光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)數值模擬研究.pdf

1、在建筑圍護結構外表面上甫設光伏陣列提供電力，即光伏建筑一體化(BIPV)是現代太陽能發(fā)電應用的一種新概念。近年來該技術發(fā)展迅速，無論在光電轉換效率，市場占有率還是在價格等方面都有新的突破，但是在光伏技術發(fā)展的這條道路上仍然存在許多障礙；距離該技術達到廣泛運用和推廣階段還有很長的路要走。因為光伏電池的性能受電池工作溫度影響，隨著工作溫度的上升而下降。如果直接將光伏電池鋪設在建筑表面，將會使光伏電池在吸收太陽能的同時工作溫度迅速上升，導致發(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)應用的關鍵問題也是目前備受關注的研究領域。 本文對中國科技大學研究設計的光伏光熱建筑一體化系統(tǒng)進行了數值模擬研究。該系統(tǒng)能夠同時產生電力和熱能，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)則是應用太陽能同時發(fā)電供熱的更新概念。該系統(tǒng)在建筑維護結構外表面設置光伏光熱組件或以光伏

3、光熱構件取代外圍護結構，在提供電力的同時又能提供熱水或實現室內采暖等功能，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結構，BIPV/T系統(tǒng)還能夠有效減低建筑外墻的得熱，從而降低室內空調的冷負荷和冬季室內采暖負荷。這對于建筑節(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行了數值模擬和分析研究。利用計算機模擬對系統(tǒng)

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