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不同型式PV/T一體化系統(tǒng)的對比研究

發(fā)布時間:2020-12-07 21:49
  本文針對熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,建立三種熱水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過所建的模型,比較三者在南京地區(qū)不同典型季節(jié)工況下的熱效率、電效率以及全年工況下的能量收益。模擬結(jié)果表明:在各典型工況下,熱泵型PV/T系統(tǒng)熱效率、電效率均最高,水冷型PV/T系統(tǒng)熱效率高于熱管型PV/T系統(tǒng),但電效率略低于熱管型PV/T系統(tǒng)。若用戶全年若以供熱為主的情況下,則優(yōu)先采用熱泵型PV/T系統(tǒng)。若以發(fā)電或節(jié)電為目的,宜采用水冷型或熱管型PV/T系統(tǒng)。 

【文章來源】:建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2017年09期 第1-7+81頁

【文章頁數(shù)】:8 頁

【部分圖文】:

不同型式PV/T一體化系統(tǒng)的對比研究


熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖

原理圖,水冷型,熱水系統(tǒng),原理圖


10]等人對9種不同結(jié)構(gòu)形式的PV/T集熱器進行模擬研究,結(jié)果表明渠槽式PV/T集熱器效率最高。渠槽式制造麻煩,且需要考慮液體防漏問題,而管板式PV/T效率僅比其低2%,制造工藝簡單,是一個比較好的選擇。因此,本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結(jié)構(gòu)形式均采用管板式。如圖1所示,從上而下依次為:鋼化玻璃、電池組件(EVA膠膜+電池片+EVA膠膜+TPT絕緣層)、吸熱鋁板、銅管道(熱管型PV/T系統(tǒng)為熱管)、保溫層。圖2、3、4分別為熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖。圖1集熱器的結(jié)構(gòu)圖圖2熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖3水冷型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖4熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖2數(shù)學(xué)模型本文中熱泵型PV/T系統(tǒng)(PV-SAHP)、水冷型PV/T系統(tǒng)(PV-WC)中除儲水箱采用動態(tài)模型外,其他各個部件均采用穩(wěn)態(tài)模型。熱管型PV/T系統(tǒng)(PV-HP)的PV/T集熱器以能量守恒方程為基礎(chǔ),建立動態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中集熱器模型包括玻璃蓋板微分方程、光伏電池層微分方程、集熱板微分方程、熱管微分方程以及換熱器內(nèi)的冷卻水微分方程六部分,將各個微分方程離散化,采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結(jié)合系統(tǒng)工作循環(huán)過程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)進行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型太陽輻射能落到PV/T集熱器后,其中一部分能量轉(zhuǎn)化成電能,一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能被工質(zhì)吸收,剩余部分能量散失到環(huán)境中。PV/T集熱器的穩(wěn)態(tài)能量平衡方程表述為:(1)光伏電池吸收太陽輻射能后產(chǎn)出的電能表達(dá)式則為:(2)散失到環(huán)境中的能量表達(dá)式為:(3)式中:UL為以Tpv為參照溫度的PV/T集熱器總熱損失系數(shù),即EVAEVA+TPT+EVA  áááèéáááQ

原理圖,熱水系統(tǒng),熱管,原理圖


PV/T集熱器進行模擬研究,結(jié)果表明渠槽式PV/T集熱器效率最高。渠槽式制造麻煩,且需要考慮液體防漏問題,而管板式PV/T效率僅比其低2%,制造工藝簡單,是一個比較好的選擇。因此,本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結(jié)構(gòu)形式均采用管板式。如圖1所示,從上而下依次為:鋼化玻璃、電池組件(EVA膠膜+電池片+EVA膠膜+TPT絕緣層)、吸熱鋁板、銅管道(熱管型PV/T系統(tǒng)為熱管)、保溫層。圖2、3、4分別為熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖。圖1集熱器的結(jié)構(gòu)圖圖2熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖3水冷型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖4熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖2數(shù)學(xué)模型本文中熱泵型PV/T系統(tǒng)(PV-SAHP)、水冷型PV/T系統(tǒng)(PV-WC)中除儲水箱采用動態(tài)模型外,其他各個部件均采用穩(wěn)態(tài)模型。熱管型PV/T系統(tǒng)(PV-HP)的PV/T集熱器以能量守恒方程為基礎(chǔ),建立動態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中集熱器模型包括玻璃蓋板微分方程、光伏電池層微分方程、集熱板微分方程、熱管微分方程以及換熱器內(nèi)的冷卻水微分方程六部分,將各個微分方程離散化,采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結(jié)合系統(tǒng)工作循環(huán)過程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)進行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型太陽輻射能落到PV/T集熱器后,其中一部分能量轉(zhuǎn)化成電能,一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能被工質(zhì)吸收,剩余部分能量散失到環(huán)境中。PV/T集熱器的穩(wěn)態(tài)能量平衡方程表述為:(1)光伏電池吸收太陽輻射能后產(chǎn)出的電能表達(dá)式則為:(2)散失到環(huán)境中的能量表達(dá)式為:(3)式中:UL為以Tpv為參照溫度的PV/T集熱器總熱損失系數(shù),即EVAEVA+TPT+EVA  áááèéáááQ=Q+Q+Q(1)áááQIA=β

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]太陽能光伏光熱一體化技術(shù)的研究及應(yīng)用[J]. 荊樹春,朱群志,陸佳偉.  電源技術(shù). 2014(10)
[2]新型光伏-太陽能環(huán)形熱管/熱泵復(fù)合系統(tǒng)[J]. 張龍燦,裴剛,張濤,季杰.  化工學(xué)報. 2014(08)
[3]聯(lián)合熱泵的光伏光熱一體化系統(tǒng)的性能評價[J]. 荊樹春,朱群志,段芮,張靜秋,李赫男.  可再生能源. 2013(11)
[4]太陽能光伏/熱(PV/T)技術(shù)的研究進展[J]. 董丹,秦紅,劉重裕,靳曉釩.  化工進展. 2013(05)
[5]光電光熱建筑一體化(BIPVT)概論[J]. 龍文志.  中國建筑金屬結(jié)構(gòu). 2012(09)
[6]光伏/光熱(PVT)系統(tǒng)概況與評價[J]. 王寶群,姚強,宋薔,盧智恒.  太陽能學(xué)報. 2009(02)

博士論文
[1]熱管式光伏光熱綜合利用系統(tǒng)的理論和實驗研究[D]. 符慧德.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]光伏太陽能熱泵系統(tǒng)的模擬研究和經(jīng)濟性分析[D]. 馮琳.南京理工大學(xué) 2012



本文編號:2903949

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