基于光伏-光熱屋頂預(yù)制模塊的冷-熱-電聯(lián)供熱泵系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)越來(lái)越近，太陽(yáng)能已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪欣玫米疃嗟哪茉粗?。因此如何提高太?yáng)能的利用效率已經(jīng)成為太陽(yáng)能設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。太陽(yáng)能光伏光熱熱泵系統(tǒng)不僅能夠?yàn)榻ㄖ锿瑫r(shí)提供電能和熱能，而且能較大地提升總體太陽(yáng)能的利用效率，極大的節(jié)約了建筑空間和投資成本，降低了建筑物對(duì)化石燃料的依賴，更減少二氧化碳的排放，幫助改善環(huán)境質(zhì)量，符合我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　 由太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以看出，要得到較高的太陽(yáng)能利用

2、率，需盡可能地減少太陽(yáng)能損失，包括太陽(yáng)光反射損失、各層結(jié)構(gòu)材料的吸收損失和以熱能形式存在的熱損失等等。光反射損失和吸收損失兩者可以通過(guò)選擇適合的材料來(lái)最小化能量損耗：而熱損失則受到眾多外部因素的影響，如太陽(yáng)能模塊自身的工作溫度、周圍空氣的溫度和流速，以及保溫材料的屬性等。而降低太陽(yáng)能模塊的工作溫度是減少熱損失，獲得較高太陽(yáng)能利用率的核心要素。對(duì)于光伏光熱太陽(yáng)能模塊，較低工作溫度不僅會(huì)有效地降低熱損失，同時(shí)也能增加光伏轉(zhuǎn)化效率，這對(duì)提高太

3、陽(yáng)能的綜合利用效率有著重要的指導(dǎo)意義。
　　 傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏光熱設(shè)備產(chǎn)生的溫度不足以向建筑物供冷/熱，一般只能預(yù)熱系統(tǒng)或生活用水。如要利用太陽(yáng)能對(duì)建筑物進(jìn)行供冷/熱，則需引進(jìn)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行輔助。將光伏模塊用作熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器，能夠有效地保持較低的蒸發(fā)溫度（太陽(yáng)能光伏裝置工作溫度），降低熱損失，提高光伏轉(zhuǎn)化效率；同時(shí)大部分的熱量可被制冷劑帶走，通過(guò)熱泵系統(tǒng)發(fā)揮更廣的用途。
　　 首先，本文以太陽(yáng)能的光伏、光熱轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用為

4、背景，提出一種新型的冷/熱—電聯(lián)供熱泵系統(tǒng)模式。該模式使用光伏光熱模塊作為熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器，通過(guò)預(yù)制技術(shù)與建筑屋頂一體化。本文詳細(xì)地介紹了基于光伏光熱模塊上的熱泵系統(tǒng)，分別用于冬季采暖和夏季制冷，并推薦系統(tǒng)理想的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，比如：屋頂設(shè)計(jì)角度，光伏光熱模塊表面覆蓋層材料，系統(tǒng)制冷劑流量，熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)溫度，冷凝溫度等。
　　 其次，建立光伏光熱模塊的物理和數(shù)學(xué)模型，通過(guò)分析模塊結(jié)構(gòu)和熱泵系統(tǒng)參數(shù)的變化，對(duì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了數(shù)值

5、分析與計(jì)算。并對(duì)模塊的熱工性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析、研究及比較。估算結(jié)果與以往文獻(xiàn)相似模型的計(jì)算結(jié)果比較一致，驗(yàn)證了模型結(jié)構(gòu)和計(jì)算方法的可靠性。計(jì)算結(jié)果表明上海地區(qū)系統(tǒng)冬季日平均太陽(yáng)能綜合轉(zhuǎn)換率達(dá)71.7％；蒸發(fā)溫度增加，轉(zhuǎn)換效率降低；冷凝溫度增加，光伏轉(zhuǎn)化效率降低，光熱轉(zhuǎn)化效率增加，綜合效率保持不變，其中0～10'C的蒸發(fā)溫度和50～70℃的冷凝溫度是較為理想的設(shè)計(jì)溫度點(diǎn)；透明的硼硅酸材料能有效減少熱損失，是表面覆蓋材料的理想選擇；單晶硅

6、產(chǎn)電能力強(qiáng)，可迅速提高光伏轉(zhuǎn)化效率。
　　 第三，通過(guò)比較日常性和季節(jié)性的建筑能量供求之間的不平衡，分別提出了關(guān)于日常性和季節(jié)性太陽(yáng)熱能和光伏電能的有效儲(chǔ)存系統(tǒng)方案。并根據(jù)建筑自身的條件和周圍環(huán)境的特點(diǎn)，推薦適合建筑物本身的儲(chǔ)能系統(tǒng)，克服建筑負(fù)荷與系統(tǒng)產(chǎn)出的供求不平衡，保證建筑冷/熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，減少額外供能系統(tǒng)的投資和對(duì)化石燃料的依賴。
　　 最后，通過(guò)分析系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響和意義，提出光