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Comfort assessment and energy performance analysis of a novel adjustable semi-transparent photovoltaic window under different rule-based controls

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Building Simulation 2023年第12期16卷 2343-2361页

作者： Yutong Tan Jinqing Peng Meng Wang Yimo Luo Aotian Song nianping li College of Civil Engineering Hunan UniversityChangshaHunanChina Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency of the Ministry of Education ChangshaHunanChina School of Energy and Power Engineering Changsha University of Science and TechnologyChangshaHunanChina Leadus Glass Technology(shenzhen)Co. LTDShenzhenGuangzhouChina

Self-powered photovoltaic windows,which integrate photovoltaic with electrochromic devices,have attracted widespread attention of scholars since they can generate electricity in situ and reduce building energy consumption by modulating the transmitted solar ***,previous studies mainly focused on the material development and performance characterization,lack of comfort assessment and energy saving potential of its application to *** address this issue,an adjustable semi-transparent photovoltaic(ATPV)window which integrates CdTe-based photovoltaic and WO3-based electrochromic,was taken as the research object,and a novel rule-based control strategy taking the beam solar radiation luminous efficacy(CtrlEff)as decision variable was proposed for the first *** ATPV window model was established in WINDOW software based on the measured data,and then it was exported to integrated with a medium office building model in EnergyPlus for performance evaluation including the visual comfort,thermal comfort,net energy consumption,and net-zero energy *** results of a case study in Changsha(E 112°,N 28°)indicated that the ATPV window under the CtrlEff strategy can effectively reduce the southward and westward intolerable glare by 86.9%and 94.9%,respectively,and increase the thermal comfort hours by 5%and 2%,compared to the Low-E ***,the net-zero energy consumption can be decreased by 58.7%,65.7%,64.1%,and 53.8%for south,west,east,and north orientations,and the corresponding net-zero energy ratios are 65.1%,54.6%,62.7%,and 61.6%,*** findings of this study provide new strategies for the control and optimization of the adjustable window.

关键词： adjustable semi-transparent photovoltaic windows rule-based control visual comfort energy consumption net-zero energy ratio

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太阳能真空集热管集热过程的动态方程

太阳能学报 2014年第5期35卷 788-794页

作者：王廷伟李念平湖南大学土木工程学院长沙410082

基于太阳能真空集热管结构,应用传热学模型、气象参数模型以及流体工质物理模型分析其传热特性,并在此基础上归纳方程,得到真空集热管的吸热管温度、热损失以及被加热流体工质温度等与室外气象条件的关系。最后,利用该方程模拟真空集热... 详细信息

基于太阳能真空集热管结构,应用传热学模型、气象参数模型以及流体工质物理模型分析其传热特性,并在此基础上归纳方程,得到真空集热管的吸热管温度、热损失以及被加热流体工质温度等与室外气象条件的关系。最后,利用该方程模拟真空集热管在冬季白天气象条件下的动态响应特征,并给出模拟结果。结果表明:吸热管温度与室外温度关联度小;热损失在较高辐照度时较大,呈"瘦高"型;同时,对热损失以及玻璃管外壁温度进行试验验证。试验表明:吸热管温度在320℃以下,模拟结果与试验符合较好。

关键词：动态模拟热过程空气真空集热管

平板型太阳集热器表面积尘对其热性能影响的分析

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太阳能学报 2013年第7期34卷 1197-1201页

作者：李念平马俊刘刚李小鹏湖南大学土木工程学院长沙410082 深圳市建筑科学研究院有限公司深圳518049

以两组分别处于模拟积尘与清洁状况下的平板型太阳集热器为研究对象,在相同环境条件下,通过对比其瞬时效率及效率曲线研究不同积尘量对其热性能的影响。研究结果表明:积尘不仅会降低集热器的瞬时效率,同时也会降低其所能达到的最高效率... 详细信息

以两组分别处于模拟积尘与清洁状况下的平板型太阳集热器为研究对象,在相同环境条件下,通过对比其瞬时效率及效率曲线研究不同积尘量对其热性能的影响。研究结果表明:积尘不仅会降低集热器的瞬时效率,同时也会降低其所能达到的最高效率和最高温度;效率下降值与积尘量之间成正比Δηd=0.089lnm-0.118;在干旱少雨的地区或季节应注意保持集热器表面的清洁,特别是在积尘初期;要使集热器在实际运行过程中获得较高的热性能,不仅要从本质上提高其自身的性能,其运行维护同样需要引起重视。

