【摘要】：在本文中,研究了一種新型光伏環(huán)路熱管/雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的運行特性,并對其工作性能進行了優(yōu)化,以解決生活熱水能耗較高的問題。本文的主要研究內(nèi)容如下:為改善所研究系統(tǒng)的運行性能,利用本課題組之前所建系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,依次對集熱板表面的光伏組件覆蓋率、水箱容積等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,研究不同運行策略對目標系統(tǒng)全工況運行性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在合理范圍內(nèi)提高光伏覆蓋率、減小水箱容積,以及在不利工況下提前開啟熱泵模式運行,能夠使系統(tǒng)的全年逐日平均太陽能供熱百分比提高約7%,全年凈耗電量下降55.7%,節(jié)能效果顯著提升�；谧顑�(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和最優(yōu)運行策略,通過研究和對比目標系統(tǒng)與太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)、傳統(tǒng)空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的運行性能,預(yù)測了目標系統(tǒng)在寒冷地區(qū)應(yīng)用的可行性。研究結(jié)果表明,相比于后兩種系統(tǒng),目標系統(tǒng)在壽命周期內(nèi)的凈耗電量可以下降約72%至79%,二氧化碳減排約65%至74%,經(jīng)濟成本降低約59%至66%,具備在寒冷地區(qū)推廣應(yīng)用的潛力。針對光伏-環(huán)路熱管循環(huán)在運行過程中可能出現(xiàn)的某些不利工況,提出了相應(yīng)的應(yīng)變措施,即利用空調(diào)排風(fēng)余熱調(diào)節(jié)集熱板與光伏組件的工作溫度,提高系統(tǒng)的太陽能利用效率�；谫|(zhì)量、動量和能量守恒定律,借助ANSYS Fluent軟件對PV/T集熱蒸發(fā)器建立了數(shù)學(xué)模型,并利用所建模型研究了應(yīng)變對光伏-環(huán)路熱管循環(huán)啟動和運行性能的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),通過采取應(yīng)變措施,可以使系統(tǒng)在夏季應(yīng)變時段內(nèi)的發(fā)電量增加7.8%至11.5%,光電利用效率明顯提高;在冬季工況下,日出半小時內(nèi)的有效集熱量增加375.7%,集熱性能得到有效改善。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU822
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 太陽能輔助熱泵技術(shù)
        1.2.2 太陽能光伏光熱綜合利用技術(shù)
        1.2.3 PV/T-環(huán)形熱管/熱泵復(fù)合技術(shù)
        1.2.4 系統(tǒng)優(yōu)化方法
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 光伏環(huán)路熱管/雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)運行特性
    2.1 系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)與運行原理
    2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行策略影響分析
        2.2.1 水箱容積對系統(tǒng)性能的影響
        2.2.2 光伏組件覆蓋率對系統(tǒng)性能的影響
        2.2.3 運行策略對系統(tǒng)性能的影響
        2.2.4 優(yōu)化效果評估
    2.3 社會-經(jīng)濟效益分析
        2.3.1 節(jié)能效益分析
        2.3.2 環(huán)境效益分析
        2.3.3 經(jīng)濟效益分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 可應(yīng)變光伏環(huán)路熱管循環(huán)數(shù)學(xué)模型
    3.1 不利工況與應(yīng)變措施
    3.2 環(huán)路熱管傳熱傳質(zhì)分析
        3.2.1 PV/T集熱蒸發(fā)器傳熱傳質(zhì)分析
        3.2.2 冷凝端傳熱傳質(zhì)分析
    3.3 PV/T集熱蒸發(fā)器簡化物理模型
    3.4 控制方程
        3.4.1 PV/T集熱蒸發(fā)器傳熱計算模型控制方程
        3.4.2 集熱管傳質(zhì)模型控制方程
    3.5 邊界條件設(shè)置
        3.5.1 PV/T集熱蒸發(fā)器傳熱計算模型邊界條件
        3.5.2 集熱管傳質(zhì)模型邊界條件
    3.6 本章小結(jié)
第4章 可應(yīng)變光伏環(huán)路熱管循環(huán)性能研究
    4.1 數(shù)學(xué)模型驗證
    4.2 夏季工況的排風(fēng)余熱影響分析
        4.2.1 無應(yīng)變措施的環(huán)路熱管性能分析
        4.2.2 入口風(fēng)速對環(huán)路熱管性能的影響
        4.2.3 應(yīng)變策略對環(huán)路熱管性能的影響
    4.3 全年應(yīng)變效果評估
    4.4 應(yīng)變對光伏-環(huán)路熱管冬季啟動的影響
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
附錄
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2866524