【正文】 18 地源熱泵工作原理（制冷模式）供 暖 模 式 在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過水路切換將水流動方向切換。通過這樣反復(fù)的循環(huán)工作，從而達到對水箱中的水加熱的目的。水循環(huán)回路中，冷水在水泵的作用下，進入到冷凝器，在冷凝器中與高溫高壓氣體進行熱交換，制成熱水。 通 常 熱 泵 都 是用 來 做 為 空 調(diào) 制 冷 或 者 采 暖 用 的 。開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。蓄能裝置內(nèi)部裝設(shè)調(diào)節(jié)裝置,自動或手動調(diào)節(jié)能量輸出,控制低溫渦輪發(fā)電機發(fā)電,在白天無光照時間或者夜間維持系統(tǒng)持續(xù)供電。該系統(tǒng)采用了集光和集熱相結(jié)合的方式, 收集模塊上層為光伏電池板, 下部分敷設(shè)一種新型的吸熱管, 它最大的特點是在溫度達到一定程度時直接產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽, 不再需要傳熱介質(zhì)回路, 節(jié)約了系統(tǒng)成本。為提高太陽能利用效率, 充分利用太陽熱能并盡可能保持光伏電池的轉(zhuǎn)換效率, 可以在電池背面敷設(shè)流體通道帶走熱量以降低電池溫度, 再附設(shè)儲能裝置儲存熱能, 在夜晚或天氣不好時用來發(fā)電。但要實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)低成本的投資和技術(shù)上的高可靠性運行這要求未來在技術(shù)上要進行新型集熱材料的研究和開發(fā),快速提高跟蹤機構(gòu)的技術(shù)并降低其實現(xiàn)成本。 主 要 特 征 是 采 用 盤 狀 拋 物 面 聚 光 集 熱 器 ，其 結(jié) 構(gòu) 從 外 形 上 看 類 似 于 大 型 拋 物 面 雷 達 天 線 。 接受 器 上 的 聚 光 倍 率 可 超 過 1000 倍 。 這 兩 項 突 破 徹 底 克 服 了 長 期 制約 太 陽 能 在 中 高 溫 領(lǐng) 域 內(nèi) 大 規(guī) 模 應(yīng) 用 的 技 術(shù) 障 礙 ， 為 實 現(xiàn) 太 陽 能 中 高 溫 設(shè) 備制 造 標 準 化 和 產(chǎn) 業(yè) 化 規(guī) 模 化 運 作 開 辟 了 廣 闊 的 道 路 。 由 于 反 射 鏡 是 固 定 在 地 上 的 ， 所 以 不 僅 能 更 有 效 地 抵 御 風(fēng) 雨 的15侵 蝕 破 壞 ， 而 且 還 大 大 降 低 了 反 射 鏡 支 架 的 造 價 。太 陽能 熱 發(fā) 電 形 式 有 槽 式 ， 塔 式 ， 碟 式 三 種 系 統(tǒng) 。(3)目前常用的有2種方法: 一種是將太陽光發(fā)射并集中在一起, 稱為聚光式。其原理圖如圖14所示，圖14 太陽能熱電裝置簡圖聚光后的熱流密度為：q0=，式中，A1—定日鏡總面積。太陽能量分布圖如圖13所示，14圖13 太陽輻射能量分布圖，其中AM0曲線表示在地球大氣層外接收到的太陽輻射能。熱發(fā)電系統(tǒng)一般包括集熱系統(tǒng)、熱傳輸系統(tǒng)、蓄熱儲能系統(tǒng)、熱機、發(fā)電機等。13 太陽熱發(fā)電技術(shù)(1)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成部分及工作原理太陽能熱發(fā)電是利用太陽的熱能發(fā)電,利 用 大 規(guī) 模 陣 列 拋 物 或 碟 形 鏡 面 收集 太 陽 熱 能 ， 通 過 換 熱 裝 置 提 供 蒸 汽 ， 結(jié) 合 傳 統(tǒng) 汽 輪 發(fā) 電 機 的 工 藝 ， 從 而 達到 發(fā) 電 的 目 的 。根據(jù)目前光伏發(fā)電發(fā)展狀況和其技術(shù)難點,未來的光伏發(fā)電研究需要重視以下幾個方面: 一是加快太陽能原材料晶體硅生產(chǎn)技術(shù)的研究和新型替代材料的開發(fā), 降低材料成本并提高其轉(zhuǎn)化效率 。系統(tǒng)在運行到日落時刻時，會根據(jù)實際轉(zhuǎn)動的角度返回到系統(tǒng)的基準位置。