窗式太阳能PV-T系统性能研究及优化
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。
PV-T系统;建筑节能;性能优化;窗式太阳能
南京理工大学
硕士
热能工程
朱曙光
2013
中文
TU111.195;TU18
88
2013-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）