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太阳能光伏光热一体化建筑工程应用(1)

太阳能在我国已经发展了几十年,在建筑中的应用可分为光热利用和光电利用两种。但到目前为止,太阳能在建筑中的普及率连10%都不到,且基本仅限于光热领域。这么低的利用率,还大量集中在光热领域中的最末端产品——屋顶太阳能热水器。

太阳能光伏建筑一体化近年来成为研究开发的热点,也出现了大量的成功示范工程。本文试图对太阳能光伏一体化的实现方法并在建筑上的应用进行探索与研究,提出一种新型的建筑节能应用方式。

一、引言

随着工业生产的不断发展,人们对于常规能源的消耗不断加剧,诸如煤炭、石油、天然气等能源的消耗呈不断上升趋势。日益增长的需求导致各种能源过度开采,对生态环境造成恶劣影响,目前各国都在致力于开发新能源。

太阳能是永不枯竭的绿色能源,是21世纪最具开发潜力、最清洁环保的能源之一。我们知道,在所有的能源消耗中,建筑物的建设与运行大约占了其中的50%。因此,如何开发环保节能建筑成为各国科学家共同研究的课题。毫无疑问,若能将太阳能与建筑结合起来,将是降低建筑能耗的最佳途径。

太阳能在建筑中的应用可分为光热利用和光电利用两种。光热利用主要是用太阳能采暖和制冷,进行空气调节;光电技术利用则是太阳能发电,为建筑物提供照明用电等。

太阳能光电技术在建筑中的应用由于成本较高,在大部分国家都还没有普及。而光热技术成本相对较低,适合批量生产及商业化动作,在很多发达国家已得到广泛的普及。将太阳能光伏光热一体化系统应用在现代建筑上,将是未来建筑节能的重要方向之一。

二、太阳能光伏光热一体化系统的实现

1.太阳能电池组件结构及工作原理

太阳能电池组件主要以半导体材料为基础制作,基本结构包括框体及设置于框体内的组件结构。其中,组件结构包括透光的前表面玻璃基片、透明密封件(如EVA胶)、电池片及背封薄膜(后表面保护部件,如PVF聚氟乙烯、TPT/TPE)等。工作原理是太阳光透过基片照射在光电产生器件上,光电产生器件通过光电效应直接将光能转换为电能,经与电池组件配套使用的光伏接线盒,将电能输出后使用。

太阳能电池在将光能转换成电能的过程中,并不是将全部的光能的都转换成电能。理论研究表明,单极单晶硅材料的太阳能电池在0℃时的转换效率的理论物理极限为30%。在光强一定的条件下,当硅电池自身温度升高时输出功率将下降。在实际应用中,标准条件下,晶体硅电池平均效率在15%上下。也就是说,太阳能电池只能将15%的光能转换成可用电能,其余的85%都被转化为热能。在转换过程中,随着热能的增加,电池温度不断升高,除了光电转换效率大大降低外,太阳能电池的使用寿命也将缩短。

为使太阳能电池组件能长久地正常工作,现有技术中,在框体外加设散热装置(类似于水冷、气冷等散热系统,通过循环水或循环气吸热,达到散热目的)。但热能亦是太阳能电池组件吸收太阳辐射能源的一部分,若能将该部分能源取出并收集,加以利用,而非将其视为需消散的有害热量,便能达到充分利用能源的目的,且拓宽了太阳能电池组件的使用功能。

来源:百度文库
投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
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