太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)研究

蔣政

【摘要】：隨著全球性生態(tài)問題的惡化以及化石能源的日益枯竭，世界各國(guó)對(duì)于可再生能源的研究利用愈發(fā)重視，太陽(yáng)能作為一種可再生能源受到了世界各國(guó)研究的青睞，但是由于太陽(yáng)能能流不穩(wěn)定以及密度低等原因的影響，制約著太陽(yáng)能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，因此加強(qiáng)如何提高太陽(yáng)能作為一種能量的利用效率研究是十分必要的。本文將以太陽(yáng)能的電熱聯(lián)用（PV/T）作為研究重點(diǎn)展開相關(guān)的問題探索，著力于太陽(yáng)能總的利用效率的提高。

【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能；電熱聯(lián)用系統(tǒng)；可再生能源

1 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)相關(guān)概念

1.1太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)主要由PV/T集熱器、熱能利用部件以及電能利用部件這三大部分所組成。PV/T集熱器屬于太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的核心組成部分，種類繁多，按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的類型，例如按照選用的集熱流體的不同類型可以分為空氣型PV/T集熱器和水型PV/T集熱器；若是按照PV/T系統(tǒng)蓋板數(shù)目的不同可以分為雙蓋板型、單蓋板型以及無(wú)蓋板型；而按照PV/T系統(tǒng)集熱器的結(jié)構(gòu)不同則可以分為渠槽式以及管板式。不同類型的組成部件與不同類型的組成材料相互結(jié)合，由此產(chǎn)生的PV/T系統(tǒng)集熱器可以有多種形式，每種形式的聯(lián)用系統(tǒng)集熱器所具備的性能和功能也各不相同。

1.2太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的性能分析

為了便于分析研究，本文將從集熱流體的不同劃分來(lái)進(jìn)行太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的性能分析，也就是從空氣型PV/T集熱器與水型PV/T集熱器兩大類進(jìn)行分析研究，具體如下：

1.2.1空氣型PV/T集熱器

空氣型的PV/T集熱器是將大自然中的空氣作為電熱聯(lián)用系統(tǒng)工作介質(zhì)的一種PV/T形式，這種類型的集熱器在結(jié)構(gòu)選擇的時(shí)候多采用渠槽式結(jié)構(gòu)，也就是說在太陽(yáng)能電池板的下面留出一定的空隙用于空氣流通，或者是做一系列寬深比例一定的空氣通道，以便借助空氣流動(dòng)收集熱能。從結(jié)構(gòu)設(shè)置上來(lái)看，空氣型的PV/T集熱器也有多種不同的設(shè)計(jì)方式。通常來(lái)說，空氣型的PV/T集熱器會(huì)將所收集的熱量用于通風(fēng)空氣的預(yù)加熱，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的采暖，再者是通過換熱器來(lái)保障熱水的提供。

1.2.2水型PV/T集熱器

水型的PV/T集熱器多是采取管板式的結(jié)構(gòu)，是一種將水作為集熱介質(zhì)進(jìn)行集熱工作的集熱器形式。之所以采用管板式的結(jié)構(gòu)形式，是因?yàn)楣馨迨降慕Y(jié)構(gòu)形式能夠?qū)⑻?yáng)能電池板與管板式集熱器的吸熱板緊密連接，這種結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱器比較相似，管板與吸熱板之間可以采取緊密配合或是焊接的方式相連接，以此保證水這種集熱介質(zhì)能夠在管板內(nèi)流動(dòng)并收集熱量，同時(shí)在管板的下方會(huì)設(shè)置一些保溫材料，用以減少熱損失。這種水型的管板式PV/T集熱器從形式上分也有有無(wú)上蓋板的區(qū)別，而制作上蓋板的材料也多是特氟龍塑料或是玻璃等材料。

