太陽(yáng)能小屋的命題與解題-展示頁(yè)
2025-05-08 05:52本頁(yè)面
【正文】 資的回收年限。 因此，在太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)中，研究光伏電池在小屋外表面的優(yōu)化鋪設(shè)是很重要的問(wèn)題。 二、解題要點(diǎn) B題 太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì) ? 在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小屋時(shí)，需在建筑物外表面（屋頂及外墻）鋪設(shè)光伏電池， 光伏電池組件所產(chǎn)生的直流電需要經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成 220V交流電才能供家庭使用，并將剩余電量輸入電網(wǎng)。經(jīng)過(guò)十幾次修改，最終確定了題目。此間，“太陽(yáng)村”向公眾開放， 19所大學(xué)的“未來(lái)小屋”將競(jìng)相展示。 ? 2022年 6月 7日至 7月 2日，天大參賽團(tuán)隊(duì)將把小屋運(yùn)往西班牙馬德里，用一周左右的時(shí)間在馬德里市中心選定的競(jìng)賽地點(diǎn) “太陽(yáng)村”中將其重新組裝建造完成。實(shí)現(xiàn)“低造價(jià)、超低能耗”的目標(biāo)。該競(jìng)賽是全球大學(xué)的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)作展示，借助世界頂尖設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)意，將太陽(yáng)能、節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)一體化，建造一個(gè)將太陽(yáng)能作為惟一能源的全功能、舒適、環(huán)保且可持續(xù)的居住空間，并將這一利用可再生能源的“未來(lái)小屋”推向市場(chǎng)。太陽(yáng)能小屋的命題與解題 天津大學(xué) 邊馥萍 一、命題背景 ? 太陽(yáng)能十項(xiàng)全能競(jìng)賽：簡(jiǎn)稱 SDE（ Solar Decathlon）由美國(guó)能源部（ DOE）于 2022年創(chuàng)辦，并于 202 202和 2022年在美國(guó)舉辦了第二、三、四屆。 2022年在西班牙馬德里舉辦第五屆。 ? 構(gòu)造一套 74平方米、一室一廳的小屋，集合建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能光熱、光電技術(shù)研究、太陽(yáng)能的高效綜合利用、太陽(yáng)能建筑一體化、分布式能源系統(tǒng)、微電網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)科技成果以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的高效利用并最大限度地節(jié)約能源。 ? 小屋的設(shè)計(jì)者采用了“光伏發(fā)電技術(shù)”，通過(guò) PV板（光伏電池板）產(chǎn)生直流電，儲(chǔ)存在蓄電池中備用，或通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娪糜谛∥蓦娏┙o，剩余電量則送入電網(wǎng)，從而滿足了小屋的全部供電需求。專家經(jīng)過(guò) 10天的連續(xù)測(cè)試和評(píng)審，將評(píng)出 10個(gè)單項(xiàng)的排名和總分名次。 德國(guó)彩色多晶硅光伏幕墻 單晶硅 +多晶硅光伏屋頂 德國(guó) 光伏屋頂 光伏門窗 美國(guó) 單晶硅光伏屋頂 西班牙卡迪那哈雷拉大學(xué)參賽建筑 非晶硅薄膜光伏幕墻及單晶硅光伏屋頂 中國(guó) 單晶硅光伏屋頂 多晶硅光伏墻面 小屋墻面的鋪設(shè) 小屋屋頂?shù)匿佋O(shè) 從實(shí)際問(wèn)題中提煉題目 ? 將構(gòu)造題目的重點(diǎn)放在對(duì)已構(gòu)建的小屋如何選擇、鋪設(shè)光伏電池板，使小屋的全年太陽(yáng)能光伏發(fā)電量盡可能大，而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能的小。為使題目簡(jiǎn)潔、清楚，我們將所有的參考數(shù)據(jù)放入附件，其中附件 16是求解第一、二問(wèn)的參考數(shù)據(jù)和相關(guān)概念，考察學(xué)生處理數(shù)據(jù)、建立模型的能力；附件 7是求解第三問(wèn)的基本數(shù)據(jù)，學(xué)生在完成在這個(gè)問(wèn)題時(shí)，可以充分發(fā)揮自己的想象力。 不同種類的光伏電池每峰瓦的價(jià)格差別很大，且每峰瓦的 實(shí)際發(fā)電效率或發(fā)電量還受諸多因素的影響，如太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、光線入射角、環(huán)境、建筑物所處的地理緯度、地區(qū)的氣候與氣象條件、安裝部位及方式（貼附或架空）等。 ? 附件 17提供了相關(guān)信息。 ? 在求解每個(gè)問(wèn)題時(shí)，都要求配有 圖示 ，給出小屋各外表面 電池組件鋪設(shè)分組陣列圖形及組件連接方式（串、并聯(lián)）示意圖 ，也要給出 電池組件分組陣列容量及選配逆變器規(guī)格列表。在不同表面上，即使是相同型號(hào)的電池也不能進(jìn)行串、并聯(lián)連接。 ? 問(wèn)題 1： 請(qǐng)根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù)，僅考慮 貼附 安裝方式，選定光伏電池組件，對(duì)小屋（見附件 2）的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè)，并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量，選配相應(yīng)的逆變器的容量和數(shù)量。 ? 問(wèn)題 3： 根據(jù)附件 7給出的小屋建筑要求，請(qǐng)為大同市重新設(shè)計(jì)一個(gè)小屋，要求畫出小屋的外形圖，并對(duì)所設(shè)計(jì)小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，給出鋪設(shè)及分組連接方式，選配逆變器，計(jì)算相應(yīng)結(jié)果。太陽(yáng)能小屋
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