基于相变流体的热管式太阳能PV/T热电联供系统实验研究

文章分别搭建了基于水和相变流体的热管式PV/T热电联供系统实验台,测试分析了相同工况下两个系统的光伏板表面温度、换热水箱温度、热/电功率、热/电效率及综合效率。研究结果表明,在测试工况下,与基于水的热管式PV/T热电联供系统相比,基于相变流体的热管式PV/T热电联供系统光伏板表面温度降低了2℃,蓄热水箱水温升高了1.3℃,日均电效率相对升高了0.8%,日均热效率相对升高了7%,日均综合效率相对升高了10.2%。该研究结果为相变流体在太阳能储存领域的应用提供参考。     

应用石蜡/GO复合相变材料的太阳能PV/T系统性能

为了提高太阳能PV/T系统能效,采用超声搅拌法制备了GO(氧化石墨烯)质量分数为0.01%、0.02%和0.03%的石蜡/GO复合相变材料,并对其潜热、导热性和流动性进行测试分析。其中,GO质量分数为0.02%的复合相变材料相比于制备的其他复合相变材料具有最佳的综合性能,其相变温度为35℃,相变潜热为42.93 J/g,热导率最高为0.505 W/(m·K),黏温拟合程度为0.91。为了分析石蜡/GO复合相变材料对太阳能PV/T系统热电性能的影响,搭建了两套完全相同的平板热管式太阳能PV/T系统,并将GO质量分数为0.02%的石蜡/GO复合相变材料和水作为两系统的传热介质运行。采用热效率和电效率对太阳能PV/T系统的热电性能进行表征。研究结果表明,在相同工况下,运行(石蜡质量分数为30%以及GO质量分数为0.02%)石蜡/GO复合相变材料的平板热管式太阳能PV/T系统的热电性能均比运行水的系统性能有所提升,其中系统热效率提高92.28%,电效率提高8.87%,换热水箱集热量提高15.80%。该研究为复合相变材料(流体)在太阳能储存领域的应用提供了借鉴。     

太阳能光伏光热一体化PV/T组件的实验研究

为提高太阳能的综合利用效率及光伏组件的可靠性,设计并搭建了空气型太阳能光伏光热PV/T组件的实验测试平台,并对常规PV组件和空气型PV/T组件的转化效率进行了实验测试,测试结果表明:以空气为传热介质的PV/T组件在被动循环情况下,组件的板温下降约8℃,比普通PV组件的电效率提高约0.1%,PV/T组件通风后的热效率在25%左右,综合效率最高可达72%。分析结果可为空气型PV/T组件的结构优化和建筑供暖提供参考。     

PV/T蒸发屋面传热性能实验研究

提出一种新型的PV/T蒸发屋面被,该屋面除具有防水、美观等基本功能外,还兼作PV/T热泵系统的蒸发器,集发电、制热于一体.通过实验,详细分析夏季工况下PV/T屋面各层的温度分布、空腔中流体的流动特性,并探讨PV/T屋面的设置对建筑外表面温度及建筑得热量的影响.结果表明;夏季热泵系统运行时,PV/T屋面系统中腔体内流体被...     

新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的性能研究

文章搭建了新型平板热管式太阳能PV/T集热系统实验台,测试了该集热系统的热电性能。此外,建立了该集热系统的数学模型,并将该集热系统的测量结果和模拟结果进行对比分析,以验证该数学模型的准确性。最后,在相近的测试条件下,对新型平板热管式太阳能PV/T集热系统和传统圆形热管式太阳能PV/T集热系统的热电性能进行对比分析。分析结果表明,在相近的测试条件下,与传统圆形热管式太阳能PV/T集热系统相比,新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的日平均热效率和日平均电效率分别提升了16.8%和3.5%,总集热量和总发电量分别提升了78.4%和35.5%。     

热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并根据实验装置建立了系统的数学模型,通过实验测试对数学模型进行了验证。研究了系统的热效率、电效率和COP等主要性能参数在全天的变化规律,分析了系统COP偏低的原因和改进措施。结果表明,在测试工况下,日平均热效率为35.4%,日平均电效率为11.0%,日平均COP为2.77,实验值与模拟值的误差均在±15%以内。该研究为热管式太阳能PV/T热泵系统的设计优化与性能研究提供了参考。     

