深圳某光伏幕墙的热环境特性研究

【摘要】：目前,以高效、低耗、低污染为特征的低碳经济已成为全球的热点,欧盟日等发达国家正大力开发和推进高能效、低排放的新能源,特别是可再生能源的利用技术。其中太阳能在建筑中的利用和发展正是降低传统化石能源消耗的有效途径,采用主动式太阳能光伏幕墙系统具有提供绿色电力,装饰建筑立面,降低夏季建筑空调负荷等优点,但光伏幕墙系统投资高,发电能力有限,对城市和建筑热环境也会造成一定影响。 本文针对光伏幕墙以深圳市建筑科学研究院“可再生能源利用”相关科研项目为依托,以院办公大楼的光伏幕墙发电系统为测试平台,对非晶硅光伏组件、多进风口气流通道这种特殊安装方式的光伏幕墙系统的热环境特性和发电性能进行了研究,研究成果可为光伏幕墙安装设计提供参考。 首先通过对深圳市建筑科学院办公大楼的非晶硅光伏幕墙系统在实际运行条件下进行现场测试,获得了外界环境对光伏组件表面温度、对光伏幕墙系统发电性能、对光伏幕墙气流通道散热的影响规律和特点,以及光伏幕墙对外界局部环境、对建筑室内热环境的影响规律和特点。 然后以测试建筑的光伏组件安装方式为光伏幕墙气流通道通风散热计算物理模型,采用C语言编制了光伏幕墙气流通道的自然通风散热计算程序,利用2009年8月20日的实测数据及当天气象资料对计算程序进行了可靠性验证。并用程序分别对太阳辐射照度、外界气温、气流通道宽度、进风口尺寸、光伏组件透光率等因素对幕墙气流通道通风散热影响程度进行了分析。 最后利用程序采用正交实验法对影响测试光伏幕墙气流通道散热特性的几何因素进行了显著性分析,推荐给出了:通道高度33米,通道宽度2米,气流通道开口宽度0.35米,透光率0.1为通风散热性能最好的光伏幕墙安装形式。并利用程序对该幕墙采用推荐形式和现有形式,进行全年各月和各季节典型日气流通道的通风散热和通道内气流温度计算。计算结果说明,采用文中推荐的安装方式可以较好地提高测试建筑光伏幕墙的通风散热能力,改善幕墙气流通道内的热环境和降低建筑空调负荷。 【关键词】：光伏幕墙 热环境 节能 通风散热
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题研究背景7-8
• 1.1.1 研究背景7-8
• 1.1.2 课题的提出8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.3 本文研究内容及实施途径12-15
• 1.3.1 本文研究内容12
• 1.3.2 实施途径12-15
• 2 光伏幕墙热环境现场测试15-39
• 2.1 测试对象15-19
• 2.2 测试结果与分析19-36
• 2.2.1 外界环境对光伏组件表面温度的影响19-22
• 2.2.2 外界环境对光伏组件发电的影响22-26
• 2.2.3 光伏幕墙对局部微环境的影响26-28
• 2.2.4 外界环境对光伏幕墙气流通道的影响28-33
• 2.2.5 光伏幕墙对室内热环境的影响33-36
• 2.3 本章小结36-39
• 3 光伏幕墙的传热模型与计算程序39-57
• 3.1 光伏幕墙传热模型的建立39-44
• 3.1.1 幕墙物理模型39-40
• 3.1.2 光伏幕墙热工网络图40-41
• 3.1.3 幕墙换热系数确定41-42
• 3.1.4 气流通道通风计算42-44
• 3.2 计算程序介绍及模型验证44-47
• 3.2.1 程序介绍44-45
• 3.2.2 模型验证45-47
• 3.3 影响气流通道性能的因素47-54
• 3.3.1 太阳辐射的影响48-49
• 3.3.2 气温的影响49-50
• 3.3.3 通道宽度的影响50-52
• 3.3.4 进风口尺寸的影响52-54
• 3.3.5 透光率的影响54
• 3.4 本章小结54-57
• 4 光伏幕墙通道热环境计算与分析57-71
• 4.1 幕墙通道散热特性影响因素显著性分析57-59
• 4.2 典型日幕墙通道散热特性59-67
• 4.3 全年各月典型日幕墙通道散热特性67-69
• 4.4 本章小结69-71
• 5 结论及展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.1.1 光伏幕墙热环境测试结论71
• 5.1.2 光伏幕墙热环境计算结论71-72
• 5.2 尚待完善的工作72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 附录77
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录77

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