一、课程基本信息

二、课程描述

中文：

建筑能源供应系统是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业核心课程，与能源有效应用和建筑节能技术紧密相关。本课程将对与建筑相关的各种能源供应系统，包括智能电网、分布式冷热电联产技术、建筑一体化太阳能光伏/光热系统、能源储存技术、建筑能量供应与能耗模拟等方面的前沿技术进行介绍，使学生对建筑物主要能源供应系统的基本原理、设计方法、运行控制以及模拟优化有一个全面的了解和认识，从而为建筑物能源供应系统的合理设计与优化提供理论依据。

英文：

Building energy-supply systems is a professional core course of the subject of Building Environment and Energy Engineering (BEEE). It is closely related to emerging building energy-efficient technologies. In this course, various of building energy-supply systems, including smart grid, distributed combined cooling, heating and power (CCHP), building integrated PV/T systems, energy storage technologies, building energy production and consumption simulations would be introduced to ensure students thoroughly understand the fundamental principles, design methods, operational control as well as simulation &optimization of various primary energy-supply systems in buildings, such that to provide a theoretical basis for reasonable design and optimization of building energy-supply systems.

三、课程内容

（一） 课程教学目标

自本专业更名为建筑环境与能源应用工程以来，本专业的研究工作主要围绕建筑环境和建筑能源展开。建筑能源供应系统作为一门跨学科的课程，是高年级本科生在学习专业基础和专业核心课程之后，综合运用理论知识进行实际建筑能源供应系统设计的新增专业必修课。本课程的教学目标就是让学生对新兴的建筑能源供应系统与技术，如智能电网、分布式冷热电联产系统、建筑一体化可再生能源系统、能源储存技术、建筑能量供应与能耗模拟，有一个全面、深入的认识，并在此基础上掌握如何根据建筑物周边能源供应状况、当地气候环境特点、建筑自身条件等因素合理选择、设计并优化建筑能源供应系统，从而实现建筑能源利用效率的最大化。

（二） 基本教学内容

第一章绪论

教学目的与要求：了解建筑能源供应系统的主要研究内容和目标

教学重点：介绍国内外建筑能源供应系统领域研究现状

教学难点：新兴建筑能源技术的基本原理与特点

教学内容：建筑能耗现状、建筑能源供应系统的主要形式及应用场合、建筑能源供应系统研究现状、新兴建筑能源技术的基本原理与特点

学时分配：本章理论学时2学时

第二章智能电网

教学目的与要求：了解智能电网的定义、主要特点、关键技术以及与建筑能源管理系统的相互作用和影响

教学重点：智能电网的主要特点及关键技术

教学难点：智能电网与建筑能源需求侧响应的相互耦合、相互作用

教学内容：智能电网的定义、研究背景、主要特点、关键技术（传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术）; 智能电网与建筑一体化分布式可再生能源的优化匹配；智能电网、分布式可再生能源以及分布式能源存储系统之间的优化配置与调度；智能电网与建筑能源需求侧响应的相互耦合、相互作用；

学时分配：本章理论学时4学时

第三章分布式冷热电联产系统

教学目的与要求：了解分布式冷热电联产技术的基本原理、应用场合；掌握冷热电联产系统的设计和计算方法

教学重点：冷热电联产技术的工作原理

教学难点：冷热电联产系统的设计计算方法

教学内容：能源梯级利用的目的与意义；冷热电联产技术的定义和工作原理；冷热电联产技术分类及应用场合；分布式建筑冷热电联产系统与电网、锅炉以及空调系统之间的匹配与优化过程；冷热电联产系统的设计计算方法；以沼气为燃料的冷热电联产机组的案例分析与研究。

学时分配：本章理论学时4学时

第四章建筑一体化可再生能源系统

教学目的与要求：了解太阳能基本知识；了解太阳能光伏发电的基本原理、研究现状以及未来发展趋势；掌握建筑一体化太阳能光伏、光热系统的设计要点；掌握建筑一体化半透明光伏幕墙的设计要点及综合能效计算方法

