PVT光伏光熱系統(tǒng)結(jié)合地源熱泵的應用性研究

1、PVT光伏光熱系統(tǒng)結(jié)合地源熱泵的應用性研究-精品資料 本文檔格式為WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習報告 單位總結(jié) 摘 要： 基于PVT系統(tǒng)存在太陽能間歇性，無法保證光熱轉(zhuǎn)換連續(xù)進行的特點，以及存在集熱后太陽能電池背板溫度過高，導致電池板光伏發(fā)電效率下降的缺陷。采用地源熱泵與PVT系統(tǒng)相結(jié)合，解決了單純PVT系統(tǒng)在日照不充足情況下熱量不能連續(xù)穩(wěn)定供應的問題，提高了系統(tǒng)的熱能利用率。 同時系統(tǒng)采用定溫加熱、溫差循環(huán)技術，有效降低了太陽能電池背板的溫度，提高了太陽能電池的光伏發(fā)電效率和地源熱泵的工作效率以及系統(tǒng)在不同工況

2、下連續(xù)運行的可靠性和穩(wěn)定性。 關鍵詞： 地源熱泵； PVT； 應用研究； 定溫加熱 TN911?34； TK519 A 1004?373X（2013）22?0168?03 0 引 言 地源熱泵是一種利用淺層地熱資源，依據(jù)逆卡諾循環(huán)工作原理，既可供熱又可制冷，能實現(xiàn)蒸發(fā)器與冷凝器功能轉(zhuǎn)換的設備。它利用淺層地表一年四季溫度均相對穩(wěn)定的特性，通過輸入較少的高位能電能，實現(xiàn)熱能從低溫向高溫的轉(zhuǎn)移，并取得較多的熱能1。熱泵機組冬季把熱量從地下取出來供給室內(nèi)，此時土壤作為熱泵機組的“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來釋放到地下，此時土壤作為熱泵機組的“冷源”。和其他電加熱、燃料燃燒加熱等傳統(tǒng)加熱方式比較，它從地

3、下環(huán)境吸取熱量傳遞給高溫物體，將低位熱源輸送到高溫熱源，只需供給少量高位能就可以高效地從周圍環(huán)境提取低位能，是一種高效節(jié)能、無污染、可再生、可持續(xù)發(fā)展的能源先進利用形式。對節(jié)約常規(guī)能源、緩解大氣污染和溫室效應具有積極的作用2。 1 目前PVT系統(tǒng)存在的問題 PVT系統(tǒng)是集太陽能光伏發(fā)電和光熱為一體的系統(tǒng)稱為太陽能光伏光熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，簡稱PVT。它包含光伏（PV）與光熱（PT）兩部分，其集太陽能電池和太陽能集熱器于一體，利用光生伏特效應，使光能轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)化為工頻交流電供人們使用，通過電池板發(fā)電得到電收益。同時將太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的部分熱能，通過熱交換收集起來，不斷被轉(zhuǎn)

4、化出來的熱量加熱熱水，供人們使用，從而實現(xiàn)PVT系統(tǒng)的熱電聯(lián)供3。 PVT系統(tǒng)通常包括：PVT組件、匯流箱、逆變器、純水箱、板式換熱器、蓄熱水箱。其中PVT組件是其核心內(nèi)容，包括：玻璃蓋板、電池板、集熱器、導熱硅脂層、水管、絕熱層等。在玻璃蓋板與電池板之間設有空氣層，以便減少電池板正面的熱損失。導熱硅脂層強化了電池板與集熱器之間的傳熱，絕熱層減少了集熱器背部的熱損失。水管均勻安裝在集熱器上，保證水管內(nèi)的溫度一致，蓄熱水箱儲存吸熱后的熱水4。 PVT集熱器產(chǎn)生的熱量溫度一般在3060 ，適用于家用熱水、采暖和其他對低溫熱量有大量需求的公用、民用或工業(yè)領域5。考慮到電能是高品位能量，熱能是低品位能

5、量，首要目的是設法提高光伏發(fā)電效率，獲得更多的電能，以縮短發(fā)電系統(tǒng)投資回收期。同時獲得的熱能作為副產(chǎn)品，能產(chǎn)生一定量的熱水。但是PVT系統(tǒng)在陰雨天氣及晚上等日照不充足的時間，存在無法全天候保證光熱轉(zhuǎn)換的問題，導致熱水供應無法連續(xù)進行，同時集熱后太陽能電池背板溫度過高，造成電池板光伏發(fā)電效率下降，影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作6?7。 2 地源熱泵?PVT系統(tǒng) 2.1 系統(tǒng)工作原理 地源熱泵?PVT系統(tǒng)則實現(xiàn)太陽能與地源熱泵的綜合利用，地源熱泵與太陽能相結(jié)合具有很好的互補性8。太陽能可以提高地源熱泵的進液溫度，提高運行效率；地源熱泵可以補償太陽能日照影響的間歇性9。系統(tǒng)利用太陽能作為蒸發(fā)器熱源，將地源熱

