外置式太阳能热电烟囱通风及其对室内热环境的影响

太阳能烟囱(solar chimney,SC)是热压驱动室内自然通风的重要手段之一,提高其太阳能利用率和通风性能具有重要意义。结合离散热源强化烟囱通风理念,提出了一种外置式太阳能热电烟囱并探讨了烟囱通风特性及其对室内环境影响。首先基于流动传热与热电能量转换理论,建立了太阳能热电烟囱二维非稳态模型。其次分析了不同热电发电机(thermoelectric generator,TEG)位置,如烟囱出口处(TEG-outlet),烟囱中部处(TEG-mid),烟囱入口处(TEG-inlet),烟囱通风性能与室内环境流动分布规律,并进一步讨论了热电发电性能。最后比较了外置式离散热电烟囱(solar chimney integrated with TEG,TEG-SC)与传统烟囱的各项通风、发电性能的差异,阐明TEG-SC的优势。结果表明:随着光照强度增大,热电放置在入口处相对于放置在出口处和中部处下的出口速度和每小时换气率量(air changes per hour,ACH)最大,此时,每个位置TEG的发电功率差别不大,但是随着光照强度的增大,热电放置出口处的发电功率会逐渐增大。与此同时,TEG-SC的出口速度相对于单个TEG较大,总的发电功率增加近3倍,并且TEG-SC相对于传统SC的通风量有所提高,其中出口速度相对于传统SC平均提高了18.5%。所提出的外置式太阳能热电烟囱系统将为强化室内自然通风和提高太阳能利用率提供坚实的理论基础和技术指导。

环境温差能采集自供电装置发电性能研究

随着智慧建筑的发展,无线传感器等物联网(IoT)设备供电成为了关注热点。针对传统电池供电寿命短、更换难以及环境污染等不足,提出了一种基于相变蓄热技术与热电发电技术的环境温差能采集自供电装置。分析在不同温度周期与几何结构下该装置的发电性能,并开展环形与平板型热电系统性能对比,以获悉其优势同自供电潜力。研究结果表明:系统输出功率与温度变化率、热电臂角度成正比,最大可达到10.31μW,满足不同传感器供电需求;发电量为29.327 W/m^(3),较传统平板型结构提高85.4%,提高空间利用率和降低材料成本,可有效适应多节点、小空间低能耗设备供电需求。

光伏热电通风系统多场建模及其参数特性分析

光伏热电通风系统是一种结合光伏发电和温差发电的新型通风系统,具备高效利用太阳能并直接转化为电能的能力,其发电性能与温度直接联系。以往的研究集中在光伏热电发电系统的性能分析,缺乏对光伏热电通风系统的多场建模和性能分析。建立光伏热电通风系统的传热模型,探究光伏热电通风系统在不同聚光下太阳辐照强度(简称聚光辐照强度)CG,以及不同通风速率条件下系统的温度分布和发电性能,分析各影响因素对系统发电性能的作用机制。基于以上分析,确定系统更优的聚光辐照强度和通风速率。结果表明,当聚光辐照强度从100 W/m^(2)增大至3000 W/m^(2)时,系统总输出功率从0.01099 W增大至0.26353 W,当通风速率从0.25 m/s增大至4.5 m/s时,系统总输出功率从0.24188 W提升至0.28455 W。相关研究对光伏热电通风系统多物理场建模提供有价值的理论依据和技术支撑。

太阳能通风墙系统结构及其关键因素综述

建筑通风是当前建筑能耗过高的主要因素之一,降低建筑通风能耗对于降低建筑能耗和减少碳排放具有重要意义。与主动式通风相比,被动式建筑通风具有结构简单、成本低廉、低碳环保等诸多优点。本文通过对国内外相关文献调研,综述了2种典型太阳能通风墙系统在结构及其关键影响因素上的研究进展和相关成果。首先分别调研了4种类型的Trombe墙和3种类型的太阳能烟囱的结构及特点,然后阐述了影响太阳能通风墙系统性能的关键因素及评价指标,最后基于各项影响因素的研究指出了太阳能通风墙系统未来的研究方向和重点。本研究内容可供太阳能通风墙系统的研究参考。

光伏热电耦合系统参数特性及其性能分析

光伏热电耦合系统作为一种新型的太阳能利用方案,相较于纯光伏发电系统拥有更加充分利用太阳能和更高的发电效率等优势。本文根据光伏发电原理和热电发电原理构造光伏热电耦合系统模型,分析不同辐照度和热电组件负载下光伏热电耦合系统的温度特性、发电性能和转换效率。数值模拟结果表明,不同辐照度和热电组件负载直接导致系统各个组件温度分布差异,从而影响光伏组件和热电组件的输出功率,最终影响系统的发电性能。本研究将对光伏热电耦合系统多物理场建模提供理论依据和技术支撑。

面向垃圾转运过程被动式控温发电双效系统性能分析

夏季高温车厢会加速餐厨垃圾发酵,从而滋生病菌、产生更多有害气体。为降低车厢内温度,使微生物新陈代谢过程减缓及有害气体产生减少,提出了面向垃圾转运过程被动式控温发电双效系统,并建立了被动式控温发电双效系统模型,探究在环卫垃圾车上一天内8:00—19:00系统的发电量及制冷效果。垃圾温度与其产气率密切相关,平均温度每降低1 K,其产气率降低约13.35 mL/(g·d),通过被动控温发电系统,其车厢内最高温度低于环境温度4.018 K,降低产气率53.6403 mL/(g·d)。模拟结果表明,被动式控温发电双效系统的制冷片最佳电流为0.2 A、通风道最佳厚度为2.5 mm,且系统发电系数小于1、过热系数为0,能够完成自我供应并产生额外的电能,具有良好的控温效果。

环形热电制冷无量纲分析和性能评价

结合能量和[火用]理论,通过无量纲分析构建了环形热电制冷系统的热力学模型,分析环形热电制冷系统的制冷性能。探究环形热电制冷器在不同无因次参数如无因次半径、无因次电阻和优值系数下冷却温度和冷却效率。结果表明:冷端温度和冷却效率受到以上关键参数的影响,并且随着无因次制冷量的增长,环形热电制冷系统的制冷性能有一定的提升,当无因次制冷量从0.07增长到0.09时,环形热电制冷系统提升了近20%。无因次制冷量的变化对于环形热电制冷系统的[火用]效率几乎没有影响。