光伏热电热回收新风系统的实验研究

当前,开发无污染且储量丰富的太阳能资源可以有效缓解我国面临的日益严峻的能源与环境形势;与此同时,光伏发电及热电技术因其所具有的独特优势发展迅速。为降低冬季处理室外新风能耗实现节能环保,本文将光伏发电技术与热电制冷/制热技术有机结合,提出一种新型光伏热电热回收新风系统。光伏热电热回收新风系统由光伏模块和热电新风机模块组成,冬季,光伏模块在发电的同时利用光伏电池板与保温板组成的新风通道对室外新风进行预热,实现对光伏电池板背板余热的回收利用,预热后经送风通道进入热电新风机模块的热管散热器热端被再次加热,经两次加热后的室外新风送入室内;同时室内排风经过热管散热器冷端,实现对排风余热的主动热回收,降低热电芯片两端温差,提高热电芯片工作效率,该新风系统实现光伏发电即发即用发电效率高,且对余热进行两次回收利用,节能环保。同时,为稳定人工环境实验测试房间温度,确保实验数据采集的准确性,虽然精密空调控制效果较好,但价格昂贵,文中提出采用空调为制冷模式联合电取暖器的新方法来稳定冬季人工环境实验室内温度,该方法成本低,操作简单,效果理想。其中空调制冷量Q1、测试房间热负荷Q2、电取暖器功率Q3和测试房间其它设备功率Q4存在匹配关系,当空调设定温度相同时,|Q1+Q2-Q3-Q4|值越小,人工环境实验室内温度波动频率越稳定,振幅越小。通过搭建实验测试平台对光伏热电热回收新风系统进行实验测试研究,实验结果表明:光伏电池板的最大发电功率187.7W,最大发电效率13.42%;预热段室外新风最大温升达9.24℃,预热段最大得热量为288.09W,最大制热效率为67.33%,平均制热效率为27.12%;热电新风机段新风最大温升为15.07℃,最大制热量为469.6W,热电芯片的最大制热系数为13.16,平均制热系数为3.95;新风系统的最大总温升为20.19℃,新风系统的最大得热量629.08W,新风系统的最大制热系数为15.75,平均制热系数为5.31;太阳能的总利用效率最大为90.81%,太阳能平均利用效率为48.18%。光伏热电热回收新风系统实现对光热/光电综合利用,建筑能耗大幅度降低,真正实现建筑节能,同时也达到为室内通风换气的目的,改善室内空气品质,提高房间舒适度。为建筑节能和光伏建筑一体化系统应用提供一种新方法。