光伏連棟玻璃溫室光照分布特性和承載性能研究.pdf

1、光伏發(fā)電技術(shù)與連棟溫室集成，為解決連棟溫室生產(chǎn)高耗能的難題提供了新思路。但是，光電玻璃會(huì)對(duì)溫室內(nèi)光照條件，以及溫室整體的承載性能產(chǎn)生影響。因此，針對(duì)光伏連棟玻璃溫室的光照分布特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)承載性能開(kāi)展研究，將會(huì)為光伏連棟玻璃溫室的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供科學(xué)的理論指導(dǎo)，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)和溫室產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
　　 本文以安裝有太陽(yáng)能光電玻璃的連棟玻璃溫室為研究對(duì)象，采用試驗(yàn)測(cè)量和仿真分析相結(jié)合的方法，對(duì)光電玻璃的透光性能、溫室光照的分布

2、特性、溫室結(jié)構(gòu)的承載性能以及關(guān)鍵構(gòu)件的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。確定光伏連棟玻璃溫室的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及光電玻璃對(duì)溫室內(nèi)光照分布的影響，進(jìn)而指導(dǎo)光伏連棟玻璃溫室的設(shè)計(jì)和作物的種植。
　　 首先，在自然光照射條件下，測(cè)定太陽(yáng)能光電玻璃對(duì)紫外線波段、可見(jiàn)光波段和紅外線波段內(nèi)太陽(yáng)輻射的有效透過(guò)率和全波段的總透過(guò)率。太陽(yáng)能光電玻璃對(duì)350～380nm波段內(nèi)的紫外線透過(guò)率接近0;對(duì)380～510nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)率約為0～2.5％，在510～760

3、nm波段的可見(jiàn)光透過(guò)率，由2.5％線性增長(zhǎng)到45％，線性增長(zhǎng)斜率為k=0.168;對(duì)760～1354nm和1421～1701nm波段的紅外線波段透過(guò)率隨波長(zhǎng)逐漸降低。350～2500nm波段內(nèi)光電玻璃對(duì)太陽(yáng)輻射的平均透過(guò)率約為25.6％。
　　 其次，對(duì)光伏連棟玻璃溫室室內(nèi)光照分布特性進(jìn)行分析。采用Ecotect光環(huán)境分析軟件，計(jì)算光伏溫室地面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，確定光伏溫室內(nèi)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度平均值約為室外的53.4％。結(jié)構(gòu)相同的普通溫

4、室，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度平均值約為室外的73.3％。根據(jù)室內(nèi)地面太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的大小，在1～3月份和10～12月份，光伏溫室地面可分為強(qiáng)光區(qū)和弱光區(qū)，強(qiáng)光區(qū)面積占比為5.8％～13.1％;在4～9月份，光伏溫室地面沿南北方形平行分布8～9個(gè)相似的條狀區(qū)域。同時(shí)，分析了溫室走向、溫室屋頂傾角和光電玻璃安裝數(shù)量對(duì)室內(nèi)光照分布的影響。在建成的光伏連棟玻璃溫室中，通過(guò)測(cè)量溫室內(nèi)外的光通量對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果加以驗(yàn)證。
　　 最后，對(duì)雪載荷作用下光伏連棟

5、玻璃溫室的承載性能進(jìn)行分析，并確定光伏溫室天溝和屋脊的結(jié)構(gòu)型式和主要參數(shù)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)鋼Q235B和鋁合金6063進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，測(cè)定了兩種材料的力學(xué)性能。利用ANSYS有限元軟件分析光伏溫室承受雪載荷的能力時(shí)，需要考慮溫室屋頂覆蓋材料的影響。當(dāng)考慮溫室屋頂覆蓋材料時(shí)，光伏溫室在0.3kN/m2基本雪載荷作用下，最大的變形量為4.Omm，最大等效應(yīng)力為33.9MPa。為抵消光伏溫室屋頂不對(duì)稱載荷對(duì)天溝和屋脊產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用，分別設(shè)計(jì)

6、了封閉式折彎天溝和不對(duì)稱式屋脊。其中，封閉式折彎天溝分為有橫撐式和無(wú)橫撐式，兩種封閉式折彎天溝的截面積，分別比敞口式折彎天溝增加了66.8％和45.6％，但抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力均提高了90％以上。在0.3kN/m2基本雪載荷作用下，最大變形量?jī)H為4.371mm和4.58mm，敞口式折彎天溝的最大變形量為70.178mm。不對(duì)稱式屋脊的截面積比對(duì)稱式減少了1.5％，在0.3kN/m2基本雪載荷作用下，不對(duì)稱式屋脊在水平和豎直方向的最大變形，