【正文】 槽 式 ，塔 式 ，碟 式 三 種 系 統(tǒng) 。其原理圖如圖14所示，14圖14 太陽(yáng)能熱電裝置簡(jiǎn)圖聚光后的熱流密度為：q0=，式中，A 1—定日 鏡總面積 。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(chǔ)能系統(tǒng)、熱機(jī)、發(fā)電機(jī)等。根據(jù)目前光伏發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r和其技術(shù)難點(diǎn),未來(lái)的光伏發(fā)電研究需要重視以下幾個(gè)方面: 一是加快太陽(yáng)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(kāi)發(fā), 降低材料成本并提高其 轉(zhuǎn)化效率。因此系統(tǒng)控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)所轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際角а、? 由下式計(jì)算:а=Δа+Δаs+аs，?=Δ?+Δ?s+?s，式中а 、?—實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。Δа、Δ?—高度角、方位角的調(diào)整量。本 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 器 為 計(jì) 算 機(jī) ，通 過(guò) 過(guò) 程 輸 入 輸 出 通 道 發(fā) 送 信 號(hào) 到 直接 控 制 部 件 ，直 接 控 制 部 件 由 步 進(jìn) 電 機(jī) 及 其 驅(qū) 動(dòng) 器 組 成 ，然 后 步 進(jìn) 電 機(jī) 帶 動(dòng)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 。獨(dú) 立 運(yùn) 行 逆 變 器 用 于 獨(dú) 立 運(yùn) 行 的 太陽(yáng) 能 電 池 發(fā) 電 系 統(tǒng) ，為 獨(dú) 立 負(fù) 載 供 電 。切斷負(fù)載回路，避免蓄電池繼續(xù)放電。電位器 RP1和 RP2 起調(diào)節(jié)設(shè)定過(guò)充、過(guò)放電壓的作用。用曲線說(shuō)明如圖4所示，DAPBC曲線是太陽(yáng)能電池板的輸出伏安特性曲線，P 點(diǎn)是最大功率點(diǎn)。太陽(yáng)能 電池板輸出伏安特性存在最大功率點(diǎn)，輸出電壓過(guò)高或過(guò)低， 輸出電流過(guò)高或 過(guò)低，都會(huì)影響太陽(yáng)能 發(fā)電 系統(tǒng)的發(fā)電效率。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(jì) 算 器 輔 助 電 源等 。發(fā)出的直流電 采用蓄電池組儲(chǔ)存,使用時(shí)經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電送給用戶。 太陽(yáng)能－電能轉(zhuǎn)化技術(shù)研究太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能有2種主要途徑:一種是通過(guò)光電 裝置將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能,即“太陽(yáng)光 發(fā)電”, 常稱(chēng) 為“光伏發(fā)電”。機(jī)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(jìn)出口必須設(shè)減振接頭。 （12）可再生 土壤有較好的蓄熱性能冬季通過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對(duì)建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過(guò)熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同 時(shí)蓄存熱量，以 備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻＃?）經(jīng)濟(jì) 初投入低于其它中央空調(diào)機(jī)組，運(yùn)行費(fèi)用僅為其它型式空調(diào)機(jī)組的 50%左右。再利用熱泵原理（熱 泵 實(shí) 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(duì) 象 ，其 工 作 原 理 與 制 冷機(jī) 相 同 ）通過(guò)少量的電能輸入,實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移，利用水源熱泵機(jī)組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制冷機(jī)組和鍋爐,以水為儲(chǔ)存和提取能量的基本介質(zhì),借助壓縮機(jī)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?；谏鲜鲆? 