0 引 言
1 数学模型与计算方法
1.1 PV/T集热器的结构与传热模型
Fig. 1 Structures of vacuum glazed cover and single glazed cover PV/T collectors图1 真空玻璃盖板和单层玻璃盖板PV/T集热器结构 |
Fig. 2 Arrangement of photovoltaic cells and water pipes图2 光伏电池与水管的排布 |
Table 1 Parameters of the PV cells at standard conditions表1 标准条件下PV的参数 |
参数 | 数值 |
---|---|
峰值功率 | 245.69 W |
短路电流 | 8.824 A |
开路电压 | 36.71 V |
功率最大时的电压 | 29.53 V |
功率最大时的电流 | 8.32 A |
1.2 性能评估
1.3 模型求解
Fig. 3 Numerical algorithm flow diagram图3 计算流程图 |
2 实 验
2.1 实验系统
Fig. 4 Schematic diagram of a PV/T water-heating system test rig图4 PV/T热水系统实验平台示意图 |
Fig. 5 Actual picture of vacuum and single glazed cover PV/T water-heating systems图5 真空玻璃和单层玻璃盖板PV/T热水系统图 |
2.2 测量仪器
Fig. 6 Arrangement of thermocouples for measurement图6 热电偶的布置 |
Table 2 Parameters of measuring instruments表2 测量与数据记录仪器的参数 |
仪器 | 精度 | 量程 | 类型(型号) |
---|---|---|---|
热电偶 | ±0.2℃ | -200 ~ +350℃ | T型热电偶 |
辐照仪 | ±2% | 0 ~ 2 000 W/m2 | TBQ-2 |
流量计 | ±3% | 0.03 ~ 3 m3/h | LXSR |
水箱温度 | ±0.1℃ | 0 ~ 100℃ | RTD |
数据采集仪 | - | - | Agilent 34980A |
微型逆变器 | - | - | SMP600 |
3 结果与讨论
3.1 实验结果与模型验证
Fig. 7 Solar radiation and ambient temperature图7 太阳辐照度和环境温度 |
Fig. 8 Simulation and experimental results of inside and outside temperature of the vacuum glazed cover (a) and single glazed cover (b)图8 真空玻璃盖板(a)和单层玻璃盖板(b)内外侧温度的模拟结果与实验结果 |
Fig. 9 Top heat loss of the two PV/T collectors图9 两个PV/T集热器的顶部热损失 |
Fig. 10 Averaged results from the experiment and simulation for the two PV/T collectors: (a) averaged results from the experiment and simulation for the vacuum glazed cover PV/T collector; (b) averaged results from the experiment and simulation for the single glazed cover PV/T collector图10 两个PV/T集热器的电功率和热水系统水箱水温的模拟和实验结果:(a、b)真空玻璃盖板PV/T集热器的电功率和热水系统水箱水温的模拟和实验结果;(c、d)单层玻璃盖板PV/T集热器的电功率和热水系统水箱水温的模拟和实验结果 |
3.2 真空玻璃与单层玻璃盖板PV/T集热器冬季性能预测
Fig. 11 Solar radiation and ambient temperature condition in Hefei图11 合肥太阳辐照度与环境温度 |
Fig. 12 Temperature comparison of the two covers (a) and the two absorbers (b) of the two PV/T collectors图12 两个PV/T集热器的盖板温度(a)和吸热板温度(b)对比 |
Fig. 13 The top heat loss of the two PV/T collectors图13 两个PV/T集热器的顶部热损失 |
Fig. 14 Simulation results of tank water temperature for the two PV/T water-heating systems (a), electric power (b), instantaneous thermal efficiency (c), and instantaneous electrical efficiency (d) of the two PV/T collectors图14 两个PV/T热水系统的水箱水温(a)、PV/T集热器的电功率(b)、瞬时热效率(c)和瞬时电效率(d)模拟结果 |