光伏窗能量性能研究

【摘要】：建筑的保温隔热和气密性是建筑能耗的主要影响因素。建筑围护结构的传热热损失约占围护结构全部热损失的70%～80%,门窗缝隙的空气渗透热损失约占围护结构全部热损失的20%～30%。外窗由于要求具备通风采光的功能,而成为隔热保温的薄弱环节,若综合外窗的传热热损失和空气渗透热损失则约占围护结构全部热损失的47%。因此,外窗节能是减少建筑能耗的重要途径。 作为一种新型节能外窗,光伏窗与常规外窗相比除了具有常规外窗隔热、保温、防水等作用外,还可以利用太阳能发电。但是光伏窗安装在不同地区、不同朝向表现出来的保温性能和发电量是不同的。因此,本文针对光伏窗开展了一系列的研究。 首先,利用实验数据验证了建筑能耗模拟软件Energy Plus的传热、自然采光和太阳能发电的数学模型。 其后以单层透明玻璃窗(SC)、双层透明玻璃窗(DC)、单层光伏玻璃窗(SPV)、双层光伏玻璃窗(DPV)和双层自然通风光伏玻璃窗(NVPV)等5种外窗为能量性能模拟对象。为考察光伏窗在不同地区的能量性能,在严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和太阳能丰富的高原等5个地区各选择一个代表城市,分别为哈尔滨、北京、上海、深圳和拉萨；选取了5%、10%两种光伏玻璃透过率,以确定不同透过率光伏窗的能量性能。利用验证过的数学模型,对以上5种外窗在各代表城市、敷设于办公建筑东南西北4个朝向、不同光伏玻璃透过率的能量性能进行了模拟计算。结果表明,五个地区的办公建筑安装NVPV的能效最高,外窗南向敷设时的建筑能耗最少,10%透过率的光伏玻璃比5%透过率的能效高。 【关键词】：光伏窗 能量性能 模拟 建筑节能
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU111
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 课题背景15
• 1.2 课题研究的目的与意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-19
• 1.3.1 国内研究现状16-18
• 1.3.2 国外研究现状18-19
• 1.4 研究内容19-20
• 2 热光电数学模型及验证20-28
• 2.1 模拟软件介绍20
• 2.2 传热数学模型及验证20-23
• 2.2.1 传热数学模型20-21
• 2.2.2 传热模型验证21-23
• 2.3 自然采光数学模型及验证23-25
• 2.3.1 自然采光数学模型23-24
• 2.3.2 自然采光模型验证24-25
• 2.4 光伏发电数学模型及验证25-26
• 2.4.1 光伏发电数学模型25-26
• 2.4.2 光伏发电模型验证26
• 2.5 本章小结26-28
• 3 不同气候区和不同朝向光伏窗能量性能研究28-53
• 3.1 办公建筑模型28-32
• 3.1.1 建筑围护结构热工性能28-30
• 3.1.2 室内设计参数30-31
• 3.1.3 建筑运行时间表31-32
• 3.2 不同地区的气候特征32-34
• 3.2.1 哈尔滨气候特征32
• 3.2.2 北京气候特征32
• 3.2.3 上海气候特征32-33
• 3.2.4 深圳气候特征33
• 3.2.5 拉萨气候特征33
• 3.2.6 各地区气象数据比较33-34
• 3.3 模拟的局限性及不确定因素分析34-35
• 3.4 严寒地区哈尔滨模拟结果35-38
• 3.4.1 热负荷35
• 3.4.2 冷负荷35-36
• 3.4.3 全年耗电量36-38
• 3.4.4 朝向影响38
• 3.5 寒冷地区北京模拟结果38-41
• 3.5.1 热负荷38-39
• 3.5.2 冷负荷39-40
• 3.5.3 全年耗电量40-41
• 3.5.4 朝向影响41
• 3.6 夏热冬冷地区上海模拟结果41-44
• 3.6.1 热负荷41-42
• 3.6.2 冷负荷42
• 3.6.3 全年耗电量42-44
• 3.6.4 朝向影响44
• 3.7 夏热冬暖地区深圳模拟结果44-47
• 3.7.1 热负荷44-45
• 3.7.2 冷负荷45-46
• 3.7.3 全年耗电量46-47
• 3.7.4 朝向影响47
• 3.8 高原地区拉萨模拟结果47-50
• 3.8.1 热负荷47-48
• 3.8.2 冷负荷48
• 3.8.3 全年耗电量48-50
• 3.8.4 朝向影响50
• 3.9 本章小结50-53
• 4 不同透过率光伏玻璃能量性能研究53-64
• 4.1 严寒地区哈尔滨53-55
• 4.1.1 冷负荷比较53-54
• 4.1.2 热负荷比较54
• 4.1.3 全年耗电量比较54-55
• 4.2 寒冷地区北京55-57
• 4.2.1 冷负荷比较55-56
• 4.2.2 热负荷比较56
• 4.2.3 全年耗电量比较56-57
• 4.3 夏热冬冷地区上海57-59
• 4.3.1 冷负荷比较57-58
• 4.3.2 热负荷比较58
• 4.3.3 全年耗电量比较58-59
• 4.4 夏热冬暖地区深圳59-61
• 4.4.1 冷负荷比较59
• 4.4.2 热负荷比较59-60
• 4.4.3 全年耗电量比较60-61
• 4.5 高原地区拉萨61-63
• 4.5.1 冷负荷比较61
• 4.5.2 热负荷比较61-62
• 4.5.3 全年耗电量比较62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 5 结论与展望64-67
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间取得的研究成果72

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