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空间结构屋面太阳能应用及光伏屋面板开发研究

陈建  
【摘要】: 随着空间结构在我国现代建筑结构中应用比例的不断加大,结合目前国家节能减排、发展绿色建筑的大背景,空间结构的耗能情况受到了日益广泛的关注,在空间结构中结合利用太阳能这种无污染的可再生能源,实现太阳建筑一体化必定是建筑行业未来发展的一个趋势。本文的重点是研究太阳能在空间结构屋面上的应用类型,然后从光伏屋面出发,描述了一种笔者开发的应用在空间结构屋面上的建材式光伏屋面板体系,然后针对在设计过程中遇到的太阳电池的背板和背部通风问题研究了相应的理论,并有针对性的开展了两个实验,得出了相关数据和分析。 太阳能在建筑中目前的应用形式比较多,本文将太阳能在空间结构屋面上的应用分为三大部分:光热应用、光伏应用和光照明应用,并针对每种应用类型都做了详细的介绍。 从光伏应用入手,开发了应用在空间结构屋面上的一种建材式光伏屋面板体系,详细的介绍了该屋面板体系的构造。该屋面板既可以发挥常规屋面体系的承重、防水、保温隔热等性能,还能利用太阳能发电,是一种复合屋面体系,比起目前的外置式或表皮式光伏屋面体系要简单可靠,美观大方,安装方便,节约材料。 针对在该建材式光伏屋面板体系开发过程中所遇到的太阳电池背板和背部通风问题进行了相应的理论研究。背板实验就是研究太阳电池背板的材质对太阳电池输出功率的影响。本实验分别选取了四种不同的背板,分别测试其在相同外部条件下的开路电压和短路电流输出特性,以及太阳电池表面和背板背面的温度情况,得出了太阳电池背板对太阳电池输出特性的影响。通风实验就是研究在太阳电池背部封闭的情况下,其背部通风程度对太阳电池输出性能的影响。实验中有三种太阳电池背部通风系统:无通风系统,25W×2强制通风系统和40W×2强制通风系统,分别测试其在相同日照强度和室外环境下的开路电压和短路电流输出特性,以及通风风速和太阳电池表面温度情况,得出了太阳电池背部通风情况对太阳电池输出特性的影响。


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