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屋顶光伏装置可以使城市环境的日间温度最高提升1.5摄氏度
日期:2024-10-15   [复制链接]
责任编辑:sy_huamengqi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
一个国际科学家小组创建了一个新的模型,用于评估城市微气候下屋顶光伏太阳能电池板(RPVSPs)的性能。

该模块采用最新的天气研究与预报(WRF)模型,并集成了建筑能源模型(BEM)和建筑效果参数化(BEP)模型。该模块采用经实验验证的模型,并经过了印度加尔各答10个观测站的验证。


“虽然现有文献报道了RPVSP对城市环境的影响,但大多数都是基于现场实验或建筑尺度的模拟,缺乏全面的多城市尺度分析。这些研究也忽略了屋顶表面和太阳能电池板背面之间的对流热传递,”学者们表示,“我们的研究通过纳入RPVSPs的新参数化指标来解决这些差距,包括对流传热,从而使结果与其他考虑类似因素的研究更加一致。”

该组合方法被称为WRF/BEP + BEM模型,可以计算稳定大气条件下建筑物与室外环境之间的热交换、动量、湿度和湍流动能通量。该模型最初在印度加尔各答市进行了测试,随后又在澳大利亚悉尼市、美国德克萨斯州奥斯汀市、希腊雅典和比利时布鲁塞尔进行了验证,以确保研究结果不局限于特定的气候带。

“我们进行了五项实验,以评估在加尔各答当前热浪月份广泛部署RPVSPs的区域影响。控制模拟使用了0.15的屋顶反照率,没有RPVSPs,”该小组人员解释道,“实验探索了RPVSPs在城市屋顶上的覆盖率分别为0.25、0.50、0.75和1.0的情景。包括反照率、转换效率和发射率在内的标准RPVSP参数分别设置为0.11、0.19和0.95。”

根据在加尔各答收集的数据,RPVSPs可以将白天的近地表气温最高提升1.5摄氏度,因为它们吸收了大约90%的太阳能,将最多约20%的太阳能转化为电能,而其余的能量则使自身变暖。另一方面,在夜间,全城市光伏覆盖可以使夜间最高近地表气温最多降低0.6℃。在高峰时段,屋顶表面温度将最高提升3.2℃,夜间平均降温1.4℃。

所有地区近地表的空气温度是相似的。悉尼夜间气温下降0.8摄氏度,日间气温上升1.9摄氏度;奥斯汀的夜间气温下降0.7摄氏度,日间气温上升1.8摄氏度,雅典的夜间和日间气温则分别上升0.4摄氏度和下降1.2摄氏度。布鲁塞尔的结果显示,其夜间气温下降0.3摄氏度,日间气温上升1.1摄氏度。

“我们的研究还表明,屋顶光伏太阳能电池板显著改变了城市地表能量收支、近地表气象场、城市边界层动力学和海风环流,”该小组人员补充说,“由于RPVSPs的安装,城市温度升高,增强了低层大气的混合,并将行星边界层(PBL)的高度最多提升了615.6米,减少了地面污染。”PBL是大气的最底层,直接受到地球表面的影响。

该发现发表在《自然城市》杂志上的一项名为“屋顶光伏太阳能电池板使城市升温和降温”的研究中。这项研究由来自印度加尔各答大学、卡拉格普尔理工学院、贾达夫普尔大学、美国麻省理工学院(MIT)、德克萨斯大学奥斯汀分校、中国的中国科学院和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员们进行。

原标题:屋顶光伏装置可以使城市环境的日间温度最高提升1.5摄氏度
 
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来源:pv-magazine
 
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