不同型式PV/T一体化系统的对比研究
发布时间：2020-12-07 21:49
本文针对热泵型、水冷型、热管型PV/T热水系统的结构特点,建立三种热水系统的数学模型。通过所建的模型,比较三者在南京地区不同典型季节工况下的热效率、电效率以及全年工况下的能量收益。模拟结果表明:在各典型工况下,热泵型PV/T系统热效率、电效率均最高,水冷型PV/T系统热效率高于热管型PV/T系统,但电效率略低于热管型PV/T系统。若用户全年若以供热为主的情况下,则优先采用热泵型PV/T系统。若以发电或节电为目的,宜采用水冷型或热管型PV/T系统。
【文章来源】：建筑热能通风空调. 2017年09期 第1-7+81页
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
热泵型PV/T热水系统原理图
10]等人对9种不同结构形式的PV/T集热器进行模拟研究，结果表明渠槽式PV/T集热器效率最高。渠槽式制造麻烦，且需要考虑液体防漏问题，而管板式PV/T效率仅比其低2%，制造工艺简单，是一个比较好的选择。因此，本文中三种系统的PV/T集热器结构形式均采用管板式。如图1所示，从上而下依次为：钢化玻璃、电池组件（EVA胶膜+电池片+EVA胶膜+TPT绝缘层）、吸热铝板、铜管道（热管型PV/T系统为热管）、保温层。图2、3、4分别为热泵型、水冷型、热管型PV/T热水系统原理图。图1集热器的结构图图2热泵型PV/T热水系统原理图图3水冷型PV/T热水系统原理图图4热管型PV/T热水系统原理图2数学模型本文中热泵型PV/T系统（PV-SAHP）、水冷型PV/T系统（PV-WC）中除储水箱采用动态模型外，其他各个部件均采用稳态模型。热管型PV/T系统（PV-HP）的PV/T集热器以能量守恒方程为基础，建立动态数学模型。其中集热器模型包括玻璃盖板微分方程、光伏电池层微分方程、集热板微分方程、热管微分方程以及换热器内的冷却水微分方程六部分，将各个微分方程离散化，采用矩阵的方法联合求解[13]。结合系统工作循环过程建立热泵型PV/T系统、水冷型PV/T系统、热管型PV/T系统的数学模型对系统进行描述。2.1PV/T集热器稳态传热数学模型太阳辐射能落到PV/T集热器后，其中一部分能量转化成电能，一部分能量转化为热能被工质吸收，剩余部分能量散失到环境中。PV/T集热器的稳态能量平衡方程表述为：（1）光伏电池吸收太阳辐射能后产出的电能表达式则为：（2）散失到环境中的能量表达式为：（3）式中：UL为以Tpv为参照温度的PV/T集热器总热损失系数，即EVAEVA+TPT+EVA áááèéáááQ
PV/T集热器进行模拟研究，结果表明渠槽式PV/T集热器效率最高。渠槽式制造麻烦，且需要考虑液体防漏问题，而管板式PV/T效率仅比其低2%，制造工艺简单，是一个比较好的选择。因此，本文中三种系统的PV/T集热器结构形式均采用管板式。如图1所示，从上而下依次为：钢化玻璃、电池组件（EVA胶膜+电池片+EVA胶膜+TPT绝缘层）、吸热铝板、铜管道（热管型PV/T系统为热管）、保温层。图2、3、4分别为热泵型、水冷型、热管型PV/T热水系统原理图。图1集热器的结构图图2热泵型PV/T热水系统原理图图3水冷型PV/T热水系统原理图图4热管型PV/T热水系统原理图2数学模型本文中热泵型PV/T系统（PV-SAHP）、水冷型PV/T系统（PV-WC）中除储水箱采用动态模型外，其他各个部件均采用稳态模型。热管型PV/T系统（PV-HP）的PV/T集热器以能量守恒方程为基础，建立动态数学模型。其中集热器模型包括玻璃盖板微分方程、光伏电池层微分方程、集热板微分方程、热管微分方程以及换热器内的冷却水微分方程六部分，将各个微分方程离散化，采用矩阵的方法联合求解[13]。结合系统工作循环过程建立热泵型PV/T系统、水冷型PV/T系统、热管型PV/T系统的数学模型对系统进行描述。2.1PV/T集热器稳态传热数学模型太阳辐射能落到PV/T集热器后，其中一部分能量转化成电能，一部分能量转化为热能被工质吸收，剩余部分能量散失到环境中。PV/T集热器的稳态能量平衡方程表述为：（1）光伏电池吸收太阳辐射能后产出的电能表达式则为：（2）散失到环境中的能量表达式为：（3）式中：UL为以Tpv为参照温度的PV/T集热器总热损失系数，即EVAEVA+TPT+EVA áááèéáááQ=Q+Q+Q(1)áááQIA=β
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光伏光热一体化技术的研究及应用[J]. 荆树春,朱群志,陆佳伟. 电源技术. 2014(10)
[2]新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统[J]. 张龙灿,裴刚,张涛,季杰. 化工学报. 2014(08)
[3]联合热泵的光伏光热一体化系统的性能评价[J]. 荆树春,朱群志,段芮,张静秋,李赫男. 可再生能源. 2013(11)
[4]太阳能光伏/热(PV/T)技术的研究进展[J]. 董丹,秦红,刘重裕,靳晓钒. 化工进展. 2013(05)
[5]光电光热建筑一体化(BIPVT)概论[J]. 龙文志. 中国建筑金属结构. 2012(09)
[6]光伏/光热(PVT)系统概况与评价[J]. 王宝群,姚强,宋蔷,卢智恒. 太阳能学报. 2009(02)
博士论文
