本文針對(duì)熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立三種熱水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)所建的模型,比較三者在南京地區(qū)不同典型季節(jié)工況下的熱效率、電效率以及全年工況下的能量收益。模擬結(jié)果表明:在各典型工況下,熱泵型PV/T系統(tǒng)熱效率、電效率均最高,水冷型PV/T系統(tǒng)熱效率高于熱管型PV/T系統(tǒng),但電效率略低于熱管型PV/T系統(tǒng)。若用戶(hù)全年若以供熱為主的情況下,則優(yōu)先采用熱泵型PV/T系統(tǒng)。若以發(fā)電或節(jié)電為目的,宜采用水冷型或熱管型PV/T系統(tǒng)。 

【文章來(lái)源】：建筑熱能通風(fēng)空調(diào). 2017年09期 第1-7+81頁(yè)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖

10]等人對(duì)9種不同結(jié)構(gòu)形式的PV/T集熱器進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明渠槽式PV/T集熱器效率最高。渠槽式制造麻煩，且需要考慮液體防漏問(wèn)題，而管板式PV/T效率僅比其低2%，制造工藝簡(jiǎn)單，是一個(gè)比較好的選擇。因此，本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結(jié)構(gòu)形式均采用管板式。如圖1所示，從上而下依次為：鋼化玻璃、電池組件（EVA膠膜+電池片+EVA膠膜+TPT絕緣層）、吸熱鋁板、銅管道（熱管型PV/T系統(tǒng)為熱管）、保溫層。圖2、3、4分別為熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖。圖1集熱器的結(jié)構(gòu)圖圖2熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖3水冷型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖4熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖2數(shù)學(xué)模型本文中熱泵型PV/T系統(tǒng)（PV-SAHP）、水冷型PV/T系統(tǒng)（PV-WC）中除儲(chǔ)水箱采用動(dòng)態(tài)模型外，其他各個(gè)部件均采用穩(wěn)態(tài)模型。熱管型PV/T系統(tǒng)（PV-HP）的PV/T集熱器以能量守恒方程為基礎(chǔ)，建立動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中集熱器模型包括玻璃蓋板微分方程、光伏電池層微分方程、集熱板微分方程、熱管微分方程以及換熱器內(nèi)的冷卻水微分方程六部分，將各個(gè)微分方程離散化，采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結(jié)合系統(tǒng)工作循環(huán)過(guò)程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型太陽(yáng)輻射能落到PV/T集熱器后，其中一部分能量轉(zhuǎn)化成電能，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能被工質(zhì)吸收，剩余部分能量散失到環(huán)境中。PV/T集熱器的穩(wěn)態(tài)能量平衡方程表述為：（1）光伏電池吸收太陽(yáng)輻射能后產(chǎn)出的電能表達(dá)式則為：（2）散失到環(huán)境中的能量表達(dá)式為：（3）式中：UL為以Tpv為參照溫度的PV/T集熱器總熱損失系數(shù)，即EVAEVA+TPT+EVAáááèéáááQ

PV/T集熱器進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明渠槽式PV/T集熱器效率最高。渠槽式制造麻煩，且需要考慮液體防漏問(wèn)題，而管板式PV/T效率僅比其低2%，制造工藝簡(jiǎn)單，是一個(gè)比較好的選擇。因此，本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結(jié)構(gòu)形式均采用管板式。如圖1所示，從上而下依次為：鋼化玻璃、電池組件（EVA膠膜+電池片+EVA膠膜+TPT絕緣層）、吸熱鋁板、銅管道（熱管型PV/T系統(tǒng)為熱管）、保溫層。圖2、3、4分別為熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖。圖1集熱器的結(jié)構(gòu)圖圖2熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖3水冷型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖圖4熱管型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖2數(shù)學(xué)模型本文中熱泵型PV/T系統(tǒng)（PV-SAHP）、水冷型PV/T系統(tǒng)（PV-WC）中除儲(chǔ)水箱采用動(dòng)態(tài)模型外，其他各個(gè)部件均采用穩(wěn)態(tài)模型。熱管型PV/T系統(tǒng)（PV-HP）的PV/T集熱器以能量守恒方程為基礎(chǔ)，建立動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中集熱器模型包括玻璃蓋板微分方程、光伏電池層微分方程、集熱板微分方程、熱管微分方程以及換熱器內(nèi)的冷卻水微分方程六部分，將各個(gè)微分方程離散化，采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結(jié)合系統(tǒng)工作循環(huán)過(guò)程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型太陽(yáng)輻射能落到PV/T集熱器后，其中一部分能量轉(zhuǎn)化成電能，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能被工質(zhì)吸收，剩余部分能量散失到環(huán)境中。PV/T集熱器的穩(wěn)態(tài)能量平衡方程表述為：（1）光伏電池吸收太陽(yáng)輻射能后產(chǎn)出的電能表達(dá)式則為：（2）散失到環(huán)境中的能量表達(dá)式為：（3）式中：UL為以Tpv為參照溫度的PV/T集熱器總熱損失系數(shù)，即EVAEVA+TPT+EVAáááèéáááQ=Q+Q+Q(1)áááQIA=β

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]聯(lián)合熱泵的光伏光熱一體化系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)[J]. 荊樹(shù)春,朱群志,段芮,張靜秋,李赫男.  可再生能源. 2013(11)
[4]太陽(yáng)能光伏/熱(PV/T)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 董丹,秦紅,劉重裕,靳曉釩.  化工進(jìn)展. 2013(05)
[5]光電光熱建筑一體化(BIPVT)概論[J]. 龍文志.  中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu). 2012(09)
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博士論文
[1]熱管式光伏光熱綜合利用系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 符慧德.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]光伏太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的模擬研究和經(jīng)濟(jì)性分析[D]. 馮琳.南京理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2903949