光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面上甫設(shè)光伏陣列提供電力，即光伏建筑一體化(BIPV)是現(xiàn)代太陽能發(fā)電應(yīng)用的一種新概念。近年來該技術(shù)發(fā)展迅速，無論在光電轉(zhuǎn)換效率，市場(chǎng)占有率還是在價(jià)格等方面都有新的突破，但是在光伏技術(shù)發(fā)展的這條道路上仍然存在許多障礙；距離該技術(shù)達(dá)到廣泛運(yùn)用和推廣階段還有很長(zhǎng)的路要走。因?yàn)楣夥姵氐男阅苁茈姵毓ぷ鳒囟扔绊?，隨著工作溫度的上升而下降。如果直接將光伏電池鋪設(shè)在建筑表面，將會(huì)使光伏電池在吸收太陽能的同時(shí)工作溫度迅速上升，導(dǎo)致發(fā)

2、電效率明顯下降，所以如何保持光伏電池較低的工作溫度以提高發(fā)電效率是BIPV系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵問題也是目前備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。 本文對(duì)中國(guó)科技大學(xué)研究設(shè)計(jì)的光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。該系統(tǒng)能夠同時(shí)產(chǎn)生電力和熱能，滿足建筑的不同能耗需求。與光伏建筑一體化(BIPV)相比，能夠提高光伏系統(tǒng)整體性能的光伏光熱建筑一體化(BIPV/T)系統(tǒng)則是應(yīng)用太陽能同時(shí)發(fā)電供熱的更新概念。該系統(tǒng)在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置光伏光熱組件或以光伏

3、光熱構(gòu)件取代外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在提供電力的同時(shí)又能提供熱水或?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)采暖等功能，它較好的解決了光伏模塊的冷卻問題且增加了BIPV的多功能性。另外作為建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)，BIPV/T系統(tǒng)還能夠有效減低建筑外墻的得熱，從而降低室內(nèi)空調(diào)的冷負(fù)荷和冬季室內(nèi)采暖負(fù)荷。這對(duì)于建筑節(jié)能和推廣光伏光熱建筑一體化提供了一種新的思路。 本文所做的工作：對(duì)一種新型太陽能光伏光熱綜合利用系統(tǒng)——光伏熱水墻體的性能特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析研究。利用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)系統(tǒng)

4、的性能參數(shù)如電池覆蓋率，系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量流量以及流道尺寸等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析。 首先從適用于平板集熱器的Hottel-Whillier模型出發(fā)，在原模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)展，使其能夠滿足新的物理模型的求解需要。 ◇運(yùn)用光伏熱水墻體數(shù)值模擬的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)電性能和熱性能進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析。 ◇利用有限容積法進(jìn)行了數(shù)值求解，得到了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能參數(shù)，如最優(yōu)流道設(shè)計(jì)，最優(yōu)運(yùn)行質(zhì)量流量等，對(duì)BIPV/T系統(tǒng)的設(shè)計(jì)