因此系統(tǒng)控制機械執(zhí)行機構(gòu)所轉(zhuǎn)動的實際角а 、?由下式計算:а=Δа+Δаs+аs，?=Δ?+Δ?s+?s，式中а 、 ?—實際轉(zhuǎn)動的角度?？刂葡到y(tǒng)控制運動執(zhí)行機構(gòu)在垂直方向和水平方向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，角度為預(yù)修正量和視日運動軌跡理論值之和。Δа、Δ?—高度角、方位角的調(diào)整量。兩種跟蹤方法在系統(tǒng)中的關(guān)系如圖12所示，圖11 兩種跟蹤方法在系統(tǒng)中的關(guān)系開始跟蹤時，系統(tǒng)首先采用視日運動軌跡跟蹤的跟蹤方法，在地平坐標系中根據(jù)太陽軌跡的算法求出一日內(nèi)某時刻太陽的高度角△а s、和方位角△ ?s的理論值，再加上系統(tǒng)的預(yù)修正量△а s、△?s，若系統(tǒng)是第一次運行，那么在第一步跟蹤動作里預(yù)修正量為0，但第一步跟蹤動作里的光電跟蹤會產(chǎn)生一個預(yù)修正量，作為第二步的預(yù)修正量，并且第二步的光電跟蹤對此預(yù)修正量進行調(diào)整，調(diào)整量△а 、△ ?為光電跟蹤調(diào)整電機再次轉(zhuǎn)動的角度。本 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 器 為 計 算 機 ， 通 過 過 程 輸 入 輸 出 通 道 發(fā) 送 信 號 到 直 接控 制 部 件 ， 直 接 控 制 部 件 由 步 進 電 機 及 其 驅(qū) 動 器 組 成 ， 然 后 步 進 電 機 帶 動 執(zhí)行 機 構(gòu) 運 動 。, 電源的工作狀態(tài)用指示燈指標。 獨 立 運 行 逆 變 器 用 于 獨 立 運 行 的 太 陽能 電 池 發(fā) 電 系 統(tǒng) ， 為 獨 立 負 載 供 電 。 蓄電池組是系統(tǒng)儲能裝置,在發(fā)電充足時儲存電能,在夜間或日照不足時向負荷供電， 因 此 能 控 制 蓄 電 池 組 過 充 電 或 過 放 電 的充 放 電 控 制 器 是 必 不 可 少 的 設(shè) 備 。切斷負載回路，避免蓄電池繼續(xù)放電。當蓄電池端電壓小于預(yù)先設(shè)定的過充電壓值時，A1 的⑥腳電位高于⑤腳電位，⑦ 腳輸出低電位使 Q1 截止，Q2 導(dǎo)通，LED2 發(fā)光指示充電， J1 動作，其接點 JI1 轉(zhuǎn)換位置，硅太陽電池組件通過對蓄電池充電。電位器RP1 和 RP2 起調(diào)節(jié)設(shè)定過充、過放電壓的作用。圖解說明如圖3所示，只有在輸出特性如OB 時才可能調(diào)整S 的占空比，實現(xiàn)MPP跟蹤。用曲線說明如圖4所示，DAPBC曲線是太陽能電池板的輸出伏安特性曲線，P點是最大功率點。忽略電路的能量損失，電路的效率= 1，則輸入功率等于輸出功率Pi = P 0 ，即：Vi Ii =Vo Io ，(1)V0/Vi =Io/Ii =Dc， (2)圖3 Buck電路在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，Vo是太陽能電池板的輸出電壓， Io是太陽能電池板輸出電流，它們隨光照強度和溫度發(fā)生變化．為了使太陽能電池板輸出最大功率，調(diào)整電子開關(guān)S 的脈沖占空比，使 Vi、Ii始終工作在最大功率點附近，這就是MPP的工作原理．假設(shè)電路為純電阻性負載Ro， 由（2）式可知Ri=Vi/Ii, Ro=Vo/Io, (3) Ro/Ri= = ， (4)2Io/i）（ DcRo= Ri, (5)c其中Ri是Buck電路的等值入口阻抗。太陽能電池板輸出伏安特性存在最大功率點，輸出電壓過高或過低，輸出電流過高或過低，都會影響太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。 這 個 過 程 的的 實 質(zhì) 是 ： 光 子 能 量 轉(zhuǎn) 換 成 電 能 的 過 程 。 目 前 ， 單晶 硅 和 多 晶 硅 電 池 用 量 最 大 ， 非 晶 硅 電 池 用 于 一 些 小 系 統(tǒng) 和 計 算 器 輔 助 電 源等 。 所 以 ,光 伏 發(fā) 電 設(shè) 備 極 為 精 煉 ,可靠 穩(wěn) 定 壽 命 長 、 安 裝 維 護 簡 便 。 