太阳能光伏光热PV/T组件在建筑设计中的应用

建筑领域“双碳”目标的提出,使得降低建筑能耗成为目前亟需解决的问题。可再生能源同建筑领域的有机结合被认为是解决建筑能耗的重要环节。通过对太阳能光伏光热技术的发展进行总结,研究太阳能光伏光热技术在建筑领域中的设计方法,提出了对未来光伏光热建筑一体化的设计思考,为以后太阳能光伏光热PV/T技术产业的发展提供参考。

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。

太阳能PV/T光储直驱热电联产系统性能

面对居民日益增长的生活热水和电能需求,光伏/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)技术的应用可以降低建筑运行时的能源消耗。本文介绍了一种太阳能PV/T光储直驱热电联产(combined heat and power,CHP)系统,为了减少系统运行过程中的能量损失,采用直流压缩机和储能电池,并在兰州地区对系统的运行性能开展了实验测试。研究结果表明,PV/T系统的光伏板温度相比传统PV组件温度平均降低12.26℃,平均发电效率相对提升8.1%。在将24.4~27.2℃的水加热到50.1~50.7℃的过程中,平均性能系数(coefficient of performance,COP)可达到5.48,相比传统空气源热泵热水器提高82.1%~106.8%。平均集热效率和综合效率分别为37.30%和71.24%,PV/T系统的发电量和耗电量分别为3.33kWh和1.69kWh,发电量相比PV系统提高5.7%。太阳能PV/T光储直驱热电联产系统可以减少建筑部门的能源消耗,并提升PV/T系统的发电效率和综合效率,在晴天条件下可以实现离网运行。

双玻光伏组件HP-PV/T一体化系统实验研究

提出一种双玻光伏结构的HP-PV/T(Heat pipe-photovoltaic/thermal)系统,通过搭建测试平台研究太阳辐照度和循环水流量对系统性能的影响,并结合能量损失计算数据分析系统的集热效果.实验期间,改变循环水流量(0.03、0.05 kg/s和0.08 kg/s),系统的电、热效率均得到有效提升,HP-PV/T系统在不同运行工况下电、热、综合效率的最大值分别为18.41%、28.83%和76.36%,对比发现随着流量的增大,综合效率提高10.52%,能量损失率降低9.47%.

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。

基于模型分析的光伏/热(PV/T)太阳能系统设计方法及应用研究

根据聚光PV/T热水太阳能系统的结构特点,分析聚光PV/T热水太阳能系统的设计参数,结合聚光PV/T热水太阳能系统的能量转换、存储和传输特性及用户对系统输出电能、热能的需求,建立聚光PV/T热水太阳能系统光电、热能量转换效率、热水温度及输出电能的设计优化理论模型。并利用设计模型分析不同设计参数对系统输出热、电能量的影响,有效简化聚光PV/T热水太阳能系统的优化设计过程。另外,设计聚光PV/T热水太阳能系统样机,并对其特性进行实验分析。结果表明,系统输出能满足农村家庭对照明电能、热水的基本需要,具有较好的实用性。

太阳能PV/T系统电热输出性能及其Matlab仿真研究

建立了太阳能PV/T(Photovoltaic/Thermal)系统的热电模型,编制了Matlab程序,采用迭代法对电热参数进行耦合求解。研究了PV/T系统在呼和浩特不同季节下的热电效率,电池温度和性能曲线的变化,通过与实验数据对比,验证了该模型具有较高的精度。实验结果显示了环境温度、风速、入射辐射量对太阳能PV/T系统热、电以及综合性能的影响:PV/T系统夏季的日平均电效率、热效率及正午组件最大功率分别为14.1%、34.5%和180.8 W,冬季的日平均电效率、热效率及正午组件最大功率分别为16.1%、24.8%和190.3 W。

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。

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。

有、无玻璃盖板工况对PV/T系统性能的影响

同时参考热力学第二定律和第一定律,以效率和能量效率作为判据,在一些结构参数和环境参数变化的条件下,对有、无玻璃盖板工况下 PV/T 系统的综合性能进行了对比分析,并尝试对玻璃盖板在 PV/T 系统中的应用给出一些建议。

