光伏與熱泵-空調(diào)耦合系統(tǒng)熱力學(xué)行為及應(yīng)用評(píng)價(jià)研究.pdf

1、我國(guó)能源不僅產(chǎn)量較高，而且消耗也很高。以目前產(chǎn)能和消耗速度來(lái)計(jì)算，我國(guó)傳統(tǒng)化石能源最多還可以使用30年左右，能源形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻。而在我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)組成中，占據(jù)主導(dǎo)地位的建筑業(yè)對(duì)能源的消耗占總能耗的四分之一以上。我國(guó)正處于城市化進(jìn)程高速發(fā)展的階段，各類建筑總量承指數(shù)增長(zhǎng)，建筑能量消耗也居高不下。依據(jù)第四次政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)評(píng)估報(bào)告，近百年來(lái)全球變暖趨勢(shì)很大程度上也是由于城市的發(fā)展所導(dǎo)致的。因此，城市的發(fā)展、建筑數(shù)量的增長(zhǎng)

2、不僅帶來(lái)了空前的能源壓力，還給我們賴以生存的環(huán)境造成了巨大的威脅。尋求可再生能源、綠色能源以替代傳統(tǒng)的化石能源，同時(shí)減少建筑能耗的消耗刻不容緩?，F(xiàn)在研究表明，建筑中所采用的空調(diào)衛(wèi)生熱水等建筑設(shè)備的能耗占據(jù)了整個(gè)建筑能耗的75％以上，通過(guò)將可再生的綠色能源與此類建筑設(shè)備耦合在一起，再適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)即可達(dá)到降低建筑能耗、減少CO2排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。
　　但是，可再生能源應(yīng)該以什么樣的形式加以利用與建筑設(shè)備耦合在一起？可再生

3、能源、建筑設(shè)備和環(huán)境之間有著怎樣的的熱力學(xué)行為特征的？耦合系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)遵循什么樣的原則？耦合系統(tǒng)在應(yīng)用之后又該如何對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)？這些都是尚未解決的關(guān)鍵問題。
　　本文即以一種光伏與空氣源熱泵耦合系統(tǒng)為對(duì)象，通過(guò)對(duì)此系統(tǒng)的熱力學(xué)行為和應(yīng)用評(píng)價(jià)展開研究，從而獲得上述問題的解決方法。具體來(lái)說(shuō)，本文做了以下的工作:
　　(1)綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究文獻(xiàn)，對(duì)目前學(xué)者所做的有關(guān)光伏理論和應(yīng)用研究、熱泵理論和應(yīng)用研究、以及二者耦合系

4、統(tǒng)的理論和應(yīng)用研究工作進(jìn)行了全面闡述，找到了目前研究中仍然存在的問題;
　　(2)為了解決存在的問題，提出了分布式光伏輔助驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵系統(tǒng)的概念方案，并在此概念方案的基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的的實(shí)驗(yàn)示范系統(tǒng);
　　(3)為了研究該耦合系統(tǒng)的熱力學(xué)行為，本文在前期對(duì)光伏電池的發(fā)電性能（最大光伏轉(zhuǎn)換效率）采用了不同的方法建模，并進(jìn)行了對(duì)比研究，提出了基于無(wú)量綱方法的光伏電池最大光伏轉(zhuǎn)換效率的熱力學(xué)模型，并將其作為后續(xù)研究的基礎(chǔ);

5、>　　(4)在上述光伏電池最大轉(zhuǎn)換效率的無(wú)量綱熱力學(xué)模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)耦合系統(tǒng)，建立光伏與空氣源熱泵耦合系統(tǒng)的熱力學(xué)模型（包括炯耗模型、炯耗經(jīng)濟(jì)模型以及CO2排放模型）;并利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)此模型進(jìn)行驗(yàn)證分析。利用該模型可以很好地描述系統(tǒng)之間的熱力學(xué)行為關(guān)系，同時(shí)此模型可以用來(lái)對(duì)耦合系統(tǒng)在中南地區(qū)的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而建立一套耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和準(zhǔn)則---即光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量應(yīng)該根據(jù)建筑物最大冷負(fù)荷來(lái)確定;

6、r>　　(5)最后，利用所建立的無(wú)量綱熱力學(xué)模型以及光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量根據(jù)建筑最大冷負(fù)荷確定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，建立了單體建筑和整體城鎮(zhèn)最優(yōu)熱力學(xué)條件下所需要的光伏發(fā)電量計(jì)算方法。以最優(yōu)熱力學(xué)條件下所需要的光伏發(fā)電量計(jì)算方法為基礎(chǔ)，提出了單體建筑和整體城鎮(zhèn)光伏可用能力評(píng)價(jià)指標(biāo)并建立了計(jì)算該指標(biāo)的具體方法。進(jìn)而形成了對(duì)單體建筑和整體城鎮(zhèn)全面綜合的綠色建筑節(jié)能評(píng)價(jià)方法。
　　本文的研究解決了太陽(yáng)能光伏如何與建筑設(shè)備有效耦合的問題，解決了如何