太陽能一體化板的研發(fā)及力學保溫性能研究

【摘要】： 隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)能源的日漸緊張,幾乎取之不盡用之不竭的太陽能的開發(fā)利用逐漸被提上日程。太陽能發(fā)電等工程的規(guī)模逐漸擴大,并且開發(fā)了一系列的光伏產品。眾多建筑的表面一般情況下光照充足,可以為太陽能發(fā)電提供場所,這樣就可以大大降低建筑本身的能耗。但傳統(tǒng)的光伏產品不容易在建筑中安裝,況且零散的太陽能電池板會影響建筑本身的美觀,有時還會留下一定的安全隱患。所以業(yè)主們對太陽能產品在建筑上的應用態(tài)度較為消極。 針對上述情況,本課題將調查現(xiàn)在關于光伏產業(yè)的相關政策、光伏一體化板的發(fā)展現(xiàn)狀和太陽能電池板的工作原理。對四種可能的一體化形式做了可行性的分析論證。將光伏板與夾芯板結合在一起,研究開發(fā)一種新型的太陽能一體化板。因為在本課題的一體化板中的電池板需要滿足一定的溫度需求,所以本課題中考慮晶體硅電池溫度與轉化效率的關系,在一體化板中設置通風道,使得電池板的溫度不會過高,并將采用現(xiàn)有的熱學理論對一體化板進行了熱學分析設計,將得到合適的通風槽的高度和寬度。對于一體化板力學性能的研究本課題中將參照荷載規(guī)范和幕墻規(guī)范等對光伏板進行設計,對一體化板中的電池板并做力學的等效模型等效分析。最后使用有限元軟件ABAQUS分別進行了熱學和力學性能的有限元分析,分析中將模擬聚氨酯、巖棉以及聚苯乙烯泡沫等三種芯材和多種尺寸的模型,并對模型做了比較和相應的優(yōu)化。使得把光伏板成為一個結構構件,并能滿足承載力的要求,同時本文中還將進一步研究一體化板的強度相對與普通夾芯板的強度提高值,即鋼化玻璃板對夾芯板的強化效果并給出相應的評價指標。除此之外,本文中還研究了一體化板的隔熱保溫性能,并與沒有玻璃板的普通夾芯板的隔熱性能進行比較。鑒于條件有限,不能對一體化板進行具體的試驗,但希望本文的理論研究對以后的太陽能與建筑一體化的相關研究有一定的幫助。 【關鍵詞】：光伏 一體化 太陽能 夾芯板
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TU18;TU111
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景9-13
• 1.1.1 國際研究背景9
• 1.1.2 國內的研究背景9-10
• 1.1.3 太陽能夾芯板的相關政策10-13
• 1.2 研究的目標和意義13-14
• 1.3 光伏夾芯板的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 國外研究狀況14-16
• 1.3.2 國內研究狀況16
• 1.4 本課題的主要研究內容16-18
• 第2章 一體化板的設計及論證18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 太陽能電池的工作原理簡介18-20
• 2.2.1 半導體18-19
• 2.2.2 P-N 結19-20
• 2.3 四種一體化板的設計20-24
• 2.3.1 第一種結合形式20-21
• 2.3.2 第二種結合形式21-22
• 2.3.3 第三種結合形式22-23
• 2.3.4 第四種結合形式23-24
• 2.4 鋼化玻璃的性質24-26
• 2.4.1 鋼化玻璃的靜力特性24-25
• 2.4.2 鋼化玻璃的耐沖擊特性25-26
• 2.5 本章小結26-27
• 第3章 一體化板的熱學理論分析27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 電池板的熱學性能分析27-29
• 3.2.1 太陽能電池板的產生的熱量計算27
• 3.2.2 溫度對太陽能電池的影響27-29
• 3.3 初步確定通風槽中肋的高度29-30
• 3.4 不同肋高的一體化板中的光伏板散熱的理論分析30-33
• 3.4.1 自然對流換熱系數(shù)的計算原理31
• 3.4.2 強迫對流換熱系數(shù)的計算原理31-32
• 3.4.3 輻射換熱系數(shù)的計算原理32
• 3.4.4 對流換熱系數(shù)及電池板溫度的理論計算結果32-33
• 3.5 一體化板的隔熱性能分析33-34
• 3.6 本章小結34-35
• 第4 章一體化板的力學性能理論研究35-45
• 4.1 引言35
• 4.2 鋼化玻璃板的設計分析35-40
• 4.2.1 夾層玻璃的選用35-36
• 4.2.2 鋼化玻璃板強度公式推導36-37
• 4.2.3 鋼化玻璃板撓度公式推導37-38
• 4.2.4 鋼化玻璃板的規(guī)范設計公式38-39
• 4.2.5 太陽能電池板的傳統(tǒng)設計方法39-40
• 4.3 用于一體化板的芯材及其性能分析40-41
• 4.4 一體化板的分析及力學模型簡化41-44
• 4.4.1 抗彎剛度和應力42-43
• 4.4.2 剪切剛度和應力43-44
• 4.5 本章小結44-45
• 第5章 有限元分析45-70
• 5.1 引言45
• 5.2 有限元軟件原理介紹45-46
• 5.2.1 有限元方法簡介45
• 5.2.2 有限元軟件ABAQUS 簡介45-46
• 5.3 光伏板散熱的有限元分析46-52
• 5.3.1 有限元模型建立46-47
• 5.3.2 不同肋高板的散熱模擬結果47-51
• 5.3.3 模擬結果與理論計算對比分析及優(yōu)化51-52
• 5.4 不同的芯材類型及厚度的隔熱效果模擬52-60
• 5.4.1 有限元模型的建立52-53
• 5.4.2 3cm 厚不同類型芯材的模擬結果分析53-56
• 5.4.3 5cm 厚不同類型芯材的模擬結果分析56-59
• 5.4.4 與普通夾芯板的隔熱效果對比分析59-60
• 5.5 通過穩(wěn)態(tài)模擬計算一體化板的傳熱系數(shù)60-63
• 5.5.1 3cm 厚芯材板的模擬分析結果61-62
• 5.5.2 5cm 厚芯材板的模擬分析結果62-63
• 5.6 一體化板的力學性能模擬63-68
• 5.6.1 力學模型的建立64
• 5.6.2 正常使用狀態(tài)下力學性能的模擬64-66
• 5.6.3 極限狀態(tài)下一體化板與普通夾芯板的強度對比66-68
• 5.7 本章小結68-70
• 結論70-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果75-77
• 致謝77

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