太阳能驱动溶液除湿空调系统在低纬度孤立岛礁应用的优化匹配研究

针对低纬度孤立岛礁高温、高湿、强辐射气候和常规能源供应困难的特殊条件,将太阳能发电与溶液除湿空调相结合,介绍了该组合系统的空气处理流程和原理,建立了太阳能集热子系统和光伏发电子系统的数学模型。将该系统与常规冷却除湿空调系统在不同新风负荷比例及湿负荷比例下的耗冷量进行了比较分析。结果表明:溶液除湿空调系统比常规冷却除湿空调系统节能60%以上;当建筑湿负荷占总负荷的30%时,每处理100kW冷负荷所需集热器面积约130m~2,光伏板面积约171m~2,且湿负荷比例越大,所需除湿机组规模和集热器面积越大,室内末端和独立光伏系统规模越小,总体节能效果越明显。     

半透明光伏玻璃窗对室内负荷的影响

该文以广州地区办公建筑为例,采用EnergyPlus软件比较研究了光伏薄膜玻璃窗和普通玻璃窗对房间冷负荷的影响,结果表明光伏玻璃窗对建筑节能效果显著,尤其是窗墙比较大的建筑。当窗墙比为0.7时,相比普通玻璃窗,光伏玻璃窗可使室内冷负荷减少50%。该文还研究了光伏窗空气层宽度和通风量对夏季窗户得热的影响,对于小面积光伏窗,适当增大通风通道宽度能降低室内得热;当窗户面积较大时,机械通风可以有效减少高温光伏组件对室内的传热,但通风量不宜超过0.01 m~3/(s m)。     

屋顶光伏阵列优化及其对既有建筑能耗的影响研究

附加式屋顶光伏阵列是既有建筑与光伏构件最有效的结合方式之一。屋顶光伏阵列的不同排列不仅会影响系统输出电量,还影响建筑能耗。既有建筑屋顶面积有限,光伏阵列倾斜角度的增大会使阵列最小间距增大、阵列排数减少,导致光伏板总安装面积以及建筑顶层房间能耗的变化。以邯郸地区东西70 m、南北20 m的既有屋顶为例,通过PVSYST软件比较了不同倾斜角度下屋顶光伏阵列的发电量,并计算了阵列的投资回收期。结果表明:光伏板倾斜角度为30°~35°时发电量最大,投资回收期最短,为8.61年。采用DesignBuilder软件对顶层房间进行了能耗模拟,表明应用光伏阵列的顶层房间年采暖制冷总能耗比普通屋顶房间减少1.8kW·h/m2。     

屋顶太阳能集热器对顶层房间冷热负荷的影响研究

屋顶太阳能集热器的存在改变了屋顶的太阳辐射得热,在一定程度上影响建筑的冷热负荷,特别是对于顶层房间,屋顶是受室外热作用影响最大的外围护结构。本文通过实验测量有太阳能集热器的屋顶和无太阳能集热器的屋顶的外表面温度,建立一维非稳态传热模型,对屋顶的内表面温度及传热量进行数值求解,获得屋顶的热流量数据并对实验结果进行分析。实验结果表明:太阳能集热器的存在会减少屋顶的辐射得热,降低建筑物的夏季冷负荷,增大建筑物的冬季热负荷。     

基于深度学习的城市屋顶光伏面积识别及光伏发电潜力研究

计算屋顶可用光伏面积是估算屋顶光伏发电潜力的重要一步。本文基于城市GIS和卫星影像数据，使用卷积神经网络识别建筑轮廓及屋顶可用光伏面积。以长沙市核心区8 136个建筑为训练集，屋顶可用光伏面积率为87.0%;对预测区域4 883个建筑预测，预测可用面积率为71.4%。随后使用EnergyPlus对每栋建筑建立光伏系统模型，分别预测建筑在无遮挡、相互遮挡、考虑可用光伏面积和遮挡的情形。结果显示，在无遮挡情况下，长沙地区单位建筑轮廓面积光伏年发电量为102 kW·h/m²。考虑建筑相互遮挡后，发电量减少6.7%,平均为95.2 kW·h/m²。当考虑屋顶可用光伏面积和建筑相互遮挡后，光伏年平均发电量减少19.6%,为82.0 kW·h/m²。本文研究方法有利于准确评估城市光伏潜力，提高能源利用率。     

