對于我國北方地區(qū)來說,冬季供暖是造成空氣污染的重要因素,農(nóng)村居住建筑供暖主要以散煤、農(nóng)作物薪柴為主,存在著供暖效果不佳、能源利用率低且污染物排放量大等問題,是造成霧霾的主要因素之一,采用可再生能源替代常規(guī)能源實現(xiàn)清潔供熱受到中央和地方的高度重視。本文結(jié)合太陽能光伏光熱系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)的特點,提出一種帶有地埋管換熱器的間接式太陽能光伏光熱-熱泵系統(tǒng),將光伏發(fā)電的余熱應(yīng)用于建筑供暖以及補充土壤熱量,并以此為核心展開相關(guān)的研究。本文構(gòu)建了太陽能光伏光熱-熱泵系統(tǒng),針對不同的環(huán)境工況提出了系統(tǒng)的四種工作模式,能夠確保系統(tǒng)可在供暖季全天候供暖,以及非供暖季向地下補熱,提高系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率及光熱利用效率�？偨Y(jié)分析了不同形式PV/T集熱器的優(yōu)缺點,針對本文系統(tǒng)的應(yīng)用特性,選取一種研究較為成熟的管板式換熱結(jié)構(gòu)的PV/T集熱器應(yīng)用于本系統(tǒng),有利于系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。以TRNSYS軟件作為仿真模擬平臺,建立了太陽能光伏光熱-熱泵系統(tǒng)的仿真模型,在對系統(tǒng)動態(tài)模型研究的基礎(chǔ)上,提出了針對不同工作模式的控制策略。以青島市典型農(nóng)村獨立住宅為例,根據(jù)建筑瞬時動態(tài)負(fù)荷與系統(tǒng)動態(tài)特性相匹配的原則,初步設(shè)計了系統(tǒng)的各種參數(shù),并以此為基礎(chǔ)展開對系統(tǒng)熱電性能的模擬。分別對系統(tǒng)在供暖季典型工況日及非供暖季典型工況日下的模擬運行結(jié)果作出了分析研究,結(jié)果表明系統(tǒng)在供暖季及非供暖季均有較高的光電轉(zhuǎn)換效率與光熱轉(zhuǎn)換效率,大大提高了太陽能利用率,熱泵機組運行性能也有較大程度的提升,且運行情況穩(wěn)定。對系統(tǒng)進(jìn)行全年的模擬研究,年平均光電轉(zhuǎn)換效率為0.1336,相比較單一光伏發(fā)電系統(tǒng)提升了24.9%;熱泵機組全年平均COP為4.25,相比于同種工況下的單一土壤源熱泵系統(tǒng)提了10.4%,且有良好的補熱效果,表明根據(jù)太陽能光伏光熱系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)各自的特點,將兩者合理地結(jié)合起來,能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補,提高能源的綜合利用效率。根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)對系統(tǒng)中PV/T集熱器面積、安裝傾角及方位角、單位面積循環(huán)流量、單位面積水箱體積進(jìn)行優(yōu)化,并以系統(tǒng)的費用年值和追加投資回收期為經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo),對系統(tǒng)優(yōu)化前后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比。選取常規(guī)的單一土壤源熱泵、燃煤鍋爐、電鍋爐、燃?xì)忮仩t等采暖方式與本系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保效益的對比,結(jié)果表明本系統(tǒng)環(huán)保效益顯著,并具有良好的經(jīng)濟(jì)性。本研究可為農(nóng)村地區(qū)清潔供熱提供一種新的途徑,以及對系統(tǒng)實際工程的建設(shè)提供一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

題來源題來源于中國政府/世界銀行/全球環(huán)境基金資金支持的中國可再生展項目二期——“北方地區(qū)高比例可再生能源多元互補供熱系統(tǒng)開研究”項目（A3-CS-2016-007）。究背景與人類的生活、生產(chǎn)及社會發(fā)展密切相關(guān)，而自從第二次工業(yè)革命源消耗主要以石油、煤炭、天然氣等不可再生能源為主。隨著社會能源消耗速度也越來越快，2007-2017 年，全球一次能源消費量達(dá) 1量，10 年來增長了 17％，并有持續(xù)增長的趨勢[1]（如圖 1.1 所示石油和天然氣能源到 2050 年就消耗殆盡[2]。

圖 1.2 我國能源結(jié)構(gòu)帶來的污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，中央和地方也越源實現(xiàn)清潔供熱。習(xí)近平總書記和李克強總地區(qū)冬季清潔取暖”、“加快提高清潔供熱比”等，北方各省市也紛紛出臺了相應(yīng)的政策等常規(guī)能源的供暖方式。由此可見，我國當(dāng)迫性，也是我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要環(huán)節(jié)一種清潔、無污染的可再生能源，地球上每1018kWh，是探明原油儲量的近千倍，利用價的太陽能使用條件，按照國家氣象局風(fēng)能太

圖 1.3 我國太陽能資源區(qū)劃分太陽能的利用方式1）太陽能光熱利用技術(shù)陽能光熱利用技術(shù)主要應(yīng)用在太陽能熱水器與太陽能灶，太陽能熱水器陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，并傳遞給水或其他介質(zhì)，常用以供應(yīng)生活熱水或見的太陽能集熱器類型有平板型、真空管型和熱管型。目前我國的太陽產(chǎn)量位于世界第一位，太陽能熱利用技術(shù)較為成熟并且掌握著大量的核產(chǎn)業(yè)體系較為完整，形成了規(guī)�；膽�(yīng)用。2）太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將太轉(zhuǎn)化為電能的新型發(fā)電技術(shù)。太陽能電池是太陽能光伏發(fā)電中最核心的
【參考文獻(xiàn)】

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1 余長富;阮應(yīng)君;吳家正;;太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng)性能影響因素[J];熱力發(fā)電;2015年11期

2 崔俊奎;陳文婷;;北京地區(qū)太陽能供暖系統(tǒng)集熱器最佳傾角模擬分析[J];建筑節(jié)能;2015年05期

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本文編號：2879039