新型可调半透明光伏窗在不同规则控制下的舒适度评估和能量性能分析

摘要：自供电光伏窗将光伏与电致变色器件相结合，因其可以就地发电并通过调节透射的太阳辐射来降低建筑能耗，因此引起了学者们的广泛关注。然而，以前的研究主要集中在材料开发和性能表征、缺乏舒适度评估及其在建筑物中的应用节能潜力。

自供电光伏窗将光伏与电致变色器件相结合，因其可以就地发电并通过调节透射的太阳辐射来降低建筑能耗，因此引起了学者们的广泛关注。然而，以前的研究主要集中在材料开发和性能表征、缺乏舒适度评估及其在建筑物中的应用节能潜力。

为了解决这个问题，一种集成了基于 CdTe 的光伏和 WO 的可调节半透明光伏（ATPV）窗口 3 以电致变色为研究对象，首次提出了一种以光束太阳辐射发光效能（CtrlEff）为决策变量的基于规则的新型控制策略。

根据实测数据在 WINDOW 软件中建立 ATPV 窗模型，然后导出与 EnergyPlus 中的中型办公楼模型集成，进行视觉舒适度、热舒适度、净能耗和净零能耗比等性能评估。长沙（E 112°， N 28°）的案例研究结果表明，与 Low-E 窗口相比，CtrlEff 策略下的 ATPV 窗口可以有效减少南向和向西的无法忍受的眩光，分别减少 86.9% 和 94.9%，热舒适时间增加 5% 和 2%。此外，南、西、东、北方向的净零能耗可降低 58.7%、65.7%、64.1% 和 53.8%，相应的净零能耗比率分别为 65.1%、54.6%、62.7% 和 61.6%。本研究结果为可调窗的控制和优化提供了新的策略。编译陈讲运

结论

本文基于实测数据对可调半透明光伏（ATPV）窗口进行建模，并首次提出了一种以光束太阳辐射发光效能为决策变量（CtrlEff）的基于规则的新型控制策略。为了探讨该策略的可行性和有效性，使用了几种常用的基于规则的控制策略，包括辐射控制（CtrlRad）、照度控制（CtrlIll）和热流控制（CtrlHeat）策略作为比较。在 EnergyPlus 中对一座集成了 ATPV 窗口的中型办公楼进行建模，以模拟和评估其性能。本研究的主要结论如下：

（1） CtrlRad 策略下的 ATPV 窗口最大限度地减少了无法忍受的眩光，南方向减少了 90.9%，而对于西方向，CtrlEff 策略效果最好，眩光减少了 94.9%。

（2）与常用的 Low-E 窗户相比，ATPV 窗南向和西向的热舒适小时数分别提高了 5% 和 2%。

（3）与 Low-E 窗口相比，ATPV 窗口可以将南、西、东和北方向的净能耗降低 58.7%、65.7%、64.1% 和 53.8%。

（4）东向和北向 ATPV 窗户的年净零能耗比率分别约为 65.1% 和 54.6%，而南向和西向窗户的比率在 60.1% 至 67.6% 和 61.6% 至 67.2% 之间，具有不同的控制策略。

（5）综合考虑居住者的舒适度、能源效率和电网友好性，建议将 CtrlHeat 策略用于朝东和朝北的 ATPV 窗户，而朝南和朝西的 ATPV 窗户建议使用 CtrlEff 策略。

本研究探讨了基于规则的策略下 ATPV 窗口的综合性能。然而，本文提出的基于规则的控制策略尚未得到优化。在后续研究中，将建立一个优化模型来优化每个基于规则的控制的阈值，以进一步开发其在提高室内舒适度和降低建筑能耗方面的潜力。此外，将构建一个嵌入基于规则的控制策略的控制平台，用于实时控制 ATPV 窗口。