太阳能CPC聚光建筑屋顶热电性能及建筑节能的理论研究

提出了一种附带有雨水收集功能的与建筑耦合的CPC聚光光伏系统,该系统主要包括集水箱、CPC、光伏电池板和矩形铝管等。利用集水箱进行雨天补水,晴天放水;CPC、光伏电池板置于屋顶表面,进行高效发电的同时,避免阳光直射辐射造成室内冷负荷增大;光伏板背部的中空铝制基板内嵌于建筑屋顶,其内通有收集的雨水,有效带走光伏余热。分析了冷却水流速和温度、聚光倍数对CPC聚光水冷系统性能的影响,室外空气流速和辐照度对3种不同形式光伏电池性能的影响,以及该系统的经济性。该系统降低了阳光直射屋顶表面所带来的建筑得热,有效降低了室内冷负荷,同时收集了雨水,并获得高品位电能,实现了与建筑的高度耦合及光电光热的综合利用,有效地降低了建筑能耗。     

屋顶式空气集热系统的优化设计分析

从送风方式、集热器面积、集热器内空气流速等方面对屋顶式空气集热系统进行了优化设计,并对某典型农宅进行了测试分析。结果表明,采用高效的屋顶空气集热器,采用上送下回(向下送风)的送风方式、集热器内流速在4~6 m/s时,集热系统的效率基本在20%左右,在室内设计温度为14℃的条件下,太阳能贡献率达44%。该系统结构简单、价廉、安装方便且易于维护,可有效地利用屋面面积,适于农村新建房屋。     

武汉地区不同配置的太阳能空调系统性能分析

结合武汉地区具体工程项目,分析了太阳能吸收式空调系统的节能性、经济性及环境效益。当集热器的配置满足60%冷负荷时,全年一次能源利用效率为1.16,与冷水机组+燃气锅炉系统、空气源热泵系统相比节能量明显。由于太阳能集热器价格较高,系统初投资较高,投资回收期较长。优化结果表明,太阳能集热器面积宜满足55%~80%空调负荷的需求,不能低于40%。     

太阳能直供毛细管辐射供暖系统可行性研究

介绍太阳能直供毛细管辐射供暖系统的原理、组成和流程。利用TRNSYS软件建立系统瞬时仿真模型,在通过实际测试验证模型准确可靠的前提下,更改建筑模型参数得出天津地区太阳能集热面积与供暖面积之比与建筑物的耗热量指标的对应关系,得到低能耗建筑的耗热量指标对应的太阳能集热面积与供暖面积之比。在太阳能直供毛细管辐射供暖系统的太阳能保证率达到100%,太阳能集热器集热效率为45%,建筑物耗热量指标在9.5 W/m2左右,供暖室内设计温度为18℃的条件下,1 m2的太阳能集热器面积可以负担4 m2的建筑面积的供暖负荷。     

季节蓄热太阳能区域供热的规模化优势

欧洲地区太阳能区域供热运用已积累丰富的理论和实践经验。经验表明,集热场规模越大,单位面积集热器成本和单位体积蓄热体成本就越低。集热器铺设规模由2,000m~2增加到50,000m~2,单位面积集热器屋顶安装成本下降906元/m~2,降幅达35.0%,地面铺设成本下降560元/m~2,降幅达32.4%,制热成本则由180元/MWh下降到128元/MWh。采用水罐蓄热,蓄热体规模由300m~3扩大到12,000m~3时,单位体积蓄热成本降低355元/m~3,降低75%;采用水池蓄热,蓄热体规模由700m~3扩大到75,000m~3时,单位体积蓄热成本由250元/m~3降至30元/m~3,单位体积蓄热成本降低了220元/m~3,降低88%,制热成本则由35元/MWh下降到23元/MWh。因此,太阳能区域供热规模越大,经济效应越显著,最终热价也相对较低。     

