关键词：乡村振兴建设 特色小镇 现状与未来机遇 高效太阳能热利用 石墨烯运用 小镇建筑除湿 物联网技术

（一） 项目概述（项目实施的依据和目的，项目基本描述）

特色小镇是按创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，结合自身特质，找准产业定位，科学规划。目前特色小镇有如下几个类别：科技型小镇、农业型小镇、文旅型小镇、康养型小镇、产业型小镇。

在国家第一和第二批公布的特色小镇中的产业比例

 

超过60%的特色小镇为传统产业升级，如旅游、文化、农林牧渔等，其中以旅游产业为主的小镇占比达到37%，超过三分之一，连同占比16%的文化产业和康养产业8%一起，仅文旅康养类小镇便超过特色小镇的大半壁江山。

国务院在2016年发布的《健康中国2030”规划纲要》中指出，“应积极促进健康与养老、旅游、互联网、健身休闲、食品融合，催生健康新产业、新业态、新模式。”大健康是随着人们健康理念延伸形成的一种全局理念，包括身体、精神、心理、情绪等方面的健康。在大健康时代下，以健康产业为核心，以旅游、度假为主要功能形态的康养小镇将迎来快速发展期。康养文旅小镇将迎来黄金发展期，旅游+大健康特色小镇将成为热门。

目前市场上的康养、文旅小镇大致分为两类，一类是原有古村、古镇延伸发展而来的旅游小镇，一类是借助旅游资源、交通优势等新建的旅游+康养小镇。这些项目的共同特点就是拥有美丽的绿水青山和原生态的自然环境。绝大多数小镇是具有分散形式特色的建筑，所以在小镇建筑中的各种设备配套、能源提供、后续运行管理及使用费用就是问题，再加上国家对节能减排和清洁能源使用的要求，成为大家关注的焦点。 绝大多数文旅小镇多在山清水秀处，房屋的除湿问题以及淡季房屋空置管理、冬季采暖能耗等也成为后续经营者为之烦恼的事。康养小镇中的居住建筑的空气管理问题(包括：室外花粉等过敏源的控制、室内有害物质和细微颗粒的控制等)，有研究表明：影响人类寿命特别是老年人的一个重要原因是经常吸入微型颗粒物，所以在康养型房屋中的空气管理设备的选择就十分重要。而老人居住之处的设备管理及用电安全问题则是重中之重，还有就是设备使用费用和维修保养问题，也是居家养老的不容忽视的问题。

清洁能源在空气处理及冬季采暖上的使用，不论是对节能减排还是节约运行费用都有极大的好处，24V以下的低压太阳能的使用更是在安全用电层面上有巨大的优势。具有使用太阳能集热除湿、除霾净化、自动运行的“房屋自动呼吸机”则是最好的选择。

 

“十二五”时期，国务院发布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔2013〕24号），光伏产业政策体系逐步完善，相关的产业链也初步建立，市场规模快速扩大。太阳能热利用持续稳定发展，同时规模持续扩大，应用范围不断拓展。并向供暖、制冷、除湿及工农业供热、各类型仓储等领域扩展，应用技术也取得突破，应用范围由生活热水向多元化生产领域扩展。

国家发改委“十三五”太阳能发展规划中提出：近年来，太阳能开发利用规模快速扩大，技术进步和产业升级加快，成本显著降低，已成为全球能源转型的重要领域。“十二五”时期，我国光伏产业体系不断完善，技术进步显著，光伏制造和应用规模均居世界前列。太阳能热发电技术研发及装备制造取得较大进展，已建成商业化试验电站，初步具备了规模化发展条件。太阳能热利用持续稳定发展，并向建筑供暖、工业供热和农业生产等领域扩展应用。

太阳能供暖在欧洲、美洲等地区具备了经济可行性，而在我国的研究及应用则很薄弱，太阳能热利用市场竞争力进一步提高。

目前，我国一些高校及科研机构在太阳能热利用的理论研究上有了不少成果，但落实到具体产品上，还没有引领市场形成产业的产品出现，特别是在太阳能直接加热空气的设备及材料研制上。太阳能直接加热空气及除湿的应用市场将是与用太阳能加热水应用同样的巨大市场，其对国家节能减排及新能源应用起到不可预估的效果。

