【正文】 一年四季基本恒定在 16℃ 左右，略高于該地區(qū)平均溫度 1 到 2 度，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點， 1kw 的能量可供 6080 平方米的建筑采暖、制冷。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程， ① 在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)的效率都相等 ， 與工作物質(zhì)無關(guān)， 其中 T T2 分別是高溫和低溫?zé)嵩吹慕^對溫度。 （ 3）解決回灌井回灌效果不好（堵塞）問題 。我國建筑 2 耗能約占總耗能的 25％，其中供熱采暖能耗約占一半。它的輸出端與 室內(nèi)冷暖分散系統(tǒng)相連接。 由于太陽光的輻射和土壤的保護(hù)，地下一米半處溫 度常年保持在 5～ 15℃ 。我們生活的環(huán)境溫度隨著季節(jié)的不同，變化很大，冬季 ， 北方最低氣溫零下 40℃ ，夏季，南方最高氣溫零上 40℃ 。所有的連接設(shè)備，均采用溫控系統(tǒng)集中自動控制，是 冬季采暖夏季制冷的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。能源短缺導(dǎo) 致中國的能源價格越來越接近發(fā)達(dá)國家的水平。 （ 4）解決水井管網(wǎng) 排污、清洗管路中雜質(zhì)問題 。 ② 在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可逆 卡諾熱機(jī)的效率。 （ 2）耗電省 冬季運(yùn)行時， COP 約為 ，即投入 1KW 電能，可得到 4KW的熱能， 夏季運(yùn)行時， COP 可達(dá) ，投入 1KW 電能，可得到 5KW 的冷量，能源利用效率為電采暖方式的 34 倍；并且熱交換 器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的用電能耗。 （ 10） 高效 采用氣水分離技術(shù)提高水的密度提高水溫傳導(dǎo)效率， 結(jié)合特制的蒸發(fā)器充分利用天然冷氣，空調(diào)出風(fēng)溫度接近于水溫，同等水溫條件下比用一般水溫空調(diào)明顯降低 35℃ 。 機(jī)房應(yīng)設(shè)排水，機(jī)組周邊設(shè)置排水溝，溝上設(shè)金屬篦子， 地下室機(jī)房應(yīng)設(shè)置集水坑和潛水泵，實現(xiàn)自動排水。 機(jī)組及電機(jī)均應(yīng)有可靠接地。 太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件， 再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。 太陽電池是一 6 對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。 在小型太陽能發(fā)電裝置中， 為了提高發(fā)電效率，這一技術(shù)受到重視。由（ 5）式有 RoRi。 雙電壓比較器 LM393 兩個反相輸入端 ② 腳和 ⑥ 腳連接在一起，并由穩(wěn)壓管 ZD1 提供 的基準(zhǔn)電壓做比較電壓，兩個輸出端 ① 腳和 ⑦ 腳分別接反饋電阻，將部分輸出信號反饋到同相輸入端 ③ 腳和 ⑤ 腳，這樣就把雙電壓比較器變成了雙遲滯電壓比較器，可使電路在比較電壓的臨界點附近不會產(chǎn)生振蕩。當(dāng)蓄電池端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過放電壓值時 ， A2 的 ③ 腳電位高于 ② 腳電位， ① 腳輸出高電位使 Q3 導(dǎo)通， Q4 截止， LED3 熄滅， J2 釋放。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負(fù)載是交流負(fù)載時，逆變器是必不可少的。目前世界上通用的太陽跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點的經(jīng)緯度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到 PLC、單片機(jī)或電腦軟件中，也就是靠計算太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。 式中 Δа、 Δ?—高度角、方位角的預(yù)修正量 。并且將調(diào)整量與預(yù)修正量的和作為新的預(yù)修正量的值貯存供下步跟蹤使用。 12 (2)光伏發(fā)電的難點及對策 太陽能光伏發(fā)電不消耗燃料 ,清潔無污 染 ， 在實際應(yīng)用中解決了世界上許多特殊地區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電問題。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢，即 太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。 太陽能熱電裝置的原理是將聚焦后的太陽光照射在熱電裝置上，并通過半導(dǎo) 體熱電材料進(jìn)行發(fā)電的。采用前者的有塔式、槽式和盤式 14 等太陽熱發(fā)電技術(shù) 。我們采用菲涅爾凸透鏡技術(shù)可以對數(shù)百面反射鏡進(jìn)行同時跟蹤，將數(shù)百或數(shù)千平方米的陽光聚焦到光能轉(zhuǎn)換部件上（聚光度約 50 倍，可以產(chǎn)生三、四百度的高溫），采用菲涅爾線焦透鏡系統(tǒng)，改變了以往整個工程造價大部分為跟蹤控制系統(tǒng)成本的局面，使其在整個工程造價中只占很小的一部分。