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新能源及节能技术

中国科学技术大学季杰教授团队开展了半透明光伏双层通风窗/幕墙的研究，半透明光伏双层通风窗/幕墙工作原理和运行模式如图所示。在晴朗白天打开通风窗/幕墙底部和顶部的通风口，由于半透明光伏玻璃内部的光伏电池在发电同时能够产生大量余热，流道空气得到持续加热，流道内存在温度差并产生热虹吸效应。在该效应作用下，流道外部空气（室内空气或室外空气）被抽吸进入流道经加热后送至室内或排至室外，与此同时，流道内对流换热得到强化，降低了光伏玻璃温度，改善光伏电池的工作环境，提高电池的电性能。根据流道空气循环方式的不同，光伏双层通风窗/幕墙的工作模式可以分为：外循环模式、内循环模式和保温模式。外循环模式能够减小建筑通过窗/幕墙的得热，进而减小夏季建筑空调负荷；内循环模式将加热后的空气送入室内，能够增加室内得热，实现建筑被动采暖；保温模式能够增大窗/幕墙的热阻，减小建筑热损，降低建筑空调负荷。

半透明光伏双层通风窗/幕墙研究成果亮点包括：①将太阳能光伏光热综合利用技术与建筑外窗/幕墙集成，有利于建筑节能并减少建筑对传统能源的依赖，具有良好的环境效益。②突破传统光伏窗/幕墙的单一功能，提出多种半透明光伏双层通风窗/幕墙并在国际期刊发表相关文章12篇，提出多种半透明光伏通风窗/幕墙包括：与真空玻璃结合的光伏真空通风窗、与建筑一次回风空调系统结合的光伏双层通风幕墙，和具有热催化氧化甲醛功能的空气净化型光伏双层通风窗。在向建筑提供包括发电、采光、净化室内空气等多种功能的同时，解决了室内光污染和夏季室内过热问题，改善室内人居环境，实现太阳能建筑利用的多元化，为光伏窗/幕墙技术的发展提供了新的思路和方案。③综合考虑光伏通风窗/幕墙对太阳能综合利用、建筑用能负荷、室内光/热环境、空气品质及四者之间耦合机理并展开深入研究，丰富与完善建筑光伏双层通风窗/幕墙理论研究体系。④与传统晶硅光伏窗/幕墙相比，项目所提出的半透明光伏通风窗/幕墙具有均匀美观的外形，整体感强，能够提高建筑的吸引力和实现城市美化。

季杰教授为中国科学技术大学讲席教授，获得2022年中国产学研合作促进会“产学研合作创新奖”、中国可再生能源学会科技人物唯一“杰出贡献奖”、中国可再生能源学会技术发明奖一等奖等多项荣誉。 季杰教授团队长期从事太阳能光电光热综合利用和建筑环境等方面的理论与技术的研究工作。课题组依托中国科学院太阳能光热综合利用研究示范中心和太阳能光热综合利用安徽省重点实验室，为项目的开展提供了良好的工作平台和环境。中心拥有太阳能焓差实验室测试平台、多处可对比热箱实验平台、太阳能光电光热综合性能检测与评估平台、太阳能聚光发电供热综合利用示范平台、物理气相沉积实验室、化学合成实验室、物性测试实验室、太阳能热利用关键材料中试研究车间等，能够为光伏光热系统的加工、检测、试验提供硬件支持。实验室拥有计算流体力学仿真软件 ANSYS Fluent、数学建模软件 MATLAB、瞬时系统模拟程序TRNSYS以及建筑能耗模拟软件EnergyPlus 等模拟仿真软件，能够为光伏光热综合利用系统以及太阳一体化建筑的动态性能模拟提供软件支持，为科技成果产业化落地提供技术支持。

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