實(shí)驗(yàn)選擇單進(jìn)風(fēng)單出風(fēng)模型(結(jié)構(gòu)如圖4所示)的幾何尺寸為： △=0.4m，b=1.2m，h=2.5m。廣州地區(qū)夏(秋)季太陽(yáng)時(shí)：15，朝向W(S)：I(W/m2)，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算。進(jìn)風(fēng)口設(shè)置直流離心風(fēng)機(jī)送風(fēng)Pe=0.92Pa，速度
=0.22m/s，源壓
，風(fēng)機(jī)功率為2×15W，用有限分析法將非線性偏微分方程解耦，計(jì)算出雙層幕墻熱氣流速度和溫度與實(shí)驗(yàn)測(cè)出相應(yīng)截面的速度和溫度值比較，結(jié)果見(jiàn)表1.。
有限單元?jiǎng)澐挚梢愿鶕?jù)需要確定，為了與實(shí)驗(yàn)值對(duì)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(jīng)過(guò)計(jì)算結(jié)果如下：
外層玻璃表溫：38.93℃，
內(nèi)層玻璃外表溫：35.74℃，
夾道內(nèi)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(jì)算出各截面熱氣流的速度和溫度與實(shí)驗(yàn)值對(duì)照，列于表1。
表1. 計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)照
本文計(jì)算了由硅型太陽(yáng)能電池發(fā)電供應(yīng)風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫送風(fēng)熱氣流的氣流速度和溫度值，并與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比，兩者基本一致。
一方面，本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮陔p層幕墻進(jìn)風(fēng)口段裝備有晶體硅太陽(yáng)能電池陣列，采光面積為1040×600mm2，實(shí)測(cè)入射到電池板上的平均太陽(yáng)總輻射769W/m2，表面溫度35～37℃平均36℃，在此工作溫度下實(shí)測(cè)電池
為5.01A，電壓
約為12.45V，得到輸出功率
約為62.37W，平均轉(zhuǎn)換效率
約為12.99%。
另一方面，我們還設(shè)計(jì)一塊由同樣面積、同一材質(zhì)晶體硅太陽(yáng)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(yáng)輻射照度下，由于沒(méi)有強(qiáng)迫送風(fēng)產(chǎn)生熱氣流進(jìn)行散熱，太陽(yáng)能電池表面溫度較高。實(shí)測(cè)該太陽(yáng)能電池板表面溫度為57～63℃，平均59℃，實(shí)測(cè)電流
為5.02A，電壓
約為11.34V，得到輸出功率
約為56.93W，平均轉(zhuǎn)換效率
約為11.86%。
對(duì)比上述兩者，熱通道內(nèi)設(shè)置晶體硅太陽(yáng)能電池時(shí)轉(zhuǎn)換效率提高了約10%，說(shuō)明通道熱氣流既可隔熱降溫，保持室內(nèi)舒適環(huán)境;還能使太陽(yáng)能光伏電池穩(wěn)定、高效地工作。
4. 小結(jié)及展望
綜上所述，在太陽(yáng)能電池與建筑相結(jié)合設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)注意通風(fēng)降溫問(wèn)題，以避免溫度過(guò)高造成發(fā)電轉(zhuǎn)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(yáng)能電池降溫相結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)方案。它不僅可以積極調(diào)節(jié)陽(yáng)光輻射，改善建筑內(nèi)部環(huán)境衛(wèi)生;還能主動(dòng)利用空氣流動(dòng)散熱，起到節(jié)約能源的作用。本文還設(shè)計(jì)了實(shí)物模型試驗(yàn)，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)輻照度和熱通道氣流溫度以及太陽(yáng)能電池組件和戶外環(huán)境溫度變化進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)理論計(jì)算結(jié)果和模型測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，從而為進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能型熱通道光伏幕墻設(shè)計(jì)方案及智能控制系統(tǒng)研發(fā)提供一定的依據(jù)。
在雙層幕墻內(nèi)、外側(cè)設(shè)置太陽(yáng)光輻射照度、氣流風(fēng)速及表面溫度傳感器自動(dòng)采集多項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，使用微型智能控制系統(tǒng)自動(dòng)控制通道內(nèi)太陽(yáng)能電池板的角度變化和上部遮光百葉的開(kāi)啟狀態(tài)，還可組合構(gòu)成智能幕墻系統(tǒng)，而光伏電池陣列正好提供了整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力保障，不再需要城市電網(wǎng)支持，如果大面積使用還可以并網(wǎng)發(fā)電，帶來(lái)更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[14]，有力推動(dòng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中國(guó)可再生能源發(fā)展項(xiàng)目辦公室. 中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告[R]. 北京: 中國(guó)可再生能源發(fā)展項(xiàng)目辦公室, 2004.
[2] 沈輝 曾祖勤. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.
[3] 李芳 沈輝 許家瑞 等. 光伏建筑一體化的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 電源技術(shù), 2007, 31(8):659-662.
[4] 趙富鑫 魏彥章. 太陽(yáng)電池及其應(yīng)用[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1985.
[5] 陳海 姜清海 郭金基等. 太陽(yáng)輻射作用下雙層玻璃幕墻熱通道的節(jié)能計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 45(6): 35-39.
[6] 黃漢云. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用原理 [M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.
[7] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社編. 電池標(biāo)準(zhǔn)匯編(太陽(yáng)能電池卷)[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2003.
[8] 王長(zhǎng)貴 王斯成. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)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(qiáng). 太陽(yáng)電池及光伏熱(PV/T)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 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(fēng)幕墻熱氣流有限分析計(jì)算方法的研究[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005, 44(1): 34-37。
[13] 趙爭(zhēng)鳴 劉建政 孫曉英 等. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電及應(yīng)用[M].北京: 科學(xué)出版社, 2005.
[14] 張耀明. 中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與前景[J]. 新能源與新材料, 2007, 1: 1-6.
上一頁(yè)123下一頁(yè)
