PV/T系统电热性能的实验研究

介绍了PV/T系统组成的原理,针对PV/T系统的电热性能进行了实验研究,并对实验数据进行了处理。计算出了不同参数下该PV/T系统的热效率和电效率,分析了这些参数对系统热效率的影响,以及PV/T模块表面温度对系统电效率的影响。     

水冷型PV/T系统的高效利用与发展现状

在光伏光热系统(PV/T)中为提高其电效率并高效利用低品位热能,近年来对于冷却工质及其工作方式的研究越来越多。其中,水冷式以其方便直接使用、无需二次换热、良好的光学特性和高热容量等优点,受到了广泛的理论研究和实验测试。通过以效率的视角探究光伏覆盖率、背管分布形式等影响流体冷却能力的因素,并结合相变PV/T、PV/T矩阵等PV/T未来发展新趋势,为今后水冷型PV/T系统进一步高效实验提供了研究方向。     

吹胀微流道式太阳能光伏/光热(PV/T)集热系统春季实验研究

通过吹胀微流道PV/T(photovoltaic/thermal)实验平台实测春季PV/T组件倾斜角、循环水流量因素在减去水泵耗电量和控制相同初始水箱温度在13. 5℃后分析这2种因素对系统实际热/电综合效率的影响。倾斜角从18°增至32°,PV/T平均实际综合效率从44. 6%增至55. 61%,对系统实际综合效率起到正相关作用。循环水流量从60 L/h增至100 L/h,PV/T平均实际综合效率从49. 32%先增至53. 48%后降至46. 53%,效率随水泵功率存在先增后减的规律,而不是一直下降。循环水流量的增加在一定程度上可以提高热效率,当热效率达到阈值后,再增加循环水流量相当于增加额外耗功,导致综合效率的下降。9组实验中较佳运行方式是32°倾斜角,80 L/h循环水流量,比18°倾斜角,100 L/h工况综合效率高18. 06%。即便是在平均辐照最低和综合效率最低2种工况下,单块PV/T板实验期间实际发电量分别是0. 371 k W·h和0. 48 k W·h,均可满足小型直流电器用电需求。本实验目的是在上海地区为太阳能PV/T集热系统春季运行优化提供帮助。     

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

将基于平板微热管阵列的水冷PV/T集热器与双热源热泵相结合,提出1种太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统,该系统可实现多种运行模式的切换,以满足复合建筑的供热、供冷、热水和部分电力需求。实验主要针对于冬季制热工况和夏季供冷工况进行实验研究,分别从室外温度、太阳辐照度、热泵COP、制热量、集热效率和发电效率等方面对系统性能进行分析。实验结果表明,冬季制热实验时,空气源热泵制热、PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热工况下COP分别为2.15、2.5和2.6,均能满足冬季室内的采暖要求。PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热实验的平均发电效率和集热效率分别为12.1%和48.6%,11.3%和38.8%。空气源制冷实验时,热泵的EER平均为2.08;制冷兼制热水模式实验时,热水作放热源阶段的EER平均2.26,空气作放热源阶段的EER平均为1.96。     

玻璃盖板与光伏板间距对PV/T系统性能的影响

通过对PV/T系统中的光伏板和玻璃盖板进行热平衡分析,探讨光伏板与玻璃盖板之间的板间距对PV/T系统光热效率的影响。根据天津地区典型年气象参数,计算出在不同的板间距不同光伏板温度的情况下,PV/T系统中光伏板散热量和光热效率,对计算结果进行分析。随着板间距变大,PV/T系统的光热效率开始快速升高,达到极大值后随着板间距继续增加,光热效率有所下降,下降到一定程度后又有所上升。PV/T系统中光伏板散热量的变化趋势与此相反。对所分析的两种光伏板温度(40℃、50℃),最佳板间距随着光伏板温度的升高而减小。当光伏板的温度控制在40℃时最佳板间距为6 cm,当光伏板的温度控制在50℃时最佳板间距为5 cm。由于调节板间距容易实现,所以选择合适的板间距对提高PV/T系统的光热效率有实用价值。     

PV/T社区用能一体化热泵热水系统的应用研究

为综合利用太阳能资源,搭建了一种基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的PV/T社区用能一体化热泵热水系统,并对该系统在夏季的实际运行特性进行测试,通过研究热效率、电效率和系统性能系数(COP)进一步分析其热力性能。测试结果表明:太阳辐射强度对系统运行的影响较大,室外环境温度及室外风速主要影响系统的散热。测试期间,系统平均电效率约为15.98%,系统平均热效率约为42.3%;热泵COP最高可达6.4,平均值约为4.8;系统COP最高可达3.9,平均值约为3.3。该系统可满足社区公共部分的用电和生活热水需求,具有良好的应用前景。     

