拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究.pdf

103JournalofBEERenewable EnergyNo.7 in 2023(Total Vol.51,No.389)可再生能源利用2023年第7 期（总第51卷第3 8 9 期）建筑节能（中英文）doi:10.3969/j.issn.2096-9422.2023.07.018拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究朱丽，陈陈永爱，孙勇2（1.天津大学建筑学院，天津300072;2.APEC可持续能源中心，天津300072)摘要：在分析总结藏式民居建筑特点和节能特性的基础上，选取拉萨地区低层居住建筑为研究对象，设计了水冷型光伏光热一体化（IntegratedPhotovoltaicThermal,PVT）供暖系统，对其性能进行了实验研究和模拟分析。PVT系统集热和发电性能实验结果表明：合适的流量和较低的初始温度有利于系统获得更高的集热效率，运行流量和初始温度变化对PVT组件的发电效率影响都较小。采用TRNSYS软件模拟了PVT供暖系统在拉萨地区传统藏式民居典型建筑中的运行情况，模拟结果表明：所设计的PVT供暖系统能够满足典型建筑的卧室供暖、全年生活热水需求，全年太阳能保证率能达到8 0.3%。探索了利用低品位太阳能实现拉萨地区传统藏式民居供暖的可行性和技术方案，为我国严寒和寒冷地区的清洁供暖和太阳能建筑一体化应用提供了新思路。关键词：清洁供暖；大光伏光热；一体化集热性能；发电性能中图分类号：TU83文献标志码：A文章编号：2096-9422(2023)07-0103-07Performance of PVT Heating System in Traditional TibetanResidential Houses in LhasaZHU Lil-2,CHEN Yongai,SUN Yong1,2(1.School of Architecture,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.APEC Sustainable EnergyCenter,Tianjin 300072,China)Abstract:Based on the analysis and summary of the characteristics of Tibetan residential buildingsand energy-saving characteristics,the low-rise residential buildings in Lhasa are selected as the researchobject to design the water-cooled Integrated Photovoltaic Thermal(PVT)heating system,and itsperformance is experimentally studied and simulated.The experimental results of heat collection and powergeneration performance of PVT system show that proper flow rate and low initial temperature are favorablefor the system to obtain higher heat collection efficiency,and the variation of operating flow rate and initialtemperature has a little influence on the power generation efficiency of PVT component.TRNSYS sofiwareis used to simulate the operation of PVT heating system in typical Tibetan residential buildings in Lhasa.The simulation results show that the designed PVT heating system can meet the requirements of bedroomheating and annual domestic hot water of typical buildings,and the annual solar energy guarantee rate canreach 80.3%.This paper explores the feasibility and