發(fā)出的直流電采用蓄電池組儲存,使用時經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電送給用戶。太陽能光伏發(fā)電 ,光 伏 發(fā) 電 是 利 用 半 導(dǎo) 體 界 面 的 光 生 伏特 效 應(yīng) 而 將 光 能 直 接 轉(zhuǎn) 變 為 電 能 的 一 種 技 術(shù) 。 太陽能－電能轉(zhuǎn)化技術(shù)研究太陽能轉(zhuǎn)化為電能有2種主要途徑:一種是通過光電裝置將太陽光直接轉(zhuǎn)化為電能,即“太陽光發(fā)電 ”,常稱為 “光伏發(fā)電”。 電氣控制要求機房內(nèi)電氣專業(yè)的設(shè)計施工，應(yīng)按照國家有關(guān)規(guī)定進行。機組冷凍水，冷卻水出口和入口中必須設(shè)置減振接頭，各水泵進出口必須設(shè)減振接頭。 機組組合間距螺桿為 14001800mm，其余為 600800mm。 （12）可再生 土壤有較好的蓄熱性能冬季通過熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻?4（8）舒適 適度除室內(nèi)濕度不過分干燥,而且相對濕度應(yīng)該始終保持在 60%左右人體最舒適水平，這樣就克服了井水空調(diào)過分潮濕和氟利昂空調(diào)過分干燥的缺陷。（4）經(jīng)濟 初投入低于其它中央空調(diào)機組，運行費用僅為其它型式空調(diào)機組的 50%左右。 特點（1）高效 一般空調(diào)對著空氣換熱稱為風(fēng)冷熱泵，缺點在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時效率反而下降。再利用熱泵原理（熱 泵 實 質(zhì) 上 是 一 種 熱 量 提升 裝 置 ， 熱 泵 的 作 用 是 從 周 圍 環(huán) 境 中 吸 取 熱 量 ， 并 把 它 傳 遞 給 被 加 熱 的 對 象 ，其 工 作 原 理 與 制 冷 機 相 同 ）通過少量的電能輸入,實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移，利用水源熱泵機組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制冷機組和鍋爐,以水為儲存和提取能量的基本介質(zhì),借助壓縮機系統(tǒng),消耗少量電能,在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水中。為使過程是準靜態(tài)過程，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過程?；谏鲜鲆? 所設(shè)計的系統(tǒng)必須有以下結(jié)構(gòu)模塊：光能－電能轉(zhuǎn)化單元,能量收集及其轉(zhuǎn)化單元,常見問題的優(yōu)化單元。（2）利用水循環(huán)把地下水中的熱能收集起來,進行能量轉(zhuǎn)換,進行制冷、供暖。中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所指出，地源熱泵技術(shù)由于熱泵僅僅用來傳輸熱量，而不是產(chǎn)生熱量，所需要的熱量有 70％來自地下，夏天制冷時，用來將建筑物中的熱量傳入地下所消耗的電力也非常少，因此可以大大緩解我國的能源壓力。據(jù)統(tǒng)計，我國總的能源利用率約為 30％，這僅相當于發(fā)達國家 50 年代的水平。經(jīng)過近十幾年來,科學(xué)家的不斷探索,太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)趨于成熟 , 我國太陽能資源豐富，全國總面積 2/3 以上地區(qū)年日照時數(shù)大于 2022 個小時，與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多。該系統(tǒng)的輸入端可以連接到太陽能集熱板，超導(dǎo)地源低溫制冷系統(tǒng)。地溫中央空調(diào)的運行原理: 這項高新技術(shù)根據(jù)可逆卡諾循環(huán)原理，利用地溫能源，冬天采用熱泵技術(shù)原理，通過熱交換將地下水或土壤中的熱量提出用于室內(nèi)采暖，而夏天則利用地下土壤或地下水帶走熱量，達到制冷效果。