《光伏熱電建築一體化牆體環境自適應性研究》是依託湖南大學，由張泠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光伏熱電建築一體化牆體環境自適應性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張泠
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將太陽能光伏發電方陣、熱電式熱泵與建築有機結合，構建一種能巧妙利用並順應自然環境條件變化的環境自適應型光伏-熱電-建築一體化(BIPVTE)牆體系統，通過對太陽能的分波段光電光熱梯次利用實現熱/冷量從室外環境向室內的轉移，解決目前建築圍護結構耗熱的難題，實現牆體自保溫和隔熱的同時提高室內熱舒適，間接降低空調能耗。.為實時認識與控制BIPVTE牆體系統的環境自適應性，本項目將BIPVTE牆體和室內房間耦合作為一個封閉系統，利用理論分析、模擬計算和實驗相結合的方法，開展BIPVTE牆體系統中太陽能光電光熱與熱電熱泵制熱/冷量、室內得/失熱量之間能量協同轉換利用機理、關鍵過程與系統最佳化集成等方面的研究，給出一套BIPVTE牆體系統動態模型描述、基本計算與分析方法，獲得第一手研究設計經驗和數據，為建築節能研究提供一種新途徑。
結題摘要
本項目將太陽能光伏發電方陣、熱電式熱泵與建築有機結合，構建一種光伏-熱電-建築一體化(BIPVTE)牆體系統,實現牆體主動利用太陽能控制牆體熱流的目的。利用理論分析、模擬計算和實驗相結合的方法，開展BIPVTE牆體系統中太陽能光電光熱轉化與熱電熱泵制熱（冷）、室內得熱之間協同轉換利用機理、關鍵過程與系統最佳化集成等方面的研究。核心研究內容包括：熱電熱泵熱力學最佳化，太陽能光伏電池與熱電熱泵能量匹配最佳化，光伏熱電建築一體化(BIPVTE)牆體實驗研究，BIPVTE一體化牆體系統的模型建立以及BIPVTE一體化牆體的最佳化研究。本項目首先對熱泵製冷系統進行了熱力學最佳化分析計算，建立了熱電製冷穩態系統的熱力學模型,並利用該模型分析了工作電流、傳熱熱阻、冷熱端介質溫度、冷熱端散熱器面積分配比等參數變化對系統性能影響，以及各性能參數之間的相互制約關係,給出了熱電製冷在不同工況下的最佳工作電流和冷熱端散熱器面積分配比。在此基礎上，對太陽能光伏電池與熱電熱泵能量匹配與轉換過程進行理論分析，特別是光伏發電與熱電熱泵電壓、電流值供需最佳化匹配研究，為光伏熱電系統設計提供理論依據。在理論研究的基礎上，建立了BIPVTE牆體實驗平台，分別對太陽能電池板傾斜角度、太陽輻照度和熱電晶片連線方式等因素對BIPVTE牆體系統性能的影響進行了實驗研究，並對BIPVTE牆體的性能與傳統牆體進行了對比實驗。實驗結果表明BIPVTE牆體不僅能消除傳統牆體負荷，而且在夏季能夠為室內提供一定的製冷能力，在冬季能為室內提供一定的制熱能力。在夏季，BIPVTE牆體製冷效率可達 7.1%，在冬季，BIPVTE牆體制熱係數達到2.3,對太陽能的利用效率可達到34.2%。實驗測試得到了不同條件下的牆體工況數據，為牆體系統的模擬最佳化提供了基礎數據。在上述理論分析和實驗研究的基礎上，分別建立了熱電製冷/熱模型、光伏電池模型、散熱通道內流體流動傳熱模型，並將上述三個模型耦合建立BIPVTE牆體模型，並利用實驗數據對模型進行了驗證，對BIPVTE一體化牆體系統在不同光伏電池與熱電片之間連線方式、不同工作電流和不同太陽輻照下的性能進行了最佳化分析，同時對系統的可行性、經濟性進行了分析。
