法国温室：光伏热PVT和热泵耦合供暖系统的典型冬季分析

中能供热网报道：在现代农业中，温室中的蔬菜生长对适应消费者的偏好和气候变化具有重要价值。由于大多数温室仍由天然气加热，可再生能源生产是该领域的发展轴心。本研究的目的是介绍一种创新的温室加热系统与光伏-热太阳能PVT板作为盐水/水热泵的独特冷源的潜力。利用PolySun软件对法国一个6000m²温室的典型冬季的太阳辐射进行了分析。在本文中，结果显示了这种可再生耦合的有趣潜力，可以满足这个典型冬季的大部分需求，但也难以实现自主性，这需要优化。

荷兰合作银行发布的2018年世界蔬菜地图估计，全球温室中种植的蔬菜和草药总面积约为50万公顷。2011年的一项研究由CTIFL（法国果蔬跨专业技术中心）代表法国约18%的温室加热生物质，4%的工业热量和1%的电力，其他主要使用天然气（70%），在较小程度上燃料油、煤炭和其他气体（7%）。由于化石能源的消耗是气候变化的一个主要问题，这项研究的目的是评估一个100%的可再生能源供暖系统的可能性。

该加热系统被考虑结合了太阳能和热泵。用于加热温室的太阳能早在20世纪70年代就有了研究(Lawand等人，1973[3]，Baird和Waters，1979[4])，但当光伏(PV)真正盈利时（2007-2010）。目前，已经实施了大约400个光伏温室，但大多数温室的效率都不是很高。莫雷蒂和马鲁奇，2019年[5]提醒说，如果不透明面板对生产有负面影响，并解释说，半透明面板已被证明在生物质产量、植物形态和营养含量方面具有巨大的改善潜力。

本文提出了一种新的系统。该加热系统由光伏热(PVT)太阳能组件组成，作为盐水/水热泵(HP)的冷源。奥兹热纳和赫巴斯利在2005年[6]提出了一种太阳能辅助地源热泵温室加热系统，其中太阳能已被用作一个钻孔的补充。在目前的系统中，太阳能是热泵独特的冷源。此外，在蒂瓦里和蒂瓦里，2016年[7]和Nayak和Tiwari，2008年[8]中，已经研究了气液PVT的第一个概念。在这些建模工作中，考虑了直接的空气交换，并且不存在热泵耦合。

PVT很少被研究，因为它是市场上一种相当新的太阳能技术，全球安装了超过100万平方米，而2019年[9]的传统太阳能热技术为684（684）100万平方米。但是，在国际能源机构(IEA)[10]的太阳能加热和冷却计划(SHC)任务60的框架内评估，这种PVT技术与热泵的结合看起来真的很有希望。PVT在同一时间产生热量和电，在特定区域可以提供比传统光伏(PV)模块三倍多的能量。它与盐水/水热泵的耦合已经在住宅建筑中进行了试验（丹内曼德等人，2019年[12]），但从未用于温室应用。

为了评估该系统的潜力，已经进行了模拟，以表征一个法国温室在一个典型的冬季日子的供暖需求的覆盖率。