调
以及我刚才提到过的 地源热泵的一些应用等等
都是一些大家耳熟能详的
建筑节能的新技术
我希望大家学到这里呢
能够知道一些技术呢
其实没有太多的神秘
好 谢谢大家
-课程前言
--课程前言
-1.1 建筑概论
-1.2 建筑与气候
-1.3 建筑与资源
-1.4 建筑与文化
-第一讲 建筑与气候、资源和文化--作业1
-2.1 什么是绿色建筑
-2.2 建筑与环境的关系
-2.3 绿色建筑相关的技术介绍
-第二讲 绿色建筑相关的基本概念--作业2
-3.1 建筑相关的能源消耗
-3.2 建筑使用过程中的能耗
-3.3 北方城镇采暖
-3.4 商业建筑节能途径
-第三讲 中国建筑节能状况与实现途径--作业(3)
-4.1 绿色建筑技术辨析(一)
-4.2 绿色建筑技术辨析(二)
-第四讲 绿色建筑技术辨析--作业(4)
-5.1 绿色建筑相关政策法规与标准(一)
-5.2 绿色建筑相关政策法规与标准(二)
-第五讲 绿色建筑相关政策法规与标准--作业5
-6.1 可持续建筑案例介绍(一)
-6.2 可持续建筑案例介绍(二)
-6.3 可持续建筑案例介绍(三)
-第六讲 中外绿色建筑案例--作业6