technical scheme of using low grade solar energy torealize the heating of traditional Tibetan residential houses in Lhasa,which provides a new idea for theintegrated application of clean heating and solar energy building in cold and cold regions of China.Keywords:clean heating;photovoltaic thermal;integrated collection of thermal performance;electricity generation performance0引言传统藏式民居的生活、采暖等用能主要由木材、收稿日期：2 0 2 2-0 3-0 4；修回日期：2 0 2 3-0 7-19牛粪等生物质能来满足，不但浪费资源、污染环境，而且取暖效果不好。拉萨市自2 0 0 3 年列人供暖地区，当前供暖能源以天然气为主。拉萨市能源发展规划104朱丽，等：拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究（2 0 16 2 0 2 5年）提出支持在城乡居民住宅等建筑屋顶建设分布式光伏发电系统，重点推广太阳能热水系统与新建及既有建筑一体化工程，降低建筑能耗，解决居民生活用能问题。光伏光热一体化（IntegratedPhotovoltaic Thermal,PVT）系统在产生电能的同时，能够提供低温热能，太阳能综合利用效率更高。PVT系统中的光伏电池组件可以在较低的温度下工作，使得光伏电池的寿命更长，且安装成本几乎与单独太阳能供热系统相同门Ibrahim等人将螺旋式集热器安装到额定功率为80W的标准光伏组件下面，在室外进行测试，发现PVT系统的热效率和综合效率分别达到4 4%51%和55%62%2。La mn a t o u 等人开发了一种水和空气混合冷却的PVT系统，将光伏组件与蛇形铜管（水加热部件）和单程空气通道（空气加热部件）集成在一起，模拟表明当两种流体同时运行时其性能更好 3 。Buonomano等人将平板PVT太阳能集热器集成在一个非住宅高层建筑的南立面中，系统生产的热能以地板辐射系统用于冬季供暖和家用热水，发现水冷型PVT集热器显示出比空气型PVT集热器更好的热性能 4 。欧阳丽萍等人分析了以发电量、实际集热量和实际综合发电量为优化目标时PVT系统对应的最佳连接方式和最佳倾角组合 5。秦家磊等人在上海进行了PVT实验测试并与光伏进行对比，发现发电效率提高幅度夏季是春季的2 倍 6 。徐国英等人通过对比实验发现在热电联供模式下，系统发电量比无冷却的单一光电输出模式下高出3 5%7 。庞玮等人发现PVT组件的工作温度和周围环境温度在密闭条件下比通风条件下高出约7,PVT系统的发电功率、热效率在密闭条件下比通风条件下分别增大约3.5%和13%8 。任洪国等人在严寒地区农宅中设计了太阳能集热蓄热及光电集成系统，经评价后认为营造的供暖环境较为舒适 本文针对传统藏式民居冬季供暖问题，提出将光伏光热一体化(PVT）用于拉萨地区低层居住建筑，最大限度利用拉萨极佳的辐射条件，以太阳能的光热利用解决建筑的供暖和生活热水能耗，以太阳能的光电利用提供生活用电；通过实验研究了水冷型PVT组件在不同运行流量和不同初始温度下的集热和发电性能，通过TRNSYS软件模拟了该供暖系统在低层典型拉萨地区传统民居建筑中的运行情况藏式民居建筑典型模型1.1传统藏式民居节能特性在西藏高原特有的气候、地形、材料等自然条件下，结合不同的生产特点和生活习俗，藏族人民创造了各具特色的建筑形态，较好地适应了当地气候环境。受地势影响，藏式民居房屋选择建在山间平坦之地,四周有坡度平缓的山峰，可以阻隔冬季寒风,形成较为温暖的小气候。居住地周边场地比较开阔，附近有牧场有牧场或者农田 10 。建筑一般设在避风、向阳地段，争取主要房间有较多的日照。造型简洁，避免过多的凸凹外形，不设置开散式外廊和楼梯间 。拉萨民居一般为内院回廊形式，房屋层高不超过3层,厕所设于院落的一角。部分会在南向1层前廊或者2 层晒台设置附加阳光间，这使得室内太阳能得热缺少调峰措施，白天阳光较好的时候会产生过热，阴天或夜间又会造成较大的热损失刘艳峰等人对拉萨地区迁建新民居和传统民居进行了测试,发现室内温度整体偏低 12 。李恩通过分析布局、朝向及建筑材料在传统藏式民居方面的使用，总结了既有藏式民居在室内热环境设计方面的不足 13 。O刘加平等人从居住建筑布局、构造以及可再生能源利用等方面提出了西藏地区低能耗建筑的技术和设计方法 14 。由于传统民居使用的被动式太阳能技术比较简单，且其所用建材与城市建筑建材热工特性相差较远，围护结构保温隔热性能不好，传统仍旧存在冬季室内温度整体过低、温度波动大的情况，难以满足室内居住温度要求。