三種PV-Trombe墻的綜合性能對比研究.pdf

1、世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，地球上的化石能源急劇減少，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，可再生能源的利用、研究和發(fā)展迫在眉睫。太陽能是一種分布廣、清潔和使用簡便且取之不盡用之不竭的新能源，成為當(dāng)下化石能源減少后重要的替代能源?？紤]太陽能能流密度低，分散性強的不利條件，太陽能與建筑結(jié)合是太陽能利用的一個直接方式。
　　PV-Trombe墻是一種將傳統(tǒng)的建筑采暖結(jié)構(gòu)Trombe墻與太陽能光伏電池結(jié)合的新型多功能的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)采暖通風(fēng)的功能同時可以為生產(chǎn)生活提供

2、電力。傳統(tǒng)Trombe墻具有功能單一和美觀性較差的缺點。光伏電池組件吸收太陽輻照后的光電轉(zhuǎn)換效率為0.10-0.16，超過80％的入射能量轉(zhuǎn)化為熱量，散失到環(huán)境空氣之中，提高光伏電池的工作溫度。本文將傳統(tǒng)Trombe墻與光伏電池組件結(jié)合一起，根據(jù)光伏電池層壓位置的不同，設(shè)計制作三種PV-Trombe墻結(jié)構(gòu)，分別是:外置式PV-Trombe墻、中置式PV-Trombe墻和內(nèi)置式PV-Trombe墻。外置式PV-Trombe墻是將光伏電池層

3、壓于Trombe墻的玻璃蓋板;內(nèi)置式PV-Trombe墻與中置式PV-Trombe墻均是將光伏電池與Trombe墻的吸熱板進(jìn)行結(jié)合，內(nèi)置式PV-Trombe墻的光伏吸熱板位于空氣流道里側(cè)，太陽輻射穿過玻璃蓋板進(jìn)入Trombe墻內(nèi)，被光伏組件吸收，一部分能量轉(zhuǎn)換成電能，其余的加熱空氣流道內(nèi)空氣;中置式PV-Trombe墻的光伏吸熱板位于空氣流道外側(cè)，玻璃蓋板與光伏吸熱板形成密封的空腔。三種PV-Trombe各有自身優(yōu)缺點，外置式PV-Tr

4、ombe墻的光伏電池層壓于玻璃蓋板之上，阻擋大部分陽光進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，光伏電池產(chǎn)生熱量大部分散失到環(huán)境中而無法加以利用。內(nèi)置式PV-Trombe墻的光伏電池層壓在內(nèi)部的集熱板上，邊框陰影對光伏電池的效率影響明顯，光伏組件的工作溫度較高降低其光電效率。針對上兩者的優(yōu)缺點，提出中置式PV-Trombe墻，可以克服光伏電池產(chǎn)生熱量散失環(huán)境空氣中的缺點和減輕邊框陰影對光伏電池的負(fù)面影響。
　　本文參考已有文獻(xiàn)，設(shè)計合理的三種PV-Tromb

5、e墻的結(jié)構(gòu)尺寸，將三種結(jié)構(gòu)兩兩同時在實驗熱箱中分別在冬季與夏季進(jìn)行實驗研究它們的電性能與熱性能。實驗的測試結(jié)果顯示，三種PV-Trombe墻對房間采暖都有明顯的效果，相比于外置式PV-Trombe墻的采暖效果，內(nèi)置式PV-Trombe墻與中置式PV-Trombe墻對室內(nèi)供暖效果更為優(yōu)越。外置式PV-Trombe墻與內(nèi)置式PV-Trombe墻在冬季的實驗中的集熱效率最大值分別為0.37和0.43，它們的上下風(fēng)口溫差最高可分別達(dá)到13.5℃

6、、14.9℃，帶有內(nèi)置式PV-Trombe墻的房間平均溫度比帶有外置式PV-Trombe墻的平均溫度高1.5℃，外置式PV-Trombe墻與內(nèi)置式PV-Trombe墻的光伏組件的電效率分別在0.13-0.15和0.09-0.12之間;夏季的七天的實驗中，帶有內(nèi)置式PV-Trombe墻的房間與帶有外置式PV-Trombe墻的房間平均溫度分為37.4℃、36.9℃，內(nèi)置式PV-Trombe墻的發(fā)電效率維持在10％左右，外置式PV-Tromb

7、e墻的發(fā)電效率在13％-15％之間。
　　外置式PV-Trombe墻與中置式PV-Trombe墻的對比實驗中，兩者熱效率最高值分別可達(dá)到0.43、0.35，測試期間帶有中置式PV-Trombe墻的房間與帶有外置式PV-Trombe墻的房間的最高溫度值分別為26.7℃、26.5℃。在三天實驗數(shù)據(jù)中，中置式PV-Trombe墻流道的平均溫度的最大值是25.7℃、27.5℃、29.5℃，外置式PV-Trombe墻的流道平均溫度的最大值分

8、別是29.3℃、29.5℃和31.4℃。外置式PV-Trombe墻的電效率在0.14～0.16之間，中置式PV-Trombe墻的電效率處于0.12～0.13，兩者的電效率有明顯的差別。
　　從全天的PMV值平均值看，外置式PV-Trombe墻的熱舒適性較差，另外兩種PV-Trombe墻給房間帶來的熱舒適性相似。選擇外置式PV-Trombe墻的光電效率擬合了電池效率與太陽能電池的工作溫度之間關(guān)系公式。當(dāng)太陽電池的平均工作溫度為25℃