【正文】 業(yè)化規(guī)?；\(yùn)作開辟了廣闊的道路。 太陽能熱發(fā)電形式有槽式，塔式， 碟式三種系統(tǒng) 。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 。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 。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)，通過過程輸入輸出通道發(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)定過充、過放電壓的作用。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(diǎn)是最大功率點(diǎn)。太陽能電池板輸出伏安特性存在最大功率點(diǎn)，輸出電壓過高或過低，輸出電流過高或過低，都會(huì)影響太陽能發(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 ”。 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?。 （ 4） 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 。 基于上述要求 , 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 ,常見問題的優(yōu)化單元。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(shí)，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。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(shí)數(shù)大于 20xx 個(gè)小時(shí)，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。 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 緩解我國能源短缺問題。 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)出能利用太陽能 轉(zhuǎn)換成電能 的設(shè)備來 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)。 5 13太陽能電池板R1100KR23 .3 KV R 11KG S4 0 6 9 U B 4069C1100uFR3R41KR81KG SR510K4069F1 12VC4100uF1A12VK220V4069123V C C78121K68uF68uF 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(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)太陽光照射的時(shí)候，硅 太陽電池組件產(chǎn)生的直流電流經(jīng)過 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，電路開始工作，過充電壓 （ ＞ ） 檢測比較控制電路和過放電壓 （ ＜ ）檢測比較控制電路同時(shí)對(duì)蓄電池端電壓進(jìn)行檢測比較。太陽能電池發(fā)電對(duì)所用蓄電池組的基本要求是： 低； ； ； ； ； f.工作溫度范圍寬； 。 回路 , 以使達(dá)到穩(wěn)壓和過流保護(hù)的目的?？刂葡到y(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 11 所示， 圖 10 太陽跟蹤控制系統(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) 太陽能熱電裝置工作原理 熱傳輸 系統(tǒng) 蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng) 集熱系統(tǒng) 熱機(jī) 發(fā)電機(jī) 13 a. 太陽輻射能量 q=∫E(λ)dλ (W/㎡ ) 式中， E(λ)經(jīng)過大氣層吸收后的太陽光譜的輻照度。 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，在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域的太陽光方位傳感器、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、槽式拋物面反射鏡、槽 式太陽能接收器方面取得了突破性進(jìn)展。它是在很大面積的場地上裝有許多臺(tái)大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡，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)使用太陽能運(yùn)行， 15 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 三種太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)性能比較 (3)太陽熱發(fā)電系統(tǒng)的問題及對(duì)策 太陽熱發(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。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)電和太陽熱發(fā)電聯(lián)合系統(tǒng)由太陽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)移至地下的過程中，通過冷媒 —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 RR3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 24 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， 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 圖 31 雙回路管網(wǎng) 圖 32 傳統(tǒng)單回路管網(wǎng) 29 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)上都是很嚴(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)我國空調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢 。 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 國土遼闊，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，將來需求量無可比擬而被國外學(xué)者認(rèn)為是世界上直接利用地?zé)釢摿ψ畲蟮膰?。而且大大提高了?dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)作過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， 20xx [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)性太陽能學(xué)報(bào)， [15]國家計(jì)劃委員會(huì) .建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù) [Ｍ ]北京 :中國 計(jì)劃出版社 ,1993 34 附件 設(shè)計(jì)總圖 備注 :上述設(shè)計(jì)總圖中 ,當(dāng)控制閥門 7 閉合時(shí) ,為其夏季制冷過程 .當(dāng)控制閥門 8 閉合時(shí) ,為其冬季供暖過程 .