因此，对传统民居采用主动式太阳能采暖，以保证供暖期室内舒适温度就很有必要1.2典型建筑模型根据上述建筑特点，本文选取了位于拉萨市城关区的某传统藏式民居（见图1），建筑1层为书房、客厅、储藏室、卫生间等，前有庭院；2 层为卧室、儿童房等。本文设计供热系统为2 层主卧、次卧、儿童房三间主要使用房间供暖。供暖房间均朝南向，层高3 m，主卧13.2 m，次卧12 m，儿童房8.2 5m300066000007储藏室楼梯间卫生间+000t书房客厅储藏室楼梯卫生间下0000庭院000次卧主卧儿童房0098餐厅厨房300033003300(a)1层平面图(b)2层平面图(a)lstFloorPlan(b)2nd FloorPlan图1典型藏式民居平面图Fig.1 Plan of typical Tibetan folk house对该典型民居按照规范 15 进行了围护结构设置。具体构造及做法见表1，各供暖房间窗户均朝南向，主卧窗户面积5.6 7 m，窗墙比0.57；次卧窗户面105ZHU Li,et al.Performance of PVT HeatingSystem in Traditional Tibetan Residential Houses in Lhasa积5.0 4 m，窗墙比0.56；儿童房窗户面积5.6 7 m，窗墙比0.57；均满足南向窗墙面积比不小于0.4 5的节能要求。运用DeST-h软件对该典型民居进行热负荷模拟，将室内供暖温度设置为18，通过模拟得到了拉萨地区典型气象年条件下的最冷日平均热负荷为：主卧17 2 W、次卧19 6 W、儿童房3 3 W，故设计供暖热负荷取4 0 1W。表1围护结构做法Table1Envelopestructure传热系数/节能标准传热系数限值/构造做法W/(m?K)W/(m?.K)挤塑聚苯板（2 0 mm）+钢筋混凝土（2 0 0 mm）+膨胀聚苯板屋面（8 0 m m）+石灰水泥砂浆（2 0 mm）+沥青卷材（2 0 mm）+石灰水泥0.3580.4（由内向外）砂浆(2 0 mm)外墙粉煤灰加气砌块（2 0 0 mm）+石灰水泥砂浆（2 0 mm）+聚苯乙烯泡0.4320.5（由内向外）沫塑料（6 0 mm）+石灰水泥砂浆（2 0 mm）石灰水泥砂浆（10 mm）+挤塑聚苯板（3 0 mm）+硅酸盐砖砌体内墙0.4530.6（12 0 m m）+挤塑聚苯板（3 0 mm）+石灰水泥砂浆（10 mm）楼板木地板（5mm）+消音板（2 5mm）+石灰水泥砂浆（10 mm）+碎石0.4850.6（由上至下）混凝土（6 0 mm）+保温板（3 5mm）+钢筋混凝土（2 0 0 mm）外窗真空镀膜复合中空玻璃1.42.02PVT系统集热发电性能实验研究为研究PVT系统的实际运行性能，搭建了以PVT组件为基础的集热系统（见图2），系统主要由PVT组件（见图3）、循环泵、蓄热水箱及连接管件组成。传热工质在阳光照射下经PVT组件加热后从组件出口流出，经循环泵送人蓄热水箱内部经过换热盘排气口PVT防冻液组件(丙三醇)排污口集热循环泵自来水补水换热盘管(a)实验图(b)流程图(a)Experimentalphoto(b)Experimentflowchart图2PVT系统性能实验测试系统Fig.2 Performance test system of PVT system(a)组件正面(b)组件内部构造(a)Componentfront(b)Componentinternal图3 实验用PVT组件正面及内部构造Fig.3 Front and internal structure of experiment PVT module管与水箱内部水体换热后，进入PVT组件进口端，完成集热循环。对集热系统进行实际运行时的电性能和热性能进行了监测,并进行了不同流量和不同初始运行温度下的实验。(1)PVT组件：实验使用了某PVT商用组件。组件额定功率3 10 W，额定电流9.3 6 A，额定电压33.1V，短路电流10.0 2 A，开路电压4 0.5V，重量22.8 kg,尺寸 16 4 0 mm992 mm35 mm。（2)循环泵：某品牌家用式热水循环泵。功率46W、6 7 W、9 3 W三挡可调，对应扬程分别为4 m、5m、6 m，对应最大流量2 5L/min、4 1L/m in、57 L/min。（3）蓄热水箱：额定容量10 0 L，内胆为1.2 mm厚SUS304不锈钢，保温层为50 mm厚聚氨酯，外板厚度0.55mm，高10 3 0 mm，外径4 7 0 mm，内部紫铜盘管换热面积0.7 m，电辅助加热功率3 kW。