單個(gè)屋面光伏組件風(fēng)載體型系數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)研究.pdf

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1、安徽建筑2015年第6期【總206期)DOI：10．163304．cnki．1007-7359．2015．04．079單個(gè)屋面光伏組件風(fēng)載體型系數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)研究ResearchonWindTunnelTestofShapeCoefficientofWindLoadforPhotovoltaicModulewithSingleRoof龔敏，歐添雁(中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢430071)—■—■■一I-_一摘要：為了研究屋面光伏組件的風(fēng)荷栽，以單個(gè)屋面光伏組件為研■———■一究對(duì)象，采用剛

2、性模型表面測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)方法測(cè)試了在有無女兒墻情況下，不同傾角的屋面光伏組件在不同風(fēng)向角情況下的風(fēng)栽體型系數(shù)。研究結(jié)果表明：作用于光伏板上的風(fēng)壓分布具有漸變性，即光伏方陣上端與下端的風(fēng)壓大小不一致，上端與下端之間的風(fēng)壓大體上均勻過度。在試驗(yàn)傾角范圍內(nèi)，隨著光伏板傾角的增大。作用在光伏板面板上的風(fēng)荷載大致呈上升趨勢(shì)。女兒墻可有效減小光伏組件的風(fēng)荷載。研究結(jié)果可為光伏發(fā)電板的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：光伏組件；風(fēng)載體型系數(shù)；風(fēng)洞試驗(yàn)；風(fēng)荷載中圖分類號(hào)：TK51文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1oo7—7359(2Ol5)

3、06—0183—031概述太陽能作為一種優(yōu)質(zhì)的可再生能源，越來越受到人們的重／(m，s)視。與之相應(yīng)，我國(guó)太陽能技術(shù)亦獲得了高度重視與迅猛發(fā)展。圖1平均風(fēng)速和紊流度剖面檢光伏組件作為一種有效利用太陽能的新型技術(shù)，得到了廣泛的測(cè)應(yīng)用。為了合理利用屋頂，大量光伏組件安裝于建筑屋頂上。對(duì)●試于安裝在屋頂?shù)墓夥l(fā)電組件來說，風(fēng)荷載是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控驗(yàn)制荷載。因此，提高其抗風(fēng)能力的研究，歷來受到設(shè)計(jì)人員的重與視【I_3】。然而，國(guó)內(nèi)外對(duì)光伏發(fā)電板結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)問題研究較少，其測(cè)風(fēng)載體型系數(shù)一般是參考建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范，然而，屋面光伏

4、組量件的周邊環(huán)境與建筑結(jié)構(gòu)屋面的情況差別太大，利用該規(guī)范計(jì)技算得到的光伏組件風(fēng)荷載勢(shì)必與光伏組件的實(shí)際風(fēng)荷載存在術(shù)較大差別。為了得到單個(gè)光伏組件風(fēng)載體型系數(shù)，本文以單個(gè)屋面光伏組件為研究對(duì)象，采用剛性模型表面測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)方法測(cè)試了在有無女兒墻情況下，不同傾角的屋面光伏組件在不同風(fēng)向腸角情況下的風(fēng)載體型系數(shù)。得到了單個(gè)屋面光伏組件風(fēng)載體型圖2模型處歸一化風(fēng)速功率譜系數(shù)的變化規(guī)律，為屋面光伏組件的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供有用的參考。2風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介本次風(fēng)洞試驗(yàn)在武漢大學(xué)WD一1號(hào)邊界層風(fēng)洞(3．2m寬×2．1m高X16m長(zhǎng))完成

5、，試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)類別為C類風(fēng)場(chǎng)，其平均風(fēng)速剖面、紊流度剖面和風(fēng)速譜分別見圖1、圖2。光伏發(fā)電組件剛性模型縮尺比為1：10，由有機(jī)玻璃制成。光伏組件的尺寸為長(zhǎng)33cm、寬30em、厚0．8em。通過4根圓柱與一塊模擬(a)無女兒墻(b)有女兒墻屋面的地板相連，通過調(diào)節(jié)圓柱的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)光伏組件的傾圖3模型在風(fēng)洞中的照片角，本次試驗(yàn)?zāi)M傾角5。、10。、20o和30。。并通過連接豎向模板矩形底板相連，底板的尺寸為：28emX30cm×1．8em，圓柱模擬女兒墻，對(duì)于單一光伏組件，光伏組件傾角為10o情況下，的直徑為0．5e

6、m，與實(shí)物在外形上保持幾何相似，縮尺比為1：安設(shè)置3種女兒墻高度，分別為0．05m、0．10m和0．15m，同時(shí)，根4。光伏發(fā)電板模型上沿高度布置6列測(cè)點(diǎn)，正反兩面共64個(gè)據(jù)場(chǎng)地情況，考慮光伏組件離女兒墻的距離分別為0．5D、1D、徽測(cè)壓點(diǎn)，測(cè)壓管路與電子掃描閥相連進(jìn)行各點(diǎn)的風(fēng)壓測(cè)試，測(cè)1．5D三種。有無女兒墻的模型如圖3所示。試采樣頻率為33lHz，采樣時(shí)間90s。試驗(yàn)風(fēng)向角間隔15o，共建24個(gè)風(fēng)向角。圖4為模型測(cè)壓點(diǎn)布置及風(fēng)向角示意圖。為了測(cè)筑作者簡(jiǎn)介：龔敏(1984一)，男，湖北荊門人，畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)

7、大學(xué)，碩量風(fēng)洞試驗(yàn)參考高度處風(fēng)速，在模型左前方處安裝了澳大利亞士；工程師，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師。TFI公司生產(chǎn)的眼鏡蛇三維風(fēng)速探頭與模型測(cè)壓同步測(cè)量此處囝2015年第6期(總206期)安徽建筑9ot)o君2。t蟊，器，-器。E強(qiáng))：口(恐)。I暴器，)蠢神，(翳)0’籟o是基，。懈幽‘，o墨，，a匿—■■一c，o0o00q_==-=一=1I—夏——●—一0306o90l201501舯21024o27030o330360圖4模型測(cè)壓點(diǎn)布置及風(fēng)向角示意圖風(fēng)向角／度?！圖72O。傾角平均風(fēng)壓系數(shù)疊加豳0．3?！ぁ?/p>

8、0．20．1-0-10．O．0．1．o．2晉—0．3匿輟．0．4垛-05_0·3墨m-0．6-0．8-0．4-．-0．9檢0306090120150180210240270300330360一lJ0測(cè)—1．1風(fēng)向角／度試一1．2圖5soM角平均風(fēng)壓系數(shù)疊加圈030609012015018021024027030033o36Oo3風(fēng)向角／度圖830。傾角平均風(fēng)壓系數(shù)疊加圖量。技0．0術(shù)-