建筑供热供冷是社会各界高度关注的民生工程，热泵是将热能从低品位提升到高品位的高效低碳供热供冷方式，也是世界各国建筑领域实现碳中和的重要途径。相较于分散形式，大型建筑群复合式热泵系统将热泵与太阳能、地热能等可再生能源和燃气锅炉等其他常规热源进行耦合，克服了单一热泵系统源侧热流密度低、波动大、初投资高的问题，具有高能效、高保证率、可有效与电网协同等优势，实现建筑安全、稳定、经济、高效供热供冷。
中国建筑科学研究院有限公司联合中节能城市节能研究院有限公司、建科环能科技有限公司、同济大学、中国中元国际工程有限公司、北京金茂绿建科技有限公司、青岛海尔空调电子有限公司、常州英集动力科技有限公司、山东宜美科节能服务有限责任公司开展“产学研用”深度融合，以大幅度提升复合式热泵系统能效、有效推进规模化应用为目标，系统性地开展了“负荷预测—优化设计—智慧运行—关键产品—标准推广”全链条创新工作，建立了大型建筑群复合式热泵系统规模化应用的技术体系，实现规模化稳定高效利用可再生能源供热供冷的技术突破，对推进建筑用能方式变革和实现建筑领域国家双碳战略起到重要支撑作用。研究成果主要包括：
1）提出了基于建筑特征、用户需求的大型建筑群动态冷热负荷预测方法，建立了覆盖全部气候区的典型建筑动态负荷理论计算模型，开发了适用于不同气候区、不同建筑类型的冷热动态负荷特征因子数据库和建筑群负荷集合寻优工具，系统地解决了大型建筑群供热供冷系统规划设计阶段动态负荷预测不准确、计算周期长的难题。
2）提出了以低品位热源利用为核心的多场景复合式热泵系统能源总线架构理论；建立了基于数据驱动的复合式热泵系统联合仿真平台，构建了覆盖多维度指标的复合式热泵系统综合评价体系；将动态模拟仿真技术与数学优化方法相融合，建立了基于敏感性分析的系统容量弹性配置方法；研究成果为复合式热泵系统的工程设计优化提供了理论基础和技术方案。
3）基于管网热工机理与设备特性辨识，建立全工况、全周期、多能流耦合一体化复合式热泵系统模型，利用“数字孪生”技术，在三维数字时空下将复合式热泵系统运行参数、用户需求等信息实时精准映射到运行调控系统；提出复合式热泵系统的分层控制架构和动态需求预测方法，结合粒子群、神经网络的多参数混合优化算法，形成了智慧优化运行控制体系。
4）研发了大型复合式热泵系统的关键技术和成套产品，主要包括：能源子母站互联互通及耦合运行技术、管网水力平衡输配技术、大容量多工况水冷热泵磁悬浮机组、双级涡旋热泵机组、热源塔热泵机组、源侧热能采集装置、弹性蓄能装置，大幅度提升系统能效，扩大了供能范围，为系统规模化应用奠定了基础。
5）主编《可再生能源建筑应用工程评价标准》GB/T50801、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366、《蓄能空调工程技术标准》JGJ158、《区域供冷供热系统应用技术规程》T/CECS666等系列工程标准，形成规划、设计、运行及测评全过程技术体系；支撑国家相关政策制定，有力保障了复合式热泵系统规模化应用质量和节能减碳效果。
1.中节能城市节能研究院有限公司 2.建科环能科技有限公司 3.同济大学 4.中国中元国际工程有限公司 5.北京金茂绿建科技有限公司 6.青岛海尔空调电子有限公司 7.常州英集动力科技有限公司 8.山东宜美科节能服务有限责任公司
1.徐伟 2.李骥 3.杜玉吉
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评价单位： |
中国建筑节能协会 |
报告编号： |
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评价日期： |
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组织单位： |
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项目负责： |
徐伟 |
成果管理： |
010-84270105 |
2022年7月18日，中国建筑节能协会以网络视频会议形式组织召开了由中国建筑科学研究院有限公司牵头完成的“大型建筑群复合式热泵供热供冷技术研究及规模化应用”科技成果鉴定会。鉴定委员会（专家名单附后）听取了项目完成单位的汇报，审阅了相关材料，经质询讨论，形成意见如下：
一、提供的鉴定材料完整、详实，符合科技成果鉴定要求；
二、研究团队从负荷预测、优化设计、智慧运行、关键产品、标准推广等方面开展了系统的研究工作，主要创新点及研究成果如下：
（1）提出了大型建筑群动态冷热负荷计算方法，开发了适用于不同气候区、不同建筑类型的冷热动态负荷特征因子数据库和建筑群负荷集合寻优工具，可降低冷热源装机容量30%以上。
（2）建立了复合式热泵系统联合仿真平台及多维度指标的综合评价体系，形成了系统容量弹性配置方法。提出的混合优化算法可提升计算性能30%以上。
（3）开发了全工况、全周期、多能流耦合一体化复合式热泵系统模型，提出了分层控制架构及智慧运行控制体系，可提高系统能效20%以上。
（4）研发了能源子母站互联互通及耦合运行、管网水力平衡输配等关键技术；研制了大容量多工况水冷热泵磁悬浮机组、双级涡旋和热源塔热泵机组、源侧热能采集装置、弹性蓄能装置等大型复合式热泵系统的成套产品，填补了国内外相关研究空白，拓展了系统应用场景，实际运行能效提升30%以上。
（5）主编了规划、设计、运行及测评系列工程标准，保障了复合式热泵系统规模化应用质量和节能减碳效果。对1500万㎡以上复合式热泵系统工程项目进行了长期监测与优化运行，供热性能系数达到3.5以上，能效提升30%以上，节能效果显著。
三、项目研究成果共授权发明专利30项、实用新型80项、软件著作权20项，出版专著10部，发表高水平论文80篇。
四、推广应用的北京城市副中心政务办公区、北京大兴国际机场、北京冬奥会延庆赛区等总计1亿㎡的大型建筑群项目节能量达到50.8万吨标准煤，减少CO2排放125.5万吨，近三年直接经济效益60亿元，具有重要的社会经济效益。
鉴定委员会专家一致认为：该项目成果达到国际领先水平，同意通过鉴定。
| 姓名 |
工作单位 |
职称 |
| 王浚 |
北京航空航天大学 |
院士 |
| 李德英 |
中国建筑节能协会 |
正高 |
| 徐新华 |
华中科技大学 |
正高 |
| 白莉 |
吉林建筑大学 |
正高 |
| 郑坤 |
中国建筑设计研究院有限公司 |
正高 |
| 刘志坚 |
华北电力大学 |
正高 |
| 董建锴 |
哈尔滨工业大学 |
正高 |
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