根据系统不同运行条件，进行了不同实验工况检测，如表2 所示：表2实验测试工况Table 2 Test condition of experiment工况运行流量/（L/h）水箱初始平均温度/工况一4827工况二5627工况三6427工况四6432工况五6437106朱丽，等：拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究测试期间各工况天气情况如图4 所示。1000辐照度/(W/m)507101000辐照度/W/m）507101200辐照度/W/m)50710900环境温度/900环境温度/1100环境温度/800风速/m/s)408800风速/m/s)4081000风速/(m/s)40900U/M/700三700三(s/u)/率x76543218007(s/u)/(s/ul)/600M）/60030/M)/30#6670030500鸡55006004002004/4004500203003区照30040020020030010210220010100一100100000000Jo08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0008:0009:00 10:00 11:0012:0013:00 14:0015:0016:00时间时间时间(a)工况(b)工况二(c)工况三(a)Workingcondition1(b)Working condition 2(c)Workingcondition31000507101000507109009009880040880040(UM)/(/M)/关7007700(s/u)/7(s/u)/率600306560030#6500辐照度/(W/m)5005400环境温度/204400辐照度/(W/m)20风速/(m/s)环境温度/30033003200102200风速/(m/s)102一100一100JoTo000008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:00时间时间(d)工况四(e)工况五(d)Workingcondition4(e)Workingcondition5图4 各各实验工况天气条件Fig.4 Weather conditions of various experimental conditions2.1不同流量条件下PVT集热性能分析不同流量下系统进出口温差变化如图5所示，工况一全天系统运行期内总辐射量2 9.6 3 MJ，总集热量为8.8 2 MJ，当天系统运行期内集热效率为2 9.8%；工况二全天系统运行期内总辐射量为2 5.3 8 MJ，总集热量为8.11MJ，当天系统运行期内集热效率为3 2%；工况三全天系统运行期内总辐射量为3 2.16 MJ，总集热量为8.3 3 MJ，当天系统运行期内集热效率为2 6%。1000一辐照度7161000一辐照度7121100一辐照度712900进出口温差14900进出口温差111000进出口温差11800800900(u/M)/(,W/M)/(,叫/M)7001210100/口甲型7008006009700109500600口6004005008830084007500400720063001006#30062000410052005-100100-2002040408:00 09:0010:00 11:0012:0013:00 14:0015:0016:0017:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:00时间时间时间(a)工况一(b)工况二(c)工况三(a)Workingconditionl(b)Workingcondition2(c)Workingcondition3图5不同流量下的进出口温差变化Fig.5 Temperature difference of inlet and outlet under different flow rate通过对比工况一和工况二的进口温度变化发现，当流量较小时，换热介质可以和水箱内部水体进行充分接触，水箱换热效果较好；但是流量过小会导致PVT组件产生的热量不能被及时带走，影响系统集热效率。通过对比工况二和工况三发现，在流量过大时进口温度则会高于水箱温度，导致换热不充分的现象发生，所以造成系统整体效率的下降。