實驗選擇單進風單出風模型(結構如圖4所示)的幾何尺寸為： △=0.4m，b=1.2m，h=2.5m。廣州地區夏(秋)季太陽時：15，朝向W(S)：I(W/m2)，由國家標準GBJ19-87(2001年版)確定。由于天氣悶熱，室外平均氣溫由平均值31.1℃加上最高溫幅值計算。進風口設置直流離心風機送風Pe=0.92Pa，速度
=0.22m/s，源壓
，風機功率為2×15W，用有限分析法將非線性偏微分方程解耦，計算出雙層幕墻熱氣流速度和溫度與實驗測出相應截面的速度和溫度值比較，結果見表1.。
有限單元劃分可以根據需要確定，為了與實驗值對比作如下劃分：截面1-1至2-2為第1單元;截面2-2至3-3分為3單元;截面3-3至4-4為第5單元。經過計算結果如下：
外層玻璃表溫：38.93℃，
內層玻璃外表溫：35.74℃，
夾道內最高平均溫度：37.56℃，
通道入口氣流速度
：0.354m/s，
熱氣流帶走流量Q：550.631m3/h，
熱效率
：28.36%。
計算出各截面熱氣流的速度和溫度與實驗值對照，列于表1。
表1. 計算結果與實驗值對照
本文計算了由硅型太陽能電池發電供應風機強迫送風熱氣流的氣流速度和溫度值，并與實驗值對比，兩者基本一致。
一方面，本實驗模型在雙層幕墻進風口段裝備有晶體硅太陽能電池陣列，采光面積為1040×600mm2，實測入射到電池板上的平均太陽總輻射769W/m2，表面溫度35～37℃平均36℃，在此工作溫度下實測電池
為5.01A，電壓
約為12.45V，得到輸出功率
約為62.37W，平均轉換效率
約為12.99%。
另一方面，我們還設計一塊由同樣面積、同一材質晶體硅太陽能電池組成的光伏幕墻直接放置于建筑外立面上。在同一太陽輻射照度下，由于沒有強迫送風產生熱氣流進行散熱，太陽能電池表面溫度較高。實測該太陽能電池板表面溫度為57～63℃，平均59℃，實測電流
為5.02A，電壓
約為11.34V，得到輸出功率
約為56.93W，平均轉換效率
約為11.86%。
對比上述兩者，熱通道內設置晶體硅太陽能電池時轉換效率提高了約10%，說明通道熱氣流既可隔熱降溫，保持室內舒適環境;還能使太陽能光伏電池穩定、高效地工作。
4. 小結及展望
綜上所述，在太陽能電池與建筑相結合設計中，應當注意通風降溫問題，以避免溫度過高造成發電轉換效率大幅降低[13]。本文提出了雙層玻璃幕墻熱通道氣流隔熱和太陽能電池降溫相結合的一體化設計方案。它不僅可以積極調節陽光輻射，改善建筑內部環境衛生;還能主動利用空氣流動散熱，起到節約能源的作用。本文還設計了實物模型試驗，對一段時間內的太陽輻照度和熱通道氣流溫度以及太陽能電池組件和戶外環境溫度變化進行測試，通過理論計算結果和模型測試數據的對比分析，從而為進一步優化節能型熱通道光伏幕墻設計方案及智能控制系統研發提供一定的依據。
在雙層幕墻內、外側設置太陽光輻射照度、氣流風速及表面溫度傳感器自動采集多項環境參數，使用微型智能控制系統自動控制通道內太陽能電池板的角度變化和上部遮光百葉的開啟狀態，還可組合構成智能幕墻系統，而光伏電池陣列正好提供了整個系統的動力保障，不再需要城市電網支持，如果大面積使用還可以并網發電，帶來更大的社會經濟效益[14]，有力推動我國光伏產業的可持續發展。
參考文獻：
[1] 中國可再生能源發展項目辦公室. 中國光伏產業發展研究報告[R]. 北京: 中國可再生能源發展項目辦公室, 2004.
[2] 沈輝 曾祖勤. 太陽能光伏發電技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2005.
[3] 李芳 沈輝 許家瑞 等. 光伏建筑一體化的現狀與發展[J]. 電源技術, 2007, 31(8):659-662.
[4] 趙富鑫 魏彥章. 太陽電池及其應用[M]. 北京: 國防工業出版社, 1985.
[5] 陳海 姜清海 郭金基等. 太陽輻射作用下雙層玻璃幕墻熱通道的節能計算與實驗研究[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2006, 45(6): 35-39.
[6] 黃漢云. 太陽能光伏發電應用原理 [M].北京: 化學工業出版社, 2009.
[7] 中國標準出版社編. 電池標準匯編(太陽能電池卷)[M].北京:中國標準出版社, 2003.
[8] 王長貴 王斯成. 太陽能光伏發電實用技術[M].北京: 化學工業出版社, 2004.
[9] WOYTE A., NIJS J., RONNIE R.. Partial shadowing of photovoltaic arrays with different system configurations: Literature review and field test results. Solar Energy, 2003(74):217.
[10] 趙軍 秦娜 段征強. 太陽電池及光伏熱(PV/T)結構的實驗研究[J]. 太陽能學報. 2009，30(3)，327-331。
[11] LU Lin, YANG Hong-xing, Burnett John, Investigation on wind potential on Hong Kong islands-an analysis of wind power and wind turbine characteristics[J]·Renewable Energy, 2002, 27(4): 1-12
[12] 陳海 姜清海 郭金基等. 雙層通風幕墻熱氣流有限分析計算方法的研究[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2005, 44(1): 34-37。
[13] 趙爭鳴 劉建政 孫曉英 等. 太陽能光伏發電及應用[M].北京: 科學出版社, 2005.
[14] 張耀明. 中國太陽能光伏發電產業的現狀與前景[J]. 新能源與新材料, 2007, 1: 1-6.
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