太阳能新风系统在被动式超低能耗建筑中的应用分析

为减少被动式超低能耗建筑的新风负荷对常规能源的消耗,同时,保持室内良好的空气品质,提出了一种太阳能集热系统与带热回收的新风系统相结合的方案。以西宁市为例,分析计算了该太阳能新风系统在不同集热器安装倾角、不同太阳能保证率下的集热器采光面积。结果表明在太阳能集热器的安装倾角为90°、对新风负荷的太阳能保证率为80%时每户住宅所需的集热器采光面积为4.7 m2,同时系统一年可节约能耗4 022.13 MJ,换算成电量约1 117.26 k W·h,表明该太阳能新风系统在被动式超低能耗建筑中的应用是经济可行的。     

上海世博会主题馆空调屋顶节能研究

针对主题馆屋顶进行了喷淋节能设计,通过模拟得出:在上海地区夏季的晴天、多云、阴天的气象条件下,主题馆屋顶单位面积空调负荷分别为11.2,6.4,4.8 W/m2;采用屋顶喷淋系统后,其空调负荷分别为4.9,4.6,4.1 W/m2,分别下降了56.3%,28.1%,14.6%.主题馆日平均空调负荷约分别减少326.6,93.3,36.3kW,节能效果明显.     

顶板辐射供冷加置换通风系统广州地区适用性分析

顶板辐射供冷加置换通风系统以其独有的舒适性好、能耗低等特点逐步被国内用户接受,并在民用建筑项目中被采用.本文以等效辐射换热系数方法对盘管式辐射顶板单位面积的供冷量进行了数值模拟分析,并以广州地区为例,对该系统的适用性及影响因素进行了讨论:顶板辐射供冷加置换通风系统更适用于围护结构冷负荷指标低的节能建筑;当围护结构冷负荷指标低于20 W/m2时,采用较高供回水温度的冷水机组可满足室内设计要求且有明显的节能效果;顶板承担的冷负荷随人员密度的增大而减小,降低送风温度、采取大温差送风,可降低顶板承担的冷负荷.     

基于TRNSYS模拟的太阳能复合式供热系统的研究

为满足村镇居民的冬季采暖需求,充分利用农村地区清洁可再生能源,提出一种针对农村单体式住宅的太阳能复合式供热系统方案,从而为农村用户提供全年的生活热水和进行冬季供暖。具体方法为:1)对供热系统进行理论分析,包括住宅供热负荷的计算、太阳能集热器面积、水箱容积的数学模型的建立等;2)选取济南市某100 m~2单体式农宅,按照济南市面积指标法及设计小时耗热量分别对农宅的冬季采暖负荷和热水耗热量进行计算,根据计算出来的用户耗热量在TRNSYS软件中建立太阳能复合式供热系统,并利用TRNSYS软件中的温差控制器(使供水温度贴近地板辐射采暖)等部件对太阳能集热器面积与水箱容积之间的关系进行相关模拟。当太阳能集热器面积一定时,可优先选用集热器面积和蓄热水箱容积之比(Vt/As)为75 L/m~2时所对应的水箱体积;在采暖季,当Vt/As值在20~100 L/m~2之间变化时,太阳能保证率保持在25%~28.5%,其值变化不大。     

基于寒冷地区季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统太阳能集热器设计参数研究

基于TRNSYS平台以土壤热平衡为目标搭建季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统模型进行模拟动态研究。用DeST软件模拟寒冷地区住宅建筑负荷,提出一种面积匹配法,即通过模拟建筑全年累积冷热负荷差、太阳能集热器单位面积平均日得热量和预期蓄热天数确定太阳能集热器面积Ac,以土壤平均温度偏移率绝对值小于1%为判定依据,Ac增减10%不断调整从而确定新的太阳能集热面积,最终找到最佳匹配面积。本文通过对住宅建筑案例说明了本方法的实用性。最佳匹配面积的太阳能-土壤源热泵系统既解决传统土壤源热泵在寒冷地区长周期运行条件下的冷积累问题,又避免了土壤的热积累现象,为寒冷地区季节性蓄热太阳能-土壤源热泵系统需确定的太阳能集热器面积设计提供方法。     

