光伏建筑的性能優(yōu)化及其與城市微氣候的相互影響.pdf

1、能源和環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的兩大主題,光伏建筑一體化的出現(xiàn)使得建筑物由單純的耗能型變?yōu)楣┠苄?緩解了能源和環(huán)境之間的矛盾.建筑熱環(huán)境是城市熱環(huán)境的重要組成部分,城市熱環(huán)境反過來也會影響建筑熱環(huán)境.在城市區(qū)域中,光伏技術通常以光伏建筑一體化的形式來實現(xiàn).因此,光伏系統(tǒng)對于建筑和城市熱環(huán)境都會有影響.本文主要分為兩個部分,分別從建筑熱環(huán)境和城市熱環(huán)境兩個角度,分析光伏技術與熱環(huán)境的相互影響. 第一部分,從建筑熱環(huán)境的角度,研究不同的光伏

2、屋頂安裝形式對于建筑冷熱負荷和光伏組件發(fā)電量的影響.首先建立了帶通風流道光伏屋頂?shù)睦碚撃Ｐ?包括光伏屋頂傳熱模型、光伏組件電性能模型和通過屋頂傳熱的冷熱負荷模型,同時也建立了封閉通道和直接放置兩種安裝方式的光伏屋頂模型.然后搭建了光伏屋頂與普通屋頂?shù)膶嶒炁_,以考察不同安裝方式的光伏屋頂系統(tǒng)熱性能,并驗證理論模型的正確性.實驗和理論結果都表明,由于有更多的光伏組件發(fā)電量和更低的冷熱負荷,夏季通風流道和冬季封閉流道的光伏屋頂組合,有最高的能

3、量凈收益.夏季,增大通風流道的間距和降低流道內(nèi)屋頂側(cè)表面的發(fā)射率,都會降低通過光伏屋頂?shù)睦湄摵?對于光伏組件發(fā)電量則有不同的影響,前者對增加電量輸出有益,后者則因為減少了光伏組件的輻射換熱量而降低了電量輸出.同時,屋頂本身的熱阻也是一個影響系統(tǒng)能量凈收益的重要因素. 第二部分研究了光伏建筑與城市微氣候的相互作用.一方面采用實測的城市和郊區(qū)氣候數(shù)據(jù),根據(jù)三種不同的光伏組件電性能模型,研究了城市氣候?qū)τ诠夥M件性能的影響.結果表明,

4、由于城市污染造成了城市太陽輻照量的減少,導致城市光伏組件與郊區(qū)的發(fā)電量相比有明顯降低.另外,城市風速的降低、城市氣溫的增加、城市太陽輻照量和輻照成份的改變都會影響城市光伏組件轉(zhuǎn)換效率.另一方面建立了安裝光伏組件后的城市街谷能量平衡模型PTEBU,以分析光伏建筑對于城市街谷溫度和能量通量密度的影響,模型主要包括光伏組件傳熱模型、光伏組件電性能模型、建筑能耗模型和城市冠層能量平衡模型.安裝通風流道的光伏屋頂和光伏墻體后,對于城市表面型熱島有