326-半透明光伏外窗建筑动态采光评价与综合能效研究.pdfVIP

半透明光伏外窗建筑动态采光评价与综合 能效研究 程远达，田琦，高敏，高峰，贾捷 (太原理工大学 环境科学与工程学院，山西，太原，030024 ) 摘要：采用采光分析软件Daysim 与能耗分析软件EnergyPlus 耦合模拟的方法，从室内 采光质量的全年动态变化与建筑综合能效方面，对光伏外窗与普通白玻外窗以及双层low-e 窗进行了研究，并在此基础上对光伏外窗进行了性能优化。模拟结果显示，在不同类型外窗 中，双层光伏窗节能效果最为显著，与普通单层白玻外窗、双层白玻外窗和双层low-e 外窗 相比，其综合能耗分别下降了30.6%、18.6%和9.5%。为获得较好的动态采光质量和建筑能 效表现，单层和双层光伏外窗的光伏电池覆盖面积比推荐值分别为50%和40%。 Abstract:The paper investigated the optimization design approach of semi-transparent single and double-glazed PV window in cold region from the perspectives of indoor daylighting quality and the overall energy consumption by coupling dynamic daylight simulation software Daysim with building energy simulation software EnergyPlus, on the basis, compared the optimal PV window with traditional exterior windows. The results obtained were as follows, the optimum PV cell coverage ratio of single and double-glazed PV window that ensured a high-quality daylight environment, meanwhile achieved a better energy performance were 50% and 40%, respectively; compared with single transparent window, double-glazed transparent window and double-glazed Low-E window, double-glazed PV window had a most significant energy-saving effect, and the overall energy consumption decreased by 30.6%, 18.6% and 9.5%, respectively. 0 引言 目前，建筑能耗约占全社会总能耗的1/3[1]，而且保持着持续增长的趋势。其中外窗作 为建筑保温，隔热的薄弱环节，热损失较大从而导致了更多的能源消耗。因此，高效节能 的新型外窗系统研究成为建筑节能的前沿方向。半透明光伏外窗系统作为一种新型节能外 窗系统，相比于传统外窗除了有常规的采光、保温隔热、防水等作用外，还可以生产清洁 电力共建筑或并网使用，节能潜力显著，受到了国内外的广泛关注。 Leite[2]研究比较了光伏外窗和普通外窗在巴西两座城市福塔雷萨和弗洛里亚诺波利斯 应用时的建筑能耗，发现光伏外窗节能百分比分别达到了39%和43% 。仇中柱[3]等则针对 中国不同纬度地区光伏窗不同朝向的发电量进行了对比研究，得到了太阳能发电量与光伏 窗朝向、季节以及建筑所处纬度之间的关系；Li[4]等通过实验和模拟研究了半透明光伏模 通讯作者：程远达（1985─），男，副教授，主要从事建筑节能及可再生能源利用方面的研究。 chengyuanda@tyut.edu.cn 基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目；国家自然科学基金海外及港澳学者合作研 究基金；山西省回国留学人员科研资助项目（2015-041） 块的节能潜力，发现安装有半透明光伏窗的办公空间每年节约电能1203MWh，同时可降 低峰值负荷450kW 。而对半透明光伏窗而言，光伏电池覆盖面积比不仅对影响建筑能耗情 况，同时也影响着室内的天然采光质量，因此光伏电池覆盖