ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
сфера применения
ВВЕДЕНИЕ В интегрированных в здание фотоэлектрических системах (BIPV) фотоэлектрические модули устанавливаются в качестве функциональных компонентов ограждающих конструкций здания (обычно@ заменяя облицовку фасадов или черепицу на крышах). Поскольку высокие температуры вредны для работы фотоэлектрических батарей@. циркуляцию охлаждающей жидкости можно использовать для отвода тепловой энергии из систем BIPV. Жидкость можно использовать для отопления помещений или нагрева бытовой горячей воды @, а в случае воздушных систем с открытым контуром нагретый воздух также можно использовать в качестве свежего воздуха. для вентиляции или для сушки одежды. Интегрированная система называется «строительная интегрированная фотоэлектрическая/тепловая система» (BIPV/T). Эти системы имеют ряд преимуществ. Во-первых@, разнообразие функций значительно снижает затраты. Во-вторых@ электрический КПД системы фотоэлектрические модули значительно улучшены. Наконец@ близость к нагрузкам снижает потери при передаче электроэнергии и тепла. Правильно спроектированные системы BIPV/T могут даже играть эстетическую роль@, поскольку их можно использовать для покрытия целых крыш@, что обеспечивает плавную интеграцию. В воздушных системах с открытым контуром наружный воздух проходит через канал под самым внешним слоем системы BIPV/T, который обычно представляет собой фотоэлектрический модуль или металлическую крышу с непосредственно прикрепленными фотоэлектрическими ламинатами (см., например, рисунок 1). Хотя водные или гликолевые системы имеют преимущество, заключающееся в гораздо более высокой удельной теплоемкости, воздушные системы имеют меньшие риски, такие как отсутствие возможности замерзания или повреждения крыши из-за протечек. Кроме того, требуется меньше обслуживания, и они прослужат до тех пор, пока работает фотоэлектрическая система (от 20 до 50 лет). Воздушные системы BIPV/T обычно устанавливаются в конфигурации с разомкнутым контуром (см. рисунок 2)@, в которой наружный воздух используется для охлаждения фотоэлектрических модулей за счет конвекции (обычно принудительной конвекции). Нагретый воздух используется для обеспечения тепловой энергии одной или нескольких функций в здании, а затем выбрасывается наружу. Воздушные системы с разомкнутым контуром обычно предпочтительнее воздушных систем с замкнутым контуром, поскольку последние, скорее всего, приведут к перегреву фотоэлектрической системы (снижению ее срока службы и, возможно, к расслоению), если в конструкцию фотоэлектрической системы не встроены ребра. Кроме того, системы с разомкнутым контуром позволяют потенциально использовать предварительный подогрев свежего воздуха. Поскольку температуры на входе ниже, чем в системах с замкнутым контуром@, система BIPV/T обычно работает с более высоким тепловым КПД@, хотя температура ее воздуха на выходе ниже. Системы BIPV/T имеют ряд особенностей, усложняющих их исследование, таких как асимметрия нагрева и относительно сложная геометрия. На протяжении многих лет разрабатывались математические модели различного уровня сложности@, подчеркивающие различные явления@ (краткий обзор литературы представлен ниже). В этой статье представлена модель, объединяющая некоторые идеи, представленные в предыдущих работах авторов@, и наиболее важные результаты, полученные в результате измерений на экспериментальных установках и демонстрационных проектах Канадской исследовательской сети солнечных зданий (Athienitis 2008). Эту модель можно легко адаптировать в качестве инструмента проектирования воздушных систем BIPV/T с разомкнутым контуром в холодном климате. Благодаря включению метеорологических данных@ эту модель можно использовать в качестве инструмента принятия решений в предварительном технико-экономическом обосновании».