2.2不同初始温度条件下PVT集热性能分析不同初始温度下系统进出口温差变化如图6 所1100辐照度7121000辐照度7101000辐照度141000进出口温差11900进出口温差900900进出口温差十912(U/M)/(M)/10800/M)/8008700800970010600500870060064007600500830065400200500654100300044003200408:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:00116:0008:000 9:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0015:0016:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:00时间时间时间(a)工况三(b)工况四(c)工况五(a)Workingcondition3(b)Workingcondition4(c)Workingcondition5图6不同初始温度下的进出口温差变化Fig.6 Change of inlet and outlet temperature differences at different initial temperatures107ZHU Li,et al.Performance of PVT HeatingSystem in Traditional Tibetan Residential Houses in Lhasa示，工况三全天系统运行期内总辐射量为3 2.16 MJ，总集热量为8.3 3 MJ，当天系统运行期内集热效率为26%；工况四全天系统运行期内总辐射量3 3.2 3 MJ，总集热量为7.8 7 MJ，当天系统运行期内效率为2 3.6 8%；工况五全天系统运行期内总辐射量为3 2.2 6 MJ，总集热量为7.2 9 MJ，当天系统运行期内效率为2 2.6%。通过对比发现，在间隔升高5的三种不同初始温度条件下，系统运行中随着初始温度升高，集热系统在当天运行期内总集热效率从2 6%分别下降至23.68%和2 2.6%。实验说明，在初始温度较低的情况下系统集热效率更高2.3不同流量条件下PVT发电性能分析不同流量下系统发电性能如图7 所示，工况一峰值发电功率最大值2 4 7.7 5W，全天系统运行期内总辐射量为8.2 3 kWh，总发电量1.3 6 kWh，发电效率为16.5%；工况二峰值发电功率最大值2 2 6.9 5W，全天系统运行期内总辐射量为7.0 5kWh，总发电量1.16kWh，发电效率为16.5%；工况三峰值发电功率最大值2 8 4.6 W，全天系统运行期内总辐射量为8.93kWh，总发电量1.4 4 kWh，发电效率为16.1%。250一发电功率区2 4240发电功率20300F一发电功率区7 2 2发电效率22220发电效率发电效率20200182002502018016181501820016016141614010015014120121412501001001210108001060850808:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:00016:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:00时间时间时间(a)工况一(b)工况二(c)工况三(a)Workingconditionl(b)Workingcondition2(c)Working condition 3图7不同流量下的发电性能Fig.7 Power generation efficiency at different flow rates通过对比三种工况的发电性能，系统峰值发电功率基本随辐照度曲线变化；全天的发电效率为16.1%16.5%，各工况发电效率变化不明显，说明当前流量变化对发电效率影响不大。2.4不同初始温度条件下PVT发电效率不同初始温度下系统发电性能如图8 所示，工况三峰值发电功率最大值2 8 4.6 W，全天系统运行期内总辐射量为8.9 3 kWh，总发电量1.4 4 kWh，发电效率为16.1%；工况四峰值发电功率最大值2 4 0.3 2 W，全天系统运行期内总辐射量为9.2 3 kWh，总发电量1.47kWh，发电效率为15.9%；工况五峰值发电功率最大值2 50.7 3 W，全天系统运行期内总辐射量为8.96kWh，总发电量1.4 4 kWh，发电效率为16.1%。300一发电功率22一发电功率区7 2 0一发电功率730260发电效率240发电效率19发电效率282025024026182201822024200161722200200162014180150151818012160161410016014014101312012508140121008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0008:0009:0010:0011:0012:0013:0014:00/15:0016:0008:0009:0010:00011:0012:00113:0014:0015:0016:00时间时间时间(a)工况三(b)工况四(c)工况五(a)Workingcondition3(b)Workingcondition4(c)Workingcondition5图：不同初始温度下的发电性能Fig.8 Power generation efficiency at different initial temperatures通过对比三种工况的发电性能，在相同系统运行流量条件下，不同初始温度的产电性能，全天的发电效率为15.9%16.1%，各工况发电效率变化不明显，说明当前初始温度变化对发电效率影响不大。