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建筑科学 2020年第4期36卷 24-32页

作者：高峰程远达贾捷王珮珊林成楷韩俊太原理工大学山西太原030024 赫瑞瓦特大学苏格兰爱丁堡EH144AS

文章针对寒冷地区冬季双层光伏窗办公建筑,利用Energyplus软件模拟研究了不同运行模式下双层光伏外窗对建筑节能特性的影响。首先,结合典型气象条件下光伏玻璃表面温度和发电量的实验测量数据,验证了Energyplus软件传热和发电模型的可靠... 详细信息

文章针对寒冷地区冬季双层光伏窗办公建筑,利用Energyplus软件模拟研究了不同运行模式下双层光伏外窗对建筑节能特性的影响。首先,结合典型气象条件下光伏玻璃表面温度和发电量的实验测量数据,验证了Energyplus软件传热和发电模型的可靠性;在此基础上,对不同运行模式双层光伏外窗的热电性能及其对建筑采暖能耗的影响进行对比研究;最后,从降低建筑净能耗的角度出发,提出了双层光伏窗通风外窗的优化运行控制策略。结果表明,寒冷地区冬季工况下,在是否考虑建筑新风需求及新风负荷的情况下,采用送风式或优化运行双层光伏通风外窗的运行模式,不仅降低了建筑采暖能耗,同时还提高了光伏电池发电效率,更有利于建筑节能。

关键词：双层光伏窗运行模式热电性能建筑净能耗建筑节能

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寒冷地区冬季双层光伏外窗热电性能实验研究

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中国科技论文 2019年第5期14卷 560-568页

作者：韩娇阳霍宇露程远达贾捷韩俊太原理工大学环境科学与工程学院山西榆次030600 赫瑞瓦特大学能源、地球科学、基础设施与社会学院爱丁堡EH144AS

为研究不同运行模式下双层光伏外窗在寒冷地区冬季的热电性能,通过比较分析封闭式双层光伏窗、内循环式双层光伏窗及送风式双层光伏窗的有效得热量、传热系数及光伏发电量,阐明不同运行模式对光伏外窗热电性能的影响。实验结果表明,办... 详细信息

为研究不同运行模式下双层光伏外窗在寒冷地区冬季的热电性能,通过比较分析封闭式双层光伏窗、内循环式双层光伏窗及送风式双层光伏窗的有效得热量、传热系数及光伏发电量,阐明不同运行模式对光伏外窗热电性能的影响。实验结果表明,办公建筑双层光伏窗采用送风式与封闭式相结合的运行模式,不仅可以增加建筑日间的室内有效得热量,减少新风预热负荷,同时还能有效减少建筑夜间的热量损失,进而减少建筑的热负荷,更有利于建筑节能。

关键词：双层光伏窗运行模式热电性能建筑节能

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寒冷地区建筑双层光伏外窗的采光与节能特性研究

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建筑科学 2019年第4期35卷 82-90页

作者：赵艳君高敏程远达李彦君范毅余敏山西汾西重工有限责任公司山西太原030027 太原理工大学山西太原030024 山西林业职业技术学院山西太原030009 英国赫尔大学

本文针对寒冷地区双层光伏外窗建筑,采用Daysim和EnergyPlus软件耦合模拟研究了光伏电池覆盖率、安装朝向以及窗墙比等关键设计参数对建筑室内采光质量和综合能耗的影响。首先,对典型气象条件下双层光伏外窗建筑室内工作面水平照度值进... 详细信息

本文针对寒冷地区双层光伏外窗建筑,采用Daysim和EnergyPlus软件耦合模拟研究了光伏电池覆盖率、安装朝向以及窗墙比等关键设计参数对建筑室内采光质量和综合能耗的影响。首先,对典型气象条件下双层光伏外窗建筑室内工作面水平照度值进行了实测,并采用实验数据验证了Daysim软件采光模拟模型的可靠性;其次,结合常见采光评价参数对眩光问题考虑的不足,提出了N-Daylit区域室内面积占比指标以评价室内天然采光质量;在此基础上,从改善室内采光质量和降低建筑综合能耗的角度出发,对双层光伏外窗的光伏电池覆盖率、朝向及窗墙比等关键设计参数进行了优化研究。结果显示,当双层光伏外窗建筑应用于北方寒冷地区办公建筑时,采用南向或者东南向安装、40%的光伏电池覆盖率和30%的建筑窗墙比,可以在保证良好采光质量的前提下最大化外窗的节能潜力。

