1、主被动蓄热技术在建筑柔性用电中的应用汇报人：李为林时间：2023/04/08建筑用空调供暖蓄能调峰技术论坛邮箱：1Step 01背景与现状分析Step 03空调主动蓄热Step 02“建筑-空调”被动蓄热Step 04总结与展望2contents背景与现状分析01气候变化能源危机我国能源加速向绿色低碳转型11.“十四五”现代能源体系规划2.“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划3.2022中国建筑能耗与碳排放研究报告建筑：优化用能结构，提高可再生能源占比23建筑能耗建筑碳排背景与现状分析01可再生能源随机性波动性常规建筑要求供电连续性稳定性矛盾 提高建筑用电灵活性（柔性）解 决 方 案时间时间功

2、功率率Pload储能储能其他电器其他电器空调空调新能源新能源传统火电传统火电空调空调其他电器其他电器储能储能稳定稳定发电发电用电用电波动波动发电发电用电用电 非空调电器、储能：调节量容易确定 空调：不确定性，占比大、季节性建筑用电特点关键在空调！402“建筑-空调”被动蓄热Passive Heat Storage5“建筑-空调”被动蓄热02建筑蓄热体蓄放热的“虚拟储能”作用受到了学者的关注 00:0006:0012:0018:0000:0005000250000:0006:0012:0018:0000:000400800000:0006:0012:0

3、018:0000:0050000000250003000035000（C）建筑乙（b）建筑甲（a）建筑群 响应需求 基线需求用电功率/kW真实建筑利用被动蓄热的用电转移和削减效果也被验证6现有研究实际建筑需求响应效果辐射吸收对流反射导热外部结构外部结构输配管道输配管道管道壁面保温导热对流载冷动态换热冷源设备冷源设备冷凝器蒸发器末端设备末端设备动态换热吸收导热对流辐射室内家具室内家具建筑虚拟储能建筑虚拟储能辐射对流导热内部结构内部结构吸收7理论上包括建筑和空调具备热惯性的所有部分外围护结构、内部结构、室内放置物等建筑主机设备、末端设备、输配管道等空调重视建筑、轻视空调，重视

4、结构、轻视放置物“建筑-空调”被动蓄热02室内放置物多情景实验8情景名称情景描述空房间验证建筑外围护结构模型和建筑内部构件模型，室内不设有任何物体，没有任何热源，并全程保持门窗紧闭。情景名称情景描述室内放置物桌子数量椅子数量文件数量文件柜数量主材料：胶合板；48kg/个主材料：胶合板；12kg/个主材料：纸张主材料：胶合板；30kg/个一人办公室1145kg1二人办公室2285kg1三人办公室33120kg2四人办公室44150kg2情景名称情景描述楼板在地板上方铺设混凝土砖块，模拟建筑中的楼板铺设面积：14.89m2；铺设厚度：55mm铺设地毯在“楼板”的基础上铺设地毯；铺设面积：14.89

5、m2铺设地砖在“楼板”的基础上铺设地砖；铺设面积：14.89m2“建筑-空调”被动蓄热029303234363800:0006:0012:0018:0000:00232425262728四套办公设施 温度/oC 室外 实验室 对比室两套办公设施 室内放置物引起明显的温度波衰减2022242600:0006:0012:0018:0000:00202224 室外 实验室 对比室温度/仅楼板加地毯 遮挡和饰面对建筑结构蓄放热有明显影响室内空气、室内放置物和建筑结构的温度变化有明显差异无空调空调柔性用电“建筑-空调”被动蓄热02室内放置物实验结果10室内放置物：有效面积法“建筑-空调”被动蓄热02ca

6、lCcmcalmALeffcalAA提出等效转化方程组分析模拟过程，提炼建模参数+solarradin radconvQQQQQ radavecalconvincalcalTTAdTTTACdt建立“等效平板”理论模型得出转化系数规律白箱模型、可与E+对接11办公建筑 室内放置物对于短时柔性用电贡献突出 结构可以在长时间的柔性用电中使用 家具热量容易释放出来，冷热释放效率更大。结构属于重型蓄热体，冷热量释放缓慢。柔性用电贡献“建筑-空调”被动蓄热02建筑被动蓄热模拟结果冷量释放率2小时的冷量释放率12“建筑-空调”被动蓄热02空调柔性用电调控实验供水温度送风温度冷机管道空调系统热惯性模型13部

