寒冷地区半透明光伏窗天然采光质量与节能潜力的研究

文章利用Daysim和Energy Plus软件从半透明光伏窗透过率、建筑朝向以及窗墙比(WWR)等方面对寒冷地区半透明光伏窗建筑的室内天然采光质量及综合能耗进行模拟研究。为了解决利用传统采光评价参数时未充分考虑眩光现象的问题,文章首先结合全天然采光时间百分比(DA)与有效天然采光照度(UDI)对Daylit区域的照度阈值进行优化界定,并采用优化的N-Daylit区域室内面积占比来评价室内天然采光质量;然后,通过典型气象条件下室内工作面水平照度的测量结果,验证了Daysim模型的可靠性;最后,从室内天然采光质量和综合能耗角度出发,对半透明光伏窗的设计参数进行优化研究。分析结果表明,当半透明光伏窗的朝向为南向、透过率为50%~60%,且窗墙比为40%~50%时,建筑的节能效果较好。     

武汉地区超低能耗办公建筑窗墙比优化设计研究

外窗是建筑联系室内外的重要节点,在营造良好室内光环境减少照明能耗的同时带来太阳辐射得热。以武汉地区某办公建筑为例,应用eQuest和Dali2020软件进行能耗及自然采光模拟,结合超低能耗建筑以最少的能源消耗提供舒适室内环境的要求,研究不同窗墙比工况下,供暖空调能耗、照明能耗及自然采光效果的变化趋势。分析得出在满足基本采光需求条件下的最佳窗墙比为0.25,进一步改善采光质量条件下的窗墙比,建议取值0.35～0.40,为武汉地区建筑窗墙比的优化设计提供借鉴及参考。     

不同室内气流组织下半透明光伏窗传热性能研究初探

针对不同室内气流组织下空气温度分布特征的差异,首次建立单层非晶硅半透明光伏窗二维稳态传热模型,并验证模型的可靠性。在此基础上,采用数值模拟的方法,研究比较2种典型室内气流组织下单层非晶硅半透明光伏窗的传热性能。结果表明,分层空调系统中光伏窗表面温度垂直梯度分布明显,接近2.2℃/m;而混合通风系统下光伏窗表面温度则沿送风气流流动方向显著增加。在模拟工况下,增加送风速度有利于降低光伏模块的工作温度,改善运行工况,但效果并不显著。夏季工况下,增加送风速度不利于减少光伏窗室内得热。对于不同气流组织不同季节工况下,应采取不同措施优化光伏窗的运行工况。     

光伏双层窗的综合性能研究

在香港地区建立了光伏窗综合性能实验台,对单层光伏窗、双层光伏窗、通风双层光伏窗等3种结构的光伏窗性能进行对比实验,研究了3种光伏窗结构对建筑得热、建筑采光和光电转换的不同影响.结果显示,在亚热带气候地区的夏季,通风双层光伏窗可以明显减少建筑得热,降低空调负荷,同时还降低了光伏电池温度,有利于光伏玻璃的稳定运行和效率提高.     

光伏窗的热光电能量性能

利用实验数据验证了内嵌于建筑能量与环境综合模拟软件ESP-r的光伏窗传热、采光、太阳能发电的数学模型,自然采光即室内照度的数学模型采用了daylight coefficient模型,利用验证过的数学模型模拟了位于香港地区的典型办公建筑装配单层吸收窗、单层光伏窗、双层通风光伏窗时的能量性能。结果表明:双层通风光伏窗的综合能量性能最好,窗体的太阳能发电量和综合能量性能受窗体朝向的影响很大;在香港地区,西向光伏窗的能量性能最好、发电量最大。     

国内可再生能源文献信息

GN090301 光伏双层窗的综合性能研究.裴刚,季杰,蒋爱国,等.太阳能学报,2009,30(4):441-444. 建立了光伏窗综合性能实验台,对单层、双层和通风双层3种结构的光伏窗性能进行对比实验,研究了3种光伏窗结构对建筑得热、建筑采光和光电转换的不同影响.结果显示,在亚热带气候地区的夏季,通风双层光伏窗可 以明显减少建筑得热,降低空调负荷,同时还降低光伏电池温度,既有利于光伏玻璃的稳定运行,又能够提高光伏电池的效率.     

