西安地区光伏幕墙在建筑新风系统供给中的应用

摘要

随着化石能源的逐渐枯竭,发展可再生能源已成为解决世界能源问题的必经之路。考虑到能源利用中的环境因素和开发潜力,太阳能已经成为了诸多可再生能源中最具有发展前景的能源之一。因此太阳能光伏发电技术日益受到重视和关注,并且不断的在实际工程中得到应用。
　　为了节约建筑常规能源的消耗,同时保护大气环境,本文研究光伏幕墙发电在建筑新风系统供给中的应用以及利用送风方式降低新风能耗的方法。首先利用西安绿华生物公司办公楼作为算例,进行日周期光伏幕墙发电用于驱动该楼新风系统和空调系统正常运行所需耗电量的可行性研究以及节能性分析,结果表明针对日周期而言,利用光伏发电量供给新风系统使用是基本可行的,发电量与耗电量基本相等;但是利用光伏发电量供给整个空调系统正常运行就需要外界电网的补给,光伏发电量只能够提供其耗电量的1/4左右。
　　其次,本研究利用DeST软件对光伏发电向新风系统提供的电能进行全年逐时的模拟分析计算,验证光伏幕墙发电在建筑新风系统能源供给中应用的可行性和波动性,并对光伏幕墙的安装设计方案进行经济性分析对比,发现该建筑全部安装光伏玻璃的经济回收年限约为10.58年,仅北面幕墙不安装光伏玻璃的经济回收年限约为8.89年;与安装普通玻璃幕墙相比,光伏玻璃幕墙节约了空调系统总能耗,那么光伏幕墙的经济回收年限会更短。即考虑光伏玻璃的热工节能性,该建筑全部安装光伏幕墙时经济回收年限约为7.63年,仅北面不安装光伏幕墙时经济回收年限约为6.77年。如果考虑电费峰谷差异的情况,光伏玻璃的经济回收年限还会更短,因此光伏玻璃应用的前景将会十分广阔。
　　最后,本文结合不同送风方式提出更为合适更为节能的、经济的光伏设计安装方案。首先,研究了不同送风方式对室内人员呼吸区域的空气品质的影响,经过Fluent模拟计算,在分析了研究新风流场特性后,我们总结出中送顶回的送风方式要比上送顶回和下送顶回的送风方式更适合于新风系统送风,因此在保证人员活动呼吸区域相同局部有效新风量的前提下,利用中送的送风形式可以有效的减少新风量节约新风系统耗能,从而减少了新风系统耗电量,节约了建筑能耗,使外部电网峰谷供电的压力得到缓解。其次,对节能后光伏发电供给新风系统进行了经济分析,结果表明,在建筑东墙和北墙都不安装光伏玻璃的设计安装方案的经济回收年限约为7.64年,与安装普通玻璃幕墙相比,光伏玻璃幕墙节约了空调系统总能耗,该结果进一步缩短了经济回收年限最终缩短至约为5.33年。最后,经对比模拟结果我们针对西安地区办公建筑,采用中送顶回的送风方式与光伏幕墙发电供给新风系统相结合的设计方法提出了更为合适更为节能的、经济的设计方案,即:仅在南向、西向和西南向安装光伏幕墙并结合中送顶回的新风送风方式来实现光伏幕墙发电供给新风系统利用的目的。

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1绪论

1.1课题研究背景目的及意义

1.2太阳能光伏技术的简介和优势

1.3 国内外太阳能光伏发电应用的研究现状

1.4本课题研究的主要内容和方法

2光伏幕墙日周期热工节能性及空调耗电和光伏发电的波动匹配分析

2.1西安绿华生物公司办公楼简介

2.2办公楼采用普通玻璃幕墙日周期的负荷计算

2.3办公楼采用太阳能光伏幕墙日周期的负荷计算

2.4光伏玻璃日周期的节能性计算

2.5日周期太阳能光伏幕墙发电量的计算

2.6日周期光伏发电与空调耗电及新风耗电波动的匹配分析

2.7本章小结

3模拟建筑年周期新风系统耗电量和光伏发电量的波动匹配性研究

3.1建筑能耗模拟软件DeST简介

3.2模拟方案

3.3模拟结果

3.4采用光伏玻璃幕墙年周期的经济性分析

3.5本章小结

4不同送风方式下新风流场特性的模拟研究

4.1室内通风简介

4.2利用Fluent模拟软件进行室内新风流场模拟

4.3房间呼吸区域空气品质的评价

4.4本章小结

5西安地区办公建筑利用光伏幕墙的节能性经济性方案

5.1节能性分析

5.2经济性分析

5.3本章小结

6总结和展望

6.1本文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献