太陽能光催化熱電型Trombe 墻綜合性能分析

鄧杰泓 蔡 陽,2 何建煒 周澤宇 趙福云

（1.暨南大學國際能源學院 珠海 519070；2.華南理工大學亞熱帶建筑科學國家重點實驗室 廣州 510640；3.武漢大學動力與機械學院 武漢 430072）

0 引言

建筑能耗約占全球能源消耗的40%[1]，而人們對室內環境舒適性的需求可能會導致建筑能耗的繼續增加。為了有效減少建筑能耗，大量學者提出使用被動式圍護結構，利用太陽能來降低建筑的能源負荷。對已經建成的建筑的維護結構等實施節能改造的活動，完成改造后的建筑節能率可以達到65%[2]。其中Trombe 墻具有成本低、易與建筑立面結合、供熱量大、提供新鮮空氣等優點，因此，其可以降低建筑能耗，減少建筑的能源負荷。

大量學者已經進行研究并將Trombe 墻應用于建筑被動式采暖系統中。但傳統Trombe 墻的功能過于單一，大大限制了其發展和應用。為了豐富傳統Trombe 墻的功能，有學者將傳統Trombe 墻與光催化技術、熱催化技術、光伏發電技術、熱電發電技術相結合組成多功能型Trombe 墻。劉珊珊等[3]提出了一種零能耗光催化型Trombe 墻系統，實驗結果表明，其系統的空氣平均集熱效率為26.7%，與傳統型Trombe 墻相比下降20%；系統的甲醛降解效率為20%～40%。Yu 等[4]提出了熱催化Trombe墻，系統可以完全由太陽能驅動，同時實現室內空氣凈化和空間供暖，實驗結果表明，日空氣熱效率為41.3%，日新風總體積和甲醛總降解量為249.2m3·m-2和208.4mg·m-2。吳雙應等[5]提出了光伏光催化型Trombe 墻，研究了室內外環境溫度對Trombe 墻的性能和功能的影響，結果表明，室外溫度的升高和室內溫度的降低能夠提高系統性能。為提高對太陽光譜的利用效率，實現同時利用光能和熱能，Luo 等[6]提出了光伏熱電型Trombe 墻，對亞熱帶氣候下的墻體性能進行數值研究，從研究結果可以看出，光伏熱電型Trombe 墻的節能率接近480%，其他城市每年可節約29.19kWh·m-2～62.94kWh·m-2的能量。此外，Cai 等[7]探討了光伏熱電耦合系統性能，實驗結果表明，光伏系統是造成光伏熱電耦合系統?損失的主要元件，其損失可達到70%以上。

有學者在研究建筑被動式采暖系統時，通過優化Trombe 墻的結構，來達到系統更優的性能。Pourghorban 等[8]提出了通過改進玻璃單元的規格來提高Trombe 墻的效率的方案，結果表明，采用先進的玻璃裝置的Trombe 墻，供暖時間縮短48.8%，舒適度改善23.9%，但平均增加了22.7%的冷卻時間和2.2%的過熱時間。Islam 等[9]研究出光伏系統與Trombe 墻體系統（PVTW）的集成在建筑熱負荷調節和電能生產方面是有效的。通過增加百葉窗，可以調節空氣流通量，提供遮陽。通過在兩種配置的氣隙中安裝一個帶有最佳角度為60°的百葉窗，可以系統地調節測試室內的溫度。采用PVTW 配置時，百葉窗的最高溫度比采用TW配置時低4.7℃。Hernandez 等[10]研究發現，透過透明墻的熱損失約占接收太陽輻射的60%，但系統仍能保持室內溫度在35℃以上。在墨西哥兩個氣候寒冷的城市最冷的日子里，系統最大的能量儲存大約是109MJ，最熱的日子里大約是70MJ，在沒有日照的時候，由蓄熱墻供應能量給室內的空氣。

