本文關(guān)鍵詞：光伏熱電新風(fēng)機的性能研究

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【摘要】：能源短缺和環(huán)境污染成為當(dāng)今社會面對的兩大難題,以可再生能源為主的新型能源的開發(fā)利用成為未來多樣化能源結(jié)構(gòu)的主流。在這種背景下,光伏發(fā)電技術(shù)和半導(dǎo)體制冷/制熱技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢得到了不斷的發(fā)展。本文將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和熱電制冷/制熱技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計了一種新型光伏熱電新風(fēng)機。該新風(fēng)機利用光伏電池板輸出的電能驅(qū)動熱電模塊工作,光伏組件背部設(shè)有空氣通道,在冬季,室外新風(fēng)流經(jīng)該空氣通道帶走光伏電池板產(chǎn)生的熱量,新風(fēng)自身得以預(yù)熱,再經(jīng)過熱電模塊熱端加熱后送入室內(nèi),室內(nèi)排風(fēng)經(jīng)熱電模塊冷端排出,既實現(xiàn)了對太陽能的光電光熱主動綜合利用,又回收了排風(fēng)余熱。本文首先建立了光伏發(fā)電模型,計算出實際太陽輻射強度和溫度下光伏組件的發(fā)電功率和發(fā)電效率。其次,采用類區(qū)域簡化模型方法,建立通風(fēng)式光電光熱組件傳熱模型,用有限差分?jǐn)?shù)值模擬方法求解模型;采用熱電芯片內(nèi)參數(shù)動態(tài)計算法,建立熱電模型。然后,耦合光電光熱組件傳熱模型和熱電模型,并定義兩種系統(tǒng),評價光伏熱電新風(fēng)機的冬季制熱性能。最后,通過選取實測日室外環(huán)境參數(shù)進行數(shù)值模擬,分析了熱電模塊輸入電壓分別為4V、5V、6V時新風(fēng)機的性能,通過與無新風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)進行對比,研究室外新風(fēng)經(jīng)預(yù)熱對熱電新風(fēng)機性能的影響。模擬結(jié)果表明:在冬季,新風(fēng)經(jīng)光電光熱組件預(yù)熱后溫度升高,在太陽輻射最強時間段,空氣通道內(nèi)空氣進出口溫差最大可達1.81℃;太陽輻射強度為784.76W/m~2時,光伏電池板發(fā)電功率為99.04W/m~2,發(fā)電效率為12.62%;有新風(fēng)預(yù)熱的新風(fēng)機的系統(tǒng)制熱系數(shù)為2.98~3.35,無新風(fēng)預(yù)熱的系統(tǒng)制熱系數(shù)為2.93~3.03,可見本文的新風(fēng)機利用光伏電池板產(chǎn)生的熱量預(yù)熱新風(fēng),實現(xiàn)了余熱的回收利用,具有較好的性能優(yōu)勢。電壓越高,冷熱端熱流密度越大,熱電芯片的冷熱端溫差也越大,從而制熱系數(shù)越小,反之,亦然。在滿足需求的前提下,選用較小的輸入電壓,系統(tǒng)性能更佳。
【關(guān)鍵詞】：光伏組件 光電光熱 熱電模塊 熱電制熱 制熱系數(shù) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU83;TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國外發(fā)展和現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展和現(xiàn)狀13
• 1.3 熱電制冷/制熱技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用13-14
• 1.4 光伏熱電的應(yīng)用14-16
• 1.5 課題意義及研究內(nèi)容16-18
• 1.5.1 課題意義16
• 1.5.2 本文所做的工作16-18
• 第2章 光伏發(fā)電及熱電制冷/制熱的基本原理18-30
• 2.1 光伏電池的分類18-19
• 2.2 光伏發(fā)電的基本原理19-25
• 2.2.1 光伏電池的基本原理19-21
• 2.2.2 光伏電池的等效特性21-24
• 2.2.3 光伏組件最大功率點控制策略24-25
• 2.3 熱電制冷/制熱的基本原理25-29
• 2.3.1 熱電效應(yīng)25-28
• 2.3.2 熱電制冷/制熱的基本計算公式28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 光伏熱電新風(fēng)機的工作原理及組成30-35
• 3.1 光伏熱電新風(fēng)機的工作原理30-31
• 3.2 光伏熱電新風(fēng)機的組成31-34
• 3.2.1 光伏組件32
• 3.2.2 控制器32-33
• 3.2.3 蓄電池33
• 3.2.4 熱電芯片33-34
• 3.2.5 熱管散熱器34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第4章 光伏熱電新風(fēng)機的模型建立35-46
• 4.1 光電光熱組件模型分析35-41
• 4.1.1 光電光熱組件傳熱模型35-37
• 4.1.2 光電光熱組件數(shù)值求解方法37-38
• 4.1.3 凈輻射換熱量的計算38-41
• 4.2 熱電模型分析41-44
• 4.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立41-43
• 4.2.2 模型的算法結(jié)構(gòu)43-44
• 4.3 光電光熱組件模型和熱電模型耦合求解44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 光伏熱電新風(fēng)機性能模擬及分析46-55
• 5.1 計算實例46-47
• 5.2 實例模擬結(jié)果與分析47-54
• 5.2.1 光電光熱組件模擬結(jié)果分析47-49
• 5.2.2 工作電壓 4V時的新風(fēng)機性能49-52
• 5.2.3 不同電壓下新風(fēng)機性能對比52-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 總結(jié)與展望55-57
• 參考文獻57-62
• 致謝62-63
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄63

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本文編號：1033443