所設(shè)計(jì)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(jiàn)問(wèn)題的優(yōu)化單元。中國(guó)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(lái)傳輸熱量，而不是產(chǎn)生熱量，所需要的熱量有 70％來(lái)自地下，夏天制冷時(shí)，用來(lái)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(guó)的能源壓力。經(jīng)過(guò)近十幾年來(lái) ,科學(xué)家的不斷探索,太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)趨于成熟, 我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，全國(guó) 總面積 2/3 以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于 2022 個(gè)小時(shí)，與同緯度的其他國(guó)家相比，與美國(guó)相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多。地溫中央空 調(diào)的運(yùn)行原理: 這項(xiàng)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(guò)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(dá)到制冷效果。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。太陽(yáng)能冷暖空調(diào)是利用先進(jìn)的超導(dǎo)傳熱貯能技術(shù)，集成了太陽(yáng)能，超 導(dǎo) 地源制冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，最新研發(fā)成功的一種高效節(jié)能的冷暖空調(diào)系統(tǒng)。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(guó)能源短缺問(wèn)題。2 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求為：（1）設(shè)計(jì)出能利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備來(lái)帶動(dòng)地溫空調(diào)?？ㄖZ假 設(shè)工作物質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒(méi)有散熱、漏氣等損耗。該機(jī)組設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，制冷制熱效率高，運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性強(qiáng)，該機(jī) 組最大優(yōu)點(diǎn)是：高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、 環(huán)保、運(yùn)輸、安裝、維修極為方便,更加高的取曖比。 （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(jī)組合用于建筑群體。 機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可按土建靜負(fù)荷加 10%考慮。機(jī)組接管附近應(yīng)設(shè)壓力表和溫度計(jì)。 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(yáng)輻射的光子帶有能量,當(dāng)光子照射半導(dǎo)體材料時(shí),光能便轉(zhuǎn)換為電能,這個(gè)現(xiàn)象叫“光伏效 應(yīng)” 。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(jì) 算 器 輔 助 電 源 等 。當(dāng) 光 線 照 射 太 陽(yáng) 電 池 表 面 時(shí) ，一 部分 光 子 被 硅 材 料 吸 收 ；光 子 的 能 量 傳 遞 給 了 硅 原 子 ，使 電 子 發(fā) 生 了 越 遷 ，成為 自 由 電 子 在 PN 結(jié) 兩 側(cè) 集 聚 形 成 了 電 位 差 ，當(dāng) 外 部 接 通 電 路 時(shí) ，在 該 電壓 的 作 用 下 ，將 會(huì) 有 電 流 流 過(guò) 外 部 電 路 產(chǎn) 生 一 定 的 輸 出 功 率 。a. Buck 電路分析典型的Buck 電路如圖3 所示，它是一種降壓電路，輸出電壓Vo 低于或等于輸入電壓Vi。 類(lèi)似于Buck電路的分析方法，對(duì)Boost電路，前面的（1）~（5）式完全相同，只是對(duì)Boost 電路而言Dc1，因此其結(jié)論為：假定太陽(yáng)能電池板在一定條件下的最大功率點(diǎn)為Pm （Vm,Im），其等值阻抗Rm=Vm/Im ，只有在負(fù)載阻抗RoRM的條件下才能實(shí)現(xiàn)MPP跟蹤。