高效PV/T热水集热器：提高能源利用效率

PV/T热水集热器（Ji等，2006）在强制泵送和热虹吸太阳能热水器中的应用研究一直在进行（Chow等，2008；Soulites等，2011）。

一个2m²的家用太阳能热水器与一组光伏电池集成时，能产生大量的有用电能（Garg和Agarwal，1995；Garg等，1991）。在PV/T热水集热器中，光伏模块代替了集热器吸热板（Cox和Raghuraman，1985）。PV/T集热器的理论分析可以采用修正的Hot-tel-Whillier-Bliss方程（Florschuetz，1979）。替代的热能和电能的费用以及PV/T集热器本身的成本，会对PV/T集热器的经济可行性产生影响，特别是对于热水系统（Andrews，1981）。有研究者已建立了计算PV/T系统热效率和电效率的算法（Bergene和Lovvik，1995）。他们建议，许多系统可应用于家用热水的预热器。对于使用多晶硅和非晶硅光伏电池的PV/T热水集热器，Tripanagnostopoulos等（2002）发现冷却可使光伏电池效率提升约10%。水冷比空冷的效果好，这是因为空气加热器中的玻璃盖板虽然可改善热性能，但会降低电效率。

热虹吸系统可用于循环PV/T集热器中的冷却水，He等（2006）发现这种系统的综合效率约为50%，其中热效率约占40%。尽管与传统的热虹吸太阳能热水器相比，其产生的热水量较少，但由于可生产电力，整体的能源产量更大。由于集热器底部的热虹吸管的进水和光伏电池之间存在更大的温度梯度，所以将光伏电池安装在集热器底部可以提高电效率和热效率（Chow等，2006）。Ji等（2006）和Chow等（2007）都测试了与建筑墙体集成的PV/T系统的整体性能，Anderson和Duke（2007）提出了一种新型集热器，将光伏电池与铝或镀层钢板金属屋面结合在一起，如图6.2所示。

在地中海环境中，PV/T系统的工业应用在经济上具有可行性（Kalogirou和Tripan-agnostopoulos，2007）。基于非晶硅技术的PV/T系统虽然电效率较低，但是投资回收期短。

使用聚光比为11的线性菲涅耳反射式聚光器的PV/T系统，空载时可获得约60%的最大热效率（Rosell等，2005）。已经有几种将PV/T模块安装于反射器焦点处的CPC反射器设计（Brogren等，2001）。当聚光比为37时，可获得约69%的最大综合效率（Coventry，2005）。虽然该系统的热效率较低，但由于其加热面积小，热损失也小。聚光器形状缺陷导致的光照不均匀现象会对电性能产生不利影响。使用小规模抛物型碟式聚光器的PV/T系统能提供足够高的温度以驱动吸收式制冷系统（Kribus等，2006）。(www.xing528.com)

Garg和Adhikari（1999）阐述了使用几个截断型的CPC反射器在单个PV/T模块中进行空气加热的情况，其聚光比为3。类似的系统（Othman等，2005）利用背部具有翅片面的双通道结构来改善在光伏模组背面上的传热。

图6.2 PV/T屋顶系统（Anderson和Duke，2007）