积尘形态及密度对太阳能PV/T系统的性能影响研究

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台,研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明：积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率,积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比,粘结积尘对系统光热效率及综合效率的影响更大。当松散积尘密度从0变化至33.79 g/m²时,系统的光热效率下降率仅为2.32%,而系统的光电效率下降率高达48.65%。在该文实验中,随着积尘密度的增大,太阳电池的工作温度依次为53.99、52.92、50.73和55.58℃,呈先降后增的变化趋势。故少量积尘不会使太阳能PV/T系统中太阳电池的工作温度升高而影响其正常工作。     

供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统,设计了供热和集热两种运行模式,并选取了日均太阳辐射强度和室外温度基本接近的两个工作日,对两种运行模式下,该系统的各项性能进行了实验研究。分析结果表明,供热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为33.9%,日均电效率为12.2%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了25.7%,日均COPth、日均COPpv/t分别为2.52,3.26;集热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为25.3%,日均电效率为12.9%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了14.2%,日均COPth、日均COPpv/t分别为1.82,2.33。因此,供热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统的绝大部分性能优于集热模式。     

无盖板型水冷式PV/T模块光电/光热综合性能实验研究

无盖板PV/T组件相比于盖板式PV/T组件有更高的光电转换效率,在电能输出方面的优势明显。基于此,提出一种无盖板型水冷式PV/T模块,并搭建由光伏对比模块、水冷式PV/T模块以及无冷却水循环的PV/T对比模块构成的实验平台开展对比实验,研究温度、流量对无盖板PV/T模块电、热转换效率的影响。结果表明,在水冷作用下,PV/T模块的光伏组件温度显著降低,与PV/T对比模块相比发电效率提升11.54%;环境平均温度为21.7 ℃、平均辐照度650 W/m²的测试条件下,流量0.12 m³/h时模块的电效率为17.44%,热效率为19.80%,综合效率达到65.69%,考虑到循环泵消耗的电能,表面积1.93 m²的水冷式PV/T模块全天可存储有效能3.72 MJ。     

太阳能PV/T热泵辅助分布式餐厨垃圾能源转化系统研究

建立新型的太阳能PV/T热泵辅助分布式餐厨垃圾能源转化系统。对新型系统进行数学建模和热力学分析,提出新型系统性能评价指标,进行实验测试和仿真模拟。结果表明：太阳能PV/T热泵系统可稳定为分布式餐厨垃圾废物能源化系统提供热能和电能,显著提升新型系统的效率,相同环境温度下提升系统总效率为10%~15%,以期为分布式餐厨垃圾废物能源化系统在低温环境下的应用提供可能。     

不同集热策略下光伏/热一体化系统热电性能研究

为探究光伏/热一体化（PV/T）系统的热电性能受不同集热参数的影响,并解决流体反向加热光伏电池造成系统集热量损耗和发电量减少的问题,建立了PV/T系统三维瞬态数学模型,开发了一种新型集热控制系统,用于实时监控水箱水温和调控流程改变集水量,分析了集热管排数、排布方式、水箱容量、集热目标温度对PV/T系统温度、热电效率、集热量和发电量的影响。结果表明：随管排数增加,系统日集热量和日发电量均增加,但增幅减弱,管排数从8增加到10,发电量仅增加0.07%,集热量仅增加0.42%;集热管交错排布时,光伏电池温度均匀性最好;随着水箱容量增加,系统日发电量和日集热量显著增加,但水箱集热温度和集热品位均降低,与45 L水箱相比,65,85和105 L的日发电量分别提高1.48%,2.55%和3.35%,日集热量分别提高30.72%,53.30%和7038%;与普通系统相比,新型集热控制系统的热效率和电效率分别提高13.14%和0.40%;新系统中集热目标温度设定越高,水箱集水量越少且系统电热性能越差。     

强化导热相变材料对PV/PCM热控特性影响研究

文章建立了光伏/相变材料(PV/PCM)太阳能热控系统二维模型,并根据模拟结果研究了相变材料热导率对太阳电池热控特性的影响。模拟结果表明,当PCM热导率由0.3 W/(m·K)逐渐增加至1.1 W/(m·K)时,相变材料对太阳电池的热控效果越来越好。此外,文章设计了PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的PV/PCM太阳能热控系统实验装置,在模拟光源和自然光条件下,对太阳能热控系统实验装置的输出功率以及太阳电池的温度进行测试。实验结果表明:在模拟光源下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了4.6,10.8℃,平均输出功率分别提高了2.2%,4.1%;在自然光条件下,与无PCM太阳电池相比,PCM热导率分别为0.8,1.1 W/(m·K)的太阳电池的最高温度分别降低了9.7,12℃,平均输出功率分别提高了3.1%,5.98%。     

