【正文】 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。 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摇? 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。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。 （ 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。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) 。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。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。 熱敏電阻式溫控器有熱敏電阻 R1與 RR3與 RP組成平衡橋。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。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。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。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。 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。 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。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。 回路 , 以使達(dá)到穩(wěn)壓和過流保護(hù)的目的。 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。 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。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。 機(jī)組接管附近應(yīng)設(shè)壓力表和溫度計(jì)。 （ 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?？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。 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。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。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。 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。 （ 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。 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。 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 。電位器 RP1 和RP2 起調(diào)節(jié)設(shè)定過充、過放電壓的作用。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。 Δа、 Δ?—高度角、方位角的調(diào)整量。 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 。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 。這兩項(xiàng)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(shí)現(xiàn)太陽能中高溫設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化運(yùn)作開辟了廣闊的道路。 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(chǔ)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(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 儲(chǔ)存熱能 , 在夜晚或天氣不好時(shí)用來發(fā)電。 通常熱泵都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的 。 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)。 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。 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(jì) 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)。而在冬季其仍作為熱泵空調(diào)器實(shí)現(xiàn)供暖的目的，并能夠通過切換實(shí)現(xiàn)供應(yīng)熱水的目的。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。 （ 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(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?。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(shí)，而深井泵的出水量少的也有幾十噸甚至一、二百噸 /小時(shí)。 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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)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(duì)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。市場需求激增拉動(dòng)了空調(diào)生產(chǎn)的發(fā)展節(jié)能健康成為消費(fèi)熱點(diǎn)。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。我國可持續(xù)發(fā)展中的能源問題 , 電力需求管理 , [10]殷平。 6 結(jié)束語 本設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了 環(huán)保 、節(jié)能的特點(diǎn) ,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(shí)現(xiàn)空調(diào)的電能供應(yīng) ,設(shè)計(jì) 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。 113 個(gè)城市將不再允許使用燃煤鍋爐。久而久之，砂粒就會(huì)在地溫主機(jī)中越積越多，降低主機(jī)的效率，甚至報(bào)廢。 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。 曲線 2:冷水出水溫度 10 ℃ 。如此周而復(fù)始，小斷循環(huán)。在掉電模式或空閑模式下，使用 A / D 信來完成。 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。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。制冷劑從儲(chǔ)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)。 在白天陽光充足時(shí) ,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(duì)大型系統(tǒng)或可調(diào)度系統(tǒng)可加設(shè)蓄電池 , 儲(chǔ)蓄電能。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。采用前者的有塔式、槽式和盤式 14 等太陽熱發(fā)電技術(shù) 。而且，這種形式的太陽能利用還有一個(gè)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(chǔ)存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個(gè)小時(shí)仍然能夠帶動(dòng)汽輪發(fā)電。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。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(diǎn)的經(jīng)緯度等信息計(jì)算一年中的每一天的不同時(shí)刻太陽所在的角度，將一年中每個(gè)時(shí)刻的太陽位置存儲(chǔ)到 PLC、單片機(jī)或電腦軟件中，也就是靠計(jì)算太陽位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。當(dāng)蓄電池端電壓大于預(yù)先設(shè)定的過放電壓值時(shí) ， 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（ 5）式有 RoRi。 太陽電池是一 6 對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。 機(jī)組及電機(jī)均應(yīng)有可靠接地。 （ 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℃ 。 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。能源短缺導(dǎo) 致中國的能源價(jià)格越來越接近發(fā)達(dá)國家的水平。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℃ 。它的輸出端與 室內(nèi)冷暖分散系統(tǒng)相連接。 （ 3）解決回灌井回灌效果不好（堵塞）問題 。地溫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(diǎn)， 1kw 的能量可供 6080 平方米的建筑采暖、制冷。 機(jī)房應(yīng)保證通風(fēng)良好。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電 池。 目前應(yīng)用較廣的太陽能電池有單晶硅、多晶硅和非晶硅 薄膜 3 種 ,轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到 20%左右 , 具體數(shù)據(jù)見表 1， 太陽能電池作為將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的主要轉(zhuǎn)換器件，它的轉(zhuǎn)換效率取決于諸多因素，如溫度、光照情況、負(fù)載參數(shù)等．在