【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑围护结构空调负荷计算，特别是涉及光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法。
技术介绍
1、建筑业作为能源消耗的主要领域之一，迫切需要采用创新技术降低碳排放，提高能源利用效率。光伏技术是近20年来发展最快的能源技术，近年来由于光伏构件价格持续降低，光伏建筑一体化(bipv)技术逐步发展，扩大了太阳能的利用范围，但是bipv技术在发电供能的同时，增加了建筑的空调负荷，并且存在光伏构件需要散热与其作为围护结构需要保温的尖锐矛盾问题。光伏光热建筑一体化(building integrated photovoltaic/thermal，bipvt)技术将太阳能光伏光热构件直接应用到建筑上，成为建筑围护结构的一部分，不仅可以作为屋面及墙面材料，还可以为建筑物提供部分电能和热能，具有较好的光热光电收益和明显的节能效果。
2、bipvt构件可安装在建筑外墙、屋面及幕墙上，发电、产热的同时与建筑结合为一体。一方面，构件本身的光伏板可作为建筑外饰面材料，另一方面，构件的保温结构可替代建筑外保温系统或与建筑外保温相结合构成完整的保温体系。然而，bipvt构件作为建筑围护结构的一部分，其发电、产热的同时造成内部传热机理与传统建筑围护结构很不相同，且随着外界逐时环境变化的影响，其光电、光热性能及建筑内表面温度均不断变化，势必影响建筑的冷热负荷，不能采用传统的方法计算其建筑负荷。因此，亟需光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，包括：
4、获取建筑所在地的地理信息、气象信息、围护结构信息、流道信息；
5、基于所述地理信息、气象信息、围护结构信息计算光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度；
6、预设初始时刻光伏板温度，将所述气象信息、围护结构信息、流道信息、太阳辐照度输入预设的光伏光热建筑一体化围护结构分层模型中，并进行迭代求解，获取所述光伏光热建筑一体化围护结构的发电功率、产热功率、逐时得热量；
7、基于所述发电功率、产热功率、逐时得热量分别计算发电量、产热量、空调负荷，完成所述光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算。
8、可选地，基于所述地理信息、气象信息、围护结构信息计算光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度包括：
9、基于计算日、地理信息分别计算太阳赤纬角、时差、太阳时角、太阳高度角、太阳方位角；
10、基于所述气象信息、围护结构信息，以及所述太阳赤纬角、时差、太阳时角、太阳高度角、太阳方位角计算所述光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度。
11、可选地，所述光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度的计算方法为：
12、g＝gr，b+gr，d+gr，r
13、
14、gr，d＝gdcos2(s/2)
15、gr，r＝ρgs[1-cos2(s/2)]
16、式中，g为构件表面接收的太阳辐照度，gr，d为构件表面接收的太阳直射辐照度，gr，d为构件表面接收的太阳散射辐照度，gr，r为构件表面接收的地面反射辐照度，gn为法向直射辐射，s为构件表面与水平面的夹角，为纬度，δ为太阳赤纬角，ω为太阳时角，γs为太阳方位角，gd为水平面散射辐射，ρ为地面反射率，gs为水平面总辐射。
17、可选地，所述光伏光热建筑一体化围护结构分层模型包括：光伏层、导热层、流体流道、保温层、墙体层，其中，所述光伏层为：
18、mpcp(tp-tp，s)/dt＝gαpap-qe+(ta-tp)ap/rp-a+(tsky-tp)ap/rp-sky+(td-tp)ap/rp-d
19、qe＝ηegap
20、ηe＝ηe，b×[1-cp，tem(tp-tp，b)]
21、rp-a＝(δp/2λp)+(1/ha)
22、rp-sky＝1/[εpσ(tsky2+tp2)(tsky+tp)]
23、rp-d＝(ηd/2λd)+(δp/2λp)
24、tsky＝0.0552ta1.5
25、ha＝2.8+3.0ua