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源，無疑將有廣泛的應(yīng)用前景和明顯的節(jié)能效果。根據(jù)熱力學(xué)原理，降低冷凝溫度或提高蒸發(fā)溫度都將提高制冷循環(huán)效率、節(jié)約能源。實際上，相對于環(huán)境溫度，冬季，地溫是一個巨大的熱資源，夏季，地溫是一個巨大的冷資源。太陽能冷暖空調(diào)是利用先進的超導(dǎo)傳熱貯能技術(shù)，集成了太陽能，超導(dǎo)地源制冷系統(tǒng)的優(yōu)點，最新研發(fā)成功的一種高效節(jié)能的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)計中采用太陽能發(fā)電來為太陽能冷暖空調(diào)提供所需的高品位電能,是空調(diào)行業(yè)的創(chuàng)新,隨著人們對環(huán)境的重視 。2地源熱泵技術(shù)在空調(diào)行業(yè)的應(yīng)用,將大大緩解我國能源短缺問題。要在可利用能源每年增長率僅為3％～5％的條件下滿足國民經(jīng)濟持續(xù)每年增長 8％～9％，就必須重視節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)利用，這決定了必須在竅門和取暖這一耗能大項上有所改進。2 設(shè)計要求系統(tǒng)的具體設(shè)計要求為：（1）設(shè)計出能利用太陽能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備來帶動地溫空調(diào)。（5）解決回灌水從井中溢出問題?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒有散熱、漏氣等損耗?？赡婧筒豢赡鏌釞C分別經(jīng)歷可逆和不可逆的循環(huán)過程）利用水循環(huán)把地下水中的熱能收集起來,再進行能量轉(zhuǎn)換。該機組設(shè)計合理，運行穩(wěn)定可靠，制冷制熱效率高，運行的可靠性和穩(wěn)定性強，該機組最大優(yōu)點是：高效、節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保、運輸、安裝、維修極為方便,更加高的取曖比。 （3）節(jié)省占地面積 省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象。 （7）安全 不存在任何爆炸和燃燒的隱患，使用方便，適用面廣，既可用于中草藥小區(qū)域取暖制冷，又可多機組合用于建筑群體。（11）一機多用 地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。 機組基礎(chǔ)設(shè)計可按土建靜負荷加 10%考慮。 水系統(tǒng)設(shè)計要求機組冷凍水，冷卻水入口必須設(shè)過濾器。機組接管附近應(yīng)設(shè)壓力表和溫度計。注：若需提供衛(wèi)生熱水，應(yīng)特別說明。 光伏發(fā)電技術(shù)(1)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成部分及工作原理太陽輻射的光子帶有能量,當光子照射半導(dǎo)體材料時,光能便轉(zhuǎn)換為電能,這個現(xiàn)象叫“光伏效應(yīng) ”。 其 電 路 圖 如 圖 1所 示 ，圖 1 光 伏 發(fā) 電 系 統(tǒng) 主 電 路 圖光 伏 發(fā) 電 是 根 據(jù) 光 生 伏 特 效 應(yīng) 原 理 ,利 用 太 陽 能 電 池 將 太 陽 光 能 直 接 轉(zhuǎn)化 為 電 能 。 目 前 ， 單 晶 硅 和 多 晶 硅 電 池 用 量 最 大 ， 非 晶硅 電 池 用 于 一 些 小 系 統(tǒng) 和 計 算 器 輔 助 電 源 等 。 太 陽 能 光 伏 發(fā) 電 的 最 基 本 元 件是 太 陽 能 電 池 （ 片 ） ， 有 單 晶 硅 、 多 晶 硅 、 非 晶 硅 和 薄 膜 電 池 等 。 當 光 線 照 射 太 陽 電 池 表 面 時 ，一 部 分 光 子 被 硅 材 料 吸 收 ； 光 子 的 能 量 傳 遞 給 了 硅 原 子 ，