户用太阳能光伏交流冰箱系统的性能研究

【摘要】：太阳能是目前最受重视的可再生能源,世界各国都在进行开发和利用。太阳能光伏发电已经逐渐进入了我们的日常生活中,随着人们生活水平和生活质量的改善,使用最普遍的冰箱在建筑耗能中所占的比重越来越大,太阳能光伏冰箱已经引起人们的关注和研究。太阳能光伏冰箱系统以太阳能为源动力,与常规家用冰箱相比有着巨大的优势,不仅不会对环境造成污染,而且适合用于偏远或无电地区,用于保存食物或药品。本文以昆明地区的气候条件为背景,对太阳能光伏交流冰箱的系统性能特性进行了研究,做了以下几方面的工作:1.本文阐述了太阳能光伏冰箱系统的研究发展现状,分析了光伏冰箱系统的优势,介绍了光伏交流冰箱系统的组成以及系统中各部件的功能和相关参数,并对系统部件的进行了选型,设计搭建了一套太阳能光伏交流冰箱系统,该系统工作电压为24V,由光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池和常规冰箱组成,并对系统中的重要部件建立了理论模型。2.对该系统在昆明地区晴天、多云天和阴天天气条件下的工作性能进行了实验研究和分析,结果表明该系统在晴天时主要由光伏组件供电,冷冻室温度降到0℃耗时约60min,冷藏室温度降到5℃耗时约180min,蓄电池升压1.6V,冰箱运转率为38%;在多云天时由光伏组件和蓄电池交替供电,冷冻室温度降到0℃耗时约50min,冷藏室温度降到5℃耗时约130min,蓄电池压降为1.5V,冰箱运转率为36%;阴天时蓄电池压降为1.9V,冰箱运转率为32%;该系统中冰箱的冷冻室最低温度可达到-22℃,冷藏室温度0-7℃,可以满足昆明地区的制冷需求。3.为了验证系统理论模型的准确性,以多云天的测试数据为实验样本,最终研究表明本文建立的理论模型结果和实验测试结果吻合较好,误差在10%以内,提出了在设计光伏交流冰箱系统时要考虑太阳能电池性能和蓄电池容量的衰减性,根据所需要的年限要求,给太阳能电池和蓄电池留有一定余量,从而延长光伏交流冰箱系统的使用寿命4.对该系统在昆明地区空载和带不同质量负载进行了相关实验研究,结果表明该系统空载时耗时75min箱内冷冻室温度降到0℃,耗时150min冷藏室温度降到5℃,运行210min后冰箱才进入稳定运行阶段,冰箱的运转率为28%。该系统在累积辐照度均为10MJ带5kg、6kg、7kg负载运行时,达到冷冻室设定温度-20℃分别耗时为791min、1151min、1232min,在系统稳定运行阶段冰箱的运转率分别为38.5%、42.8%、46.7%,冰箱的累积功耗分别为1.1kW·h、1.9kW·h、2.1kW·h,系统的COP分别为0.24、0.29、0.34,分析得出为了延长冰箱的使用寿命,在不同的辐照度情况下应该适当考虑冰箱内负载的质量,不应超负荷使用。本文从太阳能光伏交流冰箱系统所获得的结论具有一定的代表性,这些结论可适用于其他类似的光伏交流制冷系统,为今后进一步的研究和应用光伏交流制冷系统提供了参考依据。

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