2、 太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的應(yīng)用前景

2.1太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的應(yīng)用前景分析

2.1.1太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與建筑一體化的有效結(jié)合

太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與建筑一體化的應(yīng)用研究早已成為近幾年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)，太陽(yáng)能的電熱聯(lián)用系統(tǒng)能夠保障太陽(yáng)電池工作時(shí)的溫度，并且同時(shí)為建筑物提供低溫的生活用熱，有效的提升太陽(yáng)能的綜合利用效率。目前在建筑一體化的應(yīng)用中更多的是空氣型的PV/T系統(tǒng)，并且關(guān)于這方面的研究理論已有大量的數(shù)據(jù)支持，隨著這幾年來(lái)太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與建筑一體化的進(jìn)一步應(yīng)用結(jié)合，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者又開展了太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與建筑物通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)合。

2.1.2太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與聚光技術(shù)的有效結(jié)合

太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)與聚光技術(shù)的有效結(jié)合是目前來(lái)看最有效的降低系統(tǒng)成本的方式，通過這兩方面的有效結(jié)合可以借助成本較低的聚光器來(lái)替代成本費(fèi)用高昂的太陽(yáng)電池，因此，關(guān)于這一方面的研究也會(huì)是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

2.1.3太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中電能與熱能的有效利用

鑒于太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中電能的利用與一般的光伏系統(tǒng)中電能的利用相差不大，因此在本文中就不再另外做分析，此處將著重分析太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中熱能的應(yīng)用研究，結(jié)果如下：

首先是在家庭用水中的應(yīng)用，應(yīng)用于家庭熱水中的一般是水型的PV/T系統(tǒng)，最普遍的就像是我們常見的太陽(yáng)能熱水器，通常會(huì)在PV/T集熱器上面加設(shè)一個(gè)水箱，通過自然對(duì)于的形式進(jìn)行水的加熱，然后將熱量?jī)?chǔ)存于水箱中，空氣型的PV/C集熱器也是可以應(yīng)用于家庭用水中的，不過需要另外加設(shè)一個(gè)換熱器才可以；其次是在室內(nèi)通風(fēng)以及采暖中的應(yīng)用，這種應(yīng)用方式則多是采用空氣型的PV/T系統(tǒng)，并且這種方式的PV/T系統(tǒng)大多是與建筑的一體化相結(jié)合，建設(shè)成PV/T屋頂或是光伏墻，當(dāng)然，水型的PV/T系統(tǒng)也可以應(yīng)用于家庭采暖中，不過應(yīng)用的相對(duì)來(lái)說較少，就算是采用，也大多需要與熱泵進(jìn)行結(jié)合；再者是與熱泵的結(jié)合應(yīng)用，其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)看，不管是室內(nèi)采暖也好、家庭熱水也罷，其實(shí)本質(zhì)上都是以PV/T的集熱器來(lái)當(dāng)做熱泵的熱源，以此來(lái)進(jìn)行對(duì)于熱能的應(yīng)用，這種與熱泵相結(jié)合的太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)，經(jīng)研究只需要采用25平方米的PV/T集熱器面積，就能夠在很大程度上滿足建筑物對(duì)于熱能以及電能的需求，有著重要研究?jī)r(jià)值的同時(shí)具有很大的市場(chǎng)潛力。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)所具有的高利用效率的特點(diǎn)，受到了世界各國(guó)研究學(xué)者的關(guān)注，成為當(dāng)下的研究重點(diǎn)，目前來(lái)說，由于關(guān)于PV/T系統(tǒng)相關(guān)方面的理論研究還比較少，仍有很大的進(jìn)步空間，因此PV/T系統(tǒng)的商業(yè)化產(chǎn)品應(yīng)用方面還是比較有限的，需要進(jìn)一步的研究開發(fā)。希望能夠通過本文關(guān)于太陽(yáng)能電熱聯(lián)用系統(tǒng)的相關(guān)問題研究，為今后太陽(yáng)能綜合利用效率的提高以及PV/T系統(tǒng)的進(jìn)一步商業(yè)化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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