光伏直驱式太阳能热水系统的理论和实验研究
发布时间：2022-12-25 11:16
太阳能热水系统（SWHS）能大幅降低建筑采暖和生活热水对传统能源的消耗,因而被广泛应用。目前,大多数SWHS是使用集热器阵列和交流泵的主动循环式热水系统。这种系统需要为流体循环安装控制器和温度探头,并且需要电网电力来驱动循环。此外此种系统还存在交流泵频繁启动和停止的问题。这不仅容易导致系统故障,而且不利于泵及控制器的使用寿命。此外,为确保系统的正常运行,不论是在夜晚还是阴雨天气中,系统的循环控制器都必须保持全天24小时持续工作而消耗电能。正是由于这种传统SWHS的循环驱动和控制部分结构复杂安装麻烦,容易出运行故障,且需要消耗电网电力,国际上有学者提出使用光伏电池来驱动热水系统的循环。由于热水系统对循环流量的需求与太阳辐照的变化自然相关,因而可将辐照一方面作为循环启动与停止以及循环流量大小的控制信号,另一方面作为循环驱动能量的来源。正因如此,光伏驱动的太阳能热水系统的循环驱动与控制部分无需控制器,也无需接入交流电网。在多种光伏驱动式太阳能热水系统方案中,光伏直驱式太阳能热水系统（PV-S WHS）更加简单、可靠且经济性更好,因而也更具应用前景。 受限于无刷直流水泵技术以及光伏电池技...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
1.1 能源与环境
1.2 太阳能资源与利用技术概述
1.2.1 太阳能光伏发电技术
1.2.2 太阳能光热利用技术
1.3 光伏驱动式太阳能热水系统研究现状
1.4 研究问题
1.5 本文的主要研究内容
第2章 光伏直驱式太阳能热水系统的实验与对比研究
2.1 对比实验测试平台的结构
2.2 光伏模块的设计
2.3 对比实验测试
2.3.1 实验测试内容
2.3.2 系统性能评价参数
2.4 实验结果和分析
2.4.1 光伏模块与无刷直流水泵
2.4.2 系统的性能表现
2.4.3 实验系统的全天热效率比较
2.5 本章小结
第3章 光伏直驱式太阳能热水系统的仿真模型
3.1 光伏直驱式热水系统的结构
3.2 气象参数的处理方法
3.3 集热器模型及研究
3.3.1 集热器的非稳态模型
3.3.2 集热器性能的模拟研究
3.4 系统热力与水力模型
3.4.1 水箱模型
3.4.2 连接管路模型
3.4.3 无刷直流水泵与水力系统模型
3.5 光伏模块的模型
3.5.1 光伏模块的设计
3.5.2 光伏模块的数学模型及解法
3.6 系统整体模型的建立与数值求解
3.7 模拟结果的实验验证
3.8 本章小结
第4章 光伏直驱式太阳能热水系统的模拟研究
4.1 不同光伏模块设计的输出特性
4.2 光伏模块设计对系统循环流量曲线的影响
4.3 循环流量对系统性能的影响
4.4 不同光伏模块设计方案的比较
4.5 有无循环控制器的系统热性能的比较
4.6 本章小结
第5章 光伏模块与直流泵连接方式的对比与选择
5.1 系统结构与模型
5.2 光伏与泵的几种连接方式
5.3 不同连接方式下系统循环流量的特性
5.4 系统循环流量特性的成因和比较
5.5 不同连接方式的比较
5.5.1 光伏模块的输出效率
5.5.2 系统性能比较
5.6 本章小结
第6章 系统的一种设计方法及与传统系统的性能对比
6.1 光伏直驱式太阳能热水系统的一种优化设计方法
6.1.1 设计参数的选取
6.1.2 设计方法
6.2 光伏直驱式太阳能热水系统与传统系统的性能对比
6.2.1 对比系统的结构
6.2.2 不同天气下的热性能比较
6.2.3 阴天不良工况下的热性能比较
6.2.4 泵运行性能的比较
6.2.5 经济性比较
6.3 本章小结
第7章 全文工作总结及展望
7.1 全文工作总结
7.2 后续工作展望
参考文献
附录 符号表
在读期间发表的主要论文及取得的其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热低温利用发展与研究[J]. 季杰. 新能源进展. 2013(01)
[2]Effect of a dual-function solar collector integrated with building on the cooling load of building in summer[J]. JI Jie*,LUO ChengLong,SUN Wei,HE Wei ＆ JIANG QingYang Department of Thermal Science and Energy Engineering,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China. Chinese Science Bulletin. 2010(31)