26、式中，mp为光伏层质量，kg；cp为光伏层比热容，j/(kg·k)；tp为光伏层温度，k；tp，s为上一时刻光伏层温度，k；dt为计算时间步长；g为bipvt构件表面接收的太阳辐照度，w/m2；αp为光伏层对太阳辐射的吸收率；ap为光伏层表面积，m2；qe为bipvt围护结构的发电功率，w；ta为环境温度，k；rp-a为光伏层与周围环境的传热热阻，(m2·k)/w；tsky为有效天空温度，k；rp-sky为光伏层与天空的传热热阻，(m2·k)/w；rp-d为光伏层与导热层的传热热阻，(m2·k)/w；td为导热层温度，k；ηe为光伏组件光电转化效率；ηe，b为光伏组件的标准光电转化效率；cp，tem为光伏组件的温度因数，依据光伏产品特性取值，1/℃；tp，b为标准测试条件下光伏组件温度，℃；δd为导热层的厚度，m；λd为导热层的导热系数，w/(m·k)；δp为光伏层的厚度，m；λp为光伏层的导热系数，w/(m·k)；ha为光伏层外表面与周围环境的对流换热系数，w/(m2·k)；ua为室外风速，m/s；εp为光伏层表面发射率；σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，取值为5.67×108w/(m2·k4)。
27、可选地，所述导热层为：
28、mdcd(td-td，s)/dt(tp-td)ad/rp-d+(tf-td)afd-f+(tb-td)ab/rd-b
29、rd-f＝[(δd/2λd)+(1+cj)+(1/πdihf，i)]/n
30、rd-b＝(δd/2λd)+(δb/2λb)
31、cj＝kbb/γ
32、hfi＝λfnu/di＝λfnu/di
33、式中，md为导热层质量，kg；cd为导热层比热容，j/(kg·k)；td，s为上一时刻导热层温度，k；tf为流体温度，k；tb为保温层温度，k；afd为流道与导热层的接触面积，m2；ab为保温层与导热层的接触面积，m2；rd-f为导热层与流体之间的传热热阻，(m2·k)/w；rd-b为导热层与保温层的传热热阻，(m2·k)/w；cj为管板为结合处导热系数；kb为焊接材料的导热系数，w/(m·k)；b为焊接的平均宽度，取管子外径，m；γ为焊接的平均厚度；δb为保温层的厚度，m；λb为保温层的导热系数，w/(m·k)；n为流道数；hfi为管壁与流体间的对流换热系数，w/(m2·k)；λf为流体导热系数，w/(m·k)；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，基于所述地理信息、气象信息、围护结构信息计算光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度包括：
3.根据权利要求2所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度的计算方法为：
4.根据权利要求1所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述光伏光热建筑一体化围护结构分层模型包括：光伏层、导热层、流体流道、保温层、墙体层，其中，所述光伏层为：
5.根据权利要求4所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述导热层为：
6.根据权利要求5所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述流体流道为：
7.根据权利要求6所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述保温层为
8.根据权利要求7所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述墙体层为：
9.根据权利要求1所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，对所述光伏光热建筑一体化围护结构分层模型进行迭代求解，获取所述光伏光热建筑一体化围护结构的发电功率、产热功率、逐时得热量包括：
10.根据权利要求1-9任一项所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述发电量的计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，基于所述地理信息、气象信息、围护结构信息计算光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度包括：
3.根据权利要求2所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述光伏光热建筑一体化围护结构表面接收的太阳辐照度的计算方法为：
4.根据权利要求1所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特征在于，所述光伏光热建筑一体化围护结构分层模型包括：光伏层、导热层、流体流道、保温层、墙体层，其中，所述光伏层为：
5.根据权利要求4所述的光伏光热建筑一体化围护结构的空调负荷及产能计算方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓月超，全贞花，张宇琛，李昶，曾璐瑶，王清宇，
申请(专利权)人：中国建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。