降低需求的营造方法与节能高效的冷热设备系统-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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降低需求的营造方法与节能高效的冷热设备系统

项目名称：降低需求的营造方法与节能高效的冷热设备系统
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：51125030
申请代码：E080301
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：李先庭
依托单位：清华大学
批准年度：2011

中文摘要：

主要致力于室内环境的营造方法与设备系统研究，在非均匀室内环境的模拟、评价和创造方向，以及高效制冷、制热系统与设备方向取得一系列创新性成果。2005年入选教育部新世纪优秀人才计划，2008年获茅以升北京青年科技奖。近5年在国际和国内期刊上发表论文45篇（其中SCI收录20篇、EI收录27篇），SCI论文他人引用188次；出版英文专著1本，中文专著2本，编著教材2本；申请/授权发明专利25项，获北京市科技进步一等奖1项、华夏建设科技奖二等奖2项。迄今发表论文190篇（其中SCI收录49篇、EI收录92篇），SCI他引197次，中文文章引用1488次；申请/授权发明专利42项，获省部级科技奖3项。现担任国际制冷学会E1专业委员会副主席、中国制冷学会常务理事和空调热泵专业委员会副主任委员、北京制冷学会副理事长、CAR-ASHRAE北京区负责人、IBE等杂志编委。

中文主题词：建筑热环境；非均匀室内环境；低温热水；吸收式热泵；热管循环

英文摘要：

Building thermal environment；Non-uniform indoor environment；Low-temperature heating；Absorption heat pump；Thermosyphon loop

英文主题词： Building thermal environment；Non-uniform indoor environment；Low-temperature heating；Absorption heat pump；Thermosyphon loop

结论摘要：

室内热湿环境营造所消耗的能源占建筑能耗的一半以上，该能耗主要取决于建筑需要的冷热量以及制取这些冷热量的效率。为降低室内环境营造的冷热需求，提高冷热量制取的能效，本项目开展了以下三方面的工作（1）针对传统室内环境营造基于均匀混合的理念、室内冷热需求量大的问题，建立了给定流场下适应任意特征初始条件和边界条件的室内参数瞬态分布预测表达式，建立了同时释放和非同时释放的若干恒定污染源强度和位置的辨识模型，建立了满足多位置不同参数需求的送风参数优化模型，初步建立了面向需求的室内非均匀热湿环境营造体系；提出了利用自然环境冷源、通过在围护结构和室内布置换热组件直接去除夏季得热从而显著降低室内空调负荷的新方法。上述两方面工作可显著降低室内冷热量需求。（2）针对燃料燃烧供热所占比例大但存在系统能效低、污染大的问题，构建了基于吸收式热泵的新型燃料低温热水系统将传统锅炉、热网或者天然气作为吸收式热泵的驱动热源，并从周围环境和土壤中提取低品位热源，突破了燃料热水效率100%的极限，使燃料供热的一次能源效率达到110~170%，实现了供热量和燃料热水效率的大幅提升。通过工质对和循环形式的研究，使得新型系统可以在-30℃外界环境和90℃驱动热源下高效制热。研究了直燃型GAX吸收式热泵，使天然气直燃式热泵的制热效率大幅提高；提出采用地源吸收式热泵解决传统电驱动地源热泵在北方地区的土壤热不平衡及性能衰减问题，能有效维持地源热泵系统的长期高效运行；研发了多功能低温氨水吸收式热泵样机，实验研究了单效循环和增压吸收循环的制热性能，发现增压能明显提高极端恶劣工况下的适用范围和制热性能；提出相对设计容量的优化设计方法，通过微弱降低系统节能性来大幅提高工程应用的技术经济性。与传统锅炉相比，上述研究可使燃料供热节能率高达20~50%，为供热节能减排和治霾开辟了新途径。（3）为了充分利用自然界和建筑自身热量，提出热管与蒸气压缩循环相结合的复合热泵系统，搭建了热管和带热回收功能的复合制冷/热泵系统综合性能实验台，揭示了热管下降管断流的机理和影响因素，研究了热管复合热泵系统的优化设计方法和系统调控策略，解决了热管与蒸气压缩复合系统融合的关键技术，研发出的全年供冷复合空调在基站和数据中心实现了40%左右的节能效果，研发出的复合补热机组解决了北方地源热泵全年热不平衡的难题，扩大了我国地源热泵的应用范围。

成果综合统计