3供暖系统模拟3.1供暖系统设计根据文献 16 拉萨地区在整个采暖季中，当集热器朝正南方向放置时，取集热器最佳安装倾角为4 6 供暖期间生活热水需求按式（1）计算：nq,C,p,(T,-T,)Q.=(1)86400式中：Q、为生活热水耗热功率W；n为用水人数,取4;9，为生活热水用水定额量，根据GB50555一2010民用建筑节水设计标准为2 0 6 0 L/（d 人），取50 L/(d人);108朱丽，等：拉萨地区传统藏式民居PVT供暖系统性能研究C,为水的比热容,取4.18 7 kJ/(kgK);p，为水的密度,取1 kg/L;T，为生活热水供水温度,取3 0；T，为冷水补水温度,取5；计算可得每日生活热水负荷为2 4 2.3 W。因拉萨属于寒冷地区，考虑采用防冻液做换热介质防止冬季管道冻裂，集热系统采用间接式换热，间接系统集热器总面积Az按式（2）计算：Az=1(2)式中：Az为间接系统集热器总面积,m；A。为直接系统集热器面积,m；UL为集热器总热损系数，本设计采用PVT组件为6.0 4;U为换热器传热系数，W/（m.K），本设计紫铜换热盘管内为防冻液，外部为清水，取4 0 0；A为换热器换热面积，m,取2。其中直接系统集热器面积A.按式（3）计算：Ao=J.mz(1-mL)86400 Qruf(3)式中：QFH为供暖计算负荷，W，供暖热负荷加生活热水负荷取6 4 3.3 W。f为太阳能保证率，因拉萨供暖季日照百分率为78%，最冷月（1月）日照百分率为8 0%，故本计算取75%;J为集热器采光面上12 月平均日太阳辐照量，拉萨取2 4.4 8 MJ/(m.d);mL为管路及储热装置热损失率，取10%；nz为基于总面积的集热器平均集热效率，根据实验测试结果暂取2 5%蓄热水箱容积V按式（4）计算：foV=C,p,(th-t)(4)式中：为太阳能保证率，取7 5%；Q为采暖季系统平均每天所供应的热量，取55 MJ;Cs为水的比热容,取4.18 7 kJ/(kgK)；ps为水的密度,取1kg/L;th为水箱集热最高温度，取4 5；t为水箱放热最低温度，取3 0；太阳能集热器内集热工质的设计流量按式（5）计算：G,=g Az(5)式中：G,为太阳能集热器工质设计流量，m/h；Az为太阳能集热器的总面积,m,取8.7 m8为太阳能集热器的单位面积流量,m/（h m），小型独户太阳能供暖系统取0.0 2 4 0.0 3 6，本系统设计取0.0 3。通过以上计算，可得系统集热面积为8.7 m，蓄热水箱容积为7 0 0 L，循环水泵设计流量为2 6 0 L/h。根据文献 17 规定，由于本设计使用PVT组件进行光伏发电，所发电可以直接用于辅助热源供暖，故采用电加热为辅助热源。为保证室内温度可以在极端天气条件下满足正常需求并留有余量，设计辅助电加热最大功率为1.5kW3.2供暖系统性能模拟在TRNSYS软件中建立PVT集热系统，将实验时天气条件辐照度、环境温度、风速等天气数据导人后进行模拟。经过对系统运行期间的集热器出口端温度、进出口温差和系统总集热量进行对比，模拟值均接近实测情况，且系统运行期内总集热效率相差均在3%以内，总发电效率相差在2%以内。综上所述，建立的模拟系统准确有效，可以反映系统集热和发电特性,能够运用于下一阶段供暖性能模拟。在验证后的TRNSYS集热系统基础上，连接好生活热水负荷和供暖热负荷，设置气象条件为拉萨地区典型气象年，进行供暖系统运行模拟（见图9）。按照3.1节主要部件计算结果，设置集热系统倾角46,PVT组件面积8.7 m，蓄热水箱体积7 0 0 L，集热循环流量2 6 0 L/h，水箱初始温度2 0，传热介质为丙三醇溶液；供暖循环设置流量7 0 L/h,DeST模拟结果导人供暖房间供暖热负荷，传热介质为清水；集热循环出口温度大于进口温度3 时集热循环泵启动工作，根据文献 18 及集热系统实验测试，设置供热温度为3 2，当蓄热水箱温度低于3 2 时开启电加热。模拟中蓄热水箱温度变化如图10 所示，整个供暖季共3 2 4 0 h，其中2 9 7 5h蓄热水箱温度高于3 2，占供暖时长的9 1.8%，其余时间需要电加热器辅助供暖。供暖季集热器最高集热温度56.3，蓄热水箱最高平均温度55.2 3，除系统运行第一天外，由于用水后补水温度不能立刻加热到需求温度，出水温度存在短暂小幅下滑，最低温度为2 8.0 6。供暖回水温度最大值55.2 2，最小值18.8 4，能够满足供暖需求。PVT系统全年的太阳能得热量为1415.6kWh，太阳能保证率达到8 0.3%。