太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统特性分析

为解决河北农村建筑清洁供暖问题和太阳能利用具有不稳定性问题,设计了太阳能PV/T+相变能与直蒸式水源热泵供热(冷)系统进行实验研究。实验结果表明,冬季典型日系统发电量为4.453kWh,制热系数COP平均值3.41;夏季典型日系统发电量为5.945kWh,制冷系数EER平均值3.2;将发电量用于系统运行,制热系数COP为4.22,制冷系数EER为4.19,分别提高了23.75%和30.12%;夏季单纯PV/T太阳能电池发电量5.537kWh,本系统的发电量提高了7.37%。该系统经济效益高,运行稳定,是一种实现河北农村清洁供暖有效途径。

基于TRNSYS的学校建筑PV/T跨季节蓄热供暖研究

PV/T耦合地源热泵系统在多能互补、提高可再生能源利用率方面受到广泛的关注,针对南京市某小学工程应用PV/T耦合地源热泵系统实现跨季节供暖做模拟分析。应用TRNSYS软件针对系统的运行温度、集热效率、设备工况、能源利用率进行模拟。发现PV/T电池通过地埋管放热的冷却水具有较好的集热冷却效果;土壤蓄热体平均温度仅下降0.23℃,实现土壤热平衡,且该系统的跨季节蓄热率约为60%;热泵机组实际COP平均COP在5以上,具有良好的节能效果;系统跨季节可以提供建筑热负荷的73.17%,发电量可以满足63.2%的热泵能耗。

积尘形态及密度对太阳能PV/T系统的性能影响研究

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台,研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明:积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率,积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比,粘结积尘对系统光热效率及综合效率的影响更大。当松散积尘密度从0变化至33.79 g/m^(2)时,系统的光热效率下降率仅为2.32%,而系统的光电效率下降率高达48.65%。在该文实验中,随着积尘密度的增大,太阳电池的工作温度依次为53.99、52.92、50.73和55.58℃,呈先降后增的变化趋势。故少量积尘不会使太阳能PV/T系统中太阳电池的工作温度升高而影响其正常工作。

光伏直驱PV/T双源热泵热水系统性能研究

针对传统太阳能光伏光热PV/T双源热泵存在的热力性能差、能量损耗大等问题,提出一种光伏直驱PV/T双源热泵制热水系统(太阳能+空气源),并对系统进行实验研究。结果表明,在室外平均环境温度27.9℃、平均太阳辐射强度691.1 W/m2的夏天户外实验工况下,系统运行约4 h,将250 L 26.5℃的水加热到目标温度55℃,热泵平均COP为8.83。实验期间,PV/T光伏组件的平均温度比同样工况下的纯参比光伏组件温度降低9.8℃,光电性能相对提高17.53%。

双流道PV/T集热器冬季运行工况分析及优化

该文建立PV/T集热器非稳态传热数学模型,通过现有实验平台实测数据验证模型可靠性后,对水冷型PV/T集热器以及空气/水双流道PV/T集热器性能进行模拟研究;在此基础上,从运行参数角度对双流道PV/T集热器性能进行运行优化。研究结果表明:在太原地区冬季工况下,当水流量为0.01 kg/s时,增设空气流道后双流道PV/T集热器性能优于水冷型PV/T集热器,集热器综合性能效率提高约0.84%。当空气流量一定时,随着水流量从0.01 kg/s增至0.09 kg/s,双流道PV/T集热器综合性能效率增加约9.22%;当水流量大于0.03 kg/s时,增大空气流量会削弱双流道PV/T集热器综合性能。该文经综合考虑建议太原市在冬季工况下双流道PV/T集热器推荐水流量上限值为0.03 kg/s。

