基于新型導(dǎo)蓄熱材料的光伏光熱墻體實驗研究.pdf

1、作為目前最有前景的太陽能源利用技術(shù)，太陽能光伏光熱建筑一體化（BIPV/T）技術(shù)通過光伏光熱與建筑結(jié)構(gòu)有效結(jié)合，利用光伏發(fā)電的同時將照射在電池表面的太陽能轉(zhuǎn)化的熱能加以利用，使其具有較高的綜合熱電效率，得到廣泛應(yīng)用。本文先對基于相變蓄熱原理的多孔復(fù)合材料進(jìn)行材料特性的實驗研究，選取適宜的相變材料(PCM)與光伏電池元件、建筑構(gòu)件有機(jī)結(jié)合形成新型光伏光熱墻體系統(tǒng)。對系統(tǒng)在不同構(gòu)造模式和不同工況條件下進(jìn)行熱電性能的對比測試，并分析找出效率變

2、化規(guī)律，討論經(jīng)濟(jì)和節(jié)能效益，總結(jié)實驗測試成果，并提出結(jié)構(gòu)裝置優(yōu)化的合理建議。
　　根據(jù)光伏光熱模塊內(nèi)部有無填充相變材料將實驗分為兩種構(gòu)造模式。構(gòu)造模式1:填充了以相變材料(GR52)和金屬屑(Al)混合而成的導(dǎo)蓄熱材料的新型光伏光熱墻體系統(tǒng);構(gòu)造模式2:未填充相變材料只有金屬屑（Al）的新型光伏光熱墻體系統(tǒng);通過調(diào)節(jié)模擬輻射強度和循環(huán)水流量來實現(xiàn)兩種構(gòu)造模式在不同工況下的實驗測試。
　　通過掃描電鏡(SEM)觀察了三種相變材

3、料（GR52、PK52、PX52）的微觀形貌及其高溫作用下發(fā)生的性質(zhì)變化;用差示掃描量熱儀(DSC)測試三種材料的相變溫度、潛熱值及熱容變化;分析測試結(jié)果，選取相變溫度較低且高溫相變前后性質(zhì)較穩(wěn)定的GR52作為新型光伏光熱模塊的填充材料進(jìn)行測試，分析其在提高光伏光熱效率的作用。
　　從集熱和光電性能來看，添加了導(dǎo)蓄熱材料的新型光伏光熱墻體系統(tǒng)取得最大平均集熱效率和平均電效率為61.1％和7.8％(工況:模擬太陽輻射強度900W/m

4、2和循環(huán)流量600l/h)，瞬時熱效率和電效率在相應(yīng)工況下取得最大值87.11％和13.2％，說明系統(tǒng)的平均熱電效率與模擬太陽輻射強度變化成正比，存在最優(yōu)流量使其達(dá)到最大值。未添加PCM的系統(tǒng)在相應(yīng)工況為300W/m2和200l/h下取得最大平均集熱效率和平均電效率為31.3％和4.6％，瞬時熱效率和電效率為46.67％和7.9％，其平均熱電效率與模擬太陽輻射強度和流量變化成反比。添加導(dǎo)蓄熱材料的新型光伏光熱墻體系統(tǒng)熱電綜合效率為68.

5、9％，比無PCM系統(tǒng)的熱電綜合效率(35.9％)提高將近1倍。
　　經(jīng)過對基于導(dǎo)蓄熱材料的新型光伏光熱墻體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性分析，新型光伏光熱墻體系統(tǒng)雖然有較高的初期投資成本7945元/m2,但系統(tǒng)在8h的太陽能模擬輻射強度下的日最大得熱量為5947KJ，加上系統(tǒng)日平均最大發(fā)電量為0.552KWh，可以為家庭熱水負(fù)荷節(jié)省約16％的電能。本系統(tǒng)動態(tài)投資回收期為9.24年，在全壽命周期內(nèi)獲得投資凈收益折現(xiàn)值4399.96元，系統(tǒng)的熱