建筑阴影影响下半透明晶硅光伏幕墙热电耦合机理与实验研究

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基本信息

  • 批准号:
    51708194
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0803.建筑物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade is widely used, but the electrical performance of the semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade under building shaded conditions, especially its thermal performance, is not well understood. System mismatch and hot spot which caused by building shadow have seriously affected the power generation efficiency of facade and building energy consumption. In this proposal, investigation of thermal-electrical coupled mechanism and experiment of semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade under building shaded conditions are to be carried out. The theoretical model, numerical methodology and experimental method of the façade affected by building shadow are to be established. The semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade is to be regarded as a multilayer transparent control unit with a series of equally spaced spontaneous heating elements, and each element changes temperature itself. The radiation transfer relationship of semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade is to be calculated by applying the energy balance relation of multilayer transparent system and the optic-electro and optic-thermal transfer equation of distributed photovoltaic under building shaded conditions is to be established. Coupling the process of PV thermal and electrical generation, heat transfer and radiation transfer to establish a thermal-electrical coupled model which can accurately describe the performance of semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade affected by building shadow. The model and numerical methodology are to be verified by experiments. On this basis, calculating the shadow distribution of the facade and solar radiation, the performance of semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade is to be simulated and analyzed, and the internal structure parameters and operating modes of the semi-transparent crystal silicon photovoltaic façade are to be optimized, providing theoretical guidance for its engineering application.
半透明晶硅光伏幕墙应用广泛,然而其在建筑阴影影响下的发电特性,特别是热特性并未得到很好的理解,由建筑阴影引起的系统失配和热斑效应已严重影响其发电效率和建筑能耗。本项目开展建筑阴影影响下的半透明晶硅光伏幕墙的热电耦合机理与实验研究,建立幕墙的理论模型、数值分析与实验方法。将半透明晶硅光伏幕墙看成内部存在一系列等间距变温自发热体的多层半透明控制单元,应用多层透过体系界面能量平衡关系,计算半透明晶硅光伏幕墙的辐射传递,建立建筑阴影影响下的分布式光伏光电光热转换方程,将发电发热过程、传热过程和辐射传递过程耦合,建立能准确描述受建筑阴影影响的半透明晶硅光伏幕墙热电耦合模型,并通过实验对模型和数值方法进行验证。在此基础上,计算幕墙的阴影分布和太阳辐照,模拟分析和优化半透明晶硅光伏幕墙的内部结构和运行模式,为半透明晶硅光伏幕墙的工程应用奠定理论基础。

结项摘要

建筑光伏幕墙在建筑中已得到广泛应用,然而经常受周围建筑物、建筑本身和建筑屋檐等物体遮挡形成的阴影影响,而且较小面积的阴影遮挡会造成系统较大发电损失,引起光伏电池出现热斑现象。本研究在长沙建立了半透明晶硅光伏幕墙的试验测试平台,开展建筑阴影影响下的半透明晶硅光伏幕墙热电耦合机理与实验研究,建立一套能够正确描述受建筑阴影影响的半透明晶硅光伏幕墙的理论模型和数值分析方法。主要成果与结论如下:1)建立了屋檐阴影和城市建筑群对光伏幕墙遮挡的动态阴影模型,用来实时计算半透明晶硅光伏幕墙阴影分布,为半透明晶硅光伏幕墙在阴影影响下的性能模拟提供基础;2)建立了半透明晶硅光伏幕墙在阴影影响下的发电模型、传热模型和光学模型,并将上述模型进行耦合,建立了光伏幕墙光电光热耦合模型;3)建立了光伏幕墙在阴影影响下的实验测试平台,测试了光伏幕墙的全年性能,并利用实验数据验证了光伏幕墙光电光热耦合模型;4)研究了屋檐阴影对光伏幕墙性能的影响,优化了屋檐阴影影响下的系统参数;5)研究了城市建筑群对光伏幕墙性能的影响,模拟分析和优化各个参数对光伏幕墙性能的影响。本研究为半透明晶硅光伏幕墙的设计和应用提供理论基础和指导。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
太阳能光伏新风系统性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泠;王喜良;刘忠兵;何细华
  • 通讯作者:
    何细华
Review of energy conservation technologies for fresh air supply in zero energy buildings
零能耗建筑新风供应节能技术综述
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2018.11.085
  • 发表时间:
    2019-02-05
  • 期刊:
    APPLIED THERMAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Liu, Zhongbing;Li, Weijiao;Zhang, Ling
  • 通讯作者:
    Zhang, Ling
Performance evaluation of a photovoltaic thermal-compound thermoelectric ventilator system
光伏热复合热电通风系统性能评估
  • DOI:
    10.1016/j.enbuild.2018.01.058
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Energy and Buildings
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Liu ZhongBing;Zhang Ling;Luo YongQiang;Zhang YeLin;Wu ZhengHong
  • 通讯作者:
    Wu ZhengHong
Numerical evaluation on energy saving potential of the photovoltaic fresh air preheating system in different climate regions of China
我国不同气候区域光伏新风预热系统节能潜力数值评价
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2019.03.108
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Yelin;Liu Zhongbing;Wu Zhenghong;Zhang Ling;Luo Yongqiang
  • 通讯作者:
    Luo Yongqiang
Evaluation of a stand-alone photovoltaic/thermal integrated thermoelectric water heating system
独立光伏/热一体化热电热水系统的评估
  • DOI:
    10.1016/j.renene.2020.09.105
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Renewable Energy
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Yelin Zhang;Zhongbing Liu;Pengcheng Wang
  • 通讯作者:
    Pengcheng Wang

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其他文献

厨房余热回收热电热泵储水式热水器的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘忠兵;张 泠;徐敏
  • 通讯作者:
    徐敏
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泠;徐敏;刘忠兵;张晓洁
  • 通讯作者:
    张晓洁
电子设备热电散热器的节能优化研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    湖南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泠;罗勇强;刘忠兵;孟方芳
  • 通讯作者:
    孟方芳
热电热泵在非设计工况条件下的性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泠;卢豪;刘忠兵
  • 通讯作者:
    刘忠兵
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张泠;刘忠兵;卢豪
  • 通讯作者:
    卢豪

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基于参数重要性测度的园区共享储能与空调系统耦合优化研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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