北京菲涅尔科技有限公司,设有北京中典创科技有限公司、安徽省力丹环境科技有限公司、合肥积阳能源科技有限公司,总注册资本2020万元。公司坐落于闻名世界的中关村上地国际创业园。主要从事新能源、环保产品的开发与推广;工业产品设计;广告策划、动画片创作等。
近年来,公司已研发出了特大型温室沼气工厂、菲涅尔带焦聚光器、太阳能冷暖发电热水成套设备、太阳能真空干燥设备等新产品。
公司的技术力量雄厚,先后与多所知名大中院校联手,承担国家新能源及环保等相关科研项目攻关。我公司在世界行业内率先开发出了FBBR(分级分温、仿生发酵、动态发酵、太阳能)沼气新工艺;率先开发了3R(热悬浮、热提升、热回用)太阳能热水发电新工艺;近年开发的菲涅尔聚光器技术性能处于国内外领先水平。公司拥有20多项专利技术使用推广权(如:太阳能仿生沼气反应器,专利号:ZL200510130069.7;五级甲烷反应器,专利号:ZL2010294768.6;制取甲烷反应堆,专利号:ZL200910162549.X;菲涅尔聚光器专利号:ZL200920004742.6;光合反应沼气发生器,专利号:ZL03243941.5;沼气动力机组,专利号:ZL200320102284.2等等。
公司先后在国内外设计、承建了一大批大型太阳能(如:北京牡丹园宾馆700平方米太阳能热水工程、天津神泽公司600平方米太阳能热水工程、合肥中国科技大学学生宿舍2000平方米太阳能热水工程等等)和特大型沼气工程(如:新疆建设兵团48团等16处600立方米大型沼气工程、安徽九鼎集团1600立方米大型沼气工程、青海张氏集团15000立方米大型沼气工程、黑龙江省为天公司5000立方米大型秸秆沼气工程及在建中的60000立方米大型秸秆沼气工程、建中的河南省民权300吨生活垃圾生态化处理工程、建中的河南伊众集团10000立方米大型沼气工程等)。公司承建及设计的太阳能、沼气工程已有近千处在运行使用,受到国内外行家的高度关注。公司正全方位加强多方联合,扩展业务,力争打造沼气产业化和太阳能采暖及高端利用领域的技术领军企业形象。
公司先后创建了新能源网(www.newenergycn.com)、沼气网(www.biogas-cn.com)、太阳能网(www.solar-cn.com)三大行业门户网站。
公司现已形成了科研、设计、生产、施工、技术服务于一体的经营体系。公司的经营宗旨是:诚信为本、互利共赢!
公司的经营目标是:创一流企业,造一流产品!
公司的经营理念是:服务用户、壮大自身!
公司的职工准则是:创新敬业、精益求精!
公司法人代表吴兆流是太阳能、沼气行业的知名人士之一;公司聘请了多名国内外行业知名专家作技术骨干,为公司产品和经营管理作后盾。
几年来,公司的太阳能、沼气工程已遍及北京、黑龙江、辽宁、吉林、新疆、内蒙古、青海、陕西、山西、西藏、四川、重庆、贵州、云南、天津、河北、山东、河南、安徽、江苏、上海、湖北、湖南、福建、广东、海南、香港等全国大部分省市,远销俄罗斯、波兰、泰国、乌兹别克斯坦、加纳、博茨瓦纳等十多个国家。受到了用户的高度赞誉,倍受同行高度关注。
本方案假定为供暖面积200平方米,采暖负荷35W/m2。建设地点为北京地区。常年平均太阳能辐照量以0.8kW/m2计。
1.名称:太阳能冷暖发电热水系统(集采暖、制冷、发电、热水于一体)。
地址:海淀区(详细待定)
2.工程面积及应用户数:两户(每户以100平方米计)。
3.采用的技术方案:太阳能冷暖发电热水系统,集采暖、制冷、发电、热水功能于一体。太阳能采用聚光式光伏光热联供系统,用菲涅尔带焦聚光器给光伏电池聚光,用热泵蒸发端给光伏电池散热,同时使热泵获得热能;热能产生的热水经储冷热水箱储存后给采暖系统供热水(春夏秋季作生活用热水);夏季利用热泵在夜间运行,反向运行进行制冷,将冷源收集与储冷热水箱,用于夏季给建筑物制冷;实现夏季的空调功能;光伏电池所发的电经逆变后,供给本系统使用,多余部分供居民的电器使用或并网;春夏秋季给光伏电池散热获得的热能所产生的热水作居民生活用热水使用。方案详细见第三部分。
本系统通过技术集成、产品集成,使本系统不光是给建筑物采暖,还可同时产生电能、热水;夏季还给建筑物制冷。
本系统集采暖、发电、制冷、热水功能于一体,目的是使太阳能系统在春夏秋季能充分利用起来;一是可以提高太阳能系统全年的得热量,二是可以提高系统的投资收益率。
