透光薄膜光伏幕墻建筑集成的空間光環(huán)境與能量特性研究.pdf

1、透光薄膜光伏幕墻作為新型建筑材料構(gòu)成的建筑表皮，在阻擋部分太陽輻射進入室內(nèi)的同時改善了室內(nèi)光環(huán)境，也改變了建筑的能量系統(tǒng)構(gòu)成。透光薄膜光伏幕墻的熱工性能和光學(xué)性能是兩項重要的參數(shù)。熱工性能直接關(guān)系到建筑的采暖制冷能耗，光學(xué)性能直接關(guān)系到室內(nèi)光環(huán)境質(zhì)量、照明能耗與系統(tǒng)的輸出電量。建筑采暖制冷能耗，照明能耗和輸出電量耦合形成了新的建筑能量特性。本文采用數(shù)學(xué)計算和數(shù)值模擬的方法進行了研究。
　　首先，對透光薄膜光伏幕墻的建筑集成設(shè)計進行

2、研究。對透光薄膜光伏電池的材料種類及形成原理進行了分析，然后提出了一體化集成中透光薄膜光伏幕墻可應(yīng)用的構(gòu)造形式，系統(tǒng)性的分析了透光薄膜光伏材料的表皮肌理，色彩，形式美等美學(xué)法則，并輔以典型案例進行了說明。
　　其次，通過理論計算對四種不同內(nèi)層玻璃的雙層封閉式透光薄膜光伏幕墻在不同空氣間層厚度下的綜合傳熱系數(shù)進行了對比分析，選取優(yōu)化后的雙層透光薄膜光伏幕墻為基準模型，利用FLUENT軟件對不同尺寸通風口、不同層高、不同進風口氣流速度

3、的呼吸式雙層透光薄膜光伏幕墻的綜合傳熱系數(shù)，空氣間層溫度場，出風口氣流速度場進行研究。研究結(jié)果顯示，呼吸式透光薄膜光伏幕墻的通風口為25cm時，進風口風速為1.4m/s時，幕墻的熱工性能最好。同時形成了雙層透光薄膜光伏幕墻不同設(shè)計參數(shù)與綜合傳熱系數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
　　再次，對應(yīng)用透光薄膜光伏幕墻的空間進行了全天然采光條件下的室內(nèi)光環(huán)境模擬研究。結(jié)果表明：南向空間、東南向空間和西南向空間應(yīng)采用透光率大于30％的薄膜光伏幕墻，東向空

4、間和西向空間的薄膜光伏幕墻透光率應(yīng)大于40%。同時對不同朝向小于此透光率的薄膜光伏幕墻應(yīng)用時如何保證空間采光量至少達到可接受狀態(tài)和理想狀態(tài)，提出了量化的解決措施。
　　最后，建立了包含73個透光薄膜光伏幕墻模型的219個空間的綜合能耗數(shù)據(jù)庫?；跀?shù)據(jù)庫，對透光薄膜光伏幕墻設(shè)計參數(shù)的敏感性進行研究。結(jié)果顯示，就總體而言，朝向的敏感系數(shù)最高，其次是替換面積百分比，再次是可見光透射率，透光薄膜光伏幕墻綜合傳熱系數(shù)的敏感系數(shù)最小。并根據(jù)節(jié)