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利用光伏面板廢熱生成住宅熱水

原創(chuàng) 零碳達人立青碳中和學習與實踐

2024年08月19日 07:31 河南

國外的科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種新的光伏光熱系統(tǒng)設計，該系統(tǒng)利用并行水管作為冷卻系統(tǒng)，以降低光伏面板的工作溫度。此過程中產(chǎn)生的廢熱隨后被用來生成家用熱水。美國多物理交互實驗室（MiLab）的研究人員研發(fā)出了這種新的光伏光熱（PVT）系統(tǒng)設計，它利用光伏面板的廢熱來生成住宅熱水系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于附著在太陽能板背面的并行水管，這些水管能夠降低太陽能板的工作溫度。“我們的研究介紹了一種簡單且實用的冷卻方法，它不僅提高了光伏面板的發(fā)電效率，同時還為住宅熱水需求提供了一個可持續(xù)的解決方案，”科學家們表示。

實驗系統(tǒng)依賴于一塊朝南的250瓦多晶光伏面板，其溫度系數(shù)為-0.45%/℃，傾斜角度為30度。銅質(zhì)冷卻水管通過上游和下游集管連接，并被一個鋁制蓋子覆蓋，以將其固定在光伏面板的背面。

實驗裝置包括一個熱水儲存罐和一個11瓦的離心泵，該泵可維持每分鐘3升的恒定流速。“我們使用流量計來監(jiān)測水的流速，”科學家們解釋說，“為了收集準確的數(shù)據(jù)，我們策略性地放置了一組熱電偶，以同時測量各種溫度，包括光伏光熱系統(tǒng)的進水和出水溫度、光伏面板的表面溫度以及環(huán)境溫度。”

該系統(tǒng)還使用萬用表來測量光伏模塊的輸出功率，并使用日照計來評估太陽輻射。

學者們于5月在位于黎巴嫩Zouk Mosbeh的圣母大學-盧艾茲校區(qū)，對比了冷卻后的光伏面板與未冷卻的參考面板的性能。他們的分析顯示，由于銅管的冷卻效應，光伏光熱面板比光伏模塊多產(chǎn)生了4%的電力。然而，他們也警告說，與儲水罐中熱水未得到有效利用相關的飽和效應，可能會在某個階段限制光伏模塊的最佳冷卻能力。

“這種減少很可能是由于廢熱回收系統(tǒng)中沒有住宅用水需求，”研究人員進一步解釋說，“這種缺失導致熱水儲水罐中的冷卻水溫度逐漸升高，從而降低了光伏光熱系統(tǒng)的熱量移除率。”

測試還顯示，光伏光熱面板的平均發(fā)電效率為11.5%，而未冷卻的光伏面板的平均效率為10%。科學家們還透露，光伏光熱系統(tǒng)的總效率達到了約75%，而參考光伏系統(tǒng)的效率僅為約10%。

“在冷卻后的光伏光熱系統(tǒng)中，平均熱效率（即回收廢熱與光伏面板吸收的太陽能之比）約為60%，”他們還指出，“冷卻后的光伏光熱系統(tǒng)不僅產(chǎn)生了更高比例的電力，而且還表現(xiàn)出光伏模塊背面約40%更高的熱損失率，這表明廢熱回收效率很高。”
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