光伏集热器及甘肃地区农宅建筑供暖技术应用研究
发布时间：2022-01-22 01:58
基于煤、柴薪燃料的火炉、火炕等传统供暖形式,具有供暖能耗高、燃料热效率低、污染物排放量大、供暖室内热舒适性差等缺陷,但在北方农宅建筑中依然占据较大比例。因此,探索适宜的清洁供暖技术和系统,关乎我国节能减排、新农村建设等工作的实施,已成为国家和各地政府,以及相关领域技术人员亟需解决的问题。为促进清洁供暖技术甘肃地区的探索工作,甘肃政府相继出台了相关政策和措施,但由于甘肃具有地跨多个气候区、经济相对落后、拥有相对丰富的太阳能资源等特点,探索适宜甘肃各地区农宅建筑清洁供暖技术的工作一直在路上。光伏集热器是一种将太阳能光伏电池与太阳能集热器相结合的光伏光热综合利用一体化装置。相较单一的光伏或光热转换技术,光伏集热器技术不仅可同时产生热能与电能,实现太阳能资源的高效利用,还可改进光伏电池由于工作温度过高引起光电效率和寿命下降等问题。目前,光伏集热器技术的成果聚焦于光伏集热器的结构、性能优化等研究,但其工程应用,尤其用于解决甘肃各地区农宅建筑清洁供暖问题的工程尝试非常缺乏。基于兰州政府清洁供暖示范工程参与的需求,本文首先利用TRNSYS模拟方法和兰州地区供暖季和非供暖季典型工况参数,对既定结构的光...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国及世界一次
兰州交通大学硕士学位论文-9-2太阳能光伏集热器及供暖技术2.1光伏集热器介绍传统的晶体硅电池转换效率可达14%~23%，但仍有80%左右的太阳辐射能照射到光伏组件后以热能或电磁波的形式释放到大气中。根据实验分析数据，晶体硅电池的光电转换效率随着温度的升高而降低，电池温度每升高10℃，光电转换效率降低约3-5%。此外，电池长时间处在高温工作状态还会严重影响电池的使用寿命，进而提高了晶体硅电池的应用成本。太阳能光伏集热器是一种集太阳能光伏与光热转换技术于一身的光伏光热一体化设备，它不仅可以利用光伏电池发电并网或供负载用电，还可以通过集热板吸收太阳光热，再将热量传递给集热板下部冷却通道内的流体介质加以利用，同时产生低品位热能与高品位电能的双效转化，有效降低集热器安装占地面积，实现了太阳能资源的优化利用。图2.1光伏集热器结构示意图常见的太阳能光伏集热器以平板型为主，单块面积为1平方米左右。集热器顶部采用高透光率的低铁钢化玻璃作玻璃盖板，确保太阳光充分照入集热器内部的同时防止外部灰尘及雨雪对内部构件的损害；盖板下部为核心组件集热板，为满足高效的太阳吸收比、热传递性及承压能力，多以铜、铝或铜铝合金材料制成，利用层压技术将光伏电池覆盖于集热板上表面即构成光伏集热板，集热板下表面设置冷却通道，流体介质流经通道后吸收集热板热量同时降低光伏电池温度以保证其在最优发电效率下运行工作。此外，集热板下表面及冷却通道利用保温材料填充，防止热量向外部散失。整块太阳能光伏集热器通过铝合金框架组装固定，设备结构如图2.1所示。
光伏集热器及甘肃地区农宅建筑供暖技术应用研究-10-图2.2太阳光谱图如图2.2所示，太阳光谱主要由波长小于0.4μm的紫外波段，介于0.4~0.75μm的可见光波段以及波长大于0.75μm的红外波段组成。当太阳光穿过大气层到达地球表面后，绝大部分的能量集中在波长为0.3~3μm的波段内[1]。太阳能光伏集热器正是利用了光伏电池板与集热板所吸收太阳能光谱范围不同的特点，将设备吸收太阳辐射能量的范围发挥到最大。其中，波长范围为0.3~1.1μm的太阳光（约占光谱能量的80%）主要被光伏电池板吸收，而波长大于1.1μm的太阳光（约占光谱能量的20%）或透过光伏电池背部电极，或在电池背部电极发生反射，这部分无法被光伏电池吸收的光波能量恰能被电池板下部的集热板所吸收，即为太阳能光伏集热器的光吸收原理。2.2光伏集热器的分类及特点根据对现有太阳能光伏集热器类型的汇总，可按四类标准对其进行划分，具体分类方式如图2.3所示。图2.3太阳能光伏集热器的分类
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国现阶段大气污染主要特征及其防治对策[J]. 王永兴,刘庆广,刘义,吴滢. 安徽农学通报. 2019(18)
[2]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[3]太阳能光伏光热（PV/T）热泵热水系统实验研究[J]. 张露,代彦军. 建筑科学. 2019(02)
[4]太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究[J]. 佟建南,全贞花,赵耀华,王岗,蔡俊杰. 建筑科学. 2018(04)
[5]太阳能光伏光热组件与双源热泵一体化系统节能性分析[J]. 李新锐,陈剑波,王成武. 建筑节能. 2018(02)
[6]供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究[J]. 陈红兵,牛浩宇,张磊,闫晓丽,栾丹明,李强. 可再生能源. 2017(12)
[7]太阳能光伏光热系统集热器连接方式的优化[J]. 欧阳丽萍,袁艳平,孙亮亮,姚盼,曹晓玲. 太阳能学报. 2017(10)
[8]中国建筑节能现状与趋势调研分析[J]. 吴玉富. 低碳世界. 2017(17)
[9]基于对流传热分析的PV/T优化设计与实验[J]. 肖文平,陈思铭,张立荣,邱守强. 建筑电气. 2017(03)