关键词：模拟积尘平板型太阳集热器瞬时效率效率曲线热性能

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温度均匀分布辐射冷顶板的传热特性

土木建筑与环境工程 2014年第5期36卷 16-22页

作者：李严李念平严继光湖南大学土木工程学院长沙410082 珠海燕通环境科技开发有限公司广东珠海519015

构建一种表面温度均匀分布的辐射冷顶板,分析其物理结构和传热机理,建立其辐射供冷传热过程的数学模型,利用MATLAB计算其供冷量,并通过该辐射冷顶板的热工特性试验验证模型的合理性,模拟得到的顶板温度和供冷量与实验结果的误差小于6%... 详细信息

构建一种表面温度均匀分布的辐射冷顶板,分析其物理结构和传热机理,建立其辐射供冷传热过程的数学模型,利用MATLAB计算其供冷量,并通过该辐射冷顶板的热工特性试验验证模型的合理性,模拟得到的顶板温度和供冷量与实验结果的误差小于6%。通过对实验结果和计算结果的分析,研究发现在定流量稳态工况下,该辐射冷顶板结构由于存在空气夹层,顶板的供冷量随顶板温度的增大而增大,但受冷冻水温度的限制,顶板的温度在实际运行时宜保持在18~20℃之间。基于对实验数据的分析,研究了室内相对湿度随顶板温度的变化规律、房间的温度分布及其通过对流和辐射方式各自分担的冷负荷。

关键词：辐射供冷传热供冷量数学模型实验验证

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基于ANN模型的内冷型溶液除湿器性能研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第9期51卷 198-205页

作者：罗伊默常亚银李念平湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

溶液除湿器因可被低品位热能驱动,且具有除湿效率高等优点而受到广泛关注,但其传质性能的预测准确度还有待提高.本文搭建了单通道内冷型溶液除湿实验平台,研究了不同参数对于除湿过程中传质性能的影响,同时,建立了基于MATLAB平台的人工... 详细信息

溶液除湿器因可被低品位热能驱动,且具有除湿效率高等优点而受到广泛关注,但其传质性能的预测准确度还有待提高.本文搭建了单通道内冷型溶液除湿实验平台,研究了不同参数对于除湿过程中传质性能的影响,同时,建立了基于MATLAB平台的人工神经网络(ANN)模型用于预测传质性能,并用上述实验数据对该ANN模型进行了验证.结果表明,ANN模型预测得出的Sh与实验Sh平均绝对相对偏差(MARD)为4.07%.与现有经验公式相比,建立的ANN模型预测精度更高.此外,还利用ANN模型研究了不同参数变化下的Sh的变化趋势,从而分析不同参数对除湿性能的影响.

关键词：机器学习神经网络溶液除湿器参数化研究

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空调系统中各类负荷分析与比较

科技导报 2010年第16期28卷 87-91页

作者：王厉李念平湖南大学土木工程学院建筑环境与设备工程系

从概念出发分析了空调系统中的各类负荷,探讨其在多种因素影响下的变化规律。为此,以室外空气状态为参考环境,建立了各类负荷的计算公式,包括室内显热负荷、室内潜热负荷、新风显热负荷和新风潜热负荷。以长沙某办公建筑... 详细信息

从概念出发分析了空调系统中的各类负荷,探讨其在多种因素影响下的变化规律。为此,以室外空气状态为参考环境,建立了各类负荷的计算公式,包括室内显热负荷、室内潜热负荷、新风显热负荷和新风潜热负荷。以长沙某办公建筑标准层为例,分析了其空调系统在夏季工况下间隙运行时的空调负荷与风冷和水冷两种情况下的负荷。结果显示,空调负荷和负荷在范围及变化趋势上存在明显差异;空调负荷的品质很低,应采用低品位能源;新风潜热负荷在空调负荷构成中最大,采用表冷器除湿将产生大量冷凝水损;室内显热负荷的峰值比室内显热负荷要推后4h;采用水冷空调系统的负荷明显低于风冷空调系统的负荷。

关键词：空调系统 分析 负荷空调负荷

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无填料热源塔吸热效率实验

化工学报 2018年第5期69卷 2007-2013页

作者：张楠李念平崔海蛟李胜兵湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

建立无填料热源塔热泵系统实验平台,研究不同进风位置、喷嘴位置、室外空气干球温度、相对湿度、风量、溶液入口温度下无填料热源塔吸热效率的变化规律。结果表明:进风位置和喷嘴位置对热源塔的吸热效率会产生影响,下喷式无填料热源塔... 详细信息