一种新型PV/T复合系统电、热性能对比研究

为提高光伏光热一体化系统(PV/T)能量输出,将新型铝合金背板型光伏组件和自行设计制作的不锈钢扁盒流道集热板相结合,用导热硅胶加以粘接构成新型PV/T复合系统。将新型PV/T复合系统、常规TPT背板光伏组件、常规平板集热器至于同于工况下进行测试,测试结果表明,与TPT光伏组件相比,新型PV/T系统的电压约提升了0.5～1.5V,电转换效率、填充因子、输出功率及发电量平均提高了9.76%、1.49%、3.75%、4.02%。而复合系统热效率比常规平板集热器约低22%左右。相对于常规TPT光伏系统或自然循环平板集热器热水系统,新型PV/T系统有发电量高、占地面积小、综合性能效率高等优点。

非晶硅PV/T系统的结构方式对性能的影响

以非晶硅PV/T系统为研究对象,对PV/T系统建立传热模型,研究PV/T系统结构改变对其性能的影响。结果表明:非晶硅太阳电池紧贴集热器吸热板时能量效率和(火用)效率均高于电池板作为系统盖板的效率。总体上能量效率和(火用)效率随着太阳辐射强度、工质流量和电池光电转换效率的升高而增加,随着环境风速的增大而减少,但各因素的影响程度随结构方式而异。

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。

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。

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。

菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能模拟与试验

该文基于直通式微通道冷却的菲涅尔高倍聚光PV/T系统热电输出性能的仿真和试验进行研究,结果表明,太阳辐照度、聚光元件间的装配距离、入射角及热对流等对系统热电性能的影响较大;太阳直接辐照度为226 W/m2时,菲涅尔透镜与聚光元件间距离增大2 mm后,功率和电效率分别下降0.98 W和7.4%,对于确定的菲涅尔高倍聚光PV/T系统,存在最佳聚光元件装配参数范围;当太阳直接辐照度一定时,冷却工质流量越大,电池表面温度下降越快,但在较高流量时,随着流量持续增大,电池表面温度下降趋势减小;当入射角由0°增大至1°后,系统得热量下降0.25MJ,在太阳辐照度达到500 W/m2时,输出功率下降6.35 W;试验系统输出性能稳定,且适用于大型系统,该文研究为系统实际运行参数调控提供理论和试验依据。

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.

基于分形换热器的聚光太阳能PV/T一体化系统数值研究

建立基于分形换热器的聚光太阳能光伏光热一体化(PV/T)系统三维物理模型和稳态传热数学模型。采用控制容积法对系统模型进行求解,获得层流状态下不同雷诺数、不同聚光条件下系统内冷却流体的速度场分布、电池温度分布以及系统的电、热性能参数。计算结果表明:在一定范围热电联合效率随雷诺数的增大而增大,随聚光强度增强而增加,随入口温度的降低而增大;太阳电池板表面最大温差随雷诺数增大而减小。

基于对流传热分析的PV/T优化设计与实验

以工艺难度较低的U型管水冷器为研究对象,以PV/T的太阳热能输入与U型管的吸热能力平衡为目标,对冷却水在层流、过渡流和湍流3种流动状态下的热传递系数进行分析,对U型管内的水流速度、管径的大小以及管道长度进行优化设计。计算结果表明:冷却水在低流速的层流状态不足以完全吸收太阳入射热功率;如果速度提高到过渡流和湍流态,可以选用标准的25 mm管径,最佳流速介于0.05~0.3 m/s之间,每平方米管长8 m即可满足吸热要求。

光伏/热(PV/T)太阳能系统的研究现状及解决方案

本文介绍了PV/T太阳能系统的研究现状,分析了导致PV/T太阳能系统实用性差的原因。根据PV/T太阳能系统的结构特点及其相关理论,提出聚光技术与PV/T太阳能系统集成、PV/T集热器结构优化、PV/T太阳能系统转换效率与工作温度之间的平衡及完善PV/T太阳能特性评价体系的解决方案。实验证明方案有利于提高PV/T太阳能系统的实用性。