窗式太阳能PV-T系统性能研究及优化

发布时间：2020-04-25 21:41

【摘要】：本文针对南京地区高层建筑因为窗户面积大,特别是在夏季通过普通窗户进入室内的热量多,空调能耗大的问题,自行设计制作了一套基于窗户的太阳能光伏光热一体化系统的性能研究实验平台。在保证室内基本照明要求的条件下将PV-T系统与建筑物的维护结构窗户结合,既可以减少进入室内的热量,同时利用太阳能电池发电,特别在夏季光照条件强烈的地区,可以减少能耗节约能源,为PV-T系统的应用提供了新的选择。 本文主要做了如下工作： 1)为了评估南京地区窗式太阳能PV-T系统的节能效果,自行设计制作了一套基于窗台式太阳能光伏光热一体化系统性能实验研究平台。该试验台主要由特制窗架,光伏电池板、玻璃窗、水冷散热器、集热水箱、水泵等设备组成,其中光伏电池板包括了目前市面上常见的三种不同类型晶体硅电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池以及非晶硅太阳能电池。 2)本文在南京地区一年四季典型天气情况下进行实验研究,实验内容主要围绕不同类型太阳能光伏电池的发电量,PV-T系统的冷却水集热量以及测试房间总得热量来展开,比较南京地区建筑物布置普通玻璃窗和光伏窗房间的能耗,并总结了在不同季节不同冷却条件下不同类型晶体硅电池PV-T系统节能情况,得出了在南京地区夏季使用单晶硅PV-T系统节能效果最好的结论。在房间面积为20m2窗户面积为2.4m2测试房间里使用0.84m2单晶硅光伏电池,全年按照每季度运行90天,夏季运行10小时/天,春秋季运行9小时/天,冬季运行8小时/天,实际可节省电能为168.8kW·h。 3)以单晶硅PV-T系统为研究对象,利用CFD仿真软件Fluent对测试房间进行数值模拟,得出夏季在典型时间点通过各墙壁得热量与总得热量的模拟值,并与第三章的测试结果作比较,两者误差小于实验值的15%,证实了仿真模型的可靠性。之后以仿真模型为基础,对太阳能电池的实际使用面积进行优化研究,在房间面积为20m2,窗户面积为2.4m2的测试房间里在满足该PV-T系统如要在保证全年都能在室内照度达到标准要求的条件下运行,最大化光伏窗的面积为1.34m2,并按此面积对系统性能进行模拟,得到全年总节省电能226.34kW·h的结论。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK519

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 贺成龙;曹萍;;基于CIMS环境的建筑节能集成管理研究[J];建筑经济;2006年11期

2 江亿;;我国建筑能耗趋势与节能重点[J];建设科技;2006年07期

3 敖三妹;;太阳能与建筑一体化结合技术进展[J];南京工业大学学报(自然科学版);2005年06期

4 朱敦智;刘君;芦潮;;太阳能采暖技术在新农村建设中应用[J];农业工程学报;2006年S1期

5 忽建永;;太阳能利用与建筑一体化[J];太原科技;2007年11期

6 季杰,程洪波,何伟,陆剑平,T.T.Chow;太阳能光伏光热一体化系统的实验研究[J];太阳能学报;2005年02期

7 裴刚;季杰;蒋爱国;周天泰;何伟;;光伏双层窗的综合性能研究[J];太阳能学报;2009年04期

8 赵春江 ,王恒龙;太阳能建筑一体化集热器的研制和应用[J];太阳能;2004年04期

9 黄金保;浦绍选;高文峰;;二次换热平板型太阳热水系统中的换热器[J];太阳能;2006年04期

10 胡润青;李俊峰;;全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示[J];太阳能;2007年02期

相关会议论文 前1条

1 全贞花;李宁军;赵耀华;唐潇;;基于平板热管的太阳能光伏光热系统实验研究[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集[C];2010年

相关博士学位论文 前2条

1 易桦;新型PV-Trombe墙系统的理论与实验研究[D];中国科学技术大学;2007年

2 罗成龙;与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验和理论研究[D];中国科学技术大学;2010年

相关硕士学位论文 前3条

1 谢海容;贴膜窗户玻璃能耗的理论分析与实验研究[D];湖南大学;2007年

2 李金云;节能建筑评价体系研究[D];西安建筑科技大学;2009年

3 安文韬;太阳能光伏模板冷却方式的研究[D];华北电力大学（河北）;2009年

，

本文编号：2640717