广一水泵厂丨有无循环控制器的系统热性能的比较

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在所模拟的工况中，当循环流量的启动辐照相等时系统的全天热效率也相等。因此，广一水泵厂比较了在相同的循环流量的启动辐照下不同的光伏模块设计所需的少光伏电池单元数目，如图1所示。由图可知，PV-type2比PV-typel所需的光伏电池单元数目少许多。因而，在光伏直驱式热水系统中，相对于普通的PV-typel，PV-type2的光伏模块设计方式更优。
在下午集热器阵列出现负效率的情况。这即是说，此时流经集热器阵列的水在丧失热量。这是因为在光伏直驱式热水系统中，循环流量仅受辐照控制,如此当集热器进口水温很高而辐照很低时，集热器阵列吸收的太阳热能少于其散失的热能，因而集热器出现负效率的情况。
针对集热器出现负效率的问题，可使用控制器控制系统循环。控制器使集热器出现负效率时系统停止循环，避免热损失。但如此将增加系统的复杂度与成本。对此，本文对比了使用和不使用控制器时，光伏直驱式热水系统的全天热效率差异。由于水箱容量会影响全天水的温升，进而影响集热器阵列出现负效率的情况。因此在此图中，本文画出了两种方式时系统的效率差随水箱容量的变化。由图可知，使用循环控制器后，晴天中系统的全天热效率有所提高，且提高量随水箱容量的减少而增大，但大提升量不到1%(相对约2%)。因此，在光伏直驱式热水系统中，没有必要使用循环控制器。
光伏直驱式热水系统与传统温差控制式热水系统大的区别在于系统循环流量的驱动和控制方式的不同。光伏直驱式热水系统使用光伏模块驱动直流泵，而后广一离心泵驱动热水系统循环将集热器转化的太阳能热能转移到水箱中。所以说系统的循环流量是光伏泵系统与热水系统的联系纽带，即，不同的光伏模块与直流泵的设计导致不同的系统循环流量，而后不同的循环流量导致不同的热水系统的热性能。因此，本文将对光伏直驱式热水系统的研究分成两个部分。部分为通过研究不同的光伏模块组成对系统循环流量的影响。第二部分为不同循环流量曲线对系统全天热性能的影响。通过这两部分的研究，确定影响系统热性能的主要循环流量特征，并基于此得到光伏直流泵系统的佳设计方向。具体结论如下：
1、 不同的光伏模块设计将导致明显不同的系统循环流量随辐照变化的曲线。使用PV-typel的光伏直驱式热水系统的循环流量在全天大部分时候几乎不随辐照变化，近似于恒定流量；而使用PV-type2的系统循环流量在全天大部分时候随辐照而变化。
2、 系统循环流量的主要特征为启动辐照、变化趋势、辐照1000W/m2时的循环流量大小。本文研究了启动辐照从100到550W/m2,变化趋势多样，循环流量在0.006~0.01L/(s_m2)之间的光伏直驱式系统在各种气象条件和广一化工泵运行工况下的全天热性能。但本文发现仅有启动辐照对系统全天热效率有明显的影响，且佳启动辐照约250W/m2。
3、 当水温较高而辐照较弱时，系统中集热器阵列的瞬时效率可能出现负值。使用循环控制器可避免该问题的出现。但本文通过比较使用和不使用循环控制器时系统的全天热效率，发现使用控制器后系统效率提升非常微弱，相对提高不到2%。此外，使用控制器增加了系统的复杂度和成本，也增加了不稳定性，因而，在光伏直驱式热水系统中并无必要使用循环控制器。
4、 当设计光伏直驱式热水系统时，PV-type2需要的光伏电池单元较少，是一个较好的光伏模块设计方案。
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