窗墙比与外窗类型对皖南办公建筑负荷影响分析——以安庆市某办公建筑为例

基于DeST-c软件,以皖南地区安庆市某办公建筑为研究对象,模拟研究建筑窗墙比与外窗类型对建筑负荷的影响。结合采光、美观和节能等因素,采用分配权重法得到皖南地区东西向窗墙比的设置应介于0.341～0.351之间为优;北向窗墙比的设置应当介于0.406～0.416之间为优;南向窗墙比的设置应当介于0.439～0.449之间为优。结合窗墙比分析结果,研究建筑模型装配不同类型节能门窗的建筑负荷。结果表明:对于皖南地区制冷能耗,玻璃种类影响显著,装配Low-e中空玻璃的铝合金、断桥铝合金、塑钢、集成木材外窗相比于装配普通中空玻璃,其空调节能率分别提高了44.14%、76.72%、78.22%、50.00%。而窗框系统的保温性则对于采暖能耗具有重要意义。建议皖南地区使用塑钢门窗装配Low-e中空玻璃的外窗系统,当以铝合金单玻外窗系统为基准时,其采暖节能率为26.08%,空调节能率为78.22%,全年累计总负荷节约了11.21%。     

室内气流组织对非晶硅光伏窗热电性能影响的实验研究

在太原地区建立光伏窗热电性能实验平台,以此来研究混合送风系统与分层空调系统运行时,室内气流温度和送风速度对非晶硅光伏窗热电性能的影响。研究结果表明:对于混合送风系统与分层空调系统而言,随着室内气流温度的逐渐降低,光伏窗发电性能逐渐提高,但光伏窗得热量也逐渐增加;空调送风速度的增大会使光伏窗的发电性能得到提升,但送风速度对光伏窗发电性能的影响要小于室内气流温度;当室内气流温度和送风速度相同时,分层空调系统的制冷效果远优于混合送风系统,并使光伏窗的发电性能相对提高10.5%,得热量相对减少37.4%。     

办公建筑遮阳产品综合性能模拟与评价

该文旨在探究卷帘对夏热冬冷地区办公建筑采光和能耗的综合影响并确定影响卷帘综合性能的关键参数。首先，选取影响卷帘性能的6个参数：太阳辐射透过率、太阳辐射反射率、红外透射率、外侧发射率、内侧发射率和导热系数；组合得到560种遮阳产品，并利用EnergyPlus软件和Radiance软件对其进行全年动态能耗模拟和全年采光模拟；其次，通过调查问卷获得考虑办公建筑人员行为的遮阳时间表以及室内人员对眩光、自然采光和能耗的关注度占比；最后，综合考虑能耗、眩光和自然采光，创新性地提出综合性能指标（ED）对卷帘进行综合评价。基于该指标，确定影响卷帘性能的关键参数。研究结果表明，在夏热冬冷地区，太阳辐射透过率和太阳辐射反射率是影响卷帘综合性能的关键参数，当太阳辐射透过率在0.01～0.10范围内变化时，其对卷帘综合性能有积极影响。     

不同电池宽度半透明光伏窗天然采光分析

为了模拟不同太阳电池宽度对半透明光伏窗采光性能的影响,提出将非透光电池和透光玻璃间隙分开模拟的新方法,并使用实验数据验证新方法和模型的准确性。通过与实验结果的差异分析,采用新方法模拟所得到的照度和眩光可能性（DGP）的准确性均明显优于传统方法。采用新方法对太阳电池覆盖率相同但电池宽度分别为2.5、5.0以及7.5 mm的3种半透明光伏窗的天然采光特性进行模拟研究,并采用全天然采光时间百分比（DA）、有效天然采光照度（UDI）、天然光眩光指数（DGI）、眩光可能性（DGP）等指标对不同电池宽度光伏窗的采光和眩光性能进行对比分析。结果表明,随着电池宽度增加,室内平均DA和UDI逐渐减小,产生眩光的可能性增加,室内视觉舒适度下降。该文提出的方法使得研究不同电池宽度条件下半透明光伏窗的采光和眩光性能变为可能,且利用该方法得出相同电池覆盖率下最佳的电池宽度。     

光伏百叶窗角度控制优化与能效性能模拟研究

通过将光伏百叶和双层通风窗有效结合,提出一种新型双层通风光伏百叶窗(PV-Blind),并利用EnergyPlus对双层通风光伏百叶窗的综合能耗和发电性能进行模拟,基于在不产生眩光的条件下综合能效最佳提出一种新的角度控制优化策略。在该角度控制优化策略基础上对双层通风光伏百叶窗的通风模式进行优化设计,并将其与夏热冬冷地区非晶硅双层通风光伏窗(PV-DSF)和中空型光伏窗(PV-IGU)进行对比分析。模拟结果发现,相较热压通风模式和不通风模式,自然通风模式下双层通风光伏百叶窗的全年综合能耗可分别减少5.85和17.73 kWh;相较PV-DSF和PV-IGU,双层通风光伏百叶窗可分别节能52.27%和51.48%。     

建筑外窗热工性能对空调能耗与节能的影响分析

利用建筑环境模拟软件DeST-c,对广州某办公建筑外窗热工性能对空调能耗的影响进行了计算,计算结果表明减小外窗遮阳系数能显著降低空调能耗,当遮阳系数从0.9减小至0.2时空调耗冷量可降低26%;而外窗传热系数对空调能耗影响较小.并通过对全年逐时空调节能率进行分析,研究了遮阳系数影响空调能耗的机理,发现遮阳系数减小引起较...     

室内气流组织对非晶硅半透明光伏幕墙热电综合性能的影响

文章通过数值模拟的方法研究了不同室内气流组织下,非晶硅半透明单层光伏幕墙和双层通风光伏幕墙的热电综合性能。研究结果表明:分层空调工况下,单层光伏幕墙和双层通风光伏幕墙的热电综合性能比混合送风工况下分别提高了11.2%和14.6%;与单层光伏幕墙相比,在分层空调工况、混合送风工况下双层通风光伏幕墙的热电综合性能分别提高了54.4%和52.6%;当通风流道间距为35 mm时,双层通风光伏幕墙的热电综合性能最佳。     

光伏窗发电供热系统的应用性研究

提出一种基于光伏光热建筑一体化设计的光伏窗发电供热系统,包括光伏双层窗、供热系统和发电系统。其中,光伏双层窗是由光伏板和Low-E玻璃通过窗体框架形成的一个密闭中空结构,循环工质流经密闭中空结构吸收光伏板上的大部分热能,以降低光伏板表面的温度,提高光电转换效率;在冬季通过地热管对室内辐射供暖,夏季可用于供应生活热水。该光伏窗发电供热系统既能满足传统窗户的采光要求,同时能解决房屋室内隔热问题,在光伏发电的同时供应热量,可有效提升能源利用效率,降低建筑的室内能耗。     

非晶硅PV/T系统全年运行的模拟研究

用非晶硅PV/T系统的数值模型对其全年运行性能进行模拟,通过实验验证模型的可靠性。以天津地区典型年气象资料为基础,经过数值分析得出非晶硅PV/T系统全年的光电效率为4.61%,光热效率为37.00%,其综合效率为49.13%,高于非晶硅光伏系统的10.63%和热水系统的41.55%。分季节模拟分析表明,非晶硅PV/T系统春、冬两季有较高的光电效率,夏、秋两季有较高的综合效率。     

不同气候区外窗对建筑能耗的影响分析

通过TRNSYS软件模拟不同传热系数的建筑外窗,在严寒地区和夏热冬暖地区,对建筑冷、热负荷的影响。分析得出,节能外窗在严寒地区夏季空调能耗的节能率为8.9%,冬季采暖能耗的节能率为39%,全年总建筑能耗的节能率为31%;在夏热冬暖地区夏季空调能耗的节能率为8.0%,冬季采暖能耗的节能率为22%,全年总建筑能耗的节能率为8.6%。由此可见,外窗在严寒地区的节能效果要明显优于夏热冬暖地区。因此,在新建建筑的节能设计和既有建筑的节能改造中,严寒地区应更加重视外窗部分。     

基于Ecotect的太阳能光伏外遮阳结构的数值模拟研究

文章基于Ecotect软件和Radiance软件的协作交互,研究了光伏外遮阳(外置光伏板和光伏百叶结构)的变化对室内采光效果和光伏发电量的影响。研究结果表明:在南京地区,外置光伏板长度的变化对DA和DF影响较大;光伏百叶结构透明度的增大能够显著提升DA和DF;当采用光伏外遮阳时,适宜的窗墙比可使室内仅依靠自然采光达到最低采光限度(300 lux)的时间占比达到70%以上。此外,不同的光伏外遮阳倾角对各月发电量的影响不同,当光伏外遮阳的倾角为15°时,各月发电量均高于光伏外遮阳倾角为90°的工况,因此,可每月通过调整光伏外遮阳倾角来保证光伏外遮阳获得年最大发电量。     

天然采光对建筑能耗影响的研究

在定性分析天然采光对建筑能耗影响的基础上,以一天窗建筑为研究对象,利用eQUEST能耗模拟软件为工具,分析了结合照明控制的天窗采光对夏季供冷峰值负荷及建筑各用能项如照明、供冷、供热的能耗影响,探讨了天窗透光率、照明密度、照明控制方式对建筑能耗的影响,并针对不同气候地区的典型城市探讨了昼光照明的气候差异性。     

考虑舒适度的空调节能方法研究

研究空调的能耗与温度设置值的关系,将空调的能耗建立为与温度相关的函数模型;在Matlab中通过编程求出空调在不同设置温度下的室内热舒适温度指标(Predicted Mean Vote,PMV)随时间变化的情况;接着以空调能源消耗花费最少为优化目标,在满足人体舒适度的基础上对空调的设置温度进行约束;最后通过算例表明优化空调的设置温度可以降低一天的耗能费用。     

百叶窗型透明蜂窝构件的热损系数和透过率的实验与理论研究

根据建筑采光、窗体节能和用户视觉的特殊要求提出了百叶窗型蜂窝构件的概念 ,建立了百叶窗型蜂窝构件的传热模型 ,计算和分析了百叶窗型蜂窝构件的热损系数 ,并与双层窗构件和正方形蜂窝构件的热损系数和透过率进行了实验比较。其热损系数比正方形蜂窝构件大 ,但较双层窗构件有了很大改善 ,约减少了 4 0 .8%。相比于正方形蜂窝构件 ,其透过率随入射角的增加改善越大 ,在入射角为 6 0°时 ,透过率提高了 5 5 .8%。