供暖季集热循环泵耗电2 7.55kWh，供暖循环泵耗电14 9.0 4 kWh，电加热器耗电154.5kWh,PVT系统发电10 6 8.59 kWh，系统供暖季净发电量达到737.5kW h4结论本文在分析总结藏式民居建筑特点和节能特性的基础上，选取拉萨地区低层居住建筑为研究对象，设计了水冷型PVT供暖系统,采用实验与模拟相结合的方法研究了系统的集热和发电性能研究,结论如下：(1)PVT系统在流量过小的工况下会导致PVT组件产生的热量不能被及时带走，在流量过大的工况下进口温度则会高于水箱温度，导致换热不充分的现象发生，造成系统整体效率的下降，较低的初始温度109ZHU Li,et al.Performance of PVT Heating System in Traditional Tibetan Residential Houses in LhasatankstatAUXheatHeatingSeasonPump2Typei3-21Daily IntegrationLoadscontrollerLoadsPumpType156EfficienciesType682mixtemperingvalvecontrolTotal IntegrationHeatingIntegrationType65aLoadprofileWaterloaddivEquabalanceType65a-2图9TRNSYS软件中的供暖系统模拟图Fig.9 Simulation drawing of heating system in TRNSYS6456322416074414162160288036244344508858326552729680168760时间/h图10蓄热水箱的全年逐时温度变化Fig.10 Hourly temperature change of the thermalstorage tank throughout the year有利于提高PVT系统集热效率，为获得更高的整体效率PVT系统需要选择合适的运行流量。在不同流量条件下PVT组件全天发电效率稳定在16.1%16.5%，在不同初始温度条件下PVT组件全天发电效率稳定在15.9%16.1%，传热介质的运行流量和初始温度变化对的PVT组件发电效率影响都较小,PVT系统整体性能优化要以提高集热性能为主。(2)拉萨地区典型气象年条件下，设计的PVT供暖系统全年的太阳能得热量为14 15.6 kWh，太阳能保证率达到8 0.3%，在供暖季9 1.8%的时间内提供超过32的热水，在电加热器辅助下能够满足所建立的拉萨地区典型住宅的卧室18 室内供暖和全年生活热水需求，系统供暖季净发电量达到7 3 7.5kWh。说明利用低品位太阳能实现拉萨地区传统藏式民居供暖的技术方案是可行的，研究成果为我国严寒和寒冷地区的清洁供暖和太阳能建筑一体化应用提供了新思路。参考文献：1 Sathe T M,Dhoble A S.A Review on Recent Advancements inPhotovoltaic Thermal Techniques J.Renewable and Sustainable EnergyReviews,2017,76:645-672.2 Adnan Ibrahim,Ahmad Fudholi,Kamaruzzaman Sopian,et al.Efficiencies and Improvement Potential of Building Integrated PhotovoltaicThermal(BIPVT)SystemJ.Energy conversion and management,2014,77(Jan.):527-534.3 JLamnatou C,Mondol J D,Chemisana D,et al.Modelling and simulationof Building-integrated Solar Thermal Systems:Behaviour of the SystemJ.Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015,45:36-51.4Buonomano A,Calise F,Palombo A,et al.Transient Analysis,Exergyand Thermo-economic Modelling of Facade Integrated Photovoltaic/Thermal Solar Collectors J.Renewable Energy,2019,137:109-126.5欧阳丽萍，袁艳平，孙亮亮，等.太阳能光伏光热系统集热器连接方式的优化 J.太阳能学报,2 0 17,3 8（10）：2 8 11-2 8 2 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