【开卷有益】光伏幕墙系统热电产出参数化模拟与敏感性分析研究
时间：2023-12-29 19:17:36 分类：科研课题
可再生能源产能是实现零碳运行的根本手段，建筑光伏一体化（BIPV）技术逐渐成为建筑零碳能源系统中必不可少的环节，尤其对于以高层建筑集中的城市地区，光伏幕墙技术是高层建筑实现零碳目标的必要技术途径。系统发电量、空气流道产热量与室内传热量是光伏幕墙系统实际运行时的三种能够被建筑合理利用的能源产出形式，以往研究仅针对系统发电量的影响参数进行敏感性分析，未考虑关键参数对另两种可利用产出的影响特性。本研究采用TRNSYS软件，对光伏幕墙系统热电产出指标进行参数化模拟研究与敏感性分析。
研究概况
Fu Yijun等人对光伏幕墙系统关键参数对热电产出指标的影响特性进行了参数化模拟与敏感性分析。首先基于先前实验研究中建立的光伏幕墙空气流道传热模型与热电耦合模型，建立了新型TRNSYS光伏幕墙模块，并将背板温度、空气流道温度、建筑外墙表面温度、空气流道出口温度、系统瞬时热电功率的模拟值与实测值进行比对，验证了模型精度；随后基于新模块在TRNSYS中建立建筑光伏幕墙集成系统仿真平台，以光伏幕墙高度、空气流道间距与建筑外墙传热系数为关键参数，以单位光伏幕墙面积系统年总发电量、年总空气流道产热量及年总室内传热量为系统热电产出指标；进而模拟各气候区代表城市各关键参数变化对系统热电产出指标的影响趋势与规律；最后以敏感指数作为量化指标，分析了各气候区代表城市光伏幕墙系统热电产出指标对特定设计参数变化的敏感程度，为各气候区光伏幕墙系统的设计提供了技术侧重和科学指导。
研究成果
（1） 从趋势上看，光伏幕墙高度和建筑外墙传热系数对空气流道产热量和室内传热量均产生单向线性影响，两者方向相反，而空气流道间距的影响具有双向性并有极值出现。
（2） 从程度上看，关键参数对发电量的影响相对不明显，但考虑到实际应用时的安装面积大，对总发电量存在一定影响。严寒和寒冷气候区，空气流道间距对产出指标影响最大，其他气候区建筑外墙传热系数对产出指标影响最大。
（3） 从敏感性上看，所有气候区发电量和空气流道产热量对空气流道间距变化敏感性最高，敏感指数分别为1.2%~2.4%和38.3%~42.3%。由北向南，室内传热量对空气流道间距的敏感指数由51.2%下降到20.9%，对建筑外墙传热系数的敏感指数由23.8%上升到85.3%。
--END--