非标准工况下新风换气机热回收能量的研究

新风换气机的热交换效率是评判新风换气机性能的一个重要指标,用于评价产品在各地区的适用性、经济性。但目前,项目设计者在全年的回收能量计算中,往往以产品国家标准GB/T 21087—2007《空气-空气能量回收装置》中的标准工况下的换热效率为计算依据,与实际使用中的工况、换热效率存在较大偏差。本文搭建试验环境舱,模拟几个典型城市的冬季非标准工况,讨论1台新风机在非标准工况下的全热交换效率及热回收能量的计算。试验数据表明,在寒冷地区(北京)冬季室外湿度较小,室内外空气焓差较大,各非标准工况下的全热交换效率与标准工况下的效率经过不等风量修正后较为一致;而在夏热冬暖(厦门)和夏热冬冷(南京)高湿度地区,不同工况下的全热交换效率与标准工况效率差别较大。因此,在夏热冬冷和夏热冬暖地区新风换气机选型需要依赖产品在不同工况下的热交换数据,才可得出真实的节能量、经济效益结论。     

热管式PV/T热泵系统在农村住宅建筑中的应用研究

根据北京地区的气候条件及太阳能资源情况,提出了热管式PV/T热泵系统在北京农村地区典型住宅建筑中的三种应用方案,并对不同应用方案的全年工况进行了对比分析,选出了最经济合理的方案。     

构件式无水箱太阳能热水器热性能实验研究

针对构件式无水箱太阳能热水器,设计实验方案对其热性能进行实验研究,具体包括集热效率、保温性能和防冻性能三个方面。实验结果表明:集热器在冬季典型测试工况下综合集热效率为50.5%;集热器水温在当地温差下温降为14.34℃,其中立管底部热损失最大;在寒冷、连续无有效辐照量且不开启电伴热的情况下,系统有一定结冰可能性,在开启电伴热情况下,可使集热器系统底部保持一定的不结冰温度。     

基于MHPA-FPC的太阳能热水工程实际运行性能测评研究

以北京市一个基于高效微热管阵列平板太阳能集热器的太阳能热水实际工程为研究对象,进行了系统热性能检测和系统年热效率评测。研究结果表明,日有用得热量、水箱温升值分别超出国家标准GB/T 20095—2006《太阳热水系统性能评定规范》规定值的28.6%和13.2%,系统热性能优于国家标准要求。根据北京地区全年测试结果,系统瞬时效率截距为0.69,总热损系数为5.2,系统年热效率为46%,年热效率优于GB/T 50801—2013《可再生能源建筑应用工程评价标准》中太阳能热水系统系统年热效率的推荐指标。测评结果显示,基于MHPA-FPC的太阳能热水系统热性能优良,具有推广应用价值。     

太阳能光伏光热组件(PV/T)性能评价方法研究

结合对某太阳能光伏光热组件(PV/T)的测试数据,从热力学第一定律、热力学第二定律、发电效率和集热效率的角度对PV/T组件的性能进行了评价,对评价结果进行了分析,给出了PV/T组件性能评价方法。     

权重系数法全热换热器效率影响因素判定

利用权重系数建立了全热换热器的全热效率、显热效率及潜热效率三者的关系式,根据显热、潜热效率权重系数判定显热效率、潜热效率对全热换热器全热效率的影响程度。夏季工况下,我国大部分地区空调系统中全热换热器的全热效率主要受潜热效率影响。我国西北地区的空调系统不适合使用全热换热器。     

重庆地区建筑太阳能PV/T系统性能模拟研究

利用TRNSYS软件对太阳能光电/热综合利用系统(PV/T)在重庆地区的屋顶及墙面两种应用形式进行了全年模拟研究,对其光电、光热特性进行了分析。得出R-PV/T系统的发电总量与系统的光热转换总量高于W-PV/T系统,而W-PV/T系统的敷设可以不受屋面场地的限制,使建筑墙体表面获得利用,因此仍然具有较大可行性。论文的研究为PV/T在重庆等太阳辐射强度较弱地区的应用提供了参考。     

石墨填充式PV/T系统光电光热性能试验

设计制作了一种以高导热材料——石墨为填充介质的新型PV/T结构,并搭建了该PV/T系统的光电光热性能综合试验台,在大连地区对其光电光热性能进行了试验研究。研究结果表明：在天气晴朗的情况下,与普通PV板相比,石墨填充式PV/T系统的输出功率相对提高可达120.67%;系统的瞬时热效率可达28.68%;系统水经过一天的循环,可使水箱温度上升至38℃。     

