新型管板式太阳能PV/T集热器光热特性研究与优化

为提高太阳能光伏/光热（PV/T）集热器全年运行效率,提出一种新型管板式太阳能PV/T集热器结构,并针对该集热器光热传递与光电转换过程进行分析,建立水和空气同时运行时的二维非稳态传热数学模型;在验证模型可靠性的基础上,模拟研究空气流道高度和空气流量等设计参数对PV/T集热器光热、光电特性的影响。结果表明,空气流道高度为15 mm时,PV/T集热器光电光热综合性能效率最佳;在所研究的工况下,该集热器的光电光热综合性能效率为0.84~0.87。     

水冷型PV/T集热器的换热性能研究

光伏/光热(Photovoltaic/Thermal,PV/T)集热器集光伏发电与太阳能低温热利用于一体,可以同时输出电和热,是前景较好的新型太阳能利用技术。文章利用Fluent软件数值模拟了多进多出形式的水冷型PV/T集热器,分析了水的入口温度、流速及辐射强度对光伏电池温度及出口水温的影响。研究显示,在最佳匹配条件下,集热器的光电转化率和光热转化率能得到综合提高。     

真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器性能的对比研究

提出一种真空玻璃盖板平板式PV/T集热器,建立了真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T集热器的传热模型,并分别搭建了两种PV/T热水系统的实验平台进行模型的实验验证。预测结果与实验测量结果的均方根偏差（RMSD）在0.71% ~ 11.17%之间。利用数学模型模拟了真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器在合肥冬季的热、电性能,并比较了两者性能的差异。模拟结果表明真空玻璃盖板PV/T集热器的顶部热损失平均为22 W,而单层玻璃盖板PV/T集热器热损失平均为107 W。使用真空玻璃盖板能显著减少PV/T集热器的顶部热损失。真空玻璃盖板PV/T集热器相对单层玻璃盖板PV/T集热器的全天热效率提高了5.68%,二者分别为41.76%和36.08%,全天电效率分别为11.76%和12.79%,相差1.03%。     

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。     

管式PV/T水冷装置的对流传热性能分析与效能实验

针对PV/T的研究主要以实验方法为主缺乏理论依据的问题,利用管道液体对流传热理论,对PV/T水冷装置的热吸收能力和传热时延进行了初步分析,研究了流速对装置性能的影响。通过设计U型管水冷PV/T进行模型实验,表明了在功能方面,PV/T既可以实现太阳能的热利用,也可以降低组件温度,从而提高光伏发电效率。在性能方面,PV/T的热吸收能力受流速的影响很大,需要平衡热吸收能力与水泵驱动功率之间的矛盾。     

双玻光伏组件PV/T集热器特性及实验研究

利用双玻光伏组件设计了一种新的PV/T(photovoltaic/thermal)太阳能集热器,并对其热转换和传输特性进行研究.制备了透光率分别为50％和10％的2种双玻光伏组件PV/T空气集热系统样机,并对其特性进行实验研究.结果表明透光率50％的PV/T太阳能集热器,其吸热板温度高于双玻光伏组件温度,透光率10％P...     

非晶硅太阳能光伏/光热空气集热器性能对比实验研究

文章设计了新型非晶硅太阳能PV/T空气集热器,该空气集热器能够解决传统太阳能PV/T热水器在高温波动情况下,晶硅电池热应力大的问题,同时避免了冬季管道发生霜冻的现象。文章通过实验对比,分析了非晶硅太阳能PV/T空气集热器、单独非晶硅光伏电池和传统太阳能空气集热器的能量效率和[火用]效率的差异。分析结果表明:非晶硅太阳能PV/T空气集热器的平均热效率为45.70%,比传统太阳能空气集热器的平均热效率降低了约25.88%;当空气质量流量增大至0.048 kg/s时,非晶硅太阳能PV/T空气集热器中的非晶硅光伏电池的平均电效率高于单独非晶硅光伏电池,它们的平均电效率分别为4.70%,4.54%;非晶硅太阳能PV/T空气集热器的总[火用]效率高于传统太阳能空气集热器的热[火用]效率和单独非晶硅光伏电池的电[火用]效率,非晶硅太阳能PV/T空气集热器总[火用]效率最大值为7.14%。文章的分析结果为非晶硅太阳能PV/T空气集热器的推广提供了参考。     

新型平板热管式PV/T热泵系统的集热模块优化研究

建立了新型平板热管式PV/T热泵系统的数学模型,通过实验测量得到系统在各工况下运行时的实验数据,并验证了模型的准确性和可靠性.基于验证后的数学模型,对系统的热性能、电性能和热泵系统的性能进行模拟研究.结果 表明,在冬季工况下,系统的日平均热功率、电功率和COP分别为274.5 W、93.5W和2.7.由于冬季室外环境温...     

管板式PV/T组件结构参数优化

以无玻璃盖板管板式PV/T组件为研究对象,采用Trnsys软件仿真与实验测试相结合的方法,从发电角度确定吸热板厚度、换热管数量及换热管管径;从成本角度提出适用于不同效率组件、不同光资源区域工况下的最佳设计参数。结果表明：换热管管间距、吸热板厚度和换热管内径对管板式PV/T组件发电性能的影响程度依次减小;以实现PV/T发电性能不低于传统PV组件为目标,换热器结构参数建议为吸热板厚度0.4 mm、换热管管径6 mm及换热管管间距不大于99.2 mm;以全生命周期内总投入最低为目标,Ⅱ类光资源地区最佳管间距为70.86 mm,Ⅲ类和Ⅳ类光资源地区的最佳管间距为82.67 mm;优化后PV/T组件的太阳能利用率达到42.75%～48.69%,发电效率比传统PV高1.17%～2.08%。     

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。     

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%。     

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。     

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...     

小型槽式太阳能集热器优化设计与试验研究

按照高性能低成本的原则设计并制作了集热面积为12 m2的商用小型槽式集热器。其主要创新优化之处包括:1通过免背板设计减少了槽式反射镜面结构的重量和用材,提高了镜面曲率精度;2通过推杆联动机构减少了驱动装置;3反射镜面板分离式结构起到了自清洁功能,减轻了清扫的工作强度;4将闭环反馈技术应用到太阳能跟踪控制系统,可实现四季全天候跟踪。现场试验结果表明:在太阳辐射强度为540~660 W/m2时,该集热器可将循环水加热至170℃以上,系统整体集热效率最高可达0.52,但随水温的升高逐渐降低。     

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。     

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。     

太阳能PV/T系统电热输出性能及其Matlab仿真研究

建立了太阳能PV/T(Photovoltaic/Thermal)系统的热电模型,编制了Matlab程序,采用迭代法对电热参数进行耦合求解。研究了PV/T系统在呼和浩特不同季节下的热电效率,电池温度和性能曲线的变化,通过与实验数据对比,验证了该模型具有较高的精度。实验结果显示了环境温度、风速、入射辐射量对太阳能PV/T系统热、电以及综合性能的影响:PV/T系统夏季的日平均电效率、热效率及正午组件最大功率分别为14.1%、34.5%和180.8 W,冬季的日平均电效率、热效率及正午组件最大功率分别为16.1%、24.8%和190.3 W。     

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。