主要由聚光子系統(tǒng)、集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、發(fā)電子系統(tǒng)等部分組成。 光伏發(fā)電與光熱發(fā)電技術(shù)結(jié)合 從以上光伏發(fā)電和太陽熱發(fā)電技術(shù)的工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們可以看出太陽能光伏發(fā)電原理簡單 , 使用靈活方便 , 但是容易受到影響 , 尤其在缺乏太陽光時就不能夠發(fā)電。 在白天陽光充足時 ,光伏電池將照射在表面的太陽光能轉(zhuǎn)化為電能 ,經(jīng)逆變器將電能送給用戶 ,對大型系統(tǒng)或可調(diào)度系統(tǒng)可加設(shè)蓄電池 , 儲蓄電能。 地源熱泵工作原理 地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)， 是熱泵的一種 ,熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備 。制冷劑從儲液罐中輸出后，經(jīng)過濾器、膨脹閥，進(jìn)入蒸發(fā)器從空氣中吸熱而蒸發(fā)。在地下熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以 3550℃ 的熱風(fēng)的形式向室內(nèi) 19 供暖。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。 2) 熱泵 控制器硬件結(jié)構(gòu) 該熱泵控制器包含由 87LPC767 構(gòu)成的主系統(tǒng)和 87LPC762 構(gòu)成的從系統(tǒng)兩大部分。 21 圖 21 熱敏電阻溫控器電路 b. 開關(guān)量控制模塊 控制熱泵熱水器主要就是控制壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。在通信回路發(fā)送端，發(fā)送電路將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成環(huán)路 20mA電流信號， 在接收端又將電流信號轉(zhuǎn)換成 TTL 電平信號。在掉電模式或空閑模式下，使用 A / D 信來完成。 ADint : PUSH ACC ；保存累加器 MOV A , DACO ； 得到 A / D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV ADResult , A ；存入存儲器單元 CLR ADCI ；清除 A / D 完成標(biāo)志 ANL ADCON ， 0fh ；清除 A / D 通道號 POP ACC ；恢復(fù)累加器 RETI 熱泵 中央空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行狀 況及運(yùn)行曲線 將空調(diào)與熱水器及地源有機(jī)的結(jié)合在一起，其在夏季時通過室內(nèi)蒸發(fā)器實現(xiàn)對室內(nèi)空氣的降溫、降濕的同時，利用冷凝器 中的熱量生產(chǎn)熱水。如此周而復(fù)始，小斷循環(huán)。 蒸發(fā)器 :作用是制冷機(jī)中的冷量輸出設(shè) 備。 曲線 2:冷水出水溫度 10 ℃ 。要比普通空調(diào)高 35 年使用壽命。 地溫空調(diào)由末端（室內(nèi)空氣處理等）系統(tǒng)、地溫空調(diào)主機(jī)（又稱水源熱泵）及其附屬設(shè)備、水井三部分組成。 ② 不清潔的水流回水井容易造成地下水污染。久而久之，砂粒就會在地溫主機(jī)中越積越多，降低主機(jī)的效率，甚至報廢。 應(yīng) 采用的工程防垢器除垢采用納米晶體中的有效成分以絡(luò) 合、螯合的 形式穩(wěn)定住水中以及水垢中的鈣、鎂離子，有效防垢并且除垢；納米晶體作用于金屬表面，形成一層動態(tài)保護(hù)膜，有效防腐并對鐵銹有一定的分散去除作用；安裝簡單、使用維護(hù)方便。 113 個城市將不再允許使用燃煤鍋爐。今年夏天 ,因電力嚴(yán)重不足而造成外灘的照明工程一度中斷，這與夏季炎熱人們長時間運(yùn)行空調(diào)不無關(guān)系。 6 結(jié)束語 本設(shè)計充分體現(xiàn)了 環(huán)保 、節(jié)能的特點 ,是空調(diào) 制造 行業(yè)的 歷史性的突破 ,運(yùn)用太陽能發(fā)電來實現(xiàn)空調(diào)的電能供應(yīng) ,設(shè)計 出了一種聯(lián)合系統(tǒng) , 該系統(tǒng) 提高了太陽能的利用效率 , 改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 [2]付祥釗。我國可持續(xù)發(fā)展中的能源問題 , 電力需求管理 , [10]殷平?？照{(diào)用熱泵技術(shù)及應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 [12]馬最良 ,楊自強(qiáng) 。熱泵原理與應(yīng)用北京中國建筑工業(yè)出版社， [4] 王勇，付祥釗。 32 致謝 在此要感謝我的指導(dǎo)老師對我的悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。市場需求激增拉動了空調(diào)生產(chǎn)的發(fā)展節(jié)能健康成為消費(fèi)熱點。從投入成本、運(yùn)營成本、管理難易度、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面講，熱泵技術(shù)無疑是最先進(jìn)的。 