教学重点：太阳能光伏发电的基本原理、光伏系统结构及设计方法

教学难点：建筑一体化太阳能光伏、光热系统的优化设计方法

教学内容：太阳辐射的基本计算公式；任意朝向任意倾斜角太阳辐射的计算方法；最佳倾斜角计算；太阳能光伏发电的基本原理以及主要性能参数；太阳能电池的发展现状；影响光伏系统效率的主要因素；太阳能研究领域主要实验设备介绍；太阳能光伏系统的设计与优化方法；太阳能光伏/光热系统设计软件介绍；建筑一体化光伏系统的设计要点；建筑一体化光伏/光热系统耦合；建筑一体化半透明光伏玻璃幕墙的发电、自然采光以及传热性能；不同气候区建筑一体化半透明光伏玻璃幕墙的优化设计

学时分配：本章理论学时10学时，实验学时2学时

第五章能源储存技术

教学目的与要求：了解国内外主要能源存储技术；了解各种电池储能技术；了解能源储存技术对发展分布式可再生能源的重要意义；掌握如何因地制宜地合理选择、设计建筑能源储存系统；

教学重点：介绍国内外主要的能源储存技术以及优缺点和应用场合

教学难点：蓄电池充放电状态计算、建筑能源储存系统的设计计算

教学内容：国内外主要能源储存技术介绍（锂电池、飞轮储能、超导储能、抽水蓄能、空气压缩储能、高温熔盐储能）；常见铅酸电池和锂电池基本原理、基本性能参数以及充放电效率、充放电状态计算；锂离子电池储能系统在离网型建筑一体化可再生能源系统中的应用（以特斯拉光伏墙以及比亚迪相关锂离子电池储能系统为例）；能源储存技术对分布式可再生能源系统的重要作用；建筑能源储存系统的合理选择与优化

学时分配：本章理论学时4学时

第六章建筑能源与能耗模拟优化

教学目的与要求：熟悉国内外建筑能源与能耗模拟的主要软件；掌握使用SAM、Homer软件模拟太阳能和分布式建筑能源系统；掌握使用EnergyPlus进行建筑能耗模拟

教学重点：介绍SAM、Homer、EnergyPlus等建筑能源与能耗模拟软件

教学难点：使用以上软件进行建筑能源与能耗的模拟、优化

教学内容：使用SAM软件模拟太阳能能光伏/光热系统并进行优化设计；使用Homer软件对多能源的复杂建筑能源供应系统进行模拟和优化；使用EnergyPlus软件进行建筑物实时能耗模拟。

学时分配：本章理论学时6学时

四、考核方式

（1）平时作业（3次）+1次平时考试+考勤=20%

（2）一个太阳能相关实验=15%

（3） 一个案例模拟——某建筑物能源供应与能耗模拟=15%

（4）期末考试=50%

即：平时课程作业及考试（20%）+实验（15%）+案例模拟（15%）+期末考试（50%）=100%

五、教材及参考书

教材：

杨洪兴、吕琳、彭晋卿、周伟编著，太阳能建筑一体化技术与应用（第二版），中国建筑工业出版社，2015

参考书：

1. 萧山西等著，汤奕等译. 智能电网——融合可再生、分布式及高效能源. 机械工业出版社, 2015年.

2. 严俊杰，黄锦涛，何茂刚编著. 冷热电联产技术.化学工业出版社，

3. John A. Duffie, William A. Beckman. Solar engineering of thermal processes.(Third Editon).John Wiley & Sons, Inc. 2005.

4. Ursula Eicker. Solar Technologies for Buildings.2003 John Wiley & Sons Ltd.

5. Fereidoon P. Sioshansi. Smart Grid: Integrating Renewable, Distribute & Efficient Energy. Elsevier, 2012.

6. James Momoh. Smart Grid: Fundamentals of Design and Analysis. John Wiley & Sons, Inc. 2012.

7. Masood Ebrahimi,Ali Keshavarz. Combined Cooling, Heating and Power: Decision-making, Design and Optimization. Elsevier, 2015

8. Neil Petchers. Combined Heating, Cooling & Power Handbook: Technologies & Applications, Second Edition.Fairmont Press, 2012.

9. Robert A. Huggins.Energy Storage

中文专业杂志：太阳能学报、制冷学报，暖通空调

英文杂志：Energy and Buliding， Solar Energy, Energy, Renewable Energy, Renewable and Sustainable Energy Review.

六、授课手段

采用课堂理论授课（利用多媒体）、实验指导，案例分析等方法