基于光伏光热的地下空间太阳能烟囱效应影响因素研究

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1、第33卷第18期农业工程学报Vol.33No.182017年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringSep.2017141·农业生物环境与能源工程·基于光伏光热的地下空间太阳能烟囱效应影响因素研究※向波，余涛，袁艳平，孙亮亮，曹晓玲（西南交通大学机械工程学院，成都610031）摘要：提出了将太阳能烟囱效应与太阳能光伏光热（PV/T）技术相结合来强化地下空间通风的技术措施。为研究该通风模式的影响因素，基于质量和热量平衡理论，建立了风井通风性能的数学模型，分析了换热器管排数、风井高度、热水水温和流速对通

2、风性能的影响。结果表明：风井内换热器存在最大有效管排，管间距为0.032、0.038、0.047m时换热器的最大有效管排数分别为9、13、18，在有效管排数范围内，随着管排数的增加风井出口温度升高，通风量先增大后减小；空气质量流量随着风井高度增加、热水温度升高明显增大，随着热水流速增大而缓慢增大；风井出口空气温度随着风井高度增加而降低，随着热水温度升高、流速增大而升高。最后，通过拟合得到计算风井空气质量流量的经验公式。关键词：太阳能；传热；通风；PV/T；地下空间；通风风井doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.019中图分类号：TK51

3、9文献标志码：A文章编号：1002-6819(2017)-18-0141-07向波，余涛，袁艳平，孙亮亮，曹晓玲.基于光伏光热的地下空间太阳能烟囱效应影响因素研究[J].农业工程学报，2017，33(18)：141－147.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.019http://www.tcsae.orgXiangBo,YuTao,YuanYanping,SunLiangliang,CaoXiaoling.Studyoninfluencingfactorofsolarchimneyeffectinundergroundspacebas

4、edonphotovoltaic-thermal[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2017,33(18):141－147.(inChinesewithEnglishabstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.18.019http://www.tcsae.org[12]文献研究都集中于地上建筑。针对地下建筑，郭敏等0引言提出将太阳能烟囱效应与太阳能热水器相结合用于地下随着地下空间（如综合管廊、地下车

5、库等）开发数建筑通风，并对其通风性能进行理论分析和数值模拟。结[1-3]量日益增多，地下空间的节能也越来越受到关注。地果表明，太阳能可以满足该通风换气方式60%的能量需下空间因其地势低且相对封闭，易沉积污染物，需要设求，降低了电能等其他形式能源的消耗。[4-6]置有效的通风系统，常用的风机通风设备能耗高，噪上述关于太阳能烟囱研究多针对地上建筑，由于地[7]音大，而自然通风无需动力设备，是一种节能环保的通下空间环境的特殊性，无法建造类似地上建筑的太阳能[8-11]风方式，但其受外界环境气象条件影响大，通风量不烟囱，相关的研究较少。光伏（PV）发电技术是一种常稳定，在实际地下工

6、程应用中具有一定的局限性。为弥[22-23]见的太阳能利用技术，PV组件接收的太阳能大部分补自然通风的不足，常利用太阳能烟囱来强化地下空间都转化为热量，使得PV组件温度升高，从而导致光电转自然通风[12-14]。[24]换效率降低。工程中，可采用PV/T技术通过水或空气太阳能烟囱是利用太阳辐射加热风井的空气，空气吸[25-26]回收发电时产生的热量来提高光电转换效率。若将[15-16]热产生浮升力，形成烟囱效应达到强化自然通风目的。太阳能烟囱效应与PV/T技术相结合应用于地下空间通许多学者研究了太阳能烟囱的通风性能并对其结构进行风，则不仅可以维持PV组件在较高光电转换效率的

7、温度[17-18]了优化。近年来，也有不少太阳能烟囱与其他技术范围内，而且PV/T产生的低温余热还可用于强化地下空结合强化自然通风效果的报道，如太阳能烟囱结合蒸发间自然通风，降低地下空间通风能耗，最大限度地提高冷却腔、太阳能烟囱结合地埋空气换热器、太阳能烟囱结了太阳能综合利用效率。[19-21]合内置光伏（PV）驱动直流风机等技术措施，但这些本文提出了太阳能烟囱效应与PV/T技术相结合的技术措施，将PV/T集热器产生的余热应用于地下空间通风。收稿日期：2017-04-21修订日期：2017-08-28文章针对风井部