平板热管式太阳能PV/T热泵系统的性与优化

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本文提出了一种新型平板热管式太阳能PV/T热泵系统,首先改进了热管式太阳能PV/T集热系统的数学模型,基于此前课题组搭建的平板热管式太阳能PV/T集热系统的测试数据对数学模型进行了对比验证,然后运用验证后的数学模型模拟分析了不同光伏电池覆盖率、背板吸收率、热管间距和辐射强度对系统热/电性能的影响。随后本文搭建了新型平板热管式太阳能PV/T集热系统与新型平板热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并设置了纯光伏系统作为对照组,在夏季4-5月份对三种不同系统的热/电性能进行了测算,选取典型工况日测试数据对系统的性能进行分析。最后本文建立了新型平板热管式太阳能PV/T热泵系统的数学模型,该模型由新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的动态分布参数模型和热泵系统的稳态分布参数模型组成,利用已测实验数据对数学模型进行了对比验证,运用验证后的数学模型模拟了冬季系统的运行状况并进行结构优化分析。为后续新型平板热管式太阳能PV/T热泵系统的改进提供了参考。本文改进后的新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的模型精度有了进一步提升。通过新型平板热管式太阳能PV/T集热系统的模拟分析表明,提高系统的循环水流量与太阳辐射照度、减小系统的光伏覆盖率与热管间距,均有利于提升系统的热性能。增加系统的光伏覆盖率与太阳辐射强度,均可以显著提升系统的电性能。本文通过平板热管式太阳能PV/T热泵系统、集热系统与纯光伏系统之间的性能对比表明,在电性能方面,平板热管式太阳能PV/T热泵系统的电性能最佳,该系统的电功率与电效率相对于纯PV系统分别提高了27.5%、25.0%。平板热管式太阳能PV/T集热系统的电性能次之,该系统的电功率与电效率相对于纯PV系统分别提升了9.19%、6.5%。在热性能方面,平板热管式PV/T热泵系统的整体电热性能整体优于新型平板热管式太阳能PV/T集热系统,其热功率、热效率相对提高了103.2%、107.0%。本文中平板热管式PV/T热泵系统数学模型计算的模拟值与实测数据较为吻合,其相对偏差保持在-13.1%~11.5%之间,可以较为准确的预测系统的热电性能。最后通过对平板热管式PV/T热泵系统冬季运行工况的模拟分析,表明该系统在冬季具有优良的热/电性能。本文改进后的数学模型对新型平板热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究与优化设计具有一定的借鉴意义。
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