热泵型新风环境控制一体机性能测试工况研究

近零能耗建筑近年来在我国迅速发展,推动了热泵型新风环境控制一体机的应用。通过市场调研,分析其功能,梳理得到了其主要性能评价指标,并对性能指标的测试工况进行了研究,提出了基于实际运行需求的一体机制冷、制热性能综合测试工况。在综合测试工况下,热回收效率满足近零能耗建筑产品性能指标要求,回收冷量占一体机供冷量的14.1%,机组制冷性能系数为3.63,比GB/T 7725—2004测试工况的测试结果提高了21.8%;回收热量占一体机供热量的17.5%,机组制热性能系数为3.87,比GB/T 7725—2004测试工况的测试结果提高了21.3%。综合测试工况下取得的测试结果可以更加科学合理地指导近零能耗建筑产品设备选型及设计。     

新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统及其性能实验研究

将基于平板微热管阵列技术的新型水冷光伏光热(Photoveltaic-thermal,PV/T)系统与双热源热泵相结合,提出1种新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统。本文介绍了该复合建筑供能系统的组成、工作原理、运行模式及实验台的设计,并对PV/T系统与双热源热泵联合运行模式进行了实验研究与性能分析。PV/T系统峰值功率为1 170 W,压缩机功率为1HP的系统,在室外环境平均气温为4.0℃,平均辐照度684 W/m2条件下,热泵平均制热COP为2.7,平均发电功率为620.5W,平均发电效率为11.7%,全天(9:00~15:00)发电量为4.39 k Wh,平均集热效率为22.3%,光伏光热综合效率为34.1%。实验结果表明该系统能充分利用太阳能和热泵各自优势,通过能源互补,提高系统综合利用效率,满足建筑所需的多种用能需求,在推广可再生能源利用和建筑节能方面具有重要意义。     

直膨式太阳能空气源热泵热水器的运行性能研究

为了研究直膨式太阳能空气源热泵热水器(DX-SASHPWH)的系统性能,采用R134a作为工质,搭建了太阳能空气源热泵热水器实验装置,并且建立了系统数学模型。对比发现,模拟结果与实验结果吻合较好。利用模型和系统模拟程序,进一步分析了系统全年的运行特性。结果表明:在春、秋季典型晴天工况下,将120 L水从15℃加热到50℃,耗时204 min,平均COP为3.26,平均集热效率为0.73,耗电量为1.50。在冬季典型晴天工况下,将120 L水从7.5℃加热到50,耗时286 min,平均COP为3.27,平均集热效率为0.68,耗电量为1.81。     

新型光伏光热幕墙组件性能特性研究

将微热管阵列技术引入传统光伏幕墙,组成新型光伏光热幕墙组件(Micro Heat Pipe Array-Building Integrated Photovoltaic,MHPA-BIPV/T),再应用到光伏光热系统中。通过实验对新型光伏光热幕墙组件与传统的光伏幕墙组件、透光型PV/T幕墙组件和非透光型PV/T幕墙组件作对比,结果表明新型PV/T幕墙组件比传统PV幕墙组件光电转换效率提升较为显著,其中,透光PV/T组件比透光PV组件的日平均光电转换效率提升了9%,非透光PV/T组件比非透光PV组件的日平均光电转换效率提升了4%;透光PV/T幕墙组件的日平均总效率为51%,非透光PV/T幕墙组件的日平均总效率为46%。     

太阳能光伏光热(PV/T)热泵热水系统实验研究

本文搭建了1种间接式基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的热泵热水系统应用示范平台,其中PV/T集热器面积为64 m~2。对PV/T热泵系统在不同环境温度和辐照条件下的光电光热性能进行了测试分析,结果表明PV/T部件发电量较之传统光伏组件提高11.0%,PV/T电池温度比较传统光伏组件温度平均降温25.5℃,可以有效缓解较高温度对光伏电池使用寿命的影响。热泵机组平均COP可达4.7。PV/T热泵系统的光伏光热综合效率可达74.4%,在产热发电性能上与传统集热器和光伏组件更有优势。在将3 m~3水从31.0℃加热至51.0℃的过程中,PV/T热泵系统总发电量和耗电量分别为28.0 kW·h和24.5 kW·h,并且夏季晴朗少云条件下,发电功率一直高于用电功率,可以实现离网使用。     

冷凝式燃气热水器冬夏季工况性能实测分析

以某燃气热水器为测试对象,采用试验方法,在不同进水压力和设定出水温度测试条件下,对燃气热水器热负荷、热效率、显热换热器换热比例进行实测计算分析。冬夏季工况,各进水压力下热负荷均随出水温度的增大而升高。相同测试条件下,由于夏季进水温度比冬季高,夏季工况的热水器热负荷比冬季工况低。热效率在冬、夏季均保持在较高水平。冬夏季工况的平均热效率比较接近,冬季工况的平均热效率比夏季工况稍高。冬夏季工况热水器的显热换热器换热量均占主导地位,夏季工况显热换热器换热比例比冬季工况高,主要是由于夏季进水温度较高,限制了冷凝换热器换热能力。