如圖 34所示， 圖 34 防垢器示意圖 管道保溫應(yīng)注意的問題 在本實驗系統(tǒng)中對于熱泵機(jī)組的制冷劑管道需采用保溫處理，但是在使用橡 塑海綿絕熱保溫材料進(jìn)行保溫處理后，運(yùn)行機(jī)組系統(tǒng)進(jìn)行測試隨后對測試結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)熱損失依舊很大，表現(xiàn)為冷凝 器側(cè)水循環(huán)系統(tǒng)換熱量與蒸發(fā)器側(cè)水循環(huán)系統(tǒng)換熱量和壓縮機(jī)功率之和相比較，兩者換熱量不平衡。真空管中由于側(cè)面水垢的阻隔，使水的吸熱量不足，水的溫 30 度難以升高。特別是機(jī)房設(shè)在地下室的情況， 排 污泵的流 量往往只有幾噸 /小時，而深井泵的出水量少的也有幾十噸甚至一、二百噸 /小時。幾年來通過對地溫空 調(diào)工程運(yùn)行情況的回訪和調(diào)查，有這樣兩個問題普遍存在：首先是回灌井的回灌效果不好，回灌水從井中溢出；其次就是水源熱泵機(jī)組中積砂，影響水源熱泵機(jī)組的制冷制熱效果。 （ 7） 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(jìn)行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻? ② 對于制熱工況 曲線 1:熱水出水溫度 45℃ 曲線 2:熱水出水溫度 50℃ 曲線 3:熱水出水溫度 55℃ 注 :制熱工況以井水或其他水源為吸熱源 ,熱水溫度為 45 ℃ ,井水溫度為 15℃ 性能參數(shù)為 1 圖 30 制冷、制熱性能曲線 27 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點 （ 1） 高效節(jié)能， 穩(wěn)定可靠 或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，土 壤 與空氣溫差一般為 17 度，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高 40%～ 60%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 40％－ 50％左右。蒸發(fā)器可分為冷卻空氣的蒸發(fā)器和卻液體 (比如水等 )的蒸發(fā)器。氣體壓縮過程要消耗能量，由輸入壓縮機(jī)的機(jī)械能或電能提供。而在冬季其仍作為熱泵空調(diào)器實現(xiàn)供暖的目的，并能夠通過切換實現(xiàn)供應(yīng)熱水的目的。 主單片機(jī)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)溫度的采集和控制、 4 路強(qiáng)電控制以及故障信號的采集。 12V1 2A7 4 L S1 41 2A7 4 L S1 4U1P 5 2 1 4 / 4R41KQ19013Q212R11KR2R3100R5500R6Q1+ 30uF1J1J1 _ 112V電機(jī)R12K1K 22 圖 22 20mA電流環(huán)接口發(fā)送端 與接收端 的原理圖 電路 系統(tǒng)中控制電路所需要 12V和 5V電路如圖 23所示， 圖 23 所需電源 熱泵控制器軟件設(shè)計 熱泵控制器的軟件系統(tǒng)包括主單片機(jī)系統(tǒng)和從單片機(jī)系統(tǒng)。為了使控制 電路能給繼電器提供足夠的工作電流，在繼電器和單片機(jī)之間加入了光耦 4N25和 PNP 型三極管 90 12 。 從系統(tǒng)由按鍵模塊、 LED 液晶顯示模塊和串口通信模塊組成。由于這些控制點都是開關(guān)量控制，因此可以采用繼電器控制。 家用系統(tǒng)：用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。通過這樣反復(fù)的循環(huán)工作，從而達(dá)到對水箱中的水加熱的目的。 通常熱泵都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的 。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(jī)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。 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 槽式系統(tǒng) 塔式系統(tǒng) 碟式系統(tǒng) 規(guī)模 30320 兆瓦 1020 兆瓦 525 兆瓦 運(yùn)行溫度（ ℃ ） 390/734 565/1049 750/1382 年容量因子 23%50% 20%77% 25% 峰值效率 20% 23% 24% 年凈效率 11%16% 7%20% 12%25% 可否儲能 有限制 可以 蓄電池 互補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計 可以 可以 可以 美元 /平方米 630~275 475~200 ~320 美元 /瓦 ~ ~ ~ 美元 /峰瓦 ~ ~ ~ 16 儲存熱能 , 在夜晚或天氣不好時用來發(fā)電。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(dá)天線。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(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)