风冷式建筑一体化光伏光热组件夏季性能研究

将平板微热管阵列与碲化镉太阳能光伏组件相结合,采用空气循环冷却的形式,构成风冷式建筑一体化光伏光热(BIPV/T)组件,将其应用于建筑墙体并设计风冷式系统,对其组件进行光电光热与传热性能测试。实验测试结果表明,在室外环境温度平均值为38.2℃,太阳水平辐射强度为789 W/m~2时,BIPV/T组件背板温度平均值为44.7℃,瞬时光电效率最大值达到5.74%,全天平均光电效率为4.52%,平均光热效率为48.02%,平均总利用效率为52.54%,组件总发电量为0.74 kW·h,总集热量为28.33 MJ。应用热流计法测试BIPV/T组件传热性能,在有、无机械通风条件下,传热系数分别为0.124和0.281 W/(m~2·K),机械通风条件下,组件背板温度平均值降低12.8℃。通过设置不同南侧墙体组件,建立建筑模型,模拟建筑热环境,结果表明BIPV/T组件与BIPV组件相比,全年总冷负荷降低了4.80%,逐时最大冷负荷降低了13.35%;与常规节能标准围护结构相比,厚度减小了148 mm。     

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。     

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%。     

光伏光热联合热泵热水系统仿真优化及经济性

针对济南市某别墅生活热水需求,采用TRNSYS软件建立PV/T(光伏光热)联合热泵系统(PV/T集热器联合水源热泵机组)仿真模型。将最小系统生命周期成本作为目标,对优化变量(PV/T集热器面积、PV/T集热器倾角、集热水箱容积、蓄热水箱容积、水源热泵机组额定制热量)进行寻优,确定PV/T联合热泵系统最佳设备配置。将燃气热水器制备生活热水方案作为对比方案,评价PV/T联合热泵系统的经济性。当PV/T集热器面积为20 m^(2)、PV/T集热器倾角为30°、集热水箱容积为3 m^(3)、蓄热水箱容积为1 m^(3)、水源热泵机组额定制热量为5.6 k W时,系统生命周期成本最小。水源热泵机组额定制热量对系统生命周期成本影响最大,PV/T集热器倾角影响最小。PV/T联合热泵系统与对比方案的差额投资回收期为2.1 a,PV/T联合热泵系统的经济性理想。     

热管型太阳能热电联产系统

传统的太阳能光伏组件受温度影响较大,光伏组件表面温度的急剧升高会严重影响光伏电池的发电效率。太阳能热电联产系统回收利用太阳能电池产生的热能可降低太阳能电池的工作温度,在提高太阳能电池发电效率的同时亦可产生热水。充分运用热管导热技术,自主设计了热管型太阳能热电联产系统组件、太阳能光热系统。该系统运行两年来,年均产电2.37万k W·h,年产45℃以上热水2 000 t,具有显著的经济和环境效益,推广应用前景广阔。     

建筑一体化电热冷联产光伏组件能量特性研究

传统太阳能光伏或光热建筑一体化只能为建筑提供单一电能或热能。通过研究一种集成发电、集热、制冷3种功能的建筑一体化电热冷联产光伏组件,对其夏季工况下能量特性进行了实际检测。结果表明:白天,组件集热同时能有效降低光伏电池温度,组件工作温度高于环境温度约8~16℃,发电和集热效率分别为14.1%~13.7%和40.1%~15.7%;晴朗夜间,组件通过对流和辐射两种传热方式进行散热制冷,总制冷功率为26.0~268.5 W/m~2。电热冷联产光伏组件适合与热泵结合,为建筑提供所需能源。     

建筑构件化太阳能光伏/光热(PV/T)器件及其在建筑中的应用

太阳能光伏光热一体化器件可在提供电能的同时回收热能,并提高发电效率,系统综合效率高于传统光伏与集热器。本文介绍了不同PV/T系统的结构形式与系统特点,分析了PV/T系统的优势与问题,以及在既有建筑中的一些系统应用案例。指出了建筑构件化太阳能光伏光热建筑一体化技术不仅能获取电能和热能,还可以结合其他系统有效利用所获取电能与热能,具有良好的应用前景。     

