极端热湿气候区自持化光伏空调系统与建筑热工匹配研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文极端热湿气候区自持化光伏空调系统与建筑热工匹配研究专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究生：吴航指导教师：刘艳峰教授王登甲教授摘要与大陆气候区不同，极端热湿的低纬度地区全年气温年较差、日较差均较小，但当地太阳高度角大，太阳辐射强烈。利用太阳能空调技术是解决当地夏季室内热环境的有效手段之一。对于电网不成熟的偏远及孤立区域，倘若能开发出基于光伏利用的建筑空调用能自持化系统，即自产自用，则可有效解决当地夏季空调用电问题。对于利用太阳能光伏空调的建筑而言，光伏组件、空调系统、建筑热工之间存在的匹配关系则是实现建筑用能自持化的关键，对指导自持化建筑的设计以

2、及太阳能建筑的研究具有重要意义。合理的光伏空调系统设计计算方法可有效解决空调用电与光伏波动不稳定的双重难题，是研究自持化光伏空调建筑匹配关系的核心。由于在低纬度热湿地区，现行建筑节能标准和节能策略不适用，建筑节能要求不同，建筑热工优化方法也不同。因此，建筑冷负荷削减策略是降低建筑用能，提高建筑自持化效果的有效手段。本文分析了光伏发电系统的基本原理及能量供给规律，在建筑空调系统用能与光伏系统供能进行动态平衡理论分析的基础上，研究并建立了自持化光伏空调系统设计计算方法；以月为单位进行能量平衡，在不同冷负荷和空调系统条件下，计算空调系统能够正常运行的光伏方阵需求容量和蓄电池需求容

3、量，同时计算不同屋面条件下的光伏方阵最大安装容量；当需求容量小于安装容量时，建筑满足光伏自持化要求。基于此，本文研究并编制了光伏空调建筑自持化计算程序，并分别给出了住宅建筑和办公建筑在平屋面和坡屋面条件下冷指标从50-200W/m2变化时，几种空调制冷机组的能量平衡结果，并进行了匹配分析，提出了自持化光伏空调建筑优化方法。针对平屋面建筑，进行了3种光伏安装方式条件下最佳倾角计算。针对坡屋面建筑，给出了2种光伏安装方式，并研究了3种屋面坡度条件下的匹配结果。最后本文还得出了光伏空调建筑自持化优化方法。西安建筑科技大学硕士学位论文同时，本文依据低纬度热湿地区气象条件，对建筑围护

4、结构热工进行了优化研究。利用Energyplus软件模拟研究了低纬度热湿地区建筑不同围护结构参数对冷负荷的影响，提出了负荷逐级削减策略。建立不同建筑模型来获得不同建筑外形参数条件下围护结构节能潜力和节能优先顺序，包括建筑长宽比、建筑高度、窗墙比等参数。模拟研究了建筑围护结构各部分节能技术的节能效果；分析了多种围护结构节能方法来获得最佳节能策略。研究获得了低纬度热湿地区建筑整体的节能策略，并建立了从建筑外形到围护结构各部分热工性能的系统化节能方法。本文通过理论分析、数值模拟、优化分析及软件编制，掌握了光伏空调建筑自持化设计计算方法及其匹配优化方法，以及低纬度热湿地区建筑负荷降

5、低策略和节能方法，为自持化光伏空调建筑的研究奠定基础。关键词：负荷削减策略；光伏空调建筑；建筑自持化；匹配分析；能量平衡本课题受到国家自然科学基金项目（51590911,51678468）资助，受“十三五”国家重点研发计划课题（2016YFC0700400）支持。西安建筑科技大学硕士学位论文Studyonthematchingofself-sustainedPVairconditioningsystemwithbuildingthermalperformanceinextremehot-humidclimateSpecialty:Heating,ventilation&ai

6、r-conditioningName:WuHangInstructor:LiuYanfengProfessorWangDengjiaProfessorABSTRACTDifferentfromthecontinentalclimateregions,inthelowlatitudeandhot-humidregions,theannualairtemperatureisconstant,thedailydifferenceofairtemperatureissmall;Butthesolarheightangleissteep,thesolarradiationisstro

7、ng.Itisoneoftheeffectivemeasurestoimprovetheindoorthermalenvironment.Fortheremoteandisolatedareaswhichthepowergridisimmature,ifwecandevelopaself-sustainedsystemforbuildingairconditioningbasedonphotovoltaicutilization,meansthatself-producedandself-used,itcaneff