【摘 要】
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太阳能是一种清洁的可再生能源,它取之不尽用之不竭,阳光所能照射到的地方,都可以直接开发利用太阳能,是人类未来生活的主要能源之一。Trombe墙是利用太阳能来减少建筑能耗的方式之一。为了充分利用投射于Trombe墙上的太阳能,本文提出了一种与复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,CPC）相结合的光热催化型PV-Trombe墙。它充分利用了室外的太阳辐射,实
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太阳能是一种清洁的可再生能源,它取之不尽用之不竭,阳光所能照射到的地方,都可以直接开发利用太阳能,是人类未来生活的主要能源之一。Trombe墙是利用太阳能来减少建筑能耗的方式之一。为了充分利用投射于Trombe墙上的太阳能,本文提出了一种与复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,CPC）相结合的光热催化型PV-Trombe墙。它充分利用了室外的太阳辐射,实现了采暖通风、甲醛降解和光伏发电多种功能,有效减少了建筑能耗,改善了室内空气品质,具有很大潜在应用价值。本文利用光学仿真软件Tracepro对不同截短比的2倍复合抛物面聚光器（CPC）的聚光特性进行了研究。从聚光性能和材料成本两个方面考虑,2倍1/3截短复合抛物面聚光器（CPC）比2倍复合抛物面聚光器（CPC）在聚光后辐照强度下降不多,最高辐照强度略有下降,但节省了一定材料的用量;2倍2/3截短复合抛物面聚光器（CPC）虽然材料用量得到了大幅度的节省,但是在聚光后的辐照强度比2倍非截短复合抛物面聚光器（CPC）有明显下降。在对聚光效果影响较小的情况下,通过截短聚光器的一定的前端高度,降低了成本,提高了性价比,所以选择2倍1/3截短复合抛物面聚光器（CPC）应用于Trombe墙上。在传统Trombe墙系统基础上,将复合抛物面聚光器（CPC）的内侧抛物面、光伏电池板背面分别涂覆上光催化剂Ti O2和热催化剂Mn Ox-Ce O2,把与复合抛物面（CPC）结合的光伏电池板放置在流道中间,原有的流道被分为外侧光催化流道和内侧热催化流道。本文搭建了系统实验检测平台,进行了全天的运行实验。实验结果表明在单日平均太阳辐照强度为814.53 W/m2,单日平均紫外辐照强度为3.48 m W/cm2的条件下,系统总日平均集热效率为0.32,系统总甲醛单次通过率为0.25-0.46;系统光催化流道日平均集热效率为0.36,甲醛单次通过率为0.25-0.56;系统热催化流道日平均集热效率为0.26,甲醛单次通过率为0.18-0.38;系统单日平均输出功率为11.33 W,单日平均光电转换效率为6.68%,最高可达到10.16%。本文对与复合抛物面聚光器（CPC）相结合的光热催化型PV-Trombe墙进行了理论模拟研究,分析了不同参数对系统性能的影响。模拟结果显示,太阳辐照强度越大,空气进口温度越低,与复合抛物面聚光器（CPC）相结合的光热催化型PV-Trombe墙的光催化流道和热催化流道的瞬时热效率以及系统的光电转换效率均越高;甲醛进口浓度越低,Trombe墙的洁净空气量越大,换气次数越小,装配有与复合抛物面聚光器（CPC）相结合的光热催化型PV-Trombe墙的房间的甲醛降解效果越好,稳定状态下室内甲醛浓度也越低。
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