基于微通道平板热管的新型光伏光热墙体/热泵系统-性能实验研究

本文提出一种基于微通道平板热管的新型光伏光热墙体/热泵(MFHP-WIPV/T-HP)系统,该系统将太阳能光伏光热建筑一体化系统进行拓展,与太阳能热泵技术和微通道平板热管相结合,用以减少冬季供暖、供热水能耗。在广州冬季典型阴天、晴天气候条件下对该系统进行测试研究,分析不同环境参数对系统的光电转化效率、平均集热效率和制热效率的影响规律。研究结果表明:在阴天气候条件下,系统平均集热效率达40.36%,光电转化效率达8.98%,制热效率达15.96%;而在晴天气候条件下,系统平均集热效率达46.69%,光电转化效率达10.08%,制热效率达16.04%;水箱水温温升阴天下可达14.1℃,晴天下可达25.2℃,能有效满足室内供热和生活热水需求。

光伏冷却系统微结构流动损失特性的熵产分析方法

温度是影响光伏电池转换效率和发电系统稳定运行的重要影响因素,目前已发展出多种太阳能电池板的冷却技术,其中微通道冷却技术有着广阔的应用前景。对于微流动器件的局部结构,如何定量研究其功率损失是提高微流动系统性能的关键问题。本文基于热力学第二定律的熵产分析方法,以光伏电池冷却系统内渐缩圆管微结构为研究对象,提出了确定功率损失系数的算法流程。基于CFD数值模拟结果和EPA模型,发展了雷诺数Re∈{1,2000}范围内功率损失系数与雷诺数的关联方程式。

平板型光伏/光热系统高效换热数值模拟研究

针对光伏/光热(PV/T)系统管板换热结构传热性能差、电池层温度分布不均匀的问题,采用管板连接处增加机械加固的形式强化管板导热接触,同时提出蛇形管、单向螺旋型和双向螺旋形3种换热通道分布结构。通过数值模拟方法对比不同结构的系统热性能,随后在流量、辐照度、入口水温等多工况条件下分析换热性能的变化。结果显示:系统在流量90 L/h、辐照度800 W/m~2时呈换热性能最佳状态,热效率能达71.5%;管道具体排布方式对热效率和电池层平均温度的影响不大,而双向螺旋管将冷热管交替布置,较单向螺旋管和蛇形管结构能明显提高电池层温度分布的均匀性,温度分布不均匀度最高可降低37.5%。

光伏直驱直膨式热泵热水器变转速运行特性实验研究

本文提出了1种基于无保温微通道光伏/吸/集热器(PV/T组件)的直流直驱直膨式热泵热水器系统,PV/T组件的光电通过最大功率跟踪控制器(MPPT)直接驱动热泵系统的直流压缩机,光热由热泵系统的蒸发器吸收提质加热水箱中的热水,实现了太阳能与热泵品位对口的系统集成。为提高系统运行效率及可靠性,设计了压缩机转速随太阳辐射变化而阶梯变化的变转速运行工况,并进行了实验研究。结果显示:系统发电量大于热泵运行电量消耗,可实现离网运行。随太阳辐射强度增加而采用压缩机转速升高的运行方式,可控制PV/T组件温升,其平均电效率、热效率与总效率分别为19.65%,48.8%和68.4%;90 L水从18.8℃加热到52.8℃仅用时210 min,系统平均能量利用效率和性能系数分别为68.4%和6.84。随太阳辐射强度减小而采用压缩机转速降低的运行方式,可维持较高的能量利用效率与系统性能系数,系统平均能量利用效率与性能系数分别为93.8%和5.52。