本文將傳統Trombe 墻與光催化技術結合，考慮對太陽能全光譜的利用，再與熱電發電技術相結合，提出了具有空氣凈化、熱電發電、采暖通風等功能的光催化熱電型Trombe 墻。盡管熱電發電效率比光伏低，但熱電材料處于實驗室研發階段，熱電材料的性能也在不斷提升，其在太陽能綜合利用方面的潛力是可以預見的。利用集總參數法對該耦合模型進行數值模擬分析，討論不同太陽輻射強度、不同流道高度、不同流道寬度對系統運行性能和功能的影響。本研究可以進一步優化系統的結構，增強其節能潛力，并對建筑墻體性能提升和污染物凈化提供了理論和技術基礎。

1 物理和數學模型

1.1 物理模型

光催化熱電型Trombe 墻安裝在建筑物朝南的墻壁上，其物理模型如圖1（a）所示。其由五部分組成：玻璃蓋板、TiO2催化劑涂層、空氣流道、集熱板、熱電發電模塊。當系統運行時，TiO2涂層吸收太陽輻射中的紫外光，用以光催化降解流道內空氣中的甲醛，而沒被利用的可見光和紅外光被集熱板吸收。集熱板將吸收到的太陽輻射，以熱能的形式使集熱板溫度上升，一部分將集熱板周圍的空氣加熱，使流道內空氣產生一定的壓強差，形成自然對流，讓凈化后的熱空氣通過流道出口進入室內，達到采暖和凈化空氣的目的；另一部分集熱板作為熱源為熱電模塊提供熱流，熱電模塊冷熱端出現溫差，由塞貝克效應產生電流，為建筑供電。

圖1 光催化熱電型Trombe墻結構示意圖及其簡化模型圖Fig.1 Schematic diagram and simplified model of photocatalytic thermoelectric Trombe wall

1.2 數學模型

基于圖1 的物理模型，簡化后的數學模型如圖1（b）。整個系統模型的結構參數如表1 所示。其中，本文主要研究流道的高度、寬度以及太陽輻射強度對本系統運行性能的影響，故流道高度（玻璃蓋板高度）根據需要調整為1m、1.4m、1.8m、2.2m、2.6m、3m；流道間距和進出口高度根據需要調整為0.02m、0.04m、0.05m、0.06m、0.08m、0.10m。

表1 幾何參數Table 1 Geometrical parameter

表2 符號及意義Table 2 Symbols and Meanings

表3 反應參數Table 3 Response parameter

在模型建立的過程中，為簡化數值計算，做以下假設：

（1）Trombe 墻的所有表面都是粗糙表面和灰體表面[11]；

（2）模型中所需的物性參數皆為常數[12]；

（3）TiO2涂層只吸收紫外光[13]；

（4）流道內的氣體視為理想氣體，只參與對流換熱[12]；

（5）熱電模塊均勻分布，熱電模塊之間的空隙視為絕熱。

1.2.1 能量平衡分析

對玻璃蓋板，室外環境空氣在玻璃蓋板外表面形成對流進行能量交換，天空直接輻射到玻璃蓋板進行能量交換，流道內空氣在玻璃蓋板內表面形成對流進行能量交換，集熱板與玻璃蓋板相互輻射進行能量交換，玻璃蓋板吸收太陽輻射，其能量平衡方程為：

其中的參數由公式（2）[14]、公式（3）[15]、公式（4）[15]、公式（5）[16]、公式（6）、公式（7）、公式（8）[16]計算：

對流道內的空氣，流道內空氣在玻璃蓋板內表面形成對流進行能量交換，流道內空氣在集熱板表面形成對流進行能量交換，流道進出口空氣溫度差形成的能量變換，其能量平衡方程為：

