【摘要】：能源危機(jī)的日益加劇和建筑能耗的不斷增長(zhǎng),使建筑節(jié)能成為各國政府共同關(guān)注的問題。新風(fēng)系統(tǒng)有利于改善室內(nèi)空氣品質(zhì),但其能耗占建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗的20%-40%。因此,研究和開發(fā)新型的建筑新風(fēng)設(shè)備,綜合利用太陽能和余熱回收技術(shù)來減少建筑新風(fēng)能耗,對(duì)建筑節(jié)能具有重要意義。光伏光熱-熱電熱回收新風(fēng)(PVT-TEV)系統(tǒng)利用光伏發(fā)電驅(qū)動(dòng)熱電熱回收(TEV)系統(tǒng),在利用太陽能發(fā)電的同時(shí)預(yù)熱新風(fēng),并主動(dòng)回收室內(nèi)排風(fēng)余熱處理新風(fēng)。本文對(duì)PVT-TEV系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究,建立并驗(yàn)證了 PVT-TEV系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化了系統(tǒng)工作參數(shù),并對(duì)系統(tǒng)在不同氣候分區(qū)下的性能進(jìn)行了模擬研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:首先,建立了 PVT系統(tǒng)的發(fā)電模型并得到了光伏電池的I-U特性曲線。基于控制體積模型與區(qū)域模型,建立了 PVT系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)傳熱模型,并利用有限差分法求解計(jì)算。對(duì)TEV系統(tǒng)進(jìn)行傳熱分析并建模。最后將三者耦合,建立了 PVT-TEV系統(tǒng)的數(shù)值模型。其次,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證PVT-TEV系統(tǒng)數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。在長(zhǎng)沙搭建了PVT-TEV系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),測(cè)試了冬季工況下系統(tǒng)的發(fā)電與傳熱性能。結(jié)果顯示模擬值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好,PVT-TEV系統(tǒng)的數(shù)值模型具有較高的精度。再次,利用建立的數(shù)值模型對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。模擬了 PVT-TEV系統(tǒng)在不同新風(fēng)體積流量、工作電流與室內(nèi)溫度情況下的性能變化。結(jié)果表明增大新風(fēng)的體積流量可以提高PVT-TEV系統(tǒng)的熱性能與發(fā)電性能。TEV系統(tǒng)的得熱量與新風(fēng)送風(fēng)溫度隨工作電流的上升而增大,總制熱系數(shù)隨著工作電流的增大而減小。室內(nèi)溫度越高,系統(tǒng)的總得熱量與總制熱系數(shù)越大。最后,利用所建立的數(shù)值模型分析了 PVT-TEV系統(tǒng)在中國不同氣候分區(qū)下的節(jié)能潛力。結(jié)果表明,拉薩地區(qū)的平均太陽能利用效率最高,其次是沈陽和北京。由于環(huán)境溫度高且日照匱乏,長(zhǎng)沙的太陽能利用效率最低。此外,本文還分析了工作電流對(duì)不同氣候區(qū)域的PVT-TEV系統(tǒng)的性能影響,為系統(tǒng)在不同地區(qū)應(yīng)用時(shí)的電流選用提供參考。綜合利用太陽能和建筑排風(fēng)余熱處理新風(fēng),PVT-TEV系統(tǒng)可以獲得較高的太陽能利用效率和系統(tǒng)制熱系數(shù)。本研究為PVT-TEV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和在不同氣候分區(qū)下的系統(tǒng)選用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU83;TU18
【圖文】：

逑通過控制輸入熱電芯片電流大小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)余熱回收的主動(dòng)控制。Ｋｉｍ等［６］對(duì)逡逑熱電熱泵系統(tǒng)在建筑中回收利用余熱進(jìn)行了研究。如圖１．１所示，主要涉及熱電逡逑熱泵回收排風(fēng)余熱裝置、熱電熱泵與空氣熱交換器耦合裝置以及熱電熱泵與土壤逡逑新風(fēng)熱交換器耦合裝置的優(yōu)化分析。結(jié)果表明，與土壤換熱裝置耦合的熱電熱泵逡逑的制熱系數(shù)最大可達(dá)１．６，優(yōu)化熱電芯片數(shù)量后，與空氣換熱裝置耦合的熱電熱逡逑泵的制熱系數(shù)最大可提高４％，并且與額定工況相比，優(yōu)化后的芯片數(shù)量可減少逡逑３９％。李濤［７］提出了一種具有熱回收功能的熱電新風(fēng)機(jī)，該新風(fēng)機(jī)有機(jī)結(jié)合了板逡逑翅式換熱器與熱電熱回收設(shè)備的特點(diǎn)，新風(fēng)和排風(fēng)先經(jīng)過板式換熱器進(jìn)行熱交換逡逑后，再經(jīng)過熱電熱回收設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)排風(fēng)余熱的全面回收，該系統(tǒng)的總制冷逡逑系數(shù)與制熱系數(shù)均在２．５以上。逡逑％邋／邋ｔｆ邋ｆ逡逑ｕ邐Ｐａｔｅｃ－Ａ＾邋ＴＨＰ邐ａ逡逑Ｉｊ邐ｒｆ逡逑ｎＭ逡逑ａ）熱電熱泵單獨(dú)運(yùn)行或與土壤換熱器耦合邐ｂ）熱電熱泵與空氣熱交換器耦合逡逑圖１．１建筑余熱回收熱電熱泵系統(tǒng)［６］逡逑在不同類型的建筑能耗中，約５０％的建筑能耗由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)造成，因此優(yōu)化逡逑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑節(jié)能具有重大意義。目前

Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ邋Ｍａｔｅｒｉａｌ逡逑圖１．２光伏熱電一體化墻體１９］邐圖１．３光伏熱電窗式結(jié)構(gòu)１ＩＱ］逡逑與傳統(tǒng)空調(diào)相比，太陽能熱電空調(diào)無制冷劑、無污染，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電即發(fā)逡逑即用，有效提高光伏電池的發(fā)電效率，在清潔能源的應(yīng)用方面具有廣闊前景。Ｈｅ逡逑等［１１］對(duì)一種由太陽能驅(qū)動(dòng)的熱電制冷／制熱系統(tǒng)進(jìn)行了研究，光伏電池板所產(chǎn)生的逡逑直流電直接驅(qū)動(dòng)熱電芯片工作，夏季利用熱端芯片冷端的冷量降低室內(nèi)空氣溫度，逡逑同時(shí)熱端的熱量用于加熱生活用水；冬季改變熱電芯片電流的方向，交換熱電芯逡逑片的冷熱端，可以加熱室內(nèi)空氣，升高房間溫度，進(jìn)而提高房間的舒適性。研究逡逑表明，夏季熱電裝置的ＣＯＰ大于０．４５，系統(tǒng)的熱效率為１２．０６％。此外，Ｌｉｕ等［１２］逡逑設(shè)計(jì)并研究了一種新型的供熱水型太陽能熱電空調(diào)（ＳＨＡＣＨＷＳ）。該系統(tǒng)可以逡逑根據(jù)建筑用戶的需求在不同模式下運(yùn)行。該研究表明

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本文編號(hào)：2725953