光伏建筑一体化形式的比较及其对城市热环境的影响

【摘要】：能源问题是人类面临的重大而长远的问题，其中建筑每年消耗着大量的能源，将太阳能这种可再生能源应用到建筑中可以有效缓解常规能源的短缺。光伏建筑一体化是将太阳能发电产品应用到建筑中，有许多优点。但是随着光伏装置在城市中大面积推广，会对城市的热环境带来影响。本文主要分为两个部分，首先比较光伏建筑一体化各种形式的优缺点，论证了屋顶光伏在城市中大面积的推广性；其次分析了安装屋顶光伏之后城市中热环境的变化。 第一部分，通过对太阳能光伏与建筑一体化的形式研究，从光伏技术和建筑美学角度分析光伏屋顶形式、光伏墙面形式及光伏构件形式的不同优缺点，并结合各种形式在欧洲“太阳能十项全能竞赛”（SDE2010）上的应用，分析各种形式的应用范围及特点。最终从光伏技术及安装和国家政策支持角度指出屋顶光伏在未来光伏建筑大规模应用中的优势。 第二部分，通过模型及实验来论述城市中大面积安装屋顶光伏以后对城市热环境的影响。建立了城市热环境能量平衡模型，发展了奥克的“建筑物—空气系统”的热量平衡模型，考虑了光伏板与建筑屋顶、墙面、地面、空气之间的换热情况；建立了三种模型，分别是PV/T屋顶光伏模型、一般屋顶光伏和普通屋顶。模型建立以后，通过选定太阳辐照度、电池组件的发电效率、PV/T组件介质进出口温差这三个参数定性分析安装屋顶光伏之后对城市热环境的影响情况。实验部分通过设计并建立了屋顶光伏系统的实验平台和测试系统，分别研究不同屋顶光伏对城市热环境的影响。 【关键词】：光伏建筑一体化 城市热环境 形式分析 城市能量平衡模型 实验研究
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU18;TU111.19
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 前言8-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 光伏建筑一体化10-14
• 1.1.1 建筑能耗10-11
• 1.1.2 光伏建筑一体化的必要性11-12
• 1.1.3 目前研究及发展现状12-14
• 1.2 城市热环境14-18
• 1.2.1 城市热环境相关概念诠释14-16
• 1.2.2 城市热环境的改变及其原因分析16-17
• 1.2.3 国内外研究现状17-18
• 1.3 光伏建筑一体化对城市热环境的影响18-19
• 1.3.1 影响原因的分析18
• 1.3.2 国内外研究现状18-19
• 1.4 论文工作的提出19-21
• 第二章 光伏建筑一体化的形式及其比较21-38
• 2.1 光伏建筑一体化形式的分类及其优缺点21-28
• 2.1.1 光伏屋顶形式21-24
• 2.1.2 光伏墙面形式24-26
• 2.1.3 光伏构件形式26-28
• 2.2 欧洲“太阳能十项全能”上光伏建筑一体化形式分析28-35
• 2.2.1 光伏屋顶形式29-31
• 2.2.2 光伏墙面形式31-33
• 2.2.3 光伏构件形式33-35
• 2.3 光伏屋顶形式的可推广性35-37
• 2.3.1 技术上的支持35-36
• 2.3.2 国家政策的支持36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 城市热环境能量平衡模型的建立38-51
• 3.1 城市热环境能量平衡模型38-39
• 3.2 光伏屋顶对城市能量平衡的影响分析39-47
• 3.2.1 PVT 光伏屋顶40-46
• 3.2.2 一般光伏屋顶46
• 3.2.3 普通屋顶46-47
• 3.3 模型分析47-50
• 3.3.1 模型假设47-50
• 3.3.1.1 太阳辐照度的影响47-48
• 3.3.1.2 电池组件发电效率的影响48-49
• 3.3.1.3 PV/T 组件介质进出口温差的影响49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 光伏建筑一体化对城市热环境影响的实验研究51-64
• 4.1 实验系统简介51-54
• 4.1.1 光伏组件51-52
• 4.1.2 对比实验平台52-53
• 4.1.3 实验装置53-54
• 4.2 测试系统54-58
• 4.2.1 温度测试54-57
• 4.2.2 环境参数测量57-58
• 4.3 实验数据分析58-63
• 4.3.1 带 PV/T 的光伏屋顶58-60
• 4.3.2 一般光伏屋顶60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64
• 5.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 发表论文和参加科研情况说明70-71
• 致谢71

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