太陽能光伏屋頂?shù)陌惭b在一定程度上緩解城市化帶來的能源危機(jī)和城市熱環(huán)境的破壞。本文將太陽能板的傳熱模型引入WRF的多層城市冠層方案中,在線模擬太陽能屋頂兩種安裝形式(貼覆式和支架式)對城市熱環(huán)境及能量平衡的影響。結(jié)果表明:(1)安裝貼覆式光伏屋頂可以使白天城市2m氣溫降低0.28°C,支架式屋頂白天降溫0.22°C,夜間支架式降溫效果更明顯,與普通屋頂相比,降溫0.24°C。貼覆式屋頂在13時(shí)對室內(nèi)的降溫效果最明顯,而支架式屋頂時(shí)間相對滯后,在14時(shí)達(dá)到峰值。東部沿海地區(qū)可能會因?yàn)楹ｊ懎h(huán)流受影響出現(xiàn)局部升溫現(xiàn)象。另外光伏效率每增加10%,商業(yè)區(qū)城市氣溫最多下降0.13°C。(2)商業(yè)區(qū)城市表面邊界層垂直風(fēng)速減弱,湍流動能減少,一定程度上抑制白天邊界層的發(fā)展,降低邊界層的高度。在湍流發(fā)展旺盛的情形下,光伏屋頂?shù)南魅踝饔酶用黠@。貼覆式光伏屋頂由于白天表溫更低,對大氣的加熱作用弱于其他兩種屋頂,湍流動能強(qiáng)度最弱。(3)當(dāng)城市屋頂100%鋪設(shè)太陽能光伏屋頂,對于住宅區(qū)光伏發(fā)電量基本能夠滿足,對于商業(yè)區(qū),光電轉(zhuǎn)換效率為32%時(shí)發(fā)電量能夠全部負(fù)擔(dān)空調(diào)能耗。此外其經(jīng)濟(jì)收益也頗為可觀,在假設(shè)成本不變的...

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2屋頂安裝方式示意

目前光伏板的安裝方式主要有3種：帶通風(fēng)流道支架安裝、貼覆式安裝及封閉流道的支架安裝（王玥，2017）。文中在WRF模式中引入了較為常見的帶通風(fēng)流道的支架安裝以及貼覆式安裝兩種方式（圖2）的計(jì)算過程。參考Krauter的分層理論模型（Krauter,etal,1990）將光伏板分....

圖3各氣象要素（2m氣溫（a—d）、2m相對濕度（e—h）、10m風(fēng)速（i—l））模擬與觀測值時(shí)間序列

從圖7可以看出，光伏屋頂對于潛熱通量的影響很小，特別是商業(yè)區(qū)，其城市覆蓋率高，大多為不透水面，普通屋頂?shù)臐摕嵬糠逯祪H為37.98W/m2。貼覆式安裝和支架式安裝分別減少了1.28和1.16W/m2。除了地表的熱通量，建筑物的廢熱排放也可能對近地層氣溫產(chǎn)生影響。由于光伏板的遮....

圖4江蘇省7月24日2m氣溫模擬（色階）與觀測（圖中數(shù)字）水平分布

湍流動能作為湍流邊界層中最重要的物理量之一，關(guān)系到邊界層內(nèi)動量、熱量及水汽的垂直輸送。光伏屋頂影響近地面氣象要素的同時(shí)，對于湍流動能也可能產(chǎn)生影響。圖52017年7月21—27日光伏屋頂（a、b.支架式，c、d.貼覆式）與對照算例中2m氣溫（單位：°C）的差值（a、c.06—....

圖52017年7月21—27日光伏屋頂（a、b.支架式，c、d.貼覆式）與對照算例中2m氣溫（單位：°C）的差值（a、c.06—18時(shí)平均降溫幅度，b、d.19—05時(shí)平均降溫幅度）

圖4江蘇省7月24日2m氣溫模擬（色階）與觀測（圖中數(shù)字）水平分布以南京站為例，圖9給出南京站7月21—27日湍流動能的時(shí)、空分布特征。

本文編號：3992332