3.1系统设计技术方案概况及应用情况介绍
太阳能冷暖发电热水系统,集采暖、制冷、发电、热水功能于一体。太阳能采用聚光式光伏电热联供系统,用菲涅尔带焦聚光器给光伏电池聚光,用热泵蒸发端给光伏电池散热,同时使热泵获得热能;热能产生的热水经储冷热水箱储存后给采暖系统供热水(春夏秋季作生活用热水);夏季利用热泵在夜间运行,反向运行进行制冷,将冷源收集与储冷热水箱,用于夏季给建筑物制冷;实现夏季的空调功能;光伏电池所发的电经逆变后,供给本系统使用,多余部分供居民的电器使用或并网;春夏秋季给光伏电池散热获得的热能所产生的热水作居民生活用热水使用;系统中多余的热能输送至地下的土中储存,冬季雨雪天气无太阳光时,再将地下的土壤中的热能经热泵再提温后,供雨雪天气采暖使用,实现跨季储能。用太阳能、地源土壤中储能提高热泵蒸发端环境温度,使热泵获得的热能能效(cop)≥4;真正实现建筑采暖无煤化。夏季需要制冷时,晚间(有阳光时发电、制热)将热泵设置于制冷功能,晚间所制冷能储存于储冷水箱,供建筑制冷使用,实现夏季的空调功能;光伏电池所发的电经逆变后供给本系统使用,多余电能供居民的电器使用或并网。
该技术方案关键设备是光伏电池、热泵、菲涅尔带焦聚光器、太阳能电热联供;光伏电池和热泵都是市场上的成熟技术,且已广泛推广应用。
我公司研发的菲涅尔带焦聚光器及跟踪装置历经了近10年的研究和改进,现已形成量产,聚光倍数为38比1,带焦宽度为60mm,受光体真空集热管内空晒温度大于400℃(加水后可直接产生蒸汽),直射光透过率大于90%;跟踪装置耗能少,追光准确。该产品的技术性能目前处于国内外同类产品中领先水平。
太阳能电热联供技术,是我公司与中国科技大学联合研发的新产品,2005年产品在中国科技大学建有示范工程,并出口到香港大学等地,经过示范推广,受到了业界的赞誉。也给我公司积累了该技术产品的制造经验,为以后的广泛推广奠定基础。
3.2设计计算及产品选型、产品介绍
以供暖面积200平方米,采暖负荷35W/m2,常年平均太阳能辐照量以0.8kW/m2计(建设地点为北京地区),太阳能热泵结合冬季系统集热能效以150%计,热泵蒸发端在30℃时能效以(cop>4);以一天集热量供1.3天计(考虑冬季日照短、雨雪天气多);聚光倍数为5比1,光伏电池以0.5kW/m2计。
1.供暖热量:200平方米×35W/m2÷1000(折为kW)×24小时(1天)=168kWh
实际量(以1.3天计):200平方米×35W/m2÷1000(折为kW)×31.2小时(1.3天)=218.4kWh
2.太阳能集热面积:218.4kWh÷[1平方米×0.8kW/m2×150%×5小时(冬季)]≈36.4平方米
1. 光伏电池日发电是量:
夏季:36平方米÷5×0.5kW/m2×10小时=36kWh
冬季:36平方米÷5×0.5kW/m2×5小时=18kWh
春秋季:36平方米÷5×0.5kW/m2×8小时=28.8kWh
2. 热泵功率(以太阳能加热至30℃,冬季制热量cop4计):
218.4kWh÷5小时÷4(cop3)÷0.735kWh(1p)≈15p(约合11kWh,选9p+5p=14p)
3. 加热水箱容积:1吨
4. 储冷热水箱容积:218.4 kWh×860÷24×19(日存19小时)÷1000×(65℃-40℃)≈6吨
5. 一个采暖季太阳能供给天数(北京约120天,其中以30个阴雨天计):120-30=90天(约为晴1天需供1.3天热能)
菲涅尔带焦聚光器:1.15m×0.6m≈46.38块(以双数48块计)
光伏电池(以聚光5比1计) :48块×0.69÷5≈6.6平方米,用单晶硅片。
热泵系统:14p(9p+5p)
储热水箱容积:1吨
储冷热水箱容积:6吨(加储热水箱1吨,实际总容积为7吨)
菲涅尔带焦聚光器:48块
光伏电池(以聚光5比1计):7.2平方米
地源土壤:10×10×10米(深)
3.3 系统工作原理流程图及工作原理说明
太阳能冷暖发电热水系统主要由太阳能聚光器、光伏电池、储冷热水箱、热水箱、热泵系统(包括压缩机、蒸发器、冷凝器、换热器、风扇、阀、管网等)、控制器(包括跟踪控制器、逆变器、上网控制器等)、循环泵(P1)、供热泵(P3)、热水泵(P2,该泵为自动增压泵)、膨胀水箱(同时作补水箱)等组成。