一种新型微热管PV/T系统的实验研究

由于我国西北地区冬季气温通常在零度以下,光伏集热器的集热管可能会结冰。为此,开发了一种微热管技术,通过将光伏板改装到微热管PV/T系统中来调节工作温度。测试将于2021年12月1日至2022年2月28日,每天9:30开始,16:30停止。将冬至日2021年12月24日作为典型天,典型天平均光热效率、平均光电效率和平均总效率分别为26.4%、12.8%和39.4%。微热管中使用的工作介质是R141b,沸点相比丙酮更低,系统效率更高,并根据实验数据做了微热管PV/T表面温度的拟合公式,平均误差为7.1%。该实验研究旨在为微热管PV/T提供科学基础和工程参考,并可为未来带来更高效的太阳能应用。

基于相变流体的热管式太阳能PV/T热电联供系统实验研究

文章分别搭建了基于水和相变流体的热管式PV/T热电联供系统实验台,测试分析了相同工况下两个系统的光伏板表面温度、换热水箱温度、热/电功率、热/电效率及综合效率。研究结果表明,在测试工况下,与基于水的热管式PV/T热电联供系统相比,基于相变流体的热管式PV/T热电联供系统光伏板表面温度降低了2℃,蓄热水箱水温升高了1.3℃,日均电效率相对升高了0.8%,日均热效率相对升高了7%,日均综合效率相对升高了10.2%。该研究结果为相变流体在太阳能储存领域的应用提供参考。

一种新型全铝扁盒式PV/T热水系统

将单晶硅光伏电池与全铝扁盒式太阳能热水器集热板通过特殊工艺粘结起来,制成了一套自然循环式光伏光热一体化(PV/T)系统,在利用太阳能发电的同时提供热水。于04年7月-10月在合肥地区进行了室外实验,测试并讨论了该系统以不同水量和不同初始水温运行时的光电光热性能。结果表明,当m/Ac>80kg/m2时,这种PV/T热水系统的发电效率在10.15%左右,热效率在50%左右,光电光热总效率可以达到60%左右,光电光热综合性能效率可以达到70%左右。相对于单纯的光伏系统或自然循环式太阳能热水系统,这种PV/T热水系统具有占地面积小、综合效率高等优点。

新型PV/T太阳能利用复合系统的实验研究

为提高PV/T系统太阳能利用率,同时获得可利用的热水和电力,将铝合金背板型单晶硅光伏组件和自行设计制作的不锈钢扁盒式集热板相结合,用导热硅胶加以粘接制成新型光伏光热一体化(PV/T)复合系统,该系统实现了光伏组件与集热板之间良好的粘接性、绝缘性和热传导,并在昆明地区对系统进行测试,分析了系统在不同水箱水容量及不同天气工况下运行的光电光热性能。结果表明,系统在75kg水箱水容量(m)晴天工况下运行效率更高,系统的平均电效率、热效率、综合效率及综合性能效率分别在14%、37%、51%、70.72%左右,与系统在50kg水箱水容量晴天或75kg水箱水容量多云工况下运行相比,综合性能效率约提高了11.86%或2.09%。与独立的光热或光伏系统相比,具有占地面积小、太阳能利用率高、更经济等优势。

供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统,设计了供热和集热两种运行模式,并选取了日均太阳辐射强度和室外温度基本接近的两个工作日,对两种运行模式下,该系统的各项性能进行了实验研究。分析结果表明,供热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为33.9%,日均电效率为12.2%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了25.7%,日均COPth、日均COPpv/t分别为2.52,3.26;集热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为25.3%,日均电效率为12.9%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了14.2%,日均COPth、日均COPpv/t分别为1.82,2.33。因此,供热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统的绝大部分性能优于集热模式。

多功能太阳能PV/T集热器的光电/光热性能研究

提出一种多功能太阳能PV/T集热器(tri-functional PV/T solar collector),将加热空气和加热水2种功能结合,从而实现PV/T集热器全年的高效利用,满足不同的能量需求。该文搭建2套实验平台对于2种工作模式的光电光热性能进行对比实验研究,并对不同空气流量和进口温度下的PV/T集热器光电光热性能进行分析。结果表明,此多功能PV/T集热器在2种工作模式下均可实现太阳能高效利用。

