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基于能量/火用的光伏-热(PV/T)与地-气热交换器集成系统在太阳能温室中供热/制冷潜力的评估

DOI：10.1016/j.applthermaleng.2018.12.109 期刊：Applied Thermal Engineering 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文从能量与火用角度对集成了地埋管空气换热器（EAHE）和光伏光热集热器（PV/Ts）的太阳能温室进行了理论研究，并与文献中给出的实验案例（温室占地面积24平方米、埋管长度39米、光伏面积9.68平方米）进行验证。理论计算与实验结果吻合良好，相关系数高达95%。随后从能效与火用效率角度对该温室进行优化，结果表明仅EAHE管道长度存在最优值（平均38米）。此外，PV/Ts对提升温室空气及植物温度的加热潜力有限，但光伏组件的发电性能良好。EAHE集成系统在温控方面表现突出：夏季可降低温室气温9°C，冬季可提升8°C。单独采用EAHE时，夏季和冬季的温度负荷平准化水平（TLL）分别达到46%和58%。
作者： Saeed Mahdavi，Faramarz Sarhaddi，Mahdi Hedayatizadeh
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

从理论上研究和优化集成光伏/热(PV/T)集热器与地-气热交换器的太阳能温室的能量和火用效率，并评估其供暖/制冷潜力。

研究成果

地源热泵的集成显著提升了温室的温度稳定性，夏季温度波动降低46%，冬季降低58%，而光伏光热系统主要有效用于发电，供热贡献极小。优化分析表明，仅埋管长度存在明显最优值（约38米），且该模型与实验数据吻合良好，证实其在太阳能温室能量与火用评估中的可靠性。

研究不足

该研究为理论性研究，其验证依赖于现有实验数据，可能无法涵盖所有现实变化。模型采用了一些简化假设，例如理想热传递和恒定土壤温度，这可能会影响准确性。优化结果仅适用于所考虑的气候条件和参数，可能不具备普适性。研究发现光伏光热系统的供暖潜力可忽略不计，因此其应用仅限于发电。

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