深圳某光伏幕墙的热环境特性研究

目前,以高效、低耗、低污染为特征的低碳经济已成为全球的热点,欧盟日等发达国家正大力开发和推进高能效、低排放的新能源,特别是可再生能源的利用技术。其中太阳能在建筑中的利用和发展正是降低传统化石能源消耗的有效途径,采用主动式太阳能光伏幕墙系统具有提供绿色电力,装饰建筑立面,降低夏季建筑空调负荷等优点,但光伏幕墙系统投资高,发电能力有限,对城市和建筑热环境也会造成一定影响。 本文针对光伏幕墙以深圳市建筑科学研究院“可再生能源利用”相关科研项目为依托,以院办公大楼的光伏幕墙发电系统为测试平台,对非晶硅光伏组件、多进风口气流通道这种特殊安装方式的光伏幕墙系统的热环境特性和发电性能进行了研究,研究成果可为光伏幕墙安装设计提供参考。 首先通过对深圳市建筑科学院办公大楼的非晶硅光伏幕墙系统在实际运行条件下进行现场测试,获得了外界环境对光伏组件表面温度、对光伏幕墙系统发电性能、对光伏幕墙气流通道散热的影响规律和特点,以及光伏幕墙对外界局部环境、对建筑室内热环境的影响规律和特点。 然后以测试建筑的光伏组件安装方式为光伏幕墙气流通道通风散热计算物理模型,采用C语言编制了光伏幕墙气流通道的自然通风散热计算程序,利用2009年8月20日的实测数据及当天气象资料对计算程序进行了可靠性验证。并用程序分别对太阳辐射照度、外界气温、气流通道宽度、进风口尺寸、光伏组件透光率等因素对幕墙气流通道通风散热影响程度进行了分析。 最后利用程序采用正交实验法对影响测试光伏幕墙气流通道散热特性的几何因素进行了显著性分析,推荐给出了:通道高度33米,通道宽度2米,气流通道开口宽度0.35米,透光率0.1为通风散热性能最好的光伏幕墙安装形式。并利用程序对该幕墙采用推荐形式和现有形式,进行全年各月和各季节典型日气流通道的通风散热和通道内气流温度计算。计算结果说明,采用文中推荐的安装方式可以较好地提高测试建筑光伏幕墙的通风散热能力,改善幕墙气流通道内的热环境和降低建筑空调负荷。