6、泵和PVT系統(tǒng)有機結(jié)合在一起，在陰雨天及夜晚，地源熱泵作為加熱系統(tǒng)的輔助熱源，全天候工作提供熱水或熱量，能有效的解決在陰雨天及夜晚等日照不充足的情況下，PVT熱水供應不穩(wěn)定不連續(xù)的問題10。對太陽能系統(tǒng)來說集熱器表面溫度越低，越有利于提高太陽能光伏發(fā)電效率，地源熱泵?PVT系統(tǒng)能夠及時帶走電池板背板的熱量，調(diào)節(jié)電池板的溫度，提高太陽能電池板的發(fā)電效率。而集熱器吸收的熱量同時作為地源熱泵的低溫熱源，提高了地源熱泵的供熱性能和工作效率11?12。 2.2 系統(tǒng)構(gòu)成及優(yōu)點 圖1是地源熱泵?PVT系統(tǒng)的示意圖。整個系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、地源熱泵壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、蓄熱器等組成。液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)

7、吸熱后變?yōu)榈蜏氐蛪哼^熱蒸汽，在地源熱泵壓縮機中經(jīng)過絕熱壓縮后變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，再經(jīng)冷凝器定壓冷凝為高壓中溫的液體，放出工質(zhì)的氣化熱，與冷凝水進行熱交換，使冷凝水被加熱為熱水并存儲在蓄熱器中，供用戶使用。 地源熱泵?PVT系統(tǒng)的設計過程中，將太陽能集熱器與熱泵蒸發(fā)器合二為一，太陽能集熱器與熱泵聯(lián)合運行，使太陽能集熱器在低溫下收集熱量，再由熱泵裝置升溫給供熱系統(tǒng)，循環(huán)工質(zhì)在太陽能集熱器與蒸發(fā)器中直接吸熱蒸發(fā)，節(jié)省了換熱設備，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 在正常情況下，太陽能采用定溫加熱方式。在光照充足條件下，當太陽能集熱器內(nèi)水溫達到設定水溫時，電腦控制器使供冷水電磁閥自動打開，冷水進入太陽能集熱器底部，同時將

8、太陽能集熱器頂部達到設定溫度的熱水頂入蓄熱器；當太陽能集熱器頂部水溫低于設定溫度時，電腦控制器使供冷水電磁閥自動關閉。從而不斷將達到設定溫度的熱水頂入蓄熱器儲存。 蓄熱器水箱滿水位時，太陽能溫差循環(huán)加熱。太陽能集熱器水溫高于蓄熱水箱水溫時，自動啟動循環(huán)水泵，將蓄熱水箱內(nèi)較低溫度的水，泵入太陽能集熱器繼續(xù)加熱，同時將太陽能集熱器內(nèi)較高溫度的熱水頂入蓄熱水箱。通過使蓄熱水箱水溫升高的方法儲存太陽能集熱器吸收的太陽能。當用戶使用熱水使蓄熱水箱的水位下降后，電腦控制器使太陽能系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入定溫加熱13。 在熱水使用負荷不大或日照條件較好、集熱器溫度較高時，地源熱泵可以不用啟動，將集熱器中的熱水直接供用戶

9、使用。此時系統(tǒng)只需消耗很少的電能，系統(tǒng)的熱能利用率較高。當太陽能不足或因循環(huán)散熱等原因造成水箱內(nèi)水溫達不到使用要求時，采用地源熱泵輔助加熱方式，自動啟動熱泵加熱到設定溫度，以保證熱水的使用；當太陽能產(chǎn)的熱水不足或用戶使用熱水過度，蓄熱水箱的水位沒有達到正常的水位，溫度控制器使熱泵自動啟動；當達到正常水位時，熱泵自動停止。系統(tǒng)中加入地源熱泵作為輔助能源供給，以保證全天候連續(xù)制熱需要，雖然增加了一部分能耗，但與純粹利用電能為動力的系統(tǒng)相比，可以非常明顯節(jié)約電耗，具有運行效率高、節(jié)能效果明顯、運行費用低的特點。提高了系統(tǒng)在不同工況下連續(xù)運行的可靠性和穩(wěn)定性，便于規(guī)?；瘧?。 2.3 系統(tǒng)影響因素 在

10、地源熱泵?PVT系統(tǒng)中，太陽能收集和轉(zhuǎn)化的過程存在著時效問題，因而吸收轉(zhuǎn)化的熱量必須得到及時的儲存，其蓄熱技術就顯得尤為重要，必須要很好地解決。另外對于居住集中的樓房建筑，設計時如果沒有預留，集熱器的安裝將受到很大的限制。 在實際運行中需考慮集熱器、冷凝器、流量循環(huán)等相應的分配情況，使得進水口溫度、集熱溫度、冷水溫度、冷卻水溫度、流量等設定在最佳的范圍，使系統(tǒng)循環(huán)水溫度較低，從而有利于系統(tǒng)電效率的提高。同時考慮對進口水溫進行控制，及時將溫度過高的進水排走或者轉(zhuǎn)移至其他蓄熱容器，以保證系統(tǒng)具有相對較高的發(fā)電效率和熱收益，使地源熱泵?PVT系統(tǒng)經(jīng)濟合理的穩(wěn)定運行，從而獲得最大的收益。 地源熱泵系統(tǒng)