PV/T太阳能热泵系统的性能研究

提出一种新型的太阳能热泵系统———PV/T-SAHP系统,该系统具有光电/光热综合利用的功能;建立了PV/T-SAHP系统的动态模型,对该系统的运行特性进行了数值模拟。结果显示,PV/T-SAHP系统的电效率和热效率较传统的太阳能系统和热泵系统都有明显提高,运行能耗较普通热泵大幅度降低;系统PV/T蒸发器的面积、管间距、倾角等参数的变化对电效率和热性能会产生比较大的影响,是系统优化设计的关键因素。

热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并根据实验装置建立了系统的数学模型,通过实验测试对数学模型进行了验证。研究了系统的热效率、电效率和COP等主要性能参数在全天的变化规律,分析了系统COP偏低的原因和改进措施。结果表明,在测试工况下,日平均热效率为35.4%,日平均电效率为11.0%,日平均COP为2.77,实验值与模拟值的误差均在±15%以内。该研究为热管式太阳能PV/T热泵系统的设计优化与性能研究提供了参考。

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。

热管式PV/T热水系统性能的实验研究

搭建了热管式PV/T(photovoltaic/thermal)热水系统的实验装置,测试了太阳辐射强度、室外空气温度、联箱入口水温和循环水量等因素对系统性能的影响.结果表明:由于光伏电池覆盖率高和PV板背板材料导热性能低,系统热效率低于30%;随着太阳辐射强度和室外空气温度的增加,系统的热效率线性上升,电效率线性下降;联箱入口水温和循环水量对系统的热性能影响明显,对电性能影响不大.

一种非跟踪内聚光太阳能PV-T管聚光器的设计与仿真

针对非跟踪内聚光光电-光热复合管的结构及接收器的设计需求,对管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器(CPC)进行了光学设计,并利用Matlab软件对聚光器曲线和形状进行了优化与数据仿真,得到了光热复合管能够得到最大入射光的聚光器的曲线方程、安装位置以及供数控机床加工所需的参数,给出了不同入射角的光线和光强分布图,提高了太阳能的利用率.仿真结果表明,接收器满足在最大入射光下表面光照均匀的设计要求.

PV/T集热器优化设计及实验

光伏/光热(photovoltaic/thermal collector,PV/T)集热器是光伏光热系统的关键部件,其性能好坏直接决定着太阳能综合利用率的高低,因此PV/T集热器的设计对光伏光热系统的性能研究有着重要的作用。本文对PV/T集热器结构和传热热阻进行了分析,采用Fluent软件对不同的辐照度、结构尺寸和流量共75种工况下的PV/T集热器的热性能进行了数值模拟;并对PV/T集热器进行了优化设计,根据设计结果搭建了试验台,对PV/T集热器的集热效率与发电效率进行了研究。研究结果表明:集热器内最佳冷却水流量为0.008kg/s,光伏电池和集热面积最佳比D/W=0.4。随着归一化温差的增大,PV/T集热器的光电效率与集热效率均不断降低,光电效率预测值与实验值的最大误差22.5%,平均集热效率0.63,最大集热效率达到0.75。

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(?)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算。分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响。结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低。随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的。通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响。

主、被动冷却的微槽道热管PV/T组件光电/光热性能对比分析

利用吸液芯为Ω形轴向微槽道热管在中低温余热回收领域中较高的热回收率和品质,设计与构建了一种基于Ω形微槽道热管风冷冷却的PV/T组件。测试分析了在主动冷却条件和被动冷条件下PV/T组件的热/电性能以及热风温度。试验结果表明,组件平均光电效率高于11%,平均光热效率为30%左右,平均?效率高于13%,热风温度可达41℃以上,且主动冷却PV/T组件的光电、光热效率以及?效率均高于被动冷却PV/T组件。与传统PV/T组件相比,该PV/T组件具有较明显的光电/热性能优势,收集的热风可用于建筑采暖、强化通风及热风干燥。