光伏與熱泵-空調(diào)耦合系統(tǒng)熱力學(xué)行為及應(yīng)用評價研究.pdf

1、我國能源不僅產(chǎn)量較高，而且消耗也很高。以目前產(chǎn)能和消耗速度來計算，我國傳統(tǒng)化石能源最多還可以使用30年左右，能源形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。而在我國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)組成中，占據(jù)主導(dǎo)地位的建筑業(yè)對能源的消耗占總能耗的四分之一以上。我國正處于城市化進程高速發(fā)展的階段，各類建筑總量承指數(shù)增長，建筑能量消耗也居高不下。依據(jù)第四次政府間氣候變化專門委員會(IPCC)評估報告，近百年來全球變暖趨勢很大程度上也是由于城市的發(fā)展所導(dǎo)致的。因此，城市的發(fā)展、建筑數(shù)量的增長

2、不僅帶來了空前的能源壓力，還給我們賴以生存的環(huán)境造成了巨大的威脅。尋求可再生能源、綠色能源以替代傳統(tǒng)的化石能源，同時減少建筑能耗的消耗刻不容緩。現(xiàn)在研究表明，建筑中所采用的空調(diào)衛(wèi)生熱水等建筑設(shè)備的能耗占據(jù)了整個建筑能耗的75％以上，通過將可再生的綠色能源與此類建筑設(shè)備耦合在一起，再適當(dāng)?shù)剡M行優(yōu)化設(shè)計即可達到降低建筑能耗、減少CO2排放、保護生態(tài)環(huán)境的目的。
　　但是，可再生能源應(yīng)該以什么樣的形式加以利用與建筑設(shè)備耦合在一起？可再生

3、能源、建筑設(shè)備和環(huán)境之間有著怎樣的的熱力學(xué)行為特征的？耦合系統(tǒng)在設(shè)計的時候應(yīng)當(dāng)遵循什么樣的原則？耦合系統(tǒng)在應(yīng)用之后又該如何對其進行評價？這些都是尚未解決的關(guān)鍵問題。
　　本文即以一種光伏與空氣源熱泵耦合系統(tǒng)為對象，通過對此系統(tǒng)的熱力學(xué)行為和應(yīng)用評價展開研究，從而獲得上述問題的解決方法。具體來說，本文做了以下的工作:
　　(1)綜合國內(nèi)外相關(guān)的研究文獻，對目前學(xué)者所做的有關(guān)光伏理論和應(yīng)用研究、熱泵理論和應(yīng)用研究、以及二者耦合系

4、統(tǒng)的理論和應(yīng)用研究工作進行了全面闡述，找到了目前研究中仍然存在的問題;
　　(2)為了解決存在的問題，提出了分布式光伏輔助驅(qū)動空氣源熱泵系統(tǒng)的概念方案，并在此概念方案的基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的的實驗示范系統(tǒng);
　　(3)為了研究該耦合系統(tǒng)的熱力學(xué)行為，本文在前期對光伏電池的發(fā)電性能（最大光伏轉(zhuǎn)換效率）采用了不同的方法建模，并進行了對比研究，提出了基于無量綱方法的光伏電池最大光伏轉(zhuǎn)換效率的熱力學(xué)模型，并將其作為后續(xù)研究的基礎(chǔ);

5、>　　(4)在上述光伏電池最大轉(zhuǎn)換效率的無量綱熱力學(xué)模型基礎(chǔ)上，進一步擴展到整個耦合系統(tǒng)，建立光伏與空氣源熱泵耦合系統(tǒng)的熱力學(xué)模型（包括炯耗模型、炯耗經(jīng)濟模型以及CO2排放模型）;并利用實驗系統(tǒng)的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，對此模型進行驗證分析。利用該模型可以很好地描述系統(tǒng)之間的熱力學(xué)行為關(guān)系，同時此模型可以用來對耦合系統(tǒng)在中南地區(qū)的適用性進行評價，進而建立一套耦合系統(tǒng)的設(shè)計方法和準(zhǔn)則---即光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機容量應(yīng)該根據(jù)建筑物最大冷負荷來確定;

6、r>　　(5)最后，利用所建立的無量綱熱力學(xué)模型以及光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量根據(jù)建筑最大冷負荷確定的設(shè)計準(zhǔn)則，建立了單體建筑和整體城鎮(zhèn)最優(yōu)熱力學(xué)條件下所需要的光伏發(fā)電量計算方法。以最優(yōu)熱力學(xué)條件下所需要的光伏發(fā)電量計算方法為基礎(chǔ)，提出了單體建筑和整體城鎮(zhèn)光伏可用能力評價指標(biāo)并建立了計算該指標(biāo)的具體方法。進而形成了對單體建筑和整體城鎮(zhèn)全面綜合的綠色建筑節(jié)能評價方法。
　　本文的研究解決了太陽能光伏如何與建筑設(shè)備有效耦合的問題，解決了如何