基于逐时太阳辐射强度与动态逐时负荷分析的太阳能空调系统设计要点研究——以天津市某办公楼项目为例

建筑的地理气候特征影响太阳能在建筑中的收集与利用,本文以天津市某办公楼项目为例,基于日照遮挡模拟分析确定集热器布置区域,根据逐时动态冷负荷与热负荷综合确定集热器面积,以动态逐时负荷与供热(冷)量匹配的方法辅助备用能源设计,降低了系统的造价,提高了太阳能的利用率和建筑供能系统的稳定性,为后续其他项目太阳能空调系统的设计提供了借鉴。     

330 MW机组配置电锅炉调峰容量确定分析

为了满足热电机组在供热期运行时要通过热电解耦，力争实现单日6 h最小发电出力达到40%额定负荷的调峰能力要求，提出供热机组配置电锅炉进行调峰的方案。以某330 MW机组为例，结合机组供热特性试验数据和设计供热工况图，绘制了机组的实际运行供热特性曲线，并以其中的最大抽汽工况曲线为依据，分别确定了不同供热面积和不同调峰目标下所需配置的电锅炉容量。结果表明：当单台机组对应供热面积分别为600万平方米、800万平方米和1000万平方米时，分别配置10.5 MW、40.6 MW、70 MW的电锅炉即可满足40%额定负荷调峰的要求；调峰目标每提高10%,所需配置电锅炉平均容量增大约21.5 MW,供热面积每增加100万平方米，所需配置的电锅炉容量增大约14 MW。该结果可为同类型机组进行电锅炉改造提供参考。     

平屋盖及双坡屋盖光伏系统风荷载特性试验研究

屋顶光伏系统在强风或极端风气候中破坏的现象时有发生,其风荷载是主要控制荷载之一。为研究平屋盖及双坡屋盖光伏系统的风荷载特性,通过刚性模型测压试验,分析这两种典型屋盖光伏板上、下表面风压及净风压的风压特性,给出全风向角下最不利极值吸力随附属面积的衰减曲线,并与美国加州结构工程协会(SEAOC)制定的平屋盖光伏设计规范以及已有文献建议的光伏板净风压随面积的折减曲线进行了对比。结果表明:平屋盖上光伏板的最不利净风压极值吸力大于双坡屋盖,随附属面积增加而衰减加快;平屋盖上光伏板的净风压与SEAOC规范给出的净风压设计值较为接近;当附属面积较大时,已有研究建议的光伏板设计风荷载取值偏于保守。     

基于逐时太阳辐射强度与动态逐时负荷分析的太阳能空调系统设计要点研究——以天津市某办公楼项目为例

建筑的地理气候特征影响太阳能在建筑中的收集与利用。以天津市某办公楼项目为例,基于日照遮挡模拟分析确定集热器布置区域,并根据逐时动态冷负荷与热负荷综合情况确定集热器面积,以动态逐时负荷与供热(冷)量匹配的方法辅助备用能源设计,降低了系统的造价,提高了太阳能的利用率和建筑供能系统的稳定性,为后续其他项目太阳能空调系统的设计提供了借鉴。     

陶瓷板和真空管太阳能集热器对养殖水体升温效果的对比研究

水体升温是工厂化养殖生产的重要环节,为寻找一种高效环保且经济适用的养殖水体升温方式,对目前广泛使用的陶瓷板和真空管太阳能集热器进行了养殖水体升温效果对比试验。结果表明:当辐照度为230～1100 W/m~2、水体流量为200～400 L/h时,陶瓷板集热器对养殖水体的最大单位面积升温幅度略高于真空管集热器,分别为0.71℃和0.65℃,且陶瓷板集热器对养殖水体的水质几乎无影响;陶瓷板集热器的日有用得热量(q_(17))低于真空管集热器,这可能与陶瓷板集热器热量流失较大有关,可通过增加保温隔热结构进行改善。研究表明,在相同工况条件下,陶瓷板太阳能集热器对养殖水体的升温幅度与真空管集热器十分接近,且陶瓷板太阳能集热器结构简单、价格低廉,具有替代真空管太阳能集热器的潜力。