太阳能PV/T集热器耦合土壤源热泵复合系统运行特性

作者：张长兴; 徐航; 鲁佳辉; 刘玉峰; 彭冬根

来源：农业工程学报, 2021, 37(12): 215-222.

• COP
• 光伏效率
• PV/T-GCHPs
• 地埋管换热器

太阳能PV/T集热器耦合土壤源热泵复合系统(Photovoltaic/ThermalCollector-Ground-CoupledHeatPumpsystems,PV/T-GCHPs)是一种可实现太阳能和浅层地热能互补利用的供能系统。为研究互补利用供能模式,该研究通过建立PV/T-GCHPs数学模型,在模拟研究系统运行特性的基础上,与对应的光伏(Photovoltaic,PV)系统、土壤源热泵系统(Ground-Coupled Heat Pump systems,GCHPs)的性能进行了对比分析。结果表明,PV/T-GCHPs中由于地埋管换热器(Borehole Heat Exchanger,BHE)的冷却作用,光伏电池板表面温度降低而显著提高了其光伏效率,相对于PV系统运行20 a的总发电量增加了20322 kW·h;对应于相同的建筑负荷,PV/T-GCHPs在降低BHE初投资的同时,系统20 a的性能系数平均值较GCHPs提高了32.23%。在系统的全寿命周期内,PV/T-GCHPs的全寿命周期成本较对应的GCHPs节省了77 192.45元,具有显著的经济效益。PV/T-GCHPs增强了地热能和太阳能的互补优势,研究结果为该系统在中国严寒和寒冷地区的推广应用奠定了理论基础。

• 单位
  山东省土木工程防灾减灾重点实验室; 南昌大学建筑工程学院; 山东科技大学