光伏組件對墻體溫度與溫度應(yīng)力的影響,建筑工程論文太陽能作為一種可再生清潔能源,可及時解決能源短缺的環(huán)境問題.太陽能光伏發(fā)電方式方法具有顯著的安全性、高效性,其噪音與污染均比擬小,能源來源比擬穩(wěn)定,不會遭到資源分布的限制與影響.光伏發(fā)電的設(shè)備具有使用壽命比擬長,使用穩(wěn)定可靠等優(yōu)點.在正常的運行經(jīng)過中,不需要布置工作人員值班,不需要反復(fù)施工,施工周期得到合理的控制.同時,光伏發(fā)電適用于各種需要電源的場合,牽涉的領(lǐng)域廣泛而復(fù)雜.1混凝土溫度應(yīng)力的概述.1.1混凝土溫度應(yīng)力涵義.在自然溫度和日照輻射等條件下,混凝土構(gòu)造物將會以對流、熱傳導(dǎo)和輻射等方式,與外界條件進行著熱交換.在周圍溫度發(fā)生變化的情況下,混凝土的導(dǎo)熱性能處于比擬差的狀態(tài),導(dǎo)致構(gòu)造內(nèi)部的溫度恢復(fù)之前的狀態(tài),造成凝土構(gòu)造中的溫度分布狀態(tài)呈現(xiàn)出不均勻的特征.混凝土構(gòu)造局部材料,可能會遭到溫度的變化影響,產(chǎn)生不同程度的收縮和膨脹,或者是構(gòu)造物內(nèi)各部分材料間會產(chǎn)生不同的約束作用,引發(fā)材料的溫度出現(xiàn)變形,因而產(chǎn)生溫度應(yīng)力.1.2混凝土溫度應(yīng)力的特征.混凝土構(gòu)造的溫度應(yīng)力主要是指,在內(nèi)部材料因溫度變化經(jīng)過中,產(chǎn)生的一種約束應(yīng)力.材料變形約束來源主要包括:自應(yīng)力、次應(yīng)力.自應(yīng)力是指由于不同構(gòu)造內(nèi)部纖維材料溫度的影響,所引起的約束應(yīng)力.次應(yīng)力是指構(gòu)造體系間不同約束的影響,導(dǎo)致構(gòu)造的溫度變形,不能自由發(fā)生而引起的應(yīng)力.與普通的荷載效應(yīng)比照,溫度應(yīng)力具有獨特性,其應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系不符合胡克定律,但能夠利用伯努利的平面變形規(guī)律;混凝土的應(yīng)力分布呈現(xiàn)非線性特征;隨著時間的變化,構(gòu)造的溫度分布產(chǎn)生不同的變化,構(gòu)造內(nèi)部的溫度應(yīng)力具有明顯的時間性.2光伏組件對墻體溫度與溫度應(yīng)力的影響.2.1光伏組件對墻體溫度的影響.首先在墻體內(nèi)部設(shè)置溫度傳感器,共設(shè)置A、B、C、D、E5個測試點,以實現(xiàn)對墻體內(nèi)部溫度的準(zhǔn)確測試.但收集數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)A、B、C、D4個點測試點的溫受環(huán)境影響比擬大,但無明顯的規(guī)律性,還和建筑墻體的實際情況不符,因而不對以上四點進行分析.為此,可選擇墻體中心的測試點,也就是E點處的溫度進行全面的研究,以根據(jù)E點處的溫度變化規(guī)律分析出光伏組件對墻體溫度的影響情況.本次研究分別選擇3013年8月份與4月份中的兩個典型測試日進行測試,如此圖1、圖2、圖3所示.可見,各組的溫度曲線都從上午10:00開場逐步升高,與太陽輻射強度與環(huán)境溫度呈正比,輻射強度與環(huán)境溫度越大,溫度曲線升高月明顯.在8月23日是,由于太陽輻射強度比擬大,且環(huán)境溫度比擬高,光伏組件能夠為HPQ外表起到一定的遮光與隔熱效果,進而導(dǎo)致多數(shù)的日照熱量無法進入墻體,導(dǎo)致HPQ墻體的內(nèi)部溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于HLQ墻體的內(nèi)在溫度.隨著時間的推移,在18:00后,兩者的溫度逐步趨向穩(wěn)定.另外,因4月份的環(huán)境溫度與日照輻射強度均比擬低,其墻體內(nèi)部溫度要明顯低于8月份.