太陽(yáng)能光伏光熱復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)性能研究.pdf

1、隨著世界能源需求的不斷增長(zhǎng)，可再生能源的開發(fā)和利用逐漸成為人們研究的重點(diǎn)。太陽(yáng)能以其取之不盡、安全、無(wú)污染等特點(diǎn)受到人們的重視;近年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐不斷加快，建筑能耗隨之大幅度增加，而在建筑能耗中，暖通空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)所占的比例接近60％。因此研究一種基于太陽(yáng)能利用的光伏/光熱一體化熱泵熱水系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的同時(shí)，為建筑物提供用于供暖和生活用的熱水成為一種可以緩解能源壓力的有效途徑。本文圍繞自行研發(fā)的裸板式多孔扁盒集熱器，

2、搭建了太陽(yáng)能光伏光熱復(fù)合空氣源熱泵熱水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以提高系統(tǒng)的光熱/光電輸出性能和推動(dòng)其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)用化為目的進(jìn)行了相關(guān)的研究。
　　首先，根據(jù)目前的光伏組件加工工藝，研發(fā)了一種多晶硅PV/T裸板集熱/蒸發(fā)器。集熱器背部焊接6根鋁制多孔扁盒結(jié)構(gòu)集熱管作為吸熱裝置，扁盒截面尺寸為25 mm×2.5 mm，每個(gè)扁盒管內(nèi)部分為5個(gè)相同的矩形流通通道。以此為核心與風(fēng)冷式翅片管蒸發(fā)器進(jìn)行混聯(lián)搭建了光伏/光熱一體化熱泵（PV/T-HP）熱水系

3、統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
　　其次，根據(jù)系統(tǒng)不同控制方式，提出雙熱源運(yùn)行、單太陽(yáng)能運(yùn)行、單空氣能運(yùn)行三種不同模式。針對(duì)三種不同模式，在常州地區(qū)春季和夏季工況條件下將200 L加熱到55℃，探討不同運(yùn)行模式下，環(huán)境工況對(duì)實(shí)驗(yàn)性能的影響。結(jié)果顯示夏季工況下，雙熱源運(yùn)行模式分別比單太陽(yáng)能和單空氣能模式的加熱對(duì)間縮短了42％和54％，COP分別提高了24.47％和40.14％;春季工況下雙熱源運(yùn)行模式下分別比單太陽(yáng)能和單空氣能模式的加熱時(shí)間縮短了29.

4、7％和45.8％，COP分別提高了22.1％和39.0％;
　　另外，針對(duì)熱泵熱水系統(tǒng)中的板式蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝水箱、膨脹閥四個(gè)部件建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)熱泵系統(tǒng)在室外環(huán)境溫度為30℃條件下進(jìn)行了相關(guān)熱力性能的模擬及誤差分析。結(jié)果顯示加熱時(shí)間的模擬值與實(shí)驗(yàn)值最大誤差為5.14％，最小誤差為0.20％; COP的模擬值與實(shí)驗(yàn)值最大誤差為18.67％，最小誤差為1.44％。
　　最后，針對(duì)搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究了在常州地區(qū)春季

5、和夏季工況條件下，系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)加熱熱水的性能實(shí)驗(yàn)。對(duì)比研究了系統(tǒng)熱電聯(lián)供模式和單一光電模式下的性能，深入探討了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、環(huán)境溫度、PV/T集熱板溫度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)光電/光熱性能的影響。結(jié)果顯示，夏季工況下的平均光熱效率為55％，熱電聯(lián)供模式光電效率為15.4％，單一光電模式的光電效率為12.4％;春季工況下的平均光熱效率為53.5％，熱電聯(lián)供模式光電效率為21.5％，單一光電模式的光電效率為18.5％。為系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)支持。