【开卷有益】光伏幕墙系统实际运行工况下传热特性与空气流道传热计算新方法实验研究

文摘   2023-05-05 10:15   北京  

ELSEVIER

光伏幕墙系统空气流道得热量为建筑提供了大量可利用热能,既有光伏幕墙空气流道传热计算模型多为基于人工实验环境、稳态边界条件或风机驱动空气流动下建立的半经验公式,与光伏幕墙在建筑应用中的实际运行情况差异较大,导致空气流道传热计算精度较低。

Yijun Fu等人对光伏幕墙系统实际运行工况下空气流道内部传热过程与计算方法进行了深入研究,通过对既有空气流道传热模型梳理,发现了导致其精度较低的主要原因;进而从传热学机理出发,科学定义了光伏幕墙系统空气流道内部传热性质;随后依托实际建筑搭建了室外光伏幕墙系统实验平台,长期监测实际运行工况下室外环境与系统重要传热参数。

基于实测结果分析,验证了空气流道内部有限空间自然对流的传热定义,并进一步发现了各表面高度方向上温度分布情况、系统与空气流道传热特性及对建筑墙体的热屏蔽效应;最后基于长期实测数据建立并验证了新型光伏幕墙系统空气流道传热计算模型,极大提高了既有模型对实际运行工况下空气流道对流换热计算精度。

研究成果:

主要研究结论如下:

(1) 在实际运行条件下,光伏幕墙系统受室外太阳辐射的强烈影响,导致气流通道内出现明显的烟囱效应。

 

(2) 建立了基于有限空间自然通风的新型空气流道传热模型,与实测数据间相对误差(PRE)不超过7.49%,与先前模型相比显著提高了空气流道传热预测精度。

 

(3) 光伏幕墙系统应用于建筑时会产生热屏蔽效应,墙体表面传热系数下降65.3%至76%,同时全天墙体表面温度波动显著降低。

 

(4) 光伏幕墙系统具备被动隔热和主动产能的双重功能,为未来建筑领域提供了巨大的节能潜力。

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