系统工作原理及说明:用菲涅尔带焦聚光器给光伏电池聚光,用热泵蒸发端给光伏电池散热,同时使热泵获得热能;热能产生的热水经储冷热水箱储存后给采暖系统供热水;夏季利用热泵在夜间运行,反向运行进行制冷,将冷源收集与储冷热水箱,用于夏季给建筑物制冷;光伏电池所发的电经逆变后,供给电器使用;春夏秋季给光伏电池散热获得的热能所产生的热水作居民生活用热水使用;系统中多余的热能输送至地下的土壤中储存,冬季雨雪天气无太阳光时,再将地下的土中的热能经热泵再提温后,供雨雪天气采暖使用,实现跨季储能。用太阳能、地源土壤中储能提高热泵蒸发端环境温度,使热泵获得的热能能效(cop)≥4;真正实现建筑采暖无煤化。夏季需要制冷时,晚间(有阳光时发电、制热)将热泵设置于制冷功能,晚间所制冷能储存于储冷水箱,供建筑制冷使用,实现夏季的空调功能。
系统工作流程:
1. 系统采暖时工作流程:太阳能聚光器给光伏电池聚光,用热泵给光伏电池散热,在发电的同时,热泵给光伏电池散所获得的热能经热水箱储存于储冷水箱,供建筑采暖使用;雨雪天气无太阳光时,使用地源(春夏秋季储存的)所储的能量,作辅助热源。
2. 系统制冷时工作流程:晚间(有阳光时发电、制热)将热泵设置于制冷功能,晚间该系统可实现制冷,将冷能储存于储冷热水箱,供全天制冷使用,实现夏季的空调功能;制冷时采用冷水循环,建筑物内制冷系统设施与采暖系统设施共用。
3. 系统春夏秋跨季储能时工作流程:太阳能聚光器给光伏电池聚光,用热泵给光伏电池散热,在发电的同时,热泵给光伏电池散热所获得的热能储存于热水箱,经热水泵(P2)循环送至地下土壤储存,实现跨季储能;雨雪天气无太阳光时,使用地源热能,作辅助热源时,热泵系统设置于辅助加热功能,这时循环泵(P1)、换热器也随热泵系统同时工作,系统产生热水供建筑采暖使用。
4. 系统供生活用热水工作流程:太阳能聚光器给光伏电池聚光,用热泵给光伏电池散热,在发电的同时,热泵给光伏电池散所获得的热能储存于热水箱,经热水泵(P2,该泵为自动增压泵)送至建筑物内,使用时打开热水阀即可使用热水(洗涤、洗浴等),且可全年全天候24小时供应热水。
5. 系统发电时工作流程:太阳能聚光供光伏电池增加热能提高效率,同时可提高热泵蒸发器的环境温度,提高热泵的能效;光伏电池输出的低压直流电经逆变器逆变后,再供用电器使用。
系统的详细工作原理及工作流程见示意图所示。
3.4系统设计采用的特殊技术、关键技术或优势技术介绍
该系统的特殊技术为:菲涅尔带焦聚光器、光伏电池与热泵蒸发器融合于一体。
该系统的关键技术为:菲涅尔带焦聚光器的能耗低、抗风性好的跟踪系统技术、热泵中介质流量的精准调控技术、热水箱和储冷水箱的超保温技术。
该系统技术均属于太阳能高端利用形式,优势在于一举多用、工艺新颖、性能优越、投资受益率高、投资回收快(与同类产品相比)、运营成本低、采暖安全可靠、可实现建筑采暖的无碳化(以全年平均计算,所发的电能除本系统使用外,要多出一半以上的电能可作为它用);可广泛应用于建筑采暖,特别是新建建筑。
该系统技术的几大优势如下:
1. 全年平均计算可实现建筑采暖能源自给,即可实现建筑采暖、制冷无碳化,使建筑采暖、制冷、热水真正使用清洁的新能源;
2. 一套设备集采暖、制冷、发电、热水全功能,一举多用、一举多利;
3. 雨雪天气采暖有保障;
4. 克服了常规太阳能只能用于冬季采暖单一性;
5. 一次投资,无成本运行(以全年平均计算);
6. 运行中无环境污染;
7. 关键设备采用成熟产品,正常维护简便;
8. 系统技术适应性广泛,在太阳能辐射量大于0.6kW/m2,且冬季需要采暖的地区均可推广应用。
3.5 系统安全措施设计说明
为确保该系统技术冬季采暖的安全稳定性,设计时考虑到冬季雨雪天气系统的正常运行,采取了两个保障措施,一是将太阳能集热面积扩大到一个晴天产热量供1.3天使用(北京地区采暖季为120天,以天晴90天,雨雪30天计);二是将太阳能春夏秋季所产生的热能,除生活用热水外,其余部分输送至地下,跨季储存,供采暖季雨雪天使用。系统所需的电力为自身发电和外网供电两路供电方式,以确保电力的正常供应。
3.6 知识产权归属
该系统技术已获一项专利,已申报三项专利,专利及相关核心技术的知识产权均属本公司所有。