论文部分内容阅读
太阳能建筑一体化技术以其较高的热回收、审美优势和快速的经济回报等优势具有良好的应用前景。而水冷型BIPVT系统以其较高的综合热效率具有明显的优势和应用前景。从现有研究成果看,在假设换热管流量分布均匀的前提下,一维传热模型能保证计算精度要求,但对于PVT组件结构优化,仍需建立二维或者三维传热模型。因此,本文将以太阳能光伏光热建筑一体化为研究应用背景,以水冷型PVT围护结构为代表性研究对象,在水冷型PVT围护结构一维传热模型的基础上建立二维传热模型(准三维传热模型),研究PVT围护结构传热特性。该问题的研究不仅对BIPVT系统科学合理地设计具有重要的学术价值,而且对BIPVT技术推广具有重要的社会发展意义。首先,运用数值模拟的方法对水冷型PVT组件吸热体结构优化研究,分析联箱管横截面积及吸热体长宽比对流体流量分布的影响。研究结果表明,当Amanifold/Ariser=3的模型流量分布较均匀,且吸热体最佳长宽比范围为1.23-1.51。其次,在换热管流量分布非均匀的前提下,建立水冷型PVT围护结构二维传热模型,并利用控制容积法对二维传热控制方程进行离散,采用交替方向迭代和三对角阵算法(ADI-TDMA)联合求解代数方程,最后通过算例验证了所开发计算程序的正确性。最后,研究了水冷型PVT围护结构的传热特性。分析了太阳辐照度、冷却水进口温度、流量分布不均匀度和流体进口质量通量等对水冷型PVT围护结构传热特性的影响及冷却水最大进口温度的确定。研究结果表明：与一维传热模型计算结果相比,二维传热模型具有较高的计算的精度,一维和二维传热模型计算的墙体传热量相对偏差最大,最大值可达146%左右；流量分布不均匀度和流体进口质量通量对墙体得热量及热损失的计算结果影响较大,对冷却水得热量和电池片发电量的影响较小；北京地区夏季冷却水最大进口温度为45℃,冬季冷却水最大进口温度为35℃。