【摘要】：本文研究了一種光伏環(huán)路熱管與空氣源熱泵復合的熱水系統(tǒng),兩者有效互補,光伏環(huán)路熱管可為空氣源熱泵運行供應電量,空氣源熱泵可補充光伏環(huán)路熱管加熱能力不足時的熱量。該系統(tǒng)具有較高的太陽能綜合利用效率,既可為建筑提供生活熱水又可解決部分電力供應,有利于建筑節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。本文通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法對該系統(tǒng)進行了詳盡研究,模擬分析了系統(tǒng)長期運行性能變化規(guī)律及控制策略的影響,探討了系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益,建立實驗平臺驗證了所建模型及算法的準確性。本文研究的主要工作包括以下幾方面:首先,通過建立光伏環(huán)路熱管運行模式的數(shù)學計算模型,基于沈陽地區(qū)氣候條件,從供水溫度、光電效率、光電功率、光熱效率等方面探討了系統(tǒng)全年運行性能變化特征。并建立空氣源熱泵運行模式的數(shù)學模型,模擬分析其運行性能和全年綜合能效。借助TRNSYS仿真軟件,將環(huán)路熱管部分運行性能與傳統(tǒng)真空管式太陽能熱水環(huán)路進行詳細對比,以驗證該系統(tǒng)對太陽能光伏光熱性能的綜合應用效果。另外,本文研究了不同控制策略對光伏環(huán)路熱管運行模式與空氣源熱泵運行模式及系統(tǒng)綜合運行性能的影響,結(jié)果表明,在沈陽地區(qū)兩種運行模式在16點時切換系統(tǒng)性能更優(yōu)。基于優(yōu)化后的運行策略,分別選取太陽能空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、傳統(tǒng)空氣源熱泵熱水系統(tǒng)為基準系統(tǒng),進一步探討了系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益,包括節(jié)能效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益。最后,進行室外實驗測試,驗證環(huán)路熱管對光伏組件的降溫效果,并將實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進行比較,分析驗證數(shù)學模型及計算程序的精確性。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU822
【圖文】：

BI ——水平面上太陽直射強度(W/m2)；DI ——水平面上散射輻射強度(W/m2)；HI ——水平面上太陽總輻射強度， = + ，(W/m2)； ——地面反射率，由地面類型決定，本文取0.25。.2 玻璃蓋板光學計算模型光伏環(huán)路熱管環(huán)路在運行時會通過與周圍空氣對流換熱、向集熱器框架熱向四周輻射散熱的方式損失熱量，而玻璃蓋板則在本系統(tǒng)中將起到重要的。通過已有研究表明在較低的氣溫工況下，雙層玻璃蓋板更有助于系統(tǒng)的；在進水溫度同為 50℃的條件下，雙層玻璃蓋板較之單層的瞬時效率高出左右[39,40]。因此，考慮本系統(tǒng)以嚴寒地區(qū)沈陽為研究對象，故以雙層玻璃蓋算模型，如圖 2-6[41]所示為其與吸熱板對入射光的反射、折射作用的簡化光該圖表明了玻璃板和吸熱板對太陽光的吸收反射作用，用于計算總反射率率，為計算集熱器輻射得熱做準備。

燕山大學工程碩士學位論文星大學）SolarEnergy 實驗室（SEL）開發(fā)的，后來通過中心、美國熱能研究中心、德國的太陽能技術(shù)研究中心的[50]。其最大優(yōu)勢在于將整個系統(tǒng)分成若干個模塊，在對調(diào)用實現(xiàn)這些特定功能的模塊，給定輸入條件即可，而且塊的編程。圖 4-2 為真空管式太陽能熱水環(huán)路仿真模型。

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