关键词：双层光伏窗采光质量建筑节能综合能耗建筑参数

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寒冷地区双层光伏外窗热电性能的研究及优化

寒冷地区双层光伏外窗热电性能的研究及优化

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作者：韩娇阳太原理工大学

学位级别：硕士

外层围护结构中大面积的玻璃幕墙使得建筑能耗显著增加,我国建筑总能耗占到全社会总能耗的46.7%。其中,由外窗传热引起的能耗占到建筑总能耗的25%-40%左右。由此可见,提高外窗系统的保温隔热性能,减少外窗能耗是提高建筑节能的关键环节... 详细信息

外层围护结构中大面积的玻璃幕墙使得建筑能耗显著增加,我国建筑总能耗占到全社会总能耗的46.7%。其中,由外窗传热引起的能耗占到建筑总能耗的25%-40%左右。由此可见,提高外窗系统的保温隔热性能,减少外窗能耗是提高建筑节能的关键环节。半透明光伏窗作为光伏建筑一体化技术在建筑节能领域的一种典型应用形式,可以在满足室内采光的同时,为建筑提供部分的电力需求,被认为实现是绿色建筑发展的有效途径之一。因此,国内外学者对其展开了广泛研究。现有文献从多个角度对半透明光伏外窗系统进行了研究和优化,但大多集中在气候比较炎热的地区,而对于寒冷地区的研究并不多见。本文以太原地区为例,针对寒冷地区不同季节工况下建筑的外窗传热特点及负荷特征,采用实验和模拟相结合的方法,对双层光伏外窗的热电性能进行了研究,并通过优化光伏窗的运行模式来提高窗户热电性能,从而进一步降低建筑能耗。本文首先在太原地区某建筑楼顶搭建了双层光伏窗的实验平台,通过实验对比研究了冬季工况下封闭式、内循环式及送风式三种不同通风运行模式下双层光伏窗的热电性能,以外窗的有效得热量、传热系数(U值)及发电量等参数作为评价指标,比较分析了不同通风模式下外窗的综合性能及建筑空调能耗。其次,本文在验证数学模型可靠性的基础上,采用数值模拟的方法对比研究了夏季工况下封闭式、外循环式及排风式三种不同通风运行模式下的双层光伏外窗的热电性能,以太阳能得热系数(SHGC)、窗体得热量及发电量等参数指标评价了不同通风模式下双层光伏窗的综合性能及建筑的空调能耗。最后,本文从提升光伏外窗热电性能及降低建筑能耗的角度,分别对冬季和夏季工况下双层光伏外窗的结构进行了模拟优化研究。本文主要的研究结果如下:(1)冬季工况下的实验结果表明,送风式双层光伏外窗与内循环式双层光伏外窗及封闭式双层光伏外窗相比,不仅可以增加27%的有效得热量,而且由于空气腔内自然对流换热作用,对建筑新风进行了预热,从而有效减少了建筑的新风负荷及供暖能耗。(2)夏季工况下的模拟研究结果显示,排风式双层光伏外窗与封闭式双层光伏外窗和外循环式双层光伏外窗相比,可以分别减少14%和6%的总得热量,且窗户整体温度最低,热性能最好。排风式双层光伏外窗的年发电量为20.9 kWh/m,与封闭式双层光伏外窗和外循环式双层光伏外窗相比可分别提高3%和1%左右。因此,夏季工况下,排风式双层光伏窗的热电性能更好,节能潜力更大。(3)不同季节工况下双层光伏窗的性能优化研究表明,将空气腔间距设为80 mm时,外窗的综合性能最佳。此时,冬季工况下送风式双层光伏外窗的内层玻璃表面温度最高,窗体的得热量较多,热性能更好,与30 mm间距相比,最多可以增加34%的冬季室内的得热量。而夏季工况下排风式双层光伏窗也在窗户得热方面占有明显的优势,比间距为30 mm时减少了18%的窗体得热量,可以更好地发挥窗户的节能潜力,更有利于建筑节能。

关键词：双层光伏窗通风运行模式发电量建筑能耗建筑节能

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