當(dāng)太陽(yáng)光照射的時(shí)候，硅太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的直流電流經(jīng)過(guò) J11 常閉觸點(diǎn)和 R1，使 LED1 發(fā)光，等待對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；Ｋ閉合，三端穩(wěn)壓器輸出８Ｖ電壓，電路開(kāi)始工作，過(guò)充電壓（＞ ）檢測(cè)比較控制電路和過(guò)放電壓（＜）檢測(cè)比較控制電路同時(shí)對(duì)蓄電池端電壓進(jìn)行檢測(cè)比較。太 陽(yáng) 能 電 池 發(fā) 電 對(duì) 所 用 蓄 電 池 組 的 基 本 要 求 是 ： 放 電 率低 ； 用 壽 命 長(zhǎng) ； 放 電 能 力 強(qiáng) ； 電 效 率 高 ； 維 護(hù) 或 免 維 護(hù) ； 作溫 度 范 圍 寬 ； 格 低 廉 。回路, 以使達(dá)到穩(wěn)壓和過(guò)流保護(hù)的目的?？?制 系 統(tǒng) 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 框 圖 如 圖 11 所 示 ，G SR41K R81KG SC4100uF1A12V220V68uF68uFR3R510K40691KVCC信信信信11圖10 太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)圖本系統(tǒng)是同時(shí)采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法和光電跟蹤方法來(lái)完成一次跟蹤。當(dāng)視 日理論軌跡аs、 ?s和預(yù)修正 Δаs、Δ?s，確定的跟蹤誤差足夠小時(shí)，調(diào)整量為零Δа、Δ?，不再對(duì)預(yù)修正量 進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)光線強(qiáng)度不夠時(shí)，或者視日運(yùn)動(dòng)軌跡理論計(jì)算值和預(yù)修正量確定的跟蹤誤差足夠小時(shí)，由于光電檢測(cè)電路不產(chǎn)生信號(hào)，光 電跟蹤方法的產(chǎn)生調(diào)整量為零，系 統(tǒng)以視日運(yùn)動(dòng)軌跡理 論計(jì)算值和既定的預(yù)修正量進(jìn)行跟蹤，此時(shí)的跟蹤角度可以認(rèn)為是最佳角度。 四是研究光伏 發(fā)電與其他可再生能源發(fā)電技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用, 保證供電持續(xù)性。(2) 太陽(yáng)能熱電 裝置工作原理a. 太陽(yáng)輻射能量q=∫E(λ)dλ (W/㎡)式中，E(λ)經(jīng)過(guò)大氣層吸收后的太陽(yáng)光譜的輻照度。若定義A1/A2的比值為聚光比Cg， 則聚光后的熱流密度可表示為q0=. Cg。進(jìn) 入 21 世 紀(jì) ，聯(lián) 合 攻 關(guān) 隊(duì) 伍 ，在 太 陽(yáng) 能 熱 發(fā) 電 領(lǐng) 域 的 太 陽(yáng) 光 方位 傳 感 器 、自 動(dòng) 跟 蹤 系 統(tǒng) 、槽 式 拋 物 面 反 射 鏡 、槽 式 太 陽(yáng) 能 接 收 器 方 面 取 得了 突 破 性 進(jìn) 展 。它 是 在很 大 面 積 的 場(chǎng) 地 上 裝 有 許 多 臺(tái) 大 型 太 陽(yáng) 能 反 射 鏡 ，通 常 稱(chēng) 為 定 日 鏡 ，每 臺(tái) 都各 自 配 有 跟 蹤 機(jī) 構(gòu) 準(zhǔn) 確 的 將 太 陽(yáng) 光 反 射 集 中 到 一 個(gè) 高 塔 頂 部 的 接 受 器 上 。三 種 系 統(tǒng) 均 可 單 獨(dú) 使 用 太 陽(yáng) 能 運(yùn) 行 ，安裝 成 燃 料 混 合 （如 與 天 然 氣 、生 物 質(zhì) 氣 等 ）互 補(bǔ) 系 統(tǒng) 是 其 突 出 的 優(yōu) 點(diǎn) ，其 性 能比 較 如 表 2 所 示 ，表 2 三 種 太 陽(yáng) 能 熱 發(fā) 電 系 統(tǒng) 性 能 比 較 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(chǔ)能 有限制 可以 蓄電池互補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可以 可以 可以美元/平方米 630~275 475~200 ~320美元 /瓦 ~ ~ ~美元 /峰瓦 ~ ~ ~16(3)太陽(yáng)熱發(fā)電 系統(tǒng)的問(wèn)題及對(duì)策太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)一般都屬于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng),只有做成幾十到幾百兆瓦級(jí)的發(fā)電站, 成本才可能降下來(lái)。依據(jù)上述構(gòu)想, 可以設(shè)計(jì)這樣一種聯(lián)合的發(fā)電系統(tǒng), 其原理結(jié)構(gòu)圖如圖15所示，圖15 光伏與光熱聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電和太陽(yáng)熱發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板和集熱器組合陣列、蓄能裝置、低溫渦輪發(fā)電機(jī)、蓄電池、控制器、逆變器以及負(fù)載組成。