其中的參數由公式（10）[17]、公式（11）[18]（層流）、公式（12）[19]（紊流）計算：

對集熱板，玻璃蓋板與集熱板相互輻射進行能量交換，流道內空氣在集熱板表面形成對流進行能量交換，熱電模塊與集熱板進行熱傳導，其能量平衡方程為：

對墻體，室內環境與墻體進行能量交換，保持室內溫度不變，熱電模塊與墻體進行熱傳導，其能量平衡方程為：

對熱電模塊，一端與集熱板進行熱傳導，另一端與墻體進行熱傳導，其能量平衡方程為：

1.2.2 質量平衡分析

以甲醛為主要污染物進行分析，其反應過程主要與流道的流速、流道高度、流道寬度、對流傳質系數以及催化反應速率等參數相關?？諝庵屑兹┡c催化劑表面進行對流傳質，流道進出口甲醛濃度差形成的質量變換，其方程為：

其中的參數由公式（17）[20]、公式（18）、公式（19）[22]、公式（20）[12]、公式（21）[23]計算：

1.2.3 性能評價參數

本文提出得熱量Q的概念來評價光催化熱電型Trombe 墻的熱性能。得熱量Q，即室內空氣在通過系統運行后獲得的熱量，也即在冬季供暖模式下，為維持室內恒定溫度所減少的建筑能耗。因此，得熱量Q為：

從式（22）可以看出，得熱量Q表示的是一個小時內室內空氣得到的熱量，J·h-1。

熱效率ηth為：

吸附熱力學的分析有助于了解樹脂吸附后其內在能量的變化以及吸附機制，主要包括焓變（ΔH，k J·mol-1），自由能變化（ΔG，k J·mol-1）和熵變（ΔS，k J·（mol·K）-1）。

從式（24）可以看出，凈化空氣量CADR表示的每小時產生相對進口空氣來講已經清除掉100%的甲醛的空氣，m3·h-1。

等效降解效率ηHCHO為：

Yu 等[24]通過空氣凈化器的性能參數CADR、功率等，計算出空氣凈化器輸送等量凈化后的空氣所需要的電能，以此來代替系統降解甲醛所消耗的能量。其中，平均10.8kJ 的電能能產生1 m3的清潔空氣量。

引入熱電發電強度Z來評價光催化熱電型Trombe 墻的發電性能。

由式（26）可以看出，熱電發電強度Z表示每平方米的發電功率，W·m-2。

發電效率ηe為：

式中，Pe為所有熱電模塊的發電功率，W。

總效率為：

1.2.4 模型驗證

圖2 模型驗證Fig.2 Model validation

2 結果分析與討論

為實現太陽能全光譜的利用，研究光催化熱電型Trombe 墻的節能潛力，討論了不同太陽輻射強度、不同流道高度、不同流道寬度下系統的熱性能、空氣凈化性能以及熱電發電性能。綜合考慮到不同建筑物墻體的參數，本文討論的流道高度在1m 到3m 之間，流道寬度在0.02m 到0.10m 之間?？紤]一天24 小時太陽輻射強度不同，本文討論的太陽輻射強度在100W·m-2到800W·m-2。在本文的研究中，以下參數不變：室內甲醛濃度和入口甲醛濃度為900ppb，室內溫度和入口溫度為25℃，室外溫度為0℃，室外環境風速為1m·s-1，熱電發電模塊數量為200 個·m-2。同時，考慮到催化劑涂層會降低玻璃蓋板透光率，因此本文在初始化設定時已經加入催化劑涂層的影響因素，將玻璃蓋板透光率設定為Yu 等通過實驗測定的催化劑涂層玻璃的透光率0.75[12]。

2.1 流道的高度H 和寬度W 的影響

在本節中，保持太陽輻射強度為800W·m-2，研究了流道高度H從1m 增加到3m、流道寬度W從0.02m 增加到0.10m 時的光催化熱電型Trombe墻的熱性能、空氣凈化性能和熱電發電性能，模擬結果如圖3 所示。

