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)越來越近，太陽能已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪欣玫米疃嗟哪茉粗?。因此如何提高太陽能的利用效率已?jīng)成為太陽能設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)急需解決的關(guān)鍵問題。太陽能光伏光熱熱泵系統(tǒng)不僅能夠?yàn)榻ㄖ锿瑫r提供電能和熱能，而且能較大地提升總體太陽能的利用效率，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，符合我國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢。
　　 由太陽能的轉(zhuǎn)換過程可以看出，要得到較高的太陽能利用

2、率，需盡可能地減少太陽能損失，包括太陽光反射損失、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選擇適合的材料來最小化能量損耗：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。而降低太陽能模塊的工作溫度是減少熱損失，獲得較高太陽能利用率的核心要素。對于光伏光熱太陽能模塊，較低工作溫度不僅會有效地降低熱損失，同時也能增加光伏轉(zhuǎn)化效率，這對提高太

3、陽能的綜合利用效率有著重要的指導(dǎo)意義。
　　 傳統(tǒng)的太陽能光伏光熱設(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。如要利用太陽能對建筑物進(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；同時大部分的熱量可被制冷劑帶走，通過熱泵系統(tǒng)發(fā)揮更廣的用途。
　　 首先，本文以太陽能的光伏、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，通過分析模塊結(jié)構(gòu)和熱泵系統(tǒng)參數(shù)的變化，對太陽能轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了數(shù)值

5、分析與計(jì)算。并對模塊的熱工性能進(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)性太陽熱能和光伏電能的有效儲存系統(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)的投資和對化石燃料的依賴。
　　 最后，通過分析系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和對環(huán)境產(chǎn)生的影響和意義，提出光