[10]浅析太阳能光伏光热（PV/T）技术在建筑节能的应用情况[J]. 张轶群. 智能城市. 2017(03)
硕士论文
[1]兰州地区空气源热泵联合太阳能供暖系统的仿真研究及其性能分析[D]. 李振华.兰州理工大学 2017
[2]太阳能光伏光热复合空气源热泵热水系统性能研究[D]. 周伟.东南大学 2016
[3]兰州地区村镇住宅太阳能供暖系统设计研究[D]. 马晓雪.兰州理工大学 2014
[4]住宅供暖方式综合性能比较研究[D]. 李志芳.长安大学 2006
本文编号：3601348
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国及世界一次
兰州交通大学硕士学位论文-9-2太阳能光伏集热器及供暖技术2.1光伏集热器介绍传统的晶体硅电池转换效率可达14%~23%，但仍有80%左右的太阳辐射能照射到光伏组件后以热能或电磁波的形式释放到大气中。根据实验分析数据，晶体硅电池的光电转换效率随着温度的升高而降低，电池温度每升高10℃，光电转换效率降低约3-5%。此外，电池长时间处在高温工作状态还会严重影响电池的使用寿命，进而提高了晶体硅电池的应用成本。太阳能光伏集热器是一种集太阳能光伏与光热转换技术于一身的光伏光热一体化设备，它不仅可以利用光伏电池发电并网或供负载用电，还可以通过集热板吸收太阳光热，再将热量传递给集热板下部冷却通道内的流体介质加以利用，同时产生低品位热能与高品位电能的双效转化，有效降低集热器安装占地面积，实现了太阳能资源的优化利用。图2.1光伏集热器结构示意图常见的太阳能光伏集热器以平板型为主，单块面积为1平方米左右。集热器顶部采用高透光率的低铁钢化玻璃作玻璃盖板，确保太阳光充分照入集热器内部的同时防止外部灰尘及雨雪对内部构件的损害；盖板下部为核心组件集热板，为满足高效的太阳吸收比、热传递性及承压能力，多以铜、铝或铜铝合金材料制成，利用层压技术将光伏电池覆盖于集热板上表面即构成光伏集热板，集热板下表面设置冷却通道，流体介质流经通道后吸收集热板热量同时降低光伏电池温度以保证其在最优发电效率下运行工作。此外，集热板下表面及冷却通道利用保温材料填充，防止热量向外部散失。整块太阳能光伏集热器通过铝合金框架组装固定，设备结构如图2.1所示。
光伏集热器及甘肃地区农宅建筑供暖技术应用研究-10-图2.2太阳光谱图如图2.2所示，太阳光谱主要由波长小于0.4μm的紫外波段，介于0.4~0.75μm的可见光波段以及波长大于0.75μm的红外波段组成。当太阳光穿过大气层到达地球表面后，绝大部分的能量集中在波长为0.3~3μm的波段内[1]。太阳能光伏集热器正是利用了光伏电池板与集热板所吸收太阳能光谱范围不同的特点，将设备吸收太阳辐射能量的范围发挥到最大。其中，波长范围为0.3~1.1μm的太阳光（约占光谱能量的80%）主要被光伏电池板吸收，而波长大于1.1μm的太阳光（约占光谱能量的20%）或透过光伏电池背部电极，或在电池背部电极发生反射，这部分无法被光伏电池吸收的光波能量恰能被电池板下部的集热板所吸收，即为太阳能光伏集热器的光吸收原理。2.2光伏集热器的分类及特点根据对现有太阳能光伏集热器类型的汇总，可按四类标准对其进行划分，具体分类方式如图2.3所示。图2.3太阳能光伏集热器的分类
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国现阶段大气污染主要特征及其防治对策[J]. 王永兴,刘庆广,刘义,吴滢. 安徽农学通报. 2019(18)
[2]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[3]太阳能光伏光热（PV/T）热泵热水系统实验研究[J]. 张露,代彦军. 建筑科学. 2019(02)
[4]太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究[J]. 佟建南,全贞花,赵耀华,王岗,蔡俊杰. 建筑科学. 2018(04)
[5]太阳能光伏光热组件与双源热泵一体化系统节能性分析[J]. 李新锐,陈剑波,王成武. 建筑节能. 2018(02)
[6]供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究[J]. 陈红兵,牛浩宇,张磊,闫晓丽,栾丹明,李强. 可再生能源. 2017(12)
[7]太阳能光伏光热系统集热器连接方式的优化[J]. 欧阳丽萍,袁艳平,孙亮亮,姚盼,曹晓玲. 太阳能学报. 2017(10)
[8]中国建筑节能现状与趋势调研分析[J]. 吴玉富. 低碳世界. 2017(17)
[9]基于对流传热分析的PV/T优化设计与实验[J]. 肖文平,陈思铭,张立荣,邱守强. 建筑电气. 2017(03)
[10]浅析太阳能光伏光热（PV/T）技术在建筑节能的应用情况[J]. 张轶群. 智能城市. 2017(03)
硕士论文
[1]兰州地区空气源热泵联合太阳能供暖系统的仿真研究及其性能分析[D]. 李振华.兰州理工大学 2017
[2]太阳能光伏光热复合空气源热泵热水系统性能研究[D]. 周伟.东南大学 2016
[3]兰州地区村镇住宅太阳能供暖系统设计研究[D]. 马晓雪.兰州理工大学 2014
[4]住宅供暖方式综合性能比较研究[D]. 李志芳.长安大学 2006
本文编号：3601348
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3601348.html