[3]我国住宅建筑节能潜力分析——除供暖外的住宅建筑能耗[J]. 龙惟定,马素贞,白玮. 暖通空调. 2007(05)
[4]我国广义建筑能耗状况的分析与思考[J]. 李兆坚,江亿. 建筑学报. 2006(07)
[5]建筑能耗比例与建筑节能目标[J]. 龙惟定. 中国能源. 2005(10)
本文编号：3726508
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
1.1 能源与环境
1.2 太阳能资源与利用技术概述
1.2.1 太阳能光伏发电技术
1.2.2 太阳能光热利用技术
1.3 光伏驱动式太阳能热水系统研究现状
1.4 研究问题
1.5 本文的主要研究内容
第2章 光伏直驱式太阳能热水系统的实验与对比研究
2.1 对比实验测试平台的结构
2.2 光伏模块的设计
2.3 对比实验测试
2.3.1 实验测试内容
2.3.2 系统性能评价参数
2.4 实验结果和分析
2.4.1 光伏模块与无刷直流水泵
2.4.2 系统的性能表现
2.4.3 实验系统的全天热效率比较
2.5 本章小结
第3章 光伏直驱式太阳能热水系统的仿真模型
3.1 光伏直驱式热水系统的结构
3.2 气象参数的处理方法
3.3 集热器模型及研究
3.3.1 集热器的非稳态模型
3.3.2 集热器性能的模拟研究
3.4 系统热力与水力模型
3.4.1 水箱模型
3.4.2 连接管路模型
3.4.3 无刷直流水泵与水力系统模型
3.5 光伏模块的模型
3.5.1 光伏模块的设计
3.5.2 光伏模块的数学模型及解法
3.6 系统整体模型的建立与数值求解
3.7 模拟结果的实验验证
3.8 本章小结
第4章 光伏直驱式太阳能热水系统的模拟研究
4.1 不同光伏模块设计的输出特性
4.2 光伏模块设计对系统循环流量曲线的影响
4.3 循环流量对系统性能的影响
4.4 不同光伏模块设计方案的比较
4.5 有无循环控制器的系统热性能的比较
4.6 本章小结
第5章 光伏模块与直流泵连接方式的对比与选择
5.1 系统结构与模型
5.2 光伏与泵的几种连接方式
5.3 不同连接方式下系统循环流量的特性
5.4 系统循环流量特性的成因和比较
5.5 不同连接方式的比较
5.5.1 光伏模块的输出效率
5.5.2 系统性能比较
5.6 本章小结
第6章 系统的一种设计方法及与传统系统的性能对比
6.1 光伏直驱式太阳能热水系统的一种优化设计方法
6.1.1 设计参数的选取
6.1.2 设计方法
6.2 光伏直驱式太阳能热水系统与传统系统的性能对比
6.2.1 对比系统的结构
6.2.2 不同天气下的热性能比较
6.2.3 阴天不良工况下的热性能比较
6.2.4 泵运行性能的比较
6.2.5 经济性比较
6.3 本章小结
第7章 全文工作总结及展望
7.1 全文工作总结
7.2 后续工作展望
参考文献
附录 符号表
在读期间发表的主要论文及取得的其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热低温利用发展与研究[J]. 季杰. 新能源进展. 2013(01)
[2]Effect of a dual-function solar collector integrated with building on the cooling load of building in summer[J]. JI Jie*,LUO ChengLong,SUN Wei,HE Wei ＆ JIANG QingYang Department of Thermal Science and Energy Engineering,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China. Chinese Science Bulletin. 2010(31)
[3]我国住宅建筑节能潜力分析——除供暖外的住宅建筑能耗[J]. 龙惟定,马素贞,白玮. 暖通空调. 2007(05)
[4]我国广义建筑能耗状况的分析与思考[J]. 李兆坚,江亿. 建筑学报. 2006(07)
[5]建筑能耗比例与建筑节能目标[J]. 龙惟定. 中国能源. 2005(10)
本文编号：3726508
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