[1]热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 符慧德.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]光伏太阳能热泵系统的模拟研究和经济性分析[D]. 冯琳.南京理工大学 2012
本文编号：2903949
【文章来源】：建筑热能通风空调. 2017年09期 第1-7+81页
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
热泵型PV/T热水系统原理图
10]等人对9种不同结构形式的PV/T集热器进行模拟研究，结果表明渠槽式PV/T集热器效率最高。渠槽式制造麻烦，且需要考虑液体防漏问题，而管板式PV/T效率仅比其低2%，制造工艺简单，是一个比较好的选择。因此，本文中三种系统的PV/T集热器结构形式均采用管板式。如图1所示，从上而下依次为：钢化玻璃、电池组件（EVA胶膜+电池片+EVA胶膜+TPT绝缘层）、吸热铝板、铜管道（热管型PV/T系统为热管）、保温层。图2、3、4分别为热泵型、水冷型、热管型PV/T热水系统原理图。图1集热器的结构图图2热泵型PV/T热水系统原理图图3水冷型PV/T热水系统原理图图4热管型PV/T热水系统原理图2数学模型本文中热泵型PV/T系统（PV-SAHP）、水冷型PV/T系统（PV-WC）中除储水箱采用动态模型外，其他各个部件均采用稳态模型。热管型PV/T系统（PV-HP）的PV/T集热器以能量守恒方程为基础，建立动态数学模型。其中集热器模型包括玻璃盖板微分方程、光伏电池层微分方程、集热板微分方程、热管微分方程以及换热器内的冷却水微分方程六部分，将各个微分方程离散化，采用矩阵的方法联合求解[13]。结合系统工作循环过程建立热泵型PV/T系统、水冷型PV/T系统、热管型PV/T系统的数学模型对系统进行描述。2.1PV/T集热器稳态传热数学模型太阳辐射能落到PV/T集热器后，其中一部分能量转化成电能，一部分能量转化为热能被工质吸收，剩余部分能量散失到环境中。PV/T集热器的稳态能量平衡方程表述为：（1）光伏电池吸收太阳辐射能后产出的电能表达式则为：（2）散失到环境中的能量表达式为：（3）式中：UL为以Tpv为参照温度的PV/T集热器总热损失系数，即EVAEVA+TPT+EVA áááèéáááQ
PV/T集热器进行模拟研究，结果表明渠槽式PV/T集热器效率最高。渠槽式制造麻烦，且需要考虑液体防漏问题，而管板式PV/T效率仅比其低2%，制造工艺简单，是一个比较好的选择。因此，本文中三种系统的PV/T集热器结构形式均采用管板式。如图1所示，从上而下依次为：钢化玻璃、电池组件（EVA胶膜+电池片+EVA胶膜+TPT绝缘层）、吸热铝板、铜管道（热管型PV/T系统为热管）、保温层。图2、3、4分别为热泵型、水冷型、热管型PV/T热水系统原理图。图1集热器的结构图图2热泵型PV/T热水系统原理图图3水冷型PV/T热水系统原理图图4热管型PV/T热水系统原理图2数学模型本文中热泵型PV/T系统（PV-SAHP）、水冷型PV/T系统（PV-WC）中除储水箱采用动态模型外，其他各个部件均采用稳态模型。热管型PV/T系统（PV-HP）的PV/T集热器以能量守恒方程为基础，建立动态数学模型。其中集热器模型包括玻璃盖板微分方程、光伏电池层微分方程、集热板微分方程、热管微分方程以及换热器内的冷却水微分方程六部分，将各个微分方程离散化，采用矩阵的方法联合求解[13]。结合系统工作循环过程建立热泵型PV/T系统、水冷型PV/T系统、热管型PV/T系统的数学模型对系统进行描述。2.1PV/T集热器稳态传热数学模型太阳辐射能落到PV/T集热器后，其中一部分能量转化成电能，一部分能量转化为热能被工质吸收，剩余部分能量散失到环境中。PV/T集热器的稳态能量平衡方程表述为：（1）光伏电池吸收太阳辐射能后产出的电能表达式则为：（2）散失到环境中的能量表达式为：（3）式中：UL为以Tpv为参照温度的PV/T集热器总热损失系数，即EVAEVA+TPT+EVA áááèéáááQ=Q+Q+Q(1)áááQIA=β
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光伏光热一体化技术的研究及应用[J]. 荆树春,朱群志,陆佳伟. 电源技术. 2014(10)
[2]新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统[J]. 张龙灿,裴刚,张涛,季杰. 化工学报. 2014(08)
[3]联合热泵的光伏光热一体化系统的性能评价[J]. 荆树春,朱群志,段芮,张静秋,李赫男. 可再生能源. 2013(11)
[4]太阳能光伏/热(PV/T)技术的研究进展[J]. 董丹,秦红,刘重裕,靳晓钒. 化工进展. 2013(05)
[5]光电光热建筑一体化(BIPVT)概论[J]. 龙文志. 中国建筑金属结构. 2012(09)
[6]光伏/光热(PVT)系统概况与评价[J]. 王宝群,姚强,宋蔷,卢智恒. 太阳能学报. 2009(02)
博士论文
[1]热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究[D]. 符慧德.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]光伏太阳能热泵系统的模拟研究和经济性分析[D]. 冯琳.南京理工大学 2012
本文编号：2903949
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