圖3 流道高度和寬度對系統性能的影響Fig.3 Influence of channel height and width on system performance

圖3（a）為得熱量Q隨流道高度H和流道寬度W的變化情況。當流道內空氣吸收熱量，溫度上升，形成熱壓差，空氣從底部向上流動，形成自然對流。隨著H的增大，Q呈上升趨勢，流道高度越高，空氣在流道內停留時間越長，與集熱板換熱時間越長，到達出口時的溫度就越高，進而得熱量越大；隨著W的增大，Q呈上升趨勢，當流道寬度為0.02m 時，整體流道截面積較小，導致流速較快，空氣在流道內停留時間較短，換熱時間短，得熱量小。在H=1m 的情況下，當W從0.02m 變化 到 0.10m 時，Q從 364.33kJ·h-1上 升 到406.29kJ·h-1，增加了11.52%；而當H=3m 的情況下，當W從0.02m變化到0.10m時，Q從925.51kJ·h-1上升到1175.24 kJ·h-1，增加了26.98%。其中，在H=1m，W=0.02m 時，Q達到最小值為364.33kJ·h-1；在H=3m ，W=0.10m 時，Q達 到 最 大 值 為1175.24kJ·h-1。

圖3（b）為空氣凈化量CADR隨流道高度H和流道寬度W的變化情況。隨著H的增大，CADR呈上升趨勢，流道高度越高，對應出口溫度越高，流道內空氣流速越快，雖然空氣停留時間短，甲醛降解略低，但總體空氣凈化量大；當H為1m 到2.2m 時，隨著W的增大，CADR呈下降趨勢，而當H為2.6～3m 時，CADR呈上升趨勢。在H=1m的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，CADR從9.15m3·h-1下降到8.77m3·h-1，減少了4.14%；而當H=3 m 的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m時，CADR從23.23m3·h-1上升到26.68m3·h-1，增加了14.84%。其中，在H=1m，W=0.08m 時，CADR達到最小值為8.76m3·h-1；在H=3m，W=0.04m 時，CADR達到最大值為27.30m3·h-1。

圖3（c）為熱電發電強度Z隨流道高度H和流道寬度W的變化情況。隨著H的增大，Z呈上升趨勢，流道高度越高，集熱板溫度越高，熱電模塊冷熱端溫差越大，發電強度越大；當H為1m 時，隨著W的增大，Z呈上升趨勢，而當H為1.4m 到3m 時，Z先下降后上升，當流道寬度為0.02m 時，流速較快，集熱板被空氣帶走的熱量少，熱電模塊冷熱端溫差大，發電強度大。在H=1m 的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，Z從0.0233W·m-2上升到0.0253W·m-2，增加了8.72%；在H=3m 的情況下，W=0.04m 時，Z最小為0.0252W·m-2，W=0.02m 時Z取得最大值為0.0261W·m-2，增加了3.88%。其中，在H=1m，W=0.02m 時，Z達到最小值為0.0233W·m-2；在H=3m，W=0.02m 時，Z達到最大值為0.0261W·m-2。

圖3（d）為系統總效率ηtol隨流道高度H和流道寬度W的變化情況。隨著H的增大，ηtol呈下降趨勢，流道高度越高，得熱量增長速度跟不上太陽能的增長速度，熱效率就會越小，而熱效率占總效率的絕大部分，總效率也越??；隨著W的增大，ηtol整體上呈上升趨勢，流道寬度為0.02m 時，熱效率較小，總效率較小。在H=1m 的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，ηtol從31.19%上升到33.77%，增加了8.30%；在H=3m 的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，而ηtol從26.20%上升到32.84%，增加了25.34%。其中，在H=3m，W=0.02m時，ηtol達到最小值為26.20%；在H=1m，W=0.06m時，ηtol達到最大值為33.92%。