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤(pán)管方式( 垂直埋管或水平埋管)，地表水安置換熱器方式。在制冷劑的循環(huán)回路中，壓縮 機(jī)吸入溫度較高的低壓制冷劑蒸汽，將其壓縮成為高溫高壓的氣體，再將這些高溫高壓氣體送入冷凝器中去進(jìn)行熱量交換。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)冷媒—空氣熱交換器，以 137℃的冷風(fēng)的形式為房間供冷。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于 計(jì)量，適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。它與普通SOC51 單片機(jī)指令兼容，并提供了低系 統(tǒng)成本、低功耗及少數(shù)的IC 引腳。熱 敏 電 阻 式 溫 控 器 有 熱 敏 電 阻 R1與 RR322與 RP組 成 平 衡 橋 。c. 20mA 電流環(huán)串口通信模塊控制器主從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信號(hào)交換比較頻繁，由于熱水器的工作環(huán)境比較惡劣，通信線路中產(chǎn)生的電 、磁干 擾及線路本身的分布 電容對(duì)電壓信號(hào)影響較大。同時(shí)，須對(duì)I / O 口進(jìn)行配置，將用于A / D 轉(zhuǎn)換的四個(gè)端口設(shè)置成模擬輸入方式。程序ADStart 使用累加器中提供的A / D 通道啟動(dòng)A / D 轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮 后以高溫高壓排除。熱交換設(shè)備:制冷系統(tǒng)的熱交換設(shè)備主要是冷凝器和蒸 發(fā)器，它們是制冷劑與外部熱源介質(zhì)之間發(fā)生熱交換的設(shè)備。如圖28所示，27圖28 蒸氣式壓縮式制熱示意圖水源熱泵中央空調(diào)機(jī)組在制熱時(shí),井水為機(jī)組的吸熱源,制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取井水的熱量蒸發(fā),井水回灌井內(nèi)。（3）一 機(jī) 多 用 源 熱 泵 系 統(tǒng) 可 供 暖 、制 冷 ，還 可 供 生 活 熱 水 ，一 機(jī) 多 用 ，一 套系 統(tǒng) 可 以 替 換 原 來(lái) 的 鍋 爐 加 空 調(diào) 的 兩 套 裝 置 或 系 統(tǒng) 。 （10）舒適 因?yàn)榈卦礋岜脵C(jī)組供冷暖時(shí)都是通過(guò)冷熱水經(jīng)風(fēng)機(jī)旁管（或地板管、墻埋管）交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣（或輻射熱）比常規(guī)空調(diào)的要更柔和的多，熱不易感冒。 管路的清洗為了有利與清洗管路中的雜質(zhì),設(shè)計(jì)中使井水回水管和排污管連通，主機(jī)進(jìn)出水管加旁通管，這樣可以 徹底清除管路中的雜質(zhì)。旋流除砂器在地溫空調(diào)中是一個(gè)很重要的設(shè)備，正規(guī)廠家的產(chǎn)品在選材、尺寸設(shè)計(jì)上都是很?chē)?yán)格的。3）管道內(nèi)徑變細(xì)。由此，又對(duì)機(jī)組系統(tǒng)的制冷劑管道進(jìn)行了二次保溫，依舊選用了橡塑海綿絕熱保溫管，管徑為 72mm，厚度為 20mm 進(jìn)行保溫。帶有節(jié)能性質(zhì)的地溫空調(diào)正在代替普通空調(diào)，因此具有相當(dāng)可觀的潛力和應(yīng)用前景，并將成為 21 世紀(jì)我國(guó)空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì) 。地源熱泵系統(tǒng)作為一項(xiàng)新技術(shù)，目前已取得很大的發(fā)展，我國(guó)國(guó)土遼闊，近地表低溫地?zé)豳Y源豐富，加之人口眾多，采暖和制冷工 業(yè)的基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，將來(lái)需求量無(wú)可比擬而被國(guó)外學(xué)者認(rèn)為是世界上直接利用地?zé)釢摿ψ畲蟮膰?guó)家。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)作過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。制冷與低溫原理，北京機(jī)械工 業(yè)出版社，2022[7]盧軍,高殿策。低溫地?zé)徇\(yùn)用熱泵供熱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，[15][ Ｍ]北京 :中國(guó)計(jì)劃出版社,199335附件 設(shè)計(jì)總圖36 備注:上述設(shè)計(jì)總圖中,當(dāng)控制閥門(mén) 7 閉合時(shí),制閥門(mén) 8 閉合時(shí),為其冬季供暖過(guò)程.