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。     

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。     

天然气管道防冻胀温差发电综合利用系统设计

设计一种采用太阳能空气集热器与半导体温差发电模块相结合的综合利用系统,对系统中设备工作原理和性能参数进行分析计算。以防止杭州某天然气门站冬季管道冻胀为例,天然气标准状态下流量为1×10~4m~3/h时,所需太阳能集热器的面积为368 m~2,温差发电系统每天发电量为9.6 kW·h/d,对比用电能解决冻胀问题的方法,每天可节约电能634.4 kW·h/d,节能效果明显。     

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。     

结合光伏光热组件的双源热泵系统的研究

考虑到太阳能电池板温度升高时其光电转换效率降低,以及水源温度升高时热泵运行效率增加的特点,设计出一套结合光伏光热(PV/T)组件的双源热泵系统。对该系统进行室外实际运行实验,通过实验验证系统是否能够稳定运行,并验证太阳能电池板降温提效的可行性。实验结果表明,该系统运行可靠,且组件电池转换效率与固定倾角的追踪式光伏(TPV)组件相比,提高0.3%左右,能够为下一步研究最优运行方式提供实验数据支持。     

太阳能光伏光热-热泵系统能量与[火用]分析

针对太阳能光伏光热-热泵系统是否具有节能优势,利用TRNSYS软件建立了太阳能光伏光热-热泵系统仿真模型,并利用实测数据进行了验证。与单一光伏发电系统、单一空气源热泵系统进行了全年运行对比,并进行了能量分析与[火用]分析。结果表明,太阳能光伏光热-热泵系统的全年平均电效率、全年总发电量、热泵机组COP、能耗及[火用]损均优于单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统。     

不同冷却方式对太阳能光伏组件发电性能分析

目前,对光伏组件(PV组件)和光伏光热组件(PV/T组件)所进行的相关研究都是对单一组件、单一方式进行的研究,缺少不同冷却方式系统性的研究。针对该现状建立铜管水降温PV/T系统与表面水降温PV系统并对其进行实验和理论模拟研究,选择同样材质、同等规格和相同倾角固定的追踪式光伏TPV系统作为参照对象。结果表明,铜管水降温TPV系统和表面水降温PV系统与固定倾角TPV系统相比电池转换效率分别提高0.3%和3%,从而证明表面水降温PV系统不但能定期除尘且具有很好的降温作用,可提高电池转换效率。     

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。     

太阳能聚光光伏光热(CPV/T)系统研究

聚光光伏光热(CPV/T)系统将太阳电池与集热器相结合,通过聚光和跟踪太阳提高太阳辐照强度,增加太阳电池的单位面积发电量,集热器在冷却太阳电池的同时回收多余热能,获得电能和热能双重收益。本文研究聚光比、太阳电池效率、组件中电池片的有效覆盖率、热传导率等因素对系统性能的影响。     

光伏/光热一体化热电性能的实验研究

以上海市独栋住宅建筑屋顶光伏/光热一体化(PVT)系统为研究对象,对系统运行的集热与发电性能进行了实证研究.通过对系统运行参数的连续监测,实证了系统集热量、集热效率、发电量及发电效率等指标.研究结果表明:系统集热效率为33.72％,发电效率为10.33％,平均一次能源效率为66.74％;同时,由于PVT系统的冷却作用,相比于普通的光伏(PV)系统,PVT电池片温度相对较低,发电效率维持在较高的水平;由于技术限制,其单位功率(发电)成本为15.48元/W,相对于单独的光伏和光热系统,经济成本仍偏高.     

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。     

循环水量对光伏光热系统性能影响的实验研究

搭建光伏光热(PV/T)系统实验台,研究了光伏板温度、循环水箱水温、光电性能、光热性能、综合性能与系统循环水量之间的关系。     

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℃。