11、成功的關鍵在地下系統(tǒng)，需對地下土壤、地下水等地質(zhì)構(gòu)造及水文情況進行勘測14，研究地下巖土層與含水層中的傳熱，蓄熱，以及熱、質(zhì)交換與遷移的規(guī)律，并根據(jù)地質(zhì)情況選用相應的地下管路及器件材質(zhì)，對地下埋管或水井進行精心設計、精心計算、精心施工，做好項目策劃、設計、施工及運行維護的每一個關鍵環(huán)節(jié)。 3 結(jié) 論 采用地源熱泵與PVT系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)太陽能與地源熱泵綜合利用，并以地源熱泵作為輔助加熱系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的熱能利用率，克服了單純PVT系統(tǒng)在日照不充足、太陽能間歇性的情況下熱量不能連續(xù)穩(wěn)定供應的缺陷，實現(xiàn)太陽能驅(qū)動下的連續(xù)穩(wěn)定供熱，推動了PVT系統(tǒng)的推廣應用。 地源熱泵?PVT系統(tǒng)采用定溫加熱、溫差

12、循環(huán)技術，有效降低了太陽能電池背板的溫度，提高了太陽能電池光伏發(fā)電效率，同時利用地源熱泵與太陽能相結(jié)合的互補性，提高了地源熱泵的供熱性能和工作效率。 從系統(tǒng)效率及性能系數(shù)看出，增設地源熱泵作為輔助加熱系統(tǒng)后，消耗相同的壓縮功，系統(tǒng)的供熱效率得到了提高，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。 參考文獻 1 程昆，劉炳展，李麗娟.談地源熱泵系統(tǒng)在暖通空調(diào)中的應用J.科技通報，2012（8）：53?61. 2 張鑫，張旭東，谷英翠，等.地源熱泵系統(tǒng)在輸氣站場內(nèi)的應用及節(jié)能分析J.油氣儲運，2012（9）：703?706. 3 董丹，秦紅，劉重裕，等.太陽能光伏/熱（PV/T）技術的研究進展J.化工進展，2013，3

13、2（5）：1020?1024. 4 王麗文，張君美，張鎮(zhèn).光伏光熱系統(tǒng)流程與數(shù)值模擬J.煤氣與熱力，2012（7）：17?20. 5 PEI Gang， FU Hui?de， ZHU Hui?juan， et al. Performance study and parametric analysis of a novel heat pipe PV/T system J. Energy， 2012， 37： 384?395. 6 CHOW T T. A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology J. Applied Energy

14、， 2010， 87（2）： 365?379. 7 湯珂，金圣涵，杜強，等.太陽能電池與熱泵熱水器聯(lián)合運行系統(tǒng)性能分析J.能源工程，2010（5）：42?46. 8 李新國，胡曉辰，王健.太陽能、蓄熱與地源熱泵組合系統(tǒng)能量分析與實驗J.太陽能學報，2012（4）：640?646. 9 管立偉，李汪彪，秦永熙，等.太陽能、熱泵熱水工程多模式測試及技術實現(xiàn)J.現(xiàn)代電子技術，2013，36（12）：133?142. 10 劉鵬，關欣，穆志君，等.PVT系統(tǒng)運行的數(shù)值模擬與實驗研究J.太陽能學報，2010（8）：999?1004. 11 肖澤成，秦紅，靳曉釩.太陽電池冷卻及光伏/光熱一體技術的新進展J

15、.電力與能源，2011，32（5）：397?401. 12 常澤輝，田瑞，候靜.太陽電池光伏光熱一體化系統(tǒng)的性能研究J.電源技術，2012，36（5）：682?703. 13 劉丹，鄭浩奇，曹達民，等.一種多功能聯(lián)網(wǎng)型熱泵控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)J.現(xiàn)代電子技術，2011，34（4）：56?64. 14 李惟.水源熱泵系統(tǒng)在部隊干休所規(guī)劃中的綜合研究J.現(xiàn)代電子技術，2011，34（19）：154?157. 閱讀相關文檔:蒙、漢大學生消費特征調(diào)查分析 淺析在構(gòu)建和諧企業(yè)女職工組織的職能與作用 90后大學畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)意向調(diào)查及特點分析 關心下一代,愛心獻社會 生而無憾,死而無怨 試析大學章程在完善大學內(nèi)部治理中的基本功能 淺談國有企業(yè)黨委如何發(fā)揮政治核心作用 國內(nèi)外人力資源規(guī)劃比較 和諧醫(yī)患與思想政治工作 如何在新形勢下開展醫(yī)院思想政治