建立无填料热源塔热泵系统实验平台,研究不同进风位置、喷嘴位置、室外空气干球温度、相对湿度、风量、溶液入口温度下无填料热源塔吸热效率的变化规律。结果表明:进风位置和喷嘴位置对热源塔的吸热效率会产生影响,下喷式无填料热源塔吸热效率高于上喷式无填料热源塔;干球温度与吸热效率无明显相关性,但干球温度升高,热源塔从空气中吸收的总热量增加;相对湿度和风量升高,吸热效率提高;溶液入口温度升高,热源塔的吸热效率明显提高。与其他参数相比,溶液入口温度对热源塔的吸热效率影响最大。

关键词：无填料热源塔吸热效率传热传质吸收

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长沙高校宿舍夏季热舒适与热适应现场调研

哈尔滨工业大学学报 2019年第4期51卷 194-200页

作者：李念平刘鹏龙伍志斌湖南大学土木工程学院长沙410082

为研究长沙地区高校自然通风宿舍夏季热舒适与热适应特征,对长沙地区某两所大学的15栋自然通风宿舍进行现场调研.在测试环境参数的同时,对受试者热感觉以及热适应行为进行问卷调查,共收集调研数据437份.通过温度频率法和加权线性拟合得... 详细信息

为研究长沙地区高校自然通风宿舍夏季热舒适与热适应特征,对长沙地区某两所大学的15栋自然通风宿舍进行现场调研.在测试环境参数的同时,对受试者热感觉以及热适应行为进行问卷调查,共收集调研数据437份.通过温度频率法和加权线性拟合得到服装热阻、预测平均热感觉(PMV)、实际平均热感觉(MTS)与室内操作温度的关系式,研究结果表明:夏季服装热阻与室内操作温度负相关,每升高单位操作温度,服装热阻减少0.019 7 clo;PMV较MTS偏大,操作温度越高,两者相差越大,两者所对应的可接受温度范围分别为24.4℃～28.7℃和23.8℃～28.9℃;利用适应性PMV模型计算得出长沙地区夏季高校自然通风宿舍自适应系数为0.5,这与GB/T50785—2012《民用建筑室内热湿环境评价标准》中给出的规定值有较大出入;将男、女性调研数据分开研究,得到每升高单位操作温度,男、女性服装热阻分别减少0.028 8、0.016 4 clo,且男性比女性感觉更温暖;男、女性的热中性温度分别为26.3℃、26.7℃,可接受温度范围分别为23.8℃～28.7℃、24.2℃～29.2℃.本研究为高校宿舍热舒适与热适应研究提供了参考.

关键词：自然通风长沙高校宿舍热舒适适应行为现场调研

主动式热平衡NG-CHP与GSHP耦合分布式系统集成研究

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中国电机工程学报 2016年第12期36卷 3278-3284页

作者：刘丽芳李洪强康书硕李念平湖南大学土木工程学院湖南省长沙市410082

针对浅层地热能应用过程中尚未解决的热平衡控制、天然气基分布式能源系统含硫低温烟气余热无法回收利用两个关键问题,基于能的综合梯级利用以及主动式热平衡思想,提出基于主动式热平衡集成机理的燃气轮机与热泵耦合一体化应用分布式热... 详细信息

针对浅层地热能应用过程中尚未解决的热平衡控制、天然气基分布式能源系统含硫低温烟气余热无法回收利用两个关键问题,基于能的综合梯级利用以及主动式热平衡思想,提出基于主动式热平衡集成机理的燃气轮机与热泵耦合一体化应用分布式热电联产系统,借助新型集成方式将含硫低温烟气余热回收与土壤源热泵一体化应用,不仅同时解决含硫低温烟气余热回收以及热失衡问题,并大幅提高系统热力性能与系统运行稳定性。采用流程模拟软件Aspen-plus完成新型系统以及参比系统性能对比计算,计算结果表明,较之参比系统,该新型系统总能系统效率达到82.7%,较参比系统73.8%,提高8.9个百分点;?效率为28.8%,较参比系统25.8%,提高3个百分点。该新型统的集成方法与思路为中低温烟气余热的高效应用提供一种新解决途径。

关键词：分布式能源系统热电联产系统土壤源热泵余热回收能源系统集成方法热平衡