光伏环路热管—空气源热泵热水系统性能研究

发布时间：2020-06-28 17:35

【摘要】：本文研究了一种光伏环路热管与空气源热泵复合的热水系统,两者有效互补,光伏环路热管可为空气源热泵运行供应电量,空气源热泵可补充光伏环路热管加热能力不足时的热量。该系统具有较高的太阳能综合利用效率,既可为建筑提供生活热水又可解决部分电力供应,有利于建筑节能减排目标的实现。本文通过数值模拟与实验相结合的方法对该系统进行了详尽研究,模拟分析了系统长期运行性能变化规律及控制策略的影响,探讨了系统的社会经济效益,建立实验平台验证了所建模型及算法的准确性。本文研究的主要工作包括以下几方面:首先,通过建立光伏环路热管运行模式的数学计算模型,基于沈阳地区气候条件,从供水温度、光电效率、光电功率、光热效率等方面探讨了系统全年运行性能变化特征。并建立空气源热泵运行模式的数学模型,模拟分析其运行性能和全年综合能效。借助TRNSYS仿真软件,将环路热管部分运行性能与传统真空管式太阳能热水环路进行详细对比,以验证该系统对太阳能光伏光热性能的综合应用效果。另外,本文研究了不同控制策略对光伏环路热管运行模式与空气源热泵运行模式及系统综合运行性能的影响,结果表明,在沈阳地区两种运行模式在16点时切换系统性能更优。基于优化后的运行策略,分别选取太阳能空气源热泵热水系统、传统空气源热泵热水系统为基准系统,进一步探讨了系统的社会经济效益,包括节能效益、环境效益及经济效益。最后,进行室外实验测试,验证环路热管对光伏组件的降温效果,并将实验数据与模拟结果进行比较,分析验证数学模型及计算程序的精确性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU822
【图文】：

BI ——水平面上太阳直射强度(W/m2)；DI ——水平面上散射辐射强度(W/m2)；HI ——水平面上太阳总辐射强度， = + ，(W/m2)； ——地面反射率，由地面类型决定，本文取0.25。.2 玻璃盖板光学计算模型光伏环路热管环路在运行时会通过与周围空气对流换热、向集热器框架热向四周辐射散热的方式损失热量，而玻璃盖板则在本系统中将起到重要的。通过已有研究表明在较低的气温工况下，双层玻璃盖板更有助于系统的；在进水温度同为 50℃的条件下，双层玻璃盖板较之单层的瞬时效率高出左右[39,40]。因此，考虑本系统以严寒地区沈阳为研究对象，故以双层玻璃盖算模型，如图 2-6[41]所示为其与吸热板对入射光的反射、折射作用的简化光该图表明了玻璃板和吸热板对太阳光的吸收反射作用，用于计算总反射率率，为计算集热器辐射得热做准备。

燕山大学工程硕士学位论文星大学）SolarEnergy 实验室（SEL）开发的，后来通过中心、美国热能研究中心、德国的太阳能技术研究中心的[50]。其最大优势在于将整个系统分成若干个模块，在对调用实现这些特定功能的模块，给定输入条件即可，而且块的编程。图 4-2 为真空管式太阳能热水环路仿真模型。

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本文编号：2733272