太阳能利用和转换的方式有：光热转换、光电转换和光化学转换。光热转换是通过转换装置把太阳辐射能转换成热能后被直接利用，太阳能节能建筑是典型的太阳能热利用系统与设施。而目前太阳能产业特点是：光电产业发达，光热产业滞后，太阳能热利用产业升级缓慢，传统的太阳能热水应用技术发展进入瓶颈期，面临着缺乏新潜力的应用技术和市场领域。太阳能热利用产业在太阳能供暖、工业供热等多元化应用层面总量很小，相应新产品、新材料研发、系统设计的技术能力薄弱，而且在新应用领域的相关标准、检测、认证等产业服务体系也尚需完善。

特别是在光热转换领域中的光热转换率较低，目前世界上使用并认同的常规热转换金属材料的热转换率不到20%，所以太阳能集热器中的光热转换材料的研发是提高光热转换效率的关键。

建筑内部及人居住环境中的湿度影响及平衡，越来越得到社会的重视。建筑除湿及环境系统设备吸放湿材料的研发，也成为建筑新材料专家们关注的焦点。

随着物联网技术的高速发展，光热转换、除湿系统及新能源利用的互联网+，将是下一个产业风口的重要部分，我们不仅要推进新材料的研制，还有完善设备系统设计集成及运用，尽快使睡着研发功劳簿上的光热转换新技术、新材料形成落地产品，为人类造福！

太阳能高效集热除湿系统将作为太阳能光热转换的优秀典范，在完成结构及控制改造后即能进入产业化生产。利用太阳能直接加热空气的高效集热、除湿及光热转换运用将是我国太阳能利用除光伏发电和太阳能热水系统外的又一个万亿级的市场。其产业化后的经济及社会效益将是不言而喻的。

太阳能高效集热、除湿及多功能应用在中国将有十分广阔的前景。

二、 项目技术（技术背景、技术原理、关键技术、创新点；）

在我们的实施项目中采用了下列先进技术及创新：

1、光热转换技术

n 石墨烯选择性吸收纳米复合粉体及纤维层的制备

太阳能选择性吸收涂层对集热器的集热效率影响很大，涂层的太阳能吸收率α与涂层的热辐射率ε比值越大，集热效率越高。反之，效率越低。一般情况下，要想达到高的太阳能吸收率α并不难，难的是要在保持高的吸收率的同时又要保持低的发射率。太阳能构建的可再生绿色清洁能源系统，代表能源革命的方向。有效收集占太阳光能量48%的太阳红外光的热辐射并加以利用，是增强太阳能量子效率的好办法。同时，利用太阳能转化储存为热能从而实现低能耗的实际应用。面临的科学问题在于如何广泛俘获太阳能、减少太阳光能量损失，以及如何有效将俘获的太阳光子能量转化为热能引入到建筑物中，实现全光谱太阳光的有序转化，关键在于高效光热转化材料的研发。

石墨烯，具有宽光谱吸收性质和优异的光热转换性能等优点。石墨烯为sp2杂化碳原子形成的类六元环苯单元的无限扩展的二维纳米材料，其拥有大的比表面积和孔隙率，在红外光照温度下，我们所制备的石墨烯选择性吸收纳米复合粉体吸附纤维层，不仅可实现无聚光条件下17.6%光热转换效率 (红外光强146 mW/cm2，光致热温度180 ℃)，提高太阳能红外光的利用率以达到环境温度提升的最大化，还可吸附大量水分子，在空间环境中利用吸附材料的吸收和释放湿度的功能及升温降湿的原理来平衡湿度。