7、件部件 离散形式（隐式差分，离散形式（隐式差分，k 时刻）时刻）冷 机 1kkrefrefkkrefrefrefrefevarefevaevarefTTcmQkATTt 1kkch,kkkkevaevaevaevaw evaw evawevarefevarefevarefevaTTcmATTATTt 1ch,kch,kkch,kch,kch,kwwwww evaw evaevawwww,inletw,outletTTc mATTc MTTt 盘 管 11co,kco.kco,kco,kkco,kwwwwwww,inletw,outletcowwTTc mc MTTTTtR 111kkkkco,

8、kkcocococoacowcoawTTc mTTTTtRR 111kkkkco,kkcocococoas,cowcowaTTc mhhTTtRR 管 道 1pi,kpi.kpi,kpi,kkpi,kwwwwwww,inletw,outletwpiwpipiwTTc mc MTTATTt 1kkpipipi,kkpi,kkpipiw piw piwpia insa insainsTTc mATTATTt “建筑-空调”被动蓄热02“建筑-空调”协同热惯性14“建筑-空调”被动蓄热0215“建筑-空调”被动蓄热02 on-off control chilled water temperature

9、 control12.88%空调的热惯性贡献占比10.06%空调的热惯性贡献占比03 空调主动蓄热Active Heat Storage16空调主动蓄热0317相变蓄能制冷、制热双工况使用原主机、制冷效率高利用相变潜热、体积小空调主动蓄热035热流（W/g）温度（）-40-30-20--7-6-5-4-3-2-101热流（W/g）温度（）相变材料DSC曲线季节机组回水温度相变温度相变材料冬季4543有机脂肪酸复合相变材料，主要成分为三硬脂酸甘油酯、三棕榈酸甘油酯和三肉豆蔻酸甘油酯夏季910石蜡19空调主动蓄热03冬季实验蓄

10、热过程3 小时2 小时蓄热过程：由于风机盘管达到室内设定温度时立即停止工作，所有风机盘管全部停止工作时风冷热泵机组也随之停止工作，因此相变蓄能水箱无法连续蓄热空调主动蓄热032000480060001618202224室内温度（）时间（s）20 22 24实验结束00480060001618202224室内温度（）时间（s）低速 中速 高速实验结束004000500028303234363840424446水箱出口温度（）时间（s）停机00600028303234363840424446水箱出口温度（）时间

11、（s）停机01000 2000 3000 4000 500028303234363840424446水箱出口温度（）时间（s）00600028303234363840424446水箱出口温度（）时间（s）停机06000300028303234363840424446水箱出口温度（）时间（s）20:65分钟/109分钟中速：69分钟/109分钟高速：48分钟004000500028303234363840424446水箱出口温度（）时间（s）停机低速：74分钟/81分钟22:74分钟/81分钟24:90分钟冬季实验释热过程空调主动

12、蓄热0321相变蓄能水箱冬季实验结果汇总编号工况释热时间(min)停机次数有效释热时间(min)风盘散热量(kJ)相变潜热提取率未采用水箱耗电量(kWh)释能风机盘管耗电量(kWh)释能水泵耗电量(kWh)用电量削减率120 低速.057.1%2.300.110.1195.2%222 低速8117412823.471.0%1.710.120.0895.3%324 低速9009012124.7767.2%1.900.150.1592.1%422 中速.861.3%2.300.140.1394.3%522 高速480488691.8448.2%1.020

13、.140.1189.2%空调主动蓄热0322相变蓄能水箱夏季实验蓄 冷 过 程主机控制策略与蓄冷不匹配且蓄冷温差较小，导致蓄冷过程不理想，采用外设冷机蓄冷060006802224温度（）时间（s）出口温度 进口温度夏季释冷水箱进出口温度变化0600026.026.226.426.626.827.0室内温度（）时间（s）夏季释冷室内温度变化释 冷 过 程连续释冷42分钟，相变材料基本完全融化，期间可以保持室内在热舒适范围04 总结与展望Summery&Prospect231）建筑被动蓄热方面 室内放置物对建筑短时用电柔性的贡献超过建筑结构；当考虑柔性的动态特性时，室内放置物需重点考虑 对家具的建模方法进行了探索了，更为通用方法仍有待探索3）建筑空调相变蓄热 释热、释冷效果理想，削减空调用电效果十分显著 但是，无论是蓄热还是蓄冷工况直接采用原主机，都无法连续“蓄能”2）空调被动蓄热方面 以水为冷热媒的空调热惯性作用明显，对用电柔性的贡献不可忽略 应该考虑“建筑-空调”的协同蓄热4）主被动耦合蓄热 对于无条件进行改造的建筑，应该明确建筑的“虚拟储能”容量 增设主动蓄热设备也可提前考虑建筑原本的“虚拟蓄能”能力，考虑两者之间的耦合“运行”24总结与展望04感谢聆听汇报人：李为林时间：2023/04/0825