通過分析4月28日的溫度曲線能夠看出,墻體的內(nèi)部溫度曲線出現(xiàn)了較大的波動,主要是由于遭到太陽輻射強度、環(huán)境溫度及風(fēng)速等因素的影響.當(dāng)天13:00點前,HPQ墻體的內(nèi)部溫度主要是遭到受光伏組件在運行經(jīng)過中的余熱所能影響,導(dǎo)致其墻體內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于HLQ,主要是該時間段光伏組件的遮光性比擬差.而在13:00后,HLQ墻體的內(nèi)部溫度逐步升高,并高于HPQ墻,之后兩者基本保持一致.另外,從圖2、圖3中能夠看出,在光伏組件的作用下,導(dǎo)致HLQ外表的溫度一直都高于HPQ墻的外表溫度.同時因墻體對溫度的作用存在一定的延遲性,導(dǎo)致墻體外表的溫度波動一直都比內(nèi)部溫度的波動要大.2.2光伏組件對溫度應(yīng)力的影響.采用公式對墻體內(nèi)部應(yīng)力進行計算,計算公式為:華而不實,為墻體的線膨脹系數(shù),而為應(yīng)變計鋼弦的線膨脹系數(shù).對于壁板式墻體構(gòu)造而言,由于墻體厚度比擬小,對墻體的變形無影響,因而對沿墻體厚度方向的溫度應(yīng)力可忽略不計.固然是在陽光溫度的作用下,而在沿墻體高度方向上會出現(xiàn)比擬大的溫度拉應(yīng)力,但由于在墻體的自重影響下,可以對沿墻體高度方向的溫度應(yīng)力可忽略不計.若將整片墻體作為一個整體,在早期兩組墻體內(nèi)部會出現(xiàn)相應(yīng)的拉應(yīng)力,隨著環(huán)境溫度的不斷變化,太陽輻射強度會隨之增大,墻體逐步產(chǎn)生不同程度的膨脹變形現(xiàn)象,導(dǎo)致墻體混凝土內(nèi)部纖維產(chǎn)生不同程度的拉應(yīng)力,不同的墻體產(chǎn)生的拉應(yīng)力差異也比擬大.隨著環(huán)境溫度的升高,上部墻體的膨脹變形,上部墻體的膨脹變形會日趨明顯,增加拉應(yīng)力值.隨著環(huán)境溫度的下降,纖維材料間的膨脹變形會逐步縮小,導(dǎo)致拉應(yīng)力值出現(xiàn)降低的同時,墻體下部出現(xiàn)壓應(yīng)力的區(qū)域不斷增大,加強墻體底部支座處對上部墻體變形的約束作用,直到拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力.在光伏組件能延遲墻體內(nèi)溫度不斷變化的情況下,會控制HPQ墻內(nèi)升溫,與HLQ墻比照之下,HPQ墻內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力需要的時間更多.3分析光伏墻體溫度應(yīng)力有限元應(yīng)力.在ANSYS熱分析經(jīng)過中,主要遵循能量守恒的原理,進行利用平衡方程,采取有限元法求出物體內(nèi)部各節(jié)點的溫度,并把握華而不實的熱物理參數(shù).熱問題主要具體表現(xiàn)出在熱應(yīng)力、熱磁、熱電等方面,此類型問題會包括若干個物理場互相作用的問題,被稱之為耦合場分析.針對耦合場中出現(xiàn)的問題,ANSYS提供了直接耦合法、間接耦合法等分析方式方法.①直接耦合法.耦合單元中包括與耦合場對應(yīng)的自由度,采取耦合單元,只需要進行一次計算便能夠求出出該耦合場的分析結(jié)果.通過單元矩陣或單元荷載向量進行計算,可獲取直接耦合法.②間接耦合法.間接耦合法主要是根據(jù)第一次場分析的結(jié)果,進行分析第二次荷載,完成兩種場的耦合.比方:通過熱分析可獲取節(jié)點溫度,為荷載施加到后續(xù)的應(yīng)力分析場中提供充分的根據(jù),進而實現(xiàn)熱-應(yīng)力耦合.4結(jié)束語.綜上所述,通過結(jié)合實例,對太陽能光伏系統(tǒng)和建筑墻體之間的影響進行分析,以明確光伏組件對墻體溫度與溫度應(yīng)力的影響,對更好的利用太陽能提供了更多的參考.以下為參考文獻:[1]黃元奇.太陽能熱水系統(tǒng)與住宅建筑一體化設(shè)計的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2020.[2]田