【开卷有益】我国各气候区高层办公建筑光伏幕墙系统热电产能综合利用模拟研究

文摘   2024-02-26 10:13   北京  
既有研究和实际工程设计过程中仅考虑了光伏幕墙系统发电量,忽略了空气流道产热量的利用。基于前述研究可知,光伏幕墙系统室内传热量会改变建筑原有负荷,空气流道产热量在冬季也可抵消部分建筑热负荷,进一步降低原有建筑能耗需求。目前光伏幕墙系统设计过程中忽略了对建筑原有能耗影响及空气流道产热量利用,缺乏系统热电综合利用效果的量化研究。

Yijun Fu等人对我国各气候区代表城市典型高层办公建筑,铺设光伏幕墙系统后的热电综合利用效果进行了量化研究。首先建立了四类典型高层办公建筑模型,并以GB55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》和GB51350-2019《近零能耗建筑技术标准》两部国家标准中相关技术指标要求,分别建立了节能与近零两种工况下各气候区代表城市典型高层办公建筑能耗模型。进而结合文献综述与实际项目调研情况,基于高层办公建筑光伏幕墙系统铺设原则,设置了三种光伏幕墙系统铺设方案。随后搭建TRNSYS高层办公建筑南、东、西立面光伏幕墙系统仿真平台,分别模拟了各气候区代表城市不同建筑标准工况下四类典型高层办公建筑,在三种光伏幕墙系统铺设方案下的建筑能耗与系统热电产出情况,得出了在原有建筑能耗基准上的供暖节能率、制冷节能率、总节能率、热电利用率及单位面积年能耗指标,并为各气候区高层办公建筑光伏幕墙的设计给出了科学性建议。


研究成果:

主要研究结论如下:

(1)典型高层办公建筑安装光伏幕墙系统后节能效果显著,针对不同地区各朝向太阳辐射分布差异,铺设面积相同时,北方地区的光伏幕墙系统应优先铺设于建筑南立面,而南方地区应优先铺设东西立面。
(2)板式高层办公建筑南、东、西立面满铺后总节能率最高达到57%左右,系统热电利用率最高达到49%左右;筒式高层办公建筑南、东、西立面满铺后总节能率最高达到49%左右,系统热电利用率最高达到42%左右。
(3)板式高层办公建筑铺设光伏幕墙系统后,节能工况下单位面积年能耗指标降低至32~67kWh/m2·a,近零工况下单位面积年能耗指标降低至30~65kWh/m2·a;
(4)筒式高层办公建筑铺设光伏幕墙系统后,节能工况下单位面积年能耗指标降低至30~57kWh/m2·a,近零工况下单位面积年能耗指标降低至28~55kWh/m2·a。
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