太阳能电热联用系统研究

蒋政

【摘要】：随着全球性生态问题的恶化以及化石能源的日益枯竭，世界各国对于可再生能源的研究利用愈发重视，太阳能作为一种可再生能源受到了世界各国研究的青睐，但是由于太阳能能流不稳定以及密度低等原因的影响，制约着太阳能技术的进一步发展，因此加强如何提高太阳能作为一种能量的利用效率研究是十分必要的。本文将以太阳能的电热联用（PV/T）作为研究重点展开相关的问题探索，着力于太阳能总的利用效率的提高。

【关键词】：太阳能；电热联用系统；可再生能源

1 太阳能电热联用系统相关概念

1.1太阳能电热联用系统的基本结构

太阳能电热联用系统主要由PV/T集热器、热能利用部件以及电能利用部件这三大部分所组成。PV/T集热器属于太阳能电热联用系统的核心组成部分，种类繁多，按照不同的划分标准可以分为不同的类型，例如按照选用的集热流体的不同类型可以分为空气型PV/T集热器和水型PV/T集热器；若是按照PV/T系统盖板数目的不同可以分为双盖板型、单盖板型以及无盖板型；而按照PV/T系统集热器的结构不同则可以分为渠槽式以及管板式。不同类型的组成部件与不同类型的组成材料相互结合，由此产生的PV/T系统集热器可以有多种形式，每种形式的联用系统集热器所具备的性能和功能也各不相同。

1.2太阳能电热联用系统的性能分析

为了便于分析研究，本文将从集热流体的不同划分来进行太阳能电热联用系统的性能分析，也就是从空气型PV/T集热器与水型PV/T集热器两大类进行分析研究，具体如下：

1.2.1空气型PV/T集热器

空气型的PV/T集热器是将大自然中的空气作为电热联用系统工作介质的一种PV/T形式，这种类型的集热器在结构选择的时候多采用渠槽式结构，也就是说在太阳能电池板的下面留出一定的空隙用于空气流通，或者是做一系列宽深比例一定的空气通道，以便借助空气流动收集热能。从结构设置上来看，空气型的PV/T集热器也有多种不同的设计方式。通常来说，空气型的PV/T集热器会将所收集的热量用于通风空气的预加热，以此来实现室内的采暖，再者是通过换热器来保障热水的提供。

1.2.2水型PV/T集热器

水型的PV/T集热器多是采取管板式的结构，是一种将水作为集热介质进行集热工作的集热器形式。之所以采用管板式的结构形式，是因为管板式的结构形式能够将太阳能电池板与管板式集热器的吸热板紧密连接，这种结构形式与传统的太阳能集热器比较相似，管板与吸热板之间可以采取紧密配合或是焊接的方式相连接，以此保证水这种集热介质能够在管板内流动并收集热量，同时在管板的下方会设置一些保温材料，用以减少热损失。这种水型的管板式PV/T集热器从形式上分也有有无上盖板的区别，而制作上盖板的材料也多是特氟龙塑料或是玻璃等材料。

2、 太阳能电热联用系统的应用前景

2.1太阳能电热联用系统的应用前景分析

2.1.1太阳能电热联用系统与建筑一体化的有效结合

太阳能电热联用系统与建筑一体化的应用研究早已成为近几年来的一个研究热点，太阳能的电热联用系统能够保障太阳电池工作时的温度，并且同时为建筑物提供低温的生活用热，有效的提升太阳能的综合利用效率。目前在建筑一体化的应用中更多的是空气型的PV/T系统，并且关于这方面的研究理论已有大量的数据支持，随着这几年来太阳能电热联用系统与建筑一体化的进一步应用结合，国内外众多学者又开展了太阳能电热联用系统与建筑物通风系统设计的结合。

2.1.2太阳能电热联用系统与聚光技术的有效结合

太阳能电热联用系统与聚光技术的有效结合是目前来看最有效的降低系统成本的方式，通过这两方面的有效结合可以借助成本较低的聚光器来替代成本费用高昂的太阳电池，因此，关于这一方面的研究也会是未来一段时间内的重点研究内容。

2.1.3太阳能电热联用系统中电能与热能的有效利用

鉴于太阳能电热联用系统中电能的利用与一般的光伏系统中电能的利用相差不大，因此在本文中就不再另外做分析，此处将着重分析太阳能电热联用系统中热能的应用研究，结果如下：

首先是在家庭用水中的应用，应用于家庭热水中的一般是水型的PV/T系统，最普遍的就像是我们常见的太阳能热水器，通常会在PV/T集热器上面加设一个水箱，通过自然对于的形式进行水的加热，然后将热量储存于水箱中，空气型的PV/C集热器也是可以应用于家庭用水中的，不过需要另外加设一个换热器才可以；其次是在室内通风以及采暖中的应用，这种应用方式则多是采用空气型的PV/T系统，并且这种方式的PV/T系统大多是与建筑的一体化相结合，建设成PV/T屋顶或是光伏墙，当然，水型的PV/T系统也可以应用于家庭采暖中，不过应用的相对来说较少，就算是采用，也大多需要与热泵进行结合；再者是与热泵的结合应用，其实简单来看，不管是室内采暖也好、家庭热水也罢，其实本质上都是以PV/T的集热器来当做热泵的热源，以此来进行对于热能的应用，这种与热泵相结合的太阳能电热联用系统，经研究只需要采用25平方米的PV/T集热器面积，就能够在很大程度上满足建筑物对于热能以及电能的需求，有着重要研究价值的同时具有很大的市场潜力。

結语

综上所述，由于太阳能电热联用系统所具有的高利用效率的特点，受到了世界各国研究学者的关注，成为当下的研究重点，目前来说，由于关于PV/T系统相关方面的理论研究还比较少，仍有很大的进步空间，因此PV/T系统的商业化产品应用方面还是比较有限的，需要进一步的研究开发。希望能够通过本文关于太阳能电热联用系统的相关问题研究，为今后太阳能综合利用效率的提高以及PV/T系统的进一步商业化发展做出贡献。

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