外翅片强化PV/PCM系统热管理性能研究

以光伏/相变材料冷却系统（PV/PCM）为研究对象,数值研究翅片间距、厚度及外翅片长度对PCM换热性能影响。结果表明,翅片间距降低和外翅片长度增加可强化光伏组件冷却,提升电池发电性能,但翅片厚度对PCM换热性能影响较小。此外,选取无外翅片（方案1）和有外翅片（方案2,间距7.3 mm、厚度2 mm和长度25 mm）做对比研究,相对于方案1,方案2融化时间延长34.6%,电效率下降速度减缓68%且180 min时电池温度降低约30 ℃。     

PV/T太阳能光伏光热系统关键参数影响特性研究

利用PV/T太阳能光伏光热系统实验平台针对空气质量流量、太阳辐照强度、环境温度和大气降尘 4种影响系统性能的关键工况参数进行了实验研究。结果表明:在实验设定的流量范围内,PV/T系统的光热和光电效率都随着空气质量流量增大而稳步上升;太阳辐照强度增大时,系统输出电功率随之增大,光热效率变化较小,光电效率有一定程度的降低;环境温度在一定范围内时,系统的输出电功率和集热效率都随着环境温度的增大而增大,而当环境温度超过一定值后,系统的光伏模块受面板温度升高的影响光电转换效率呈下降趋势;随着积尘密度的增大,玻璃盖板的透射率减小,一个月的积尘量会导致系统光电效率和输出电功率分别下降17.84%和18.25%,若以光电效率衰减20%为界限,清洁周期为5周左右。     

PV/T换热单元结构模拟与验证

通过对博阳公司的PV/T(光电光热)系统测试,发现其效率低,能耗高这两大问题。为了解决这两大问题,采用ANSYS FLUENT对PV/T换热背板单位结构的形状进行模拟预测。将原有的管板结构优化设计成矩形、六边形及圆形结构,并将三者做了模拟比对分析。在相同体积、温度,不同进口流速下圆形结构在1.6 m/s换热效果最好,流动阻力最小。但由于实际工艺问题,无法利用铝板吹胀技术制作圆形结构,故采用六边形作为阵列基本单元。通过实验表明优化后的整体系统总能量效率提升高达28.02%。     

光伏光热一体化组件性能实验探究与分析

通过搭建PV/T一体化组件性能测试实验台,测试在不同进口水温、不同一体化组件倾角和不同流量时PV/T一体化组件的热、电效率。结果表明,在进口水温30℃工况下一体化组件拥有最优的热效率值和输出电功率值,其日总热效率为35.97%,对应的输出电功率范围为29.40~30.51 W;45°倾角放置的一体化组件可接收到较多的太阳辐照度,且具有最优的光热性能,对应的日总热效率为32.65%;流量85 L/h工况下一体化组件拥有最优的热效率值,对应的日总热效率值为25.89%,串联50Ω电阻时组件的输出电功率随流量的增大而增大,但变化较小,流量120 L/h工况下一体化组件拥有最优的输出电功率值,对应的输出电功率值范围为24.02~29.19 W。     

不同结构PV/T系统的热电性能研究

设计并搭建了两种不同集热结构的PV/T系统,试验采集了环境、温度、功率等参数,获得了两个系统的温度特性、热效率、发电效率。试验结果表明,PV/T系统效率主要受环境因素影响,集热结构对其性能也产生不同程度的影响。无空腔PV/T系统的冷却效果好于有空腔系统,发电效率较高;有空腔PV/T系统的热效率较高,一次能源节约率略高于无空腔系统。     

一种基于微热管阵列的太阳能PV/T热泵系统能效实验研究

为了提高PV/T装置的太阳能利用效率,文章提出了一种基于微热管阵列的太阳能PV/T热泵系统,并在恒温供热条件下分析了该系统中PV/T收集器的热、电性能和热泵COP的全天变化趋势,最后将PV/T收集器的电性能与单一光伏发电系统进行对比分析。分析结果表明:在测试时间段内,PV/T收集器的平均热效率为38.7%;PV/T收集器的平均电效率为12%,比单一光伏发电系统提升了27.7%;PV/T收集器的光热光电综合平均效率为70.3%;热泵的平均COP为2.7。