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光電光熱建筑一體化(BIPVT)概論

來源:中國幕墻網收集整理  作者:龍文志  日期:2012-10-12
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  摘要:簡介了光電光熱建筑一體化(BIPVT)的概念、分類及結構,探討了BIPVT 效率及回收年限,論述了BIPVT 的優越性和必要性。光電光熱建BIPVT 是BIPV 概念的延伸和拓展。是新一代太陽能光電建筑。
  關鍵詞:光電光熱一體化、BIPV、BIPVT、通水式、通氣式.

  PVT集熱器產生的熱量首先預熱熱水儲罐,過剩熱量儲存在一組地下換熱器中以供熱泵在冬天使用。固定熱泵的冷凝溫度為55℃,熱水儲罐中的水可被熱泵加熱到55℃ (更高溫度的熱水需要使用后加熱器),然后采用熱水與地板加熱回水混合的方式將加熱地板的溫度控制在30℃。以荷蘭一戶典型的新建住宅為例,模擬顯示使用25㎡不加蓋板的PVT集熱器能夠提供給用戶100%的熱量需求,在保證地源溫度恒定的情況下,產生的電力也能自給。

  5.兩種系統應用比較
  通風型有下列優點:

  (1)在冬季沒有結冰問題。

  (2)空氣對吸熱板無腐蝕,
  (3)無承壓要求,如有泄漏不影響系統使用,
  (4)成本較低,但是空氣物理性質不如水,它的導熱系數僅為水的1/20-1/25,密度僅為水的1/300,所以通風型PVT設計關鍵問題是要改善傳熱效果,盡量減少流動損失。水冷卻型BIPVT系統在設計和應用上都比空氣冷卻型PVT系統受到更多的限制。這主要是源于對傳熱元件的需求,水冷卻型系統需要確保有流體通過的管道與光伏組件背面有良好的熱接觸,因為選用水做冷卻工質,系統還必須要設計防凍防泄漏裝置,這就需要對傳統光伏組件進行必要的改造,因此也會增加成本。而在空氣冷卻型系統中就無需關注這一點,空氣與光伏組件的正面或背面直接接觸換熱。但是從另一角度講,空氣型BIPVT系統的熱吸收效率不及水冷卻型BIPVT系統高,因此,就需要對空氣冷卻型BIPVT系統的空氣通道進行必要的改進以增強換熱效果。

  (五) BIPVT系統評價
  1.1BIPVT系統能源效率評價
  系統性能的優劣一方面由系統本身決定,另一方面也與系統評價標準有關,需要根據系統的特點來確定適合的評價標準。PVT系統的輸出既有電又有熱,因此評價時要比單一輸出的系統復雜。目前普遍使用的評價標準是BIPVT系統綜合效率,它等于BIPVT系統的電效率與熱效率加和,表達式為:

  BIPVT集熱器熱效率是指單位集熱器面積輸出的熱量與入射太陽能的能量之比,定義為:

  BIPVT集熱器電效率是指單位集熱器面積輸出的電能與入射太陽能的能量之比,定義為:

  系統綜合效率是基于熱力學第一定律的,反映了系統的能量利用效率,用起來比較簡單方便。對于BIPVT系統,光電轉換效率低于光熱轉換效率,由式(1)可知, BIPVT系統的綜合效率大大高于不回收熱量的光伏 BIPV系統的電效率,但低于普通集熱器系統的熱效率。這一評價方法忽略了電和熱的品位差別。采用能夠區分熱和電品位的不同,將熱和電轉換成具有相同品質的能源指標—, 根據用戶端需求建立一種評價方法來科學評價BIPVT系統是非常重要的。

  2.BIPVT改善了墻體傳熱,降低了室內空調負荷
  光伏光熱建筑一體化不僅提高了太陽能利用率,得到了電力輸出,而且大大提高了建筑本身的節能效果。數值模擬顯示,在香港地區,光伏建筑一體化的通風冷卻模式在保證電力輸出的同時,對由于墻體得熱造成的空調負荷的減少可達到20 %以上,與傳統熱水器相近的熱效率提供熱水,降低了由于生活用熱水造成的建筑能耗,另外對由于墻體得熱造成的室內空調負荷的減少達到了50 %以上。從圖22香港地區某一案例可以看出:
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