實驗選擇單進風(fēng)單出風(fēng)模型(結(jié)構(gòu)如圖4所示)的幾何尺寸為： △=0.4m，b=1.2m，h=2.5m。廣州地區(qū)夏(秋)季太陽時：15，朝向W(S)：I(W/m2)，由國家標準GBJ19-87(2001年版)確定。由于天氣悶熱，室外平均氣溫由平均值31.1℃加上最高溫幅值計算。進風(fēng)口設(shè)置直流離心風(fēng)機送風(fēng)Pe=0.92Pa，速度
=0.22m/s，源壓
，風(fēng)機功率為2×15W，用有限分析法將非線性偏微分方程解耦，計算出雙層幕墻熱氣流速度和溫度與實驗測出相應(yīng)截面的速度和溫度值比較，結(jié)果見表1.。
有限單元劃分可以根據(jù)需要確定，為了與實驗值對比作如下劃分：截面1-1至2-2為第1單元;截面2-2至3-3分為3單元;截面3-3至4-4為第5單元。經(jīng)過計算結(jié)果如下：
外層玻璃表溫：38.93℃，
內(nèi)層玻璃外表溫：35.74℃，
夾道內(nèi)最高平均溫度：37.56℃，
通道入口氣流速度
：0.354m/s，
熱氣流帶走流量Q：550.631m3/h，
熱效率
：28.36%。
計算出各截面熱氣流的速度和溫度與實驗值對照，列于表1。
表1. 計算結(jié)果與實驗值對照
本文計算了由硅型太陽能電池發(fā)電供應(yīng)風(fēng)機強迫送風(fēng)熱氣流的氣流速度和溫度值，并與實驗值對比，兩者基本一致。
一方面，本實驗?zāi)Ｐ驮陔p層幕墻進風(fēng)口段裝備有晶體硅太陽能電池陣列，采光面積為1040×600mm2，實測入射到電池板上的平均太陽總輻射769W/m2，表面溫度35～37℃平均36℃，在此工作溫度下實測電池
為5.01A，電壓
約為12.45V，得到輸出功率
約為62.37W，平均轉(zhuǎn)換效率
約為12.99%。
另一方面，我們還設(shè)計一塊由同樣面積、同一材質(zhì)晶體硅太陽能電池組成的光伏幕墻直接放置于建筑外立面上。在同一太陽輻射照度下，由于沒有強迫送風(fēng)產(chǎn)生熱氣流進行散熱，太陽能電池表面溫度較高。實測該太陽能電池板表面溫度為57～63℃，平均59℃，實測電流
為5.02A，電壓
約為11.34V，得到輸出功率
約為56.93W，平均轉(zhuǎn)換效率
約為11.86%。
對比上述兩者，熱通道內(nèi)設(shè)置晶體硅太陽能電池時轉(zhuǎn)換效率提高了約10%，說明通道熱氣流既可隔熱降溫，保持室內(nèi)舒適環(huán)境;還能使太陽能光伏電池穩(wěn)定、高效地工作。
4. 小結(jié)及展望
綜上所述，在太陽能電池與建筑相結(jié)合設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)注意通風(fēng)降溫問題，以避免溫度過高造成發(fā)電轉(zhuǎn)換效率大幅降低[13]。本文提出了雙層玻璃幕墻熱通道氣流隔熱和太陽能電池降溫相結(jié)合的一體化設(shè)計方案。它不僅可以積極調(diào)節(jié)陽光輻射，改善建筑內(nèi)部環(huán)境衛(wèi)生;還能主動利用空氣流動散熱，起到節(jié)約能源的作用。本文還設(shè)計了實物模型試驗，對一段時間內(nèi)的太陽輻照度和熱通道氣流溫度以及太陽能電池組件和戶外環(huán)境溫度變化進行測試，通過理論計算結(jié)果和模型測試數(shù)據(jù)的對比分析，從而為進一步優(yōu)化節(jié)能型熱通道光伏幕墻設(shè)計方案及智能控制系統(tǒng)研發(fā)提供一定的依據(jù)。
在雙層幕墻內(nèi)、外側(cè)設(shè)置太陽光輻射照度、氣流風(fēng)速及表面溫度傳感器自動采集多項環(huán)境參數(shù)，使用微型智能控制系統(tǒng)自動控制通道內(nèi)太陽能電池板的角度變化和上部遮光百葉的開啟狀態(tài)，還可組合構(gòu)成智能幕墻系統(tǒng)，而光伏電池陣列正好提供了整個系統(tǒng)的動力保障，不再需要城市電網(wǎng)支持，如果大面積使用還可以并網(wǎng)發(fā)電，帶來更大的社會經(jīng)濟效益[14]，有力推動我國光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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