在石墨烯纳米选择性吸收纳米复合粉体制备过程中，我们采用了先进的“纳米粉体胶囊包裹技术”。

n 空气侧强化换热技术

对于空气侧换热过程，采用四周进风、中心出风的气流组织方式，在空气侧的换热表面上，设计有带肋片的微圆柱的阵列，圆柱阵列一方面可增加换热表面积，另一方面可以增加流场的扰动，强化空气侧的换热性能。

 

图 太阳能集热器结构图

2、高效相变蓄能技术

■ 蓄热技术是解决热量供求不匹配矛盾的有效手段。有机相变材料（如石蜡等）具有价格低廉、性质稳定、可逆性好等优点，是比较理想的中低温有机相变蓄热材料，已广泛应用于太阳能集热、余热利用、可再生能源建筑等领域。然而，有机相变材料的热导率普遍较低，不能完全满足蓄热装置快速蓄/放热的要求，制约了其在相变蓄热系统中的应用。

3、太阳能金风系统智能互联技术

太阳能金风系统是以太阳能为原动力，主动实现强制通风，通过进出风系统建立正负压差使得密闭的室内空间中实现空气对流，从而实现除湿、换气、除味、双向净化、调节室温等功能。在此基础上，我们研制的系列产品使系统还可采用太阳能和辅助电能结合的方式供电，在光照强度合适的情况下，室外的太阳能板提供整个新风系统所需电能，并且通过储电集成技术在蓄电系统中存储一部分电能用于夜晚或阴雨天气的系统供电，在储能系统的供能不足时，将调用室内的辅助电能来维持整个系统的低功耗运行。

系列产品系统针对室内具体环境在其中分别布置多个基于局域网的环境检测传感器（温度、湿度、pm2.5）,传感器数据通过无线互联的方式传输至云平台处理，并针对数据特征对主副换气系统进行实时控制而有效调整室内的空气质量。云平台中收集的室内环境数据通过互联网反馈到用户的移动终端上，用户可以通过手机、平板等移动设备实时地对室内进行远程监控。

本太阳能金风系统智能互联技术通过太阳能实现整个系统的低能耗运行，通过智能互联的云平台技术实现金风系统的智能自我控制的同时,用户也能根据自己的实际需求远程人为来进行控制。通过移动APP等客户端设备,使用用户能更清晰直观的掌握室内空气质量等各项参数,以便更加直观有效的对所使用产品的调控,进一步提升客户使用体验。

三、 项目产品介绍

高效太阳能集热除湿系统——“房屋自动呼吸机”

光热转换是通过转换装置把太阳辐射能转换成热能后被直接利用，太阳能金风除湿系统则是光热转换的典型实例。太阳能金风除湿系统是利用光伏电能把室外的新鲜空气主动输入建筑内，并利用石墨烯选择性吸收纳米复合粉体吸附纤维层的优异导热性、强大吸附性及太阳能表面加热空气的技术，运用先进的仿生原理及技术，辅以物联网控制技术，多重利用清洁能源，节能环保。

 

房屋自动呼吸机在全国科普周上展出

产品以太阳能为原动力，安全、环保、低耗能、多用途。将空气直接加热、净化，可过滤并去除空气中的PM2.5微颗粒及甲醛、二氧化碳、挥发性VOC等有害成分，该系统能有效地降低空气中的湿度，改善建筑空间的使用环境，是多功效的新型空气双向净化（过滤）系统。

后续产品延伸技术方案：

在太阳能光热转换运用的“金风系统”基础上，增加太阳能热水集热器的引入，这样可以在同一个太阳下，不仅能用太阳辐射直接加热空气输入建筑物内，同时还能用太阳辐射加热水，热水通过循环进入空气集热器，增加空气换热量。另太阳能热水器保温水箱还是储热装置，也可以把辅助加热系统加入，通过热水循环及空气换热，使设备在无太阳情况下也能工作。系统中太阳能热水系统还可用于日常的热水使用，即实现太阳能源的最大利用。5G物联网的接入使用，将使产品系列如虎添翼！

目前，中国乃至世界上研究太阳能除湿及光热利用多半停留在方案、专利或课题上，真正能落地的很少，我们的落地产品将是国际领先、国内首创的！