天空辐射制冷规模化应用对我国建筑的减碳作用研究

建筑的节能和可再生能源利用是实现碳达峰、碳中和目标的关键一步。天空辐射制冷作为无需额外能耗、无需制冷剂的制冷技术,对于实现建筑节能、降低碳排放具有重要意义。为此,本文研究了天空辐射制冷技术应用于我国既有建筑后的减碳作用预期,即降低建筑运行阶段碳排放的潜力。以统计年鉴为依据,获得目前我国建筑总存量面积及各省不同建筑类型存量面积。对9种典型建筑类型分别按节能标准建模,并在我国各省分别选取气象站的典型气象年数据,利用建筑能耗模拟工具EnergyPlus计算获得各省不同建筑类型在建筑运行阶段的碳排放基准值及应用天空辐射制冷技术后的减碳量、减碳率,其中居住建筑和工业建筑具有较高的平均减碳率。分析了应用后减碳率的空间分布,结果表明:按气候区划分的平均减碳率为严寒地区4.92%,寒冷地区8.11%,夏热冬冷地区10.71%,夏热冬暖地区10.92%,温和地区16.77%。综合全国年总减碳量可达2.30亿t CO_(2),占建筑运行碳排放的10.90%,占能源总碳排放的2.39%,对于我国实现双碳战略目标的预期贡献巨大。

耦合温度衰减效应的月球光伏板倾角优化设计

为了最大化获取不同纬度月面的光伏资源,系统研究和优化了光伏板在不同纬度月面的倾斜角度.首先基于半解析轨迹理论建立了完整的月球轨道模型,计算得到月面全年的太阳辐射强度、太阳直射点等,进而针对月面以辐射换热为主的热环境,提出了耦合温度衰减效应的输出特性导向型光伏板最优倾斜角度的优化算法.结果显示:以“嫦娥四号”搭载的Ⅲ-Ⅳ族砷化镓光伏板为例,通过将光伏板倾斜角度增大以控制辐射热通量,在温度衰减系数0.004℃下,光伏板日间平均温度最高降低223 K,单位面积最大可输出电能平均优化率达63.51%;采用所提优化算法,月面光伏板单位面积最大可输出电能随着纬度升高呈现上升趋势,但在极点附近急剧下降,并在约85°达到峰值.

可降水量及云层覆盖率对天空辐射制冷性能的影响

为了研究可降水量及云层覆盖率与天空辐射制冷性能之间的关系,本文建立了完整的天空辐射制冷数学模型,设计并开展了辐射制冷性能测试实验,研究了上述两项因素在不同工况下对辐射制冷性能的影响。实验结果表明:随着可降水量增加,辐射制冷功率下降趋势加快。模拟结果表明:测试表面在1.5、3.0和6.0cm这3种可降水量条件下,对应的最大净辐射制冷功率分别为112、88和46W/m^(2)。云层覆盖率与辐射制冷功率损失呈明显的线性关系,云层覆盖率每增加10%,辐射制冷功率损失约8.3 W/m^(2)。