【摘要】：世界經(jīng)濟(jì)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(qiáng)的不利條件,太陽能與建筑結(jié)合是太陽能利用的一個(gè)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(shí)現(xiàn)采暖通風(fēng)的功能同時(shí)可以為生產(chǎn)生活提供電力。傳統(tǒng)Trombe墻具有功能單一和美觀性較差的缺點(diǎn)。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(jì)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墻的光伏吸熱極位于空氣流道外側(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(diǎn),外置式PV-Trombe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(diǎn),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(diǎn)和減輕邊框陰影對光伏電池的負(fù)影響。本文參考已有文獻(xiàn),設(shè)計(jì)合理的三種PV-Trombe墻的結(jié)構(gòu)尺寸,將三種結(jié)構(gòu)兩兩同時(shí)在實(shí)驗(yàn)熱箱中分別在冬季與夏季進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究它們的電性能與熱性能。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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℃、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(shí)驗(yàn)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-Trombe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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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℃時(shí),太陽電池模塊的工作效率為15.8%,斜率為0.0047,并通過該公式分析邊框陰影對內(nèi)置式PV-Trombe墻的光伏電池發(fā)電效率的影響。
【圖文】：

林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及逡逑臺灣省的西南部等地區(qū)的太陽輻射總量大。青藏高原地區(qū)的太陽能資源最豐富，逡逑大部分地區(qū)的年總輻射量超過１８００邋ｋＷ邋？邋ｈ／ｍ２，，如表１．１［２］所示。圖１．２＾給出了逡逑全國各地區(qū)的年平均太陽輻射總量，從圖中可以看出西藏、青海和新疆地區(qū)的太逡逑陽能資源最豐富。逡逑２逡逑

Ｉ邐｜逡逑圖１．３直接收益式太陽能采暖逡逑附加陽光間式太陽房由陽光間和主體房間兩個(gè)部分組成，陽光間與主體房間逡逑通過墻體和窗間隔。如圖１．４為附加陽光間式太陽房的實(shí)體圖。唐汝寧等以呼和逡逑浩特為例通過理論計(jì)算方式，分析在高緯地區(qū)附加陽光太陽房的節(jié)能效果［１＜）］。威逡逑斯康星大學(xué)和Ｌｏｓ邋Ａｌａｍｏｓ國家實(shí)驗(yàn)室分別開發(fā)了邋ＳＵＮＰＯＴ和ＰＡＳＯＬＥ被動(dòng)逡逑太陽房動(dòng)態(tài)模擬程序｜１１＿氣ＤｕｆｆｉｅＬＡ．和Ｂｅｃｋｍａｎ邋Ｗ．Ａ編寫了太陽能采暖經(jīng)典論逡逑著《ＳｏｌａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＴｈｅｒｍａｌ邋Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ》丨丨３】。Ｂａｔａｉｎｅｈ，Ｋ．Ｍ？等人對位于安曼逡逑約旦的被動(dòng)式太陽房的熱性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研宄，分析太陽取向，不透明壁和地板吸逡逑收系數(shù)以及玻璃層數(shù)對熱性能的影響｜１４１。逡逑

本文編號：2593375