光伏—太陽能環(huán)形熱管/熱泵復(fù)合系統(tǒng)的實驗研究

【摘要】：當(dāng)前隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭及環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,太陽能作為一種清潔的可再生能源也受到人們的日益關(guān)注,對太陽能資源的研究利用也獲得了廣泛的開展。太陽能資源的利用主要包括太陽能光熱利用技術(shù)、太陽能光電利用技術(shù)及太陽能光電光熱綜合利用技術(shù)。其中太陽能光電光熱綜合利用技術(shù)能夠同時產(chǎn)生電能和熱能兩種收益,可以有效提高太陽能的綜合利用率。 環(huán)形熱管是一種良好的傳熱元件,利用熱管工質(zhì)的相變可以實現(xiàn)熱量的遠(yuǎn)距離輸送。將環(huán)形熱管與太陽能平板集熱器相結(jié)合構(gòu)成的太陽能環(huán)形熱管平板集熱器具有多方面的優(yōu)點,如可以實現(xiàn)熱量的遠(yuǎn)距離傳輸,環(huán)形熱管的熱二極管特性可以在輻照強度較弱或者晚上無輻照的條件下減少系統(tǒng)的熱損,具有良好的防凍性可以使熱管在寒冷的季節(jié)或者高緯度地區(qū)使用,及操作簡易無能量消耗等優(yōu)點。 熱泵是一種高效能量傳輸裝置,可以實現(xiàn)熱量從低位熱源到高位熱源的傳輸。太陽能熱泵技術(shù)是將太陽能平板集熱器作為熱泵循環(huán)的蒸發(fā)器,因此具有較高的集熱效率,能夠顯著提高蒸發(fā)溫度,熱泵系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)也較高。 本文將太陽能環(huán)形熱管集熱器與太陽能熱泵系統(tǒng)相結(jié)合,提出了光伏太陽能環(huán)形熱管／熱泵復(fù)合系統(tǒng)(PV-SALHP/HP).復(fù)合系統(tǒng)同時具有環(huán)形熱管模式和熱泵模式,兩種模式共用相同的蒸發(fā)器和冷凝器,既可以實現(xiàn)兩種模式的單獨運行,又可以實現(xiàn)兩種模式的相互切換。太陽能環(huán)形熱管模式具有操作簡易無能量消耗但對太陽輻照強度及環(huán)境溫度要求較高的特點,而太陽能熱泵模式具有對太陽能輻照強度及環(huán)境溫度要求不高但需要消耗電能的特點。因此,根據(jù)太陽輻照強度和環(huán)境溫度等不同氣象條件,復(fù)合系統(tǒng)可以選擇不同運行模式的優(yōu)點來運行,可以來保證對熱能的穩(wěn)定供給,同時起到合理利用能源和減少電能消耗的作用。 本文的主要包括以下兩個研究重點： 在室外搭建PV-SALHP/HP復(fù)合系統(tǒng),對復(fù)合系統(tǒng)的環(huán)形熱管模式和熱泵模式在室外的瞬時性能和全天性能進(jìn)行了分析。 在太陽能熱泵焓差實驗室內(nèi)搭建了PV-SALHP/HP復(fù)合系統(tǒng),對復(fù)合系統(tǒng)的環(huán)形熱管模式和熱泵模式在不同的輻照強度和環(huán)境溫度下的性能進(jìn)行了分析,并對復(fù)合系統(tǒng)的環(huán)形熱管-熱泵切換模式進(jìn)行了分析,從氣象條件、節(jié)約能源和運行時間等角度對系統(tǒng)的合理運行提供了建議。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 光電光熱綜合利用 環(huán)形熱管 熱泵
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TK513
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 太陽能利用技術(shù)10
• 1.2 太陽能光熱技術(shù)10-17
• 1.2.1 太陽能熱水技術(shù)11-15
• 1.2.2 太陽能熱泵系統(tǒng)15-17
• 1.3 太陽能光電光熱綜合利用技術(shù)17-18
• 1.4 本文的研究內(nèi)容18-20
• 第2章 環(huán)形熱管/熱泵復(fù)合系統(tǒng)的實驗研究20-41
• 2.1 實驗裝置的設(shè)計20-27
• 2.1.1 PV-SALHP/HP的原理20-21
• 2.1.2 實驗測試方法及測試儀器21-24
• 2.1.3 復(fù)合系統(tǒng)關(guān)鍵部件介紹24-25
• 2.1.4 復(fù)合系統(tǒng)的實驗平臺25-27
• 2.2 復(fù)合系統(tǒng)的性能分析方法27-30
• 2.2.1 能量分析27-28
• 2.2.2 可用能分析28-29
• 2.2.3 熱損失計算29-30
• 2.3 復(fù)合系統(tǒng)的實驗研究30-38
• 2.3.1 環(huán)形熱管模式時實驗研究31-35
• 2.3.2 熱泵模式時實驗研究35-38
• 2.4 誤差分析38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第3章 環(huán)形熱管/熱泵復(fù)合系統(tǒng)切換模式研究41-64
• 3.1 太陽能熱泵焓差實驗室的簡介41-45
• 3.1.1 太陽能熱泵空調(diào)焓差實驗室原理42-44
• 3.1.2 太陽能模擬器44-45
• 3.2 復(fù)合系統(tǒng)的簡介45-47
• 3.2.1 復(fù)合系統(tǒng)關(guān)鍵部件介紹45-46
• 3.2.2 復(fù)合系統(tǒng)的實驗平臺46-47
• 3.3 復(fù)合系統(tǒng)的性能分析方法47-49
• 3.4 實驗結(jié)果與分析49-61
• 3.4.1 環(huán)線熱管模式49-51
• 3.4.2 熱泵模式51-56
• 3.4.3 基于水溫的環(huán)形熱管-熱泵切換模式性能56-58
• 3.4.4 基于歸一化溫度的環(huán)形熱管-熱泵切換模式性能58-61
• 3.5 光電性能分析61
• 3.6 本章小結(jié)61-64
• 第4章 PVT系統(tǒng)的性能評估方法64-73
• 4.1 PV/T系統(tǒng)普遍的評價方法64-66
• 4.1.1 能量分析164-65
• 4.1.2 能量分析265
• 4.1.3 可用能分析65-66
• 4.2 覆蓋率因素66-71
• 4.3 本章小結(jié)71-73
• 第5章 全文的工作總結(jié)及展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-80
• 附錄80-82
• 致謝82-83
• 在讀期間的研究成果83

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