太阳能光伏系统与建筑墙体间相互影响研究

发布时间：2019-08-17 12:58

【摘要】：近年来，随着环境问题和能源枯竭问题的日益严重，以及建筑能耗在社会总能耗中比例的逐年上涨，如何利用清洁可再生能源来降低建筑耗能成为社会共同话题。太阳能光伏建筑一体化技术成功利用光伏发电来给建筑物提供电力达到降低建筑能耗的效果。太阳能光伏组件与建筑外墙结合后，组件工作时背部产生的高温会打破原有维护结构的能量平衡。本文依托交通运输部科技项目《寒冷地区高速公路沿线设施低碳关键技术研究及示范》项目，主要针对太阳能光伏系统应用于建筑外墙上时，所引起的墙体温度应力、室内热环境的改变，以及不同的建筑墙体对光伏系统发电效率的影响进行研究。当太阳能电池板应用在不同建筑外墙上时，因墙体材料热物性的差异会对组件的工作性能产生影响。论文通过背部墙体试验对光伏组件在钢筋混凝土墙和普通粘土砖墙上的光电转换效率、方阵平均效率等进行评价。得出夏季放置在混凝土墙体上光伏组件的光电转换效率比放置在普通粘土砖墙上高出4.8%。论文通过试验与有限元模拟相结合的方法，研究光伏系统对钢筋混凝土墙体内部温度场和温度应力的影响。研究表明光伏组件的遮光性会降低墙体内部温度，平均降低0.58℃，变化不明显；但是由于改变了原有墙体内温度分布情况，使得光伏板背部墙体内沿墙体宽度方向的温度拉应力平均增大1.1-1.4倍，作用时间延长2-4小时。有可能降低结构的正常使用性能。利用DeST软件对一拟应用光伏技术的建筑进行全年室内热环境模拟，得出冬夏两季典型房间自然室内温度分布情况、以及建筑全年负荷情况。得出光伏组件能使建筑全年节省空调耗能25%。并对有太阳能电池板覆盖的南立面墙体进行有限元温度应力模拟。
【图文】：

太阳能利用,示例

太阳能是一种古老的能源，早在人类出现之前，它既已存在。从古以来，聪慧的人类就懂得利用太阳能来为自己服务。早在两千多年以前的战国时期，古人就通过四面镜聚焦太阳光来生火，利用阳光晾晒各种食物。1615 年，法国工程师所罗门成功发明出世界上第一台由太阳能驱动的发动机。在 1615-1900 年期间，各国的太阳能爱好者研究制造了多台以太阳能为动力装置的仪器。到二十世纪七十年代，进入短暂的太阳能过开发利用的高潮。到 80 年代初，由于太阳能技术缺乏市场竞争力，全球对太阳能的开始利用逐渐进入低谷[13]。直到进入二十世纪，，由于大量燃烧矿物能源所引发的环境和社会问题日益严重，人们开始把目光又转向清洁能源—太阳能。从 1992 年以后，世界太阳能利用进入一个全新的发展时期。目前，人类直接利用太阳能还处于初级阶段。世界上对太阳能的利用方式可分为三种：太阳能光热应用、太阳能光伏应用以及太阳能的光化学利用。

示意图,太阳能热水系统,示意图,光热

太阳能光热应用可分为：低温热应用、目前，太阳能光热应用主要集中于中低温应用。光热：光热转换系统、热能利用系统。前者为形式各异的太户的使用功能而设计的各种用热终端。最广泛的光热有诸如建筑供暖、太阳灶、太阳能温室、材料熔炼、调系统等，见图 1.1 所示。水系统是太阳能热应用中最具经济价值、技术相对成主要的应用产品，也是在中国最早研发并形成产业化热系统通常安装在屋顶或墙面、阳台栏板等地方，不用上没有危险，平均使用寿命至少能达到十年以上。能热收集器、蓄水箱、管道及水动力装置等组成，如能热水器主要有：闷晒式、真空管式、聚光式、热管因其适用地区广而得到广泛的应用，在市场占有较大
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU18

【参考文献】