本文針對熱泵型、水冷型、熱管型PV/T熱水系統(tǒng)的結構特點,建立三種熱水系統(tǒng)的數(shù)學模型。通過所建的模型,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)。 

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

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

熱泵型PV/T熱水系統(tǒng)原理圖

10]等人對9種不同結構形式的PV/T集熱器進行模擬研究，結果表明渠槽式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題，而管板式PV/T效率僅比其低2%，制造工藝簡單，是一個比較好的選擇。因此，本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結構形式均采用管板式。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集熱器的結構圖圖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）中除儲水箱采用動態(tài)模型外，其他各個部件均采用穩(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，建立動態(tài)數(shù)學模型。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，將各個微分方程離散化，采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結合系統(tǒng)工作循環(huán)過程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學模型對系統(tǒng)進行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學模型太陽輻射能落到PV/T集熱器后，其中一部分能量轉化成電能，一部分能量轉化為熱能被工質吸收，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）光伏電池吸收太陽輻射能后產(chǎn)出的電能表達式則為：（2）散失到環(huán)境中的能量表達式為：（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集熱器進行模擬研究，結果表明渠槽式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題，而管板式PV/T效率僅比其低2%，制造工藝簡單，是一個比較好的選擇。因此，本文中三種系統(tǒng)的PV/T集熱器結構形式均采用管板式。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集熱器的結構圖圖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）中除儲水箱采用動態(tài)模型外，其他各個部件均采用穩(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，建立動態(tài)數(shù)學模型。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，將各個微分方程離散化，采用矩陣的方法聯(lián)合求解[13]。結合系統(tǒng)工作循環(huán)過程建立熱泵型PV/T系統(tǒng)、水冷型PV/T系統(tǒng)、熱管型PV/T系統(tǒng)的數(shù)學模型對系統(tǒng)進行描述。2.1PV/T集熱器穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學模型太陽輻射能落到PV/T集熱器后，其中一部分能量轉化成電能，一部分能量轉化為熱能被工質吸收，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）光伏電池吸收太陽輻射能后產(chǎn)出的電能表達式則為：（2）散失到環(huán)境中的能量表達式為：（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】：
期刊論文
[1]太陽能光伏光熱一體化技術的研究及應用[J]. 荊樹春,朱群志,陸佳偉.  電源技術. 2014(10)
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[3]聯(lián)合熱泵的光伏光熱一體化系統(tǒng)的性能評價[J]. 荊樹春,朱群志,段芮,張靜秋,李赫男.  可再生能源. 2013(11)
[4]太陽能光伏/熱(PV/T)技術的研究進展[J]. 董丹,秦紅,劉重裕,靳曉釩.  化工進展. 2013(05)
[5]光電光熱建筑一體化(BIPVT)概論[J]. 龍文志.  中國建筑金屬結構. 2012(09)
[6]光伏/光熱(PVT)系統(tǒng)概況與評價[J]. 王寶群,姚強,宋薔,盧智恒.  太陽能學報. 2009(02)

博士論文
[1]熱管式光伏光熱綜合利用系統(tǒng)的理論和實驗研究[D]. 符慧德.中國科學技術大學 2012

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



本文編號：2903949