【摘 要】
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我国低纬度岛礁地区常年处于高温高湿环境,建筑空调降温需求极大,而当地太阳能资源极其丰富,利用太阳能空调技术是低纬度孤立岛礁地区室内热环境营造的有效手段。同时,孤立岛礁地区处于重要军事战略位置,对太阳能空调设备的快速组装、灵活替换提出了特殊要求;然而现有太阳能空调系统多由传统模式空调改造而成,存在设备分散,组装、替换耗时长等问题,无法满足孤立岛礁战备设备特征需求。现如今集成模块化技术以其操作简便、组
【基金项目】
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国家自然科学基金重大项目“极端热湿气侯区超低能耗建筑热环境营造系统”（51590911）； 空调设备及系统运行节能国家重点实验室开放课题“极端热湿气侯区太阳能空调系统性能及运行优化策略研究”,ACSKL2020KT03； 陕西高校青年科技创新团队项目（No.27）建筑节能与太阳能供暖；
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我国低纬度岛礁地区常年处于高温高湿环境,建筑空调降温需求极大,而当地太阳能资源极其丰富,利用太阳能空调技术是低纬度孤立岛礁地区室内热环境营造的有效手段。同时,孤立岛礁地区处于重要军事战略位置,对太阳能空调设备的快速组装、灵活替换提出了特殊要求;然而现有太阳能空调系统多由传统模式空调改造而成,存在设备分散,组装、替换耗时长等问题,无法满足孤立岛礁战备设备特征需求。现如今集成模块化技术以其操作简便、组装灵活、施工高效的特点广泛应用于紧急事态建造、军事战略部署等方面。因此,考虑将模块化技术思路应用于光伏空调系统,开发模块化光伏空调机组,是岛礁战备特殊需求下有效解决人居建筑环境营造问题的适宜技术方法。本文首先介绍了模块化光伏空调机组基本原理及集成方式,揭示了机组内部设备运行及室外环境条件对机组内温度的影响关系,阐明了模块化机组内部各部件耦合传热过程,并建立了基于设备集成热堆积性能衰减的热力学过程模型;之后研制加工出蓄电型模块化光伏空调机组,对机组实际性能进行了实验测试分析,利用实验数据对模块化光伏空调机组热堆积性能衰减模型进行了验证;针对不同类型空调建筑,在以屋顶光伏面积为约束的太阳能保证率要求下,提出了模块化光伏空调机组与建筑匹配设计方法,并利用该方法对低纬度岛礁某科研楼建筑进行了匹配计算分析,明确了模块化光伏空调机组在不同情况下的运行性能。研究过程和主要结论如下:（1）通过理论分析揭示了模块化集成光伏空调机组热力学机理。主要包括模块化光伏空调机组内部的部件散热,以及模块化光伏空调机组四周与室外环境之间的散热两个过程;模块化机箱内部散热导致温度升高将影响机箱内各部件效率,基于此,最终建立了模块化光伏空调机组内部热堆积性能衰减热力耦合模型。（2）通过实验测试对模块化机组堆积性能衰减模型进行校准。分析发现:逆变器逆变效率模型的可决系数R2=0.9022;蓄电池充电效率模型的可决系数为=0.8705;空调负载中耗电量修正系数模型的可决系数为R2=0.9100;太阳能光伏组件模型的可决系数为R2=0.9100;整体模型采用机箱内温度进行验证,整体模型的可决系数为R2=0.9440。（3）研制模块化光伏空调机组,并对系统进行实测得到COP及运行特性。分析发现:月性能测试中,交流蓄电型模块化光伏空调系统在光伏独立供电条件下,机组COP为:2.95-3.28;直流蓄电型模块化光伏空调系统在光伏独立供电条件下,机组COP为:2.93-3.13。此外,交流、直流蓄电型模块化光伏空调机组在晴天高效运行,独特的蓄电特性使其在短期阴天、雨天也能良好运行。（4）通过对模块化光伏空调机组与极端热湿气候区某建筑匹配分析可得:对于模块化光伏空调机组中有限蓄能条件下,办公房间、办公建筑比住宅房间、住宅建筑适用性更高;其中住宅房间对蓄电模块的容量要求更高。
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