2.2 太陽輻射強度G 和流道高度H 的影響

在本節中，保持流道寬度為0.05m，研究了太陽輻射強度G從100W·m-2增加到800W·m-2、流道高度H從1m 增加到3m 時的光催化熱電型Trombe墻的熱性能、空氣凈化性能和熱電發電性能，模擬結果如圖4 所示。

圖4 太陽輻射強度和流道高度對系統性能的影響Fig.4 Influence of solar radiation intensity and channel height on system performance

圖4（a）為得熱量Q隨太陽輻射強度G和流道高度H的變化情況。隨著G的增大，Q呈上升趨勢，太陽光照強度越大，集熱板表面的溫度越高，流道內空氣的溫度也就越高，得熱量越大；隨著H的增大，當G=100W·m-2時，Q小于0 且呈下降趨勢，即H越大，維持室內溫度為25℃需要提供更多的熱量，當G為200W·m-2到800W·m-2時，Q呈上升趨勢，流道高度越高，空氣在流道內停留時間越長，與集熱板換熱時間越長，到達出口時的溫度就越高，進而得熱量越大。在G=100W·m-2的情況下，當H從1m 變化到3m 時，Q從-3.16kJ·h-1下降到-9.47kJ·h-1，減少了200%；在G=800W·m-2的情況下，當H從1m 變化到3m 時，Q從406.49kJ·h-1上升到1136.47kJ·h-1，增加了179.58%。其中，在G=100W·m-2，H=3m 時，Q達到最小值為-9.47kJ·h-1；在G=800W·m-2，H=3m 時，Q達到最大值為1136.47kJ·h-1。

圖4（b）為凈化空氣量CADR隨太陽輻射強度G和流道高度H的變化情況。隨著G的增大，CADR呈上升趨勢，太陽輻射強度越大，出口溫度越高，流道內流速越快，空氣凈化量越大；隨著H的增大，CADR呈上升趨勢，流道高度越高，對應出口溫度越高，流道內空氣流速越快，雖然空氣停留時間短，甲醛降解略低，但總體空氣凈化量大。在G=100W·m-2的情況下，CADR為0，此時系統不向室內送風；在G=800W·m-2的情況下，當H從1m 變 化 到3m 時，CADR從8.78m3·h-1上 升 到27.04m3·h-1，增加了207.91%。其中，在G為100W·m-2到300W·m-2時，CADR都 為0；在G=800W·m-2，H=3m 時，CADR達到最大值為27.04m3·h-1。

圖4（c）為熱電發電強度Z隨太陽輻射強度G和流道高度H的變化情況。隨著G的增大，Z先下降后上升，太陽輻射強度為100W·m-2時，集熱板一端的溫度較低，熱電模塊產生反向電流，太陽輻射強度越大，熱電模塊冷熱端溫差越大，產生的正向電流越大，發電強度越大；當G為100W·m-2到300W·m-2時，隨著H的增大，Z不變，當G為400W·m-2到800W·m-2時，Z呈上升趨勢，流道高度越高，集熱板溫度越高，熱電模塊冷熱端溫差越大，發電強度越大。在G=100W·m-2的情況下，Z為0.0028W·m-2，增量為0；在G=800W·m-2的情況下，當H從1m 變化到3m 時，Z從0.0237W·m-2上升到0.0252W·m-2，增加了6.32%。其中，在G=200W·m-2時Z達到最小值為4.72×10-6W·m-2；在G=800W·m-2，H=3m 時，Z達 到 最 大 值 為0.0252W·m-2。

圖4（d）為系統總效率ηtol隨太陽輻射強度G和流道高度H的變化情況。隨著G的增大，ηtol總體上呈上升趨勢，太陽輻射強度越大，得熱量越大，熱效率越高，總效率也越高；隨著H的增大，ηtol總體上呈下降趨勢，流道高度越高，得熱量增長速度跟不上太陽能的增長速度，熱效率就會越小，而熱效率占總效率的絕大部分，總效率也越小。在G=100W·m-2的情況下，當H從1m 變化到3m 時，ηtol為0.00278%，增量為0；在G=800W·m-2的情況下，當H從1m 變化到3m 時，ηtol從33.83%下降到32.05%，減少了5.25%。其中，在G=200W·m-2時，ηtol達到最小值為0.00236%；在G=800W·m-2，H=1m 時，ηtol達到最大值為33.83%。

2.3 太陽輻射強度G 和流道寬度W 的影響

在本節中，保持流道高度為1m，研究了太陽輻射強度G從100W·m-2增加到800W·m-2、流道寬度W從0.02m 增加到0.10m 時的光催化熱電型Trombe 墻的熱性能、空氣凈化性能和熱電發電性能，模擬結果如圖5 所示。

圖5 太陽輻射強度和流道寬度對系統性能的影響Fig.5 Influence of solar radiation intensity and channel width on system performance

圖5（a）為得熱量Q隨太陽輻射強度G和流道寬度W的變化情況。隨著G的增大，Q呈上升趨勢，太陽光照強度越大，集熱板表面的溫度越高，流道內空氣的溫度也就越高，得熱量越大；隨著W的增大，Q呈上升趨勢，當流道寬度為0.02m 時，整體流道截面積較小，導致流速較快，空氣在流道內停留時間較短，換熱時間短，得熱量小。在G=100W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m時，Q從-3.44kJ·h-1上 升 到-2.98kJ·h-1，增 加 了13.31%；在G=800W·m-2的情況下，當W從0.02m變 化 到0.10m 時，Q從364.33 kJ·h-1上 升 到406.29kJ·h-1，增 加 了 11.52% 。其 中，在G=100W·m-2，W=0.02m 時，Q達到最小 值為-3.44kJ·h-1；在G=800W·m-2，W=0.06m 時，Q達到最大值為408.09kJ·h-1。

圖5（b）為凈化空氣量CADR隨太陽輻射強度G和流道寬度W的變化情況。隨著G的增大，CADR呈上升趨勢，太陽輻射強度越大，出口溫度越高，流道內流速越快，空氣凈化量越大；當G為400W·m-2時，隨著W的增大，CADR先上升后下降，當G為500W·m-2到800W·m-2時，CADR先下降后上升。在G=100W·m-2的情況下，CADR為0；在G=800W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，CADR從9.15m3·h-1下降到8.77m3·h-1，減少了4.14%。其中，在G為100W·m-2到300W·m-2時，CADR都為0；在G=800W·m-2，W=0.02m 時，CADR達到最大值為9.15m3·h-1。

圖5（c）為熱電發電強度Z隨太陽輻射強度G和流道寬度W的變化情況。隨著G的增大，Z先下降后上升；當G為100W·m-2時，隨著W的增大，Z呈下降趨勢，當G為200W·m-2到800W·m-2時，Z呈上升趨勢。在G=100W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，Z從0.0032W·m-2下降到0.0026W·m-2，減少了18.42%、；在G=800W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，Z從0.0233W·m-2上升到0.0253W·m-2，增加了8.72%%。其中，在G=200W·m-2，W=0.04m 時，Z達到最小值為9.11×10-7W·m-2；在G=800W·m-2，W=0.10m時，Z達到最大值為0.0253W·m-2。

圖5（d）為系統總效率ηtol隨太陽輻射強度G和流道寬度W的變化情況。隨著G的增大，ηtol總體上呈上升趨勢，太陽輻射強度越大，得熱量越大，熱效率越高，總效率也越高；隨著W的增大，ηtol總體上呈上升趨勢，流道寬度為0.02m 時，熱效率較小，總效率較小。在G=100W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，ηtol從0.00315%下降到0.00257%，減少了18.41%；在G=800W·m-2的情況下，當W從0.02m 變化到0.10m 時，ηtol從31.19%上升到33.77%，增加了8.30%。其中，在G=200W·m-2，W=0.04m 時，ηtol達 到 最 小 值 為0.000000455%；在G=800W·m-2，W=0.10m 時，ηtol達到最大值為33.77%。

2.4 光催化熱電型Trombe 墻綜合節能分析

在本節中，保持流道高度為1m，流道寬度為0.05m，討論太陽輻射強度為200W·m-2、400W·m-2、600W·m-2、800W·m-2時光催化熱電型Trombe 墻不同性能對太陽能的利用效率。為更好地評價系統對太陽能的利用效率，用常用空調產生等量制熱量所消耗的電能，代替系統的得熱量，制熱效率設為90%；用空氣凈化器輸送等量凈化后的空氣所需要的電能，以此來代替系統降解甲醛所消耗的能量；熱電模塊產生的電能則直接計算。用公式（29）～（32）計算：

每小時接收的太陽能為：

得熱量的等效電能為：

產生同等清潔空氣量所消耗的電能為：

熱電模塊發電產生的電能為：

由圖6 可以看出，在G為200W·m-2時，系統的總等效電能小于1%，未利用的太陽能接近100%；當G為400W·m-2到800W·m-2時，系統的總等效電能呈上升趨勢，在太陽輻射強度為400W·m-2時，系統節約的等效電能約為144kJ，能量轉換效率約為20%；在太陽輻射強度為600W·m-2，系統節約的等效電能約為345.6kJ，能量轉化效率為32%；在太陽輻射強度為800W·m-2，系統節約的等效電能約為547.2kJ，能量轉化效率為38%。其中，得熱量的等效電能所占比例最大，其次是產生同等清潔空氣量的等效電能，熱電發電的電能最小，由于熱電發電所產生的能量數量級較小，所以在圖中無法直接表現出來。

圖6 等效能量及比例Fig.6 Equivalent energy and proportion

3 結論

本文建立了光催化熱電型Trombe 墻性能分析的穩態集總模型，因系統的得熱量較大，其主要在冬季條件下運行，以此降低建筑的熱負荷。研究了不同太陽輻射強度、不同流道高度和寬度下光催化熱電型Trombe 墻的熱性能、空氣凈化性能和熱電發電性能。主要結論如下：

（1）隨著太陽輻射強度G的增大，光催化熱電型Trombe 墻的得熱量Q呈上升趨勢，空氣凈化量CADR呈上升趨勢，熱電發電強度Z先下降后上升，總效率ηtol呈上升趨勢。其中，Q最大可以達到1136.47kJ·h-1，CADR最大可以達到27.04m3·h-1，Z最大可以達到0.0253W·m-2，在總效率ηtol達到最大值33.92%時，G=800W·m-2。

（2）隨著流道高度H的增大，光催化熱電型Trombe 墻的得熱量Q總體呈上升趨勢，空氣凈化量CADR呈上升趨勢，熱電發電強度Z呈上升趨勢，總效率ηtol呈下降趨勢。其中，Q最大可以達到1175.24kJ·h-1，CADR最大可以達到27.30m3·h-1，Z最大可以達到0.0261W·m-2，在總效率ηtol達到最大值33.92%時，H=1m。

（3）隨著流道寬度W的增大，光催化熱電型Trombe 墻的得熱量Q呈上升趨勢，除去W=0.02m外，空氣凈化量CADR總體上變化較小，熱電發電強度Z無明顯變化規律，總效率ηtol呈上升趨勢。其中，Q最大可以達到1175.24kJ·h-1，CADR最大可 以 達 到 27.30m3·h-1，Z最 大 可 以 達 到0.0261W·m-2，在總效率ηtol達到最大值33.92%時，W=0.06m。

（4）隨著太陽輻射強度G的增大，系統的等效電能呈上升趨勢。其中在G=800W·m-2時，能量轉換效率約為38%，每小時可節約等效電能約為547.2kJ。