寒冷地区双层光伏通风窗热光性能研究

【摘要】：太阳能光伏建筑一体化(BIPV)是将光伏组件整合到建筑中的技术,它极大的拓宽了光伏组件的运用范围,而且发展迅速。本文研究的内循环双层光伏通风窗就是用半透明非晶硅薄膜电池组件代替普通玻璃,用以充当维护结构,兼具保温、采光、发电等性能。 本文针对薄膜光伏组件较低的遮阳系数和可见光透光率,从热性能和采光性能两个方面出发,研究了内循环通风光伏窗在寒冷地区的使用特性。 热性能方面：晴天天气,通风光伏窗体得热要优于密闭双层光伏窗体；透光率一定,无论自然通风或是机械通风窗,改变间距、通风量对窗体整体的得热没有太大影响,得热量基本处于同一水平,就自然通风而言,推荐间距为60-80mm；改变通风量能显著增加通风得热,透光率越高这种趋势更早趋于平缓；通风光伏窗体对室内瞬时热负荷的影响与普通中空窗相比有较大差异,光伏通风窗下的室内会出现瞬时热负荷为0的情况,同时夜晚房间的热负荷增大,提高了采暖设备的容量；不考虑光伏窗发电补偿,安装光伏窗后室内全年采暖空调耗电要大于普通中空窗,但综合考虑光伏窗的发电补偿后,光伏窗的综合耗电性能要好于普通中空双层窗。 采光性能方面：较低透光率的玻璃完全覆盖窗面是不可取的,本文依托实验光伏窗体,即窗墙比为0.3,光伏组件覆盖窗面比例为0.5和0.6情况下,从DF、DA、UDI三个采光评价指标出发,分析了光伏窗的采光特性,对比了光伏窗与普通中空窗对室内采光的影响,得出如下结论：0.1透光率光伏组件覆盖窗的比例小于0.5时才可满足国内住宅卧室DF指标；DA指标表明,光伏窗可明显改善距窗面1.5m区域内由太阳直射光导致的视觉不适感；UDI结果显示,从窗面向内4m的室内平面,安装有光伏窗后室内采光要优于普通中空窗。 【关键词】：BIPV 非晶硅薄膜电池 通风光伏窗 综合能耗 采光
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU18;TU11
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 新能源发展趋势12-13
• 1.2 双层光伏通风窗13-14
• 1.2.1 通风窗分类13-14
• 1.2.2 双层光伏通风窗14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-16
• 1.4 研究内容16-18
• 第2章 光伏技术应用18-27
• 2.1 太阳能18-19
• 2.2 太阳能电池19-21
• 2.2.1 晶硅太阳能电池19
• 2.2.2 薄膜太阳能电池19-20
• 2.2.3 有机太阳能电池20-21
• 2.3 光伏建筑一体化(BIPV)21-25
• 2.3.1 BIPV系统优点21
• 2.3.2 BIPV系统实例21-25
• 2.4 国内光电政策25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 通风双层光伏窗实验研究27-34
• 3.1 实验设计27-28
• 3.2 实验测试方法28-29
• 3.3 测试结果与分析29-33
• 3.3.1 材料光学参数29-31
• 3.3.2 采光测试分析31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 通风双层光伏窗热性能分析34-60
• 4.1 窗体通风数学模型34-37
• 4.1.1 自然通风数学模型34-36
• 4.1.2 机械通风数学模型36-37
• 4.2 数学模型实验验证37-43
• 4.2.1 模拟热工参数设置38
• 4.2.2 四月实测与模拟数值对比38-40
• 4.2.3 八月实测与模拟数值对比40-43
• 4.3 通风双层光伏窗热性能分析43-53
• 4.3.1 室内外参数43
• 4.3.2 层自然通风光伏窗热性能分析43-50
• 4.3.3 层机械通风光伏窗热性能分析50-53
• 4.4 光伏窗与传统窗帘遮阳得热对比53-54
• 4.5 通风双层光伏窗对室内瞬时热负荷影响分析54-57
• 4.6 通风双层光伏窗对全年能耗影响分析57-58
• 4.7 通风双层光伏窗综合能耗分析58-59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 通风双层光伏窗采光特性分析60-79
• 5.1 采光评价指标60-61
• 5.1.1 Daylight Factor (DF)60
• 5.1.2 Daylight Autonomy (DA)60-61
• 5.1.3 Useful Daylight Illuminance (UDI)61
• 5.2 采光模拟软件61-63
• 5.2.1 Ecotect61-62
• 5.2.2 Radiance62
• 5.2.3 Daysim62-63
• 5.3 采光模拟结果分析63-78
• 5.3.1 采光系数(DF)分析63-66
• 5.3.2 全自然采光时间百分比(DA)分析66-72
• 5.3.3 有效天然采光照度(UDI)分析72-78
• 5.4 本章小结78-79
• 结论与展望79-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士期间发表的论文82-83
• 参考文献83-86
• 附录186-89
• 附录289-90

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