研究目的
研究并优化一种由混合光伏集热器驱动的太阳能辅助热泵系统,用于建筑应用中的供热与发电联产。
研究成果
采用R32工质的优化热电联产系统性能优异,在稳态工况下可产生4.331千瓦制热量和0.537千瓦净发电量,冬季期间平均能量效率达65.9%,火用效率为8.80%。该多目标优化方法有效平衡了供热与发电,适用于建筑应用场景。未来研究可探索不同气候条件、系统规模及更多可再生能源集成方案。
研究不足
该研究假设所有产生的热量均被建筑利用,可能未考虑现实中的变量。模型基于特定气候条件(希腊雅典),可能不具备普适性。优化过程在稳态下进行,动态效应可能引入不确定性。所用特定工作流体和系统参数可能限制其对其他配置的适用性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用工程方程求解器(EES)中开发的数学模型进行系统模拟与优化?;谀芰坑?分析开展稳态与动态模拟,通过多目标优化程序聚焦供热与发电生产。
2:样本选择与数据来源:
系统包含10平方米混合光伏集热器、0.5立方米储水箱、热泵、逆变器及建筑负载。动态模拟采用希腊雅典气象数据,引自文献[20]。
3:5立方米储水箱、热泵、逆变器及建筑负载。动态模拟采用希腊雅典气象数据,引自文献[20]。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:混合光伏集热器、储水箱、热泵、逆变器、工质(R32、R1234yf、R245fa、R404A、R290、R600a、R152a)及建筑组件。具体参数见论文表1。
4:R1234yf、R245fa、R404A、RR600a、R152a)及建筑组件。具体参数见论文表1。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:稳态优化时针对各工质调节质量流量(0.1至0.6千克/秒)和蒸发温度(5至20摄氏度),应用多目标优化寻找最优解。动态模拟选取六个典型冬季日,采用逐时太阳辐照度与环境温度数据。
5:1至6千克/秒)和蒸发温度(5至20摄氏度),应用多目标优化寻找最优解。动态模拟选取六个典型冬季日,采用逐时太阳辐照度与环境温度数据。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:评估指标包括供热产量、净发电量、能量效率与?效率。优化采用几何距离理想点准则,统计分析通过EES软件完成。
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Engineering Equation Solver
EES
F-Chart Software
Used for developing and solving the mathematical model of the system, including steady-state and dynamic simulations, optimization, and data analysis.
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Hybrid PV Collector
Collects solar energy to generate both thermal heat and electricity for driving the heat pump and producing net electricity.
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Heat Pump
Provides space heating by transferring heat from the storage tank to the building, driven by electricity from the hybrid PV.
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Storage Tank
Stores thermal energy collected from the hybrid PV for use in the heat pump.
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Inverter
Converts DC electricity from the hybrid PV to AC for use in the heat pump and grid, with net electricity production.
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