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。     

空冷型光伏双层窗在华东地区的热性能模拟分析

从实际制作工艺出发,设计空冷型光伏双层窗,建立理论模型.以合肥为例,对华东地区的办公室进行了性能模拟并与普通光伏窗和中空型光伏双层窗进行了对比分析.结果表明:虽然在冬季采暖季节,空冷型光伏双层窗得热量低于单层光伏窗和中空型光伏双层窗,但是相比于单层光伏窗和中空型光伏双层窗,空冷型光伏双层窗更加能够有效地抑制夏季室内得热,减少了夏季室内冷负荷,分析结果将为光伏电池在建筑窗体上的应用提供参考依据.     

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.     

两种新型太阳能通风窗在香港地区的实验研究

介绍了两种新型太阳能通风窗的原理和结构,以已有的控温热箱为基础,建立了太阳能通风窗实验平台,在亚热带气候条件下,对普通单层窗、自然通风双层窗、强迫通风双层窗进行了对比实验研究.结果显示,相对于普通单层窗,在基本满足室内采光要求的前提下,自然通风双层窗可以减少室内得热的38%;强迫通风双层窗可以减少室内得热的62%,明显降低了空调系统的冷负荷和能源消耗.     

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。     

半透明光伏器件及其应用的研究进展

半透明光伏器件具有优异的可见光透光性,可应用于建筑玻璃幕墙,有利于实现建筑对太阳能的收集与利用。近年来,通过对材料、结构、工艺等方面的不断优化,半透明光伏器件的光伏性能更接近常规光伏器件,同时保持了必要的透光性能。然而,单一光伏器件并不能解决建筑热交换带来的巨大能源损耗。在半透明光伏器件的基础上结合场致变色技术,可以构建光伏智能窗,并将其应用于光伏建筑。在理想情况下,该装置能在光照下改变其对入射光的透射率并收集光能进行发电,同时有效地减少建筑供能和玻璃换热所造成的能量损失。从半透明光伏器件的研究进展出发,简要回顾了半透明光伏器件与光伏智能窗的一些重要研究成果,总结了各类器件的主要优化方案与性能优劣。最后,对半透明光伏器件与光伏智能窗的应用前景进行了展望。     

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。     

建筑节能与光伏屋顶通风腔的仿真与分析

在光伏建筑一体化中,带通风腔的光伏组件主要通过对流和辐射换热向外界进行散热,通风腔的设计不仅影响着组件的温度,而且影响着屋面的热工性能。为此,对带通风腔的光伏屋面进行理论分析和仿真模拟,提出最优方案,使得通风腔光伏建筑更具节能效果和经济性,加快光伏建筑工程化应用。     

不同透过率下非晶硅光伏窗综合能效性能研究

利用EnergyPlus建立通风型非晶硅光伏窗传热、采光、发电的综合模型,研究不同透过率下非晶硅光伏窗的热光电性能。使用实验数据验证所建模型的准确性,并用验证的模型分别研究不同气候区非晶硅光伏窗透过率对发电量、室内照明能耗、空调能耗、综合能耗的影响。结果表明:适宜透过率的光伏窗产生的电量能对建筑空调采光能耗进行补偿,使整体能耗最少。广州、昆明、长沙、北京、哈尔滨5个城市综合能耗最少时的最佳透过率分别为0.22～0.25、0.25、0.25～0.30、0.25～0.30、0.35。     

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。     

我国北方既有建筑通风优化设计研究

良好的建筑通风设计,是降低建筑能耗的先决条件,是最经济的建筑节能方法,针对我国北方某一大学的既有食堂建筑和食堂周围建筑群,从建筑设计的角度出发利用CFD分析软件对食堂及周围建筑群进行模拟分析自然通风效果,并依据通风模拟结果对食堂和建筑群的规划设计提出节能优化方案,从而达到最优节能效果,为既有建筑群通风提供优化方案。     

直接受益式太阳能建筑关键热工参数动态分析研究

利用建筑动态能耗模拟软件(Energy Plus),进行了不同气候条件下直接受益式太阳能建筑关键热工参数对室内热环境影响的动态模拟分析。从室内平均温度和室内温度波动角度出发,合理选择了适合于不同太阳辐射强度下的外窗类型、窗墙比。通过分析指出,在冬季外窗设置XPS保温板可以大幅度地降低夜间的失热量,最大限度地发挥被动式太阳能建筑的供暖潜力。     

太阳能光伏建筑能效影响因素及节能综合效益评价研究

面对全球不断增长的能源需求量和碳排放量,为了响应国家的“双碳”战略,大力发展光伏建筑一体化应用从而降低建筑能耗就显得尤为重要。通过对蒙商银行光伏系统进行研究,分析其太阳能利用能效,主要贡献和创新性有以下几点,其一,利用Matlab软件在全年典型气象条件下测算光伏系统全年发电量为439.43 MWh。其二,对光伏系统发电量影响较大的因素积灰量和安装角度进行动态分析,分析光伏不同安装角度和积灰量对发电量的影响。其三,利用e QUEST能耗模拟软件对全年逐时动态负荷与能耗进行模拟,得到安装光伏系统后,建筑全年总负荷降低362.89 MWh,全年建筑总能耗量下降529.74 MWh。其四,对光伏系统节能综合效益进行评价,得到光伏系统的年经济效益为25.12万元,生命周期内产生的环境效益为0.09元/k Wh。蒙商银行光伏系统的案例为城市中光伏建筑的推广及光伏产业政策的制定提供了借鉴。     

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。     

基于Designbuilder对上海某博物馆夜间通风的模拟分析

对于保温性能好、蓄热强且采用全空气系统的建筑,可利用夜间通风技术引入室外低温空气,消耗少量电能转移建筑内部蓄存热量,实现节能.通过Designbuilder模拟七八月份22点至次日6点时段,上海某博物馆夜间通风与不通风两种模式下的空调能耗,并结合风机能耗分析节能效果.结果 表明:该博物馆夜间通风所节省空调能耗占原空调能...     

主动配电网集中/就地自适应无功电压控制方法

针对当前集中控制方法不能适应配电网不同应用配置工况、就地控制难以协调发挥设备及光伏无功电压调节性能的问题,提出一种主动配电网集中/就地自适应无功电压协调控制方法,根据配网控制条件将设备及光伏的控制模式划分为就地趋优控制和集中优化控制两部分。在就地趋优控制方面,建立协同功率因数和动态趋优因子指标,兼顾全局需求调节光伏与设备无功出力;在集中优化控制方面,根据无功充裕程度选择电压越限风险或网损最小为目标,进行无功优化：通过实际配电网算例仿真验证所提策略的有效性。结果表明该方法可以主动适应配电网控制条件不健全的情况,在优化无功出力、改善线损和电压水平等方面具有优越性。     

新型一体化通风光伏屋顶结构优化和节能潜力研究

该文提出一种新型一体化通风光伏屋顶。为优化该屋顶结构,建立该光伏屋顶的CFD模型,并通过实验验证模型的准确性。基于该CFD模型,探究散热通道高度H和组件间距D对光伏屋顶温度分布的影响。结果表明,增加H和D强化了光伏屋顶散热,有效提高了组件发电效率。综合考虑散热效果和结构可靠性等因素,该光伏屋顶的优化结构参数为H=50 mm,D=100 mm。进一步采用EnergyPlus模拟该光伏屋顶的传热特性和光伏产能特性。结果表明,在西安地区,与普通屋顶相比,新型光伏屋顶夏季得热量和冬季热损失分别降低了48.0%和27.1%,全年建筑节能潜力高达198.0 kWh/m²。     

主动配电网中分布式光伏发电的优化配置研究

鉴于主动配电网是当前智能电网的一种发展模式,以主动配电网对分布式光伏发电(DPVG)的年消纳能力最大为目标,以多种电气限制和主动管理策略为约束条件,建立了DPVG在主动配电网中的优化配置模型,并基于双层优化思想,将其转化为双层优化模型,提出采用自适应粒子群算法和原对偶内点法相结合的混合策略对模型进行求解,最后以IEEE 33节点主动配电网为例,对提出的模型和求解策略进行了测试,分析了不同DPVG接入点和主动管理措施对年最大消纳能力的影响,结果可为主动配电网中DPVG的优化配置提供参考。     

BIPV模式在工业厂房屋顶的应用研究

中国大力推进分布式光伏发电的同时,存在许多工业厂房屋顶无法满足光伏发电系统安装条件的问题,这极大制约了光伏发电技术的推广。由于传统的光伏发电系统是直接附着在建筑物屋顶,即采用的是BAPV模式,这会导致因需增加建筑物的承载力而增加建设成本的情况出现,从而制约了分布式光伏发电的应用,而将光伏发电系统与建筑集成的光伏建筑一体化(BIPV)模式可有效解决此类问题。针对BIPV模式和BAPV模式对工业厂房钢结构的影响进行了研究,并根据实际案例对这两种模式下的光伏发电系统建设、维护成本进行了分析。研究结果表明：1)BIPV模式相较于BAPV模式可以减少工业厂房钢结构屋顶恒荷载,对于轻微超限的项目可以省去加固成本,对于超限明显的项目可以减少加固成本。2)在同等建设条件下,BIPV模式相较于BAPV模式可以减少屋顶建设成本;并且从中长期来看,相较于BAPV模式,BIPV模式平均1万m2的厂房可以减少126万建设维护成本。