高层建筑非常适合BIPV

发布时间:

2024-04-01 14:03

中东的科学家在迪拜的高层建筑上模拟了不同建筑集成光伏系统的使用。他们发现对于七层以上的建筑,BIPV可能优于屋顶发电。

中东的一组研究人员评估了建筑集成光伏(BIPV)如何有助于减少阿联酋迪拜高层建筑的电力消耗。

学者们解释说,该市有25座300米以上的建筑,而另外14座这种规模的高层建筑目前正在建设中。他们说:“在迪拜,总能耗的38.9%与建筑有关,高层建筑部门是提高能效的关键。”“在迪拜,BIPV可以成为一个非常高效的替代选择,因为它可以减轻建筑负荷和发电。本文旨在根据BIPV应用的楼层数调查能效。

该小组使用EnergyPlus和TRNSYS软件进行了一系列模拟,并考虑了一栋所有楼层都具有相同尺寸的建筑——高度为3.6米,建筑面积为400平方米,窗墙比为80%。

他们补充说:“模拟的主要设置条件假设为居住密度为0.2人/平方米,显热为65瓦/人,潜热为54瓦/人。”“照明密度为20.0瓦/平方米,设备密度为22.0瓦/平方米,每人通过空调的通风系数假定为35立方米/人。”

建模

科学家们假设在杜瓦比的气候条件下,大楼在工作日的供暖温度为20摄氏度,制冷温度为26摄氏度。利用以前的学术文献,科学家们估计该建筑的年能耗为360千瓦时/平方米。使用低辐射(低辐射)双层光伏窗(LDW)创建了一个参考模型,并考虑了五种BIPV系统类型。

其中三个是基于半透明非晶硅薄膜模块的窗户更换系统。他们增加了三种不同的配置,称为双层光伏窗(a-si DW)、低辐射双层光伏窗(a-si LDW)和低辐射三层光伏窗(a-si LTW)。

另一种BIPV系统类型是基于晶体硅模块的光伏幕墙。第五个也是最后一个选择是混合系统,将FMAT和a-si LTW结合起来。

“作为分析的结果,窗户替换型BIPV系统从15楼开始生效,外墙替换型BIPV系统从12楼开始生效,窗户替换型和外墙替换型BIPV混合型从9楼开始生效,”学者解释道。

与屋顶光伏的比较

他们还指出,由于组装所用的材料,BIPV阵列不仅增加了建筑的发电量,还减少了建筑的冷却和加热负荷。在更换窗户的情况下,科学家们还发现冷却和加热负荷的减少比传统的屋顶光伏发电更显著。

所有三种更换窗户的配置每年的发电量为20.2千瓦时/平方米,而阿西DW、阿西LDW和阿西LTW的负荷减少量分别为27.2千瓦时/平方米、33.6千瓦时/平方米和34.1千瓦时/平方米。相比之下,基准LDW的年耗电量为352.6千瓦时/平方米。

至于中硅FMAT系统,它能够减少20.1千瓦时/平方米的负荷,并为建筑提供26.1千瓦时/平方米的发电量。混合动力配置将负荷减少了24.9千瓦时/平方米,发电量贡献了34.9千瓦时/平方米。

科学家们然后将不同BIPV系统的性能与传统屋顶安装的性能进行了比较,在模拟建筑中,传统屋顶安装可以使用400平方米的地板面积。他们发现,如果建筑不超过七层,这种阵列可能只能与BIPV阵列竞争。

他们说:“当应用光伏混合型时,能源减少率持续保持在17.0%,这一结果相当于屋顶安装系统的5层楼规模(17.0%)。”“此外,与a-si LTW 15.5%的能耗降低率相比,分析显示了屋顶安装BAPV的6层比例版本(14.2%)。无论楼层数增加多少,中硅FMAT还保持了13.2%的节能率,接近屋顶安装BAPV的7层规模(12.2%)。”

他们的发现发表在研究报告中分析建设综合光伏发电系统(BIPV)对降低迪拜能源消耗的有效性,“发表于艾因·沙姆斯工程杂志。该小组包括来自阿拉伯联合酋长国(阿联酋)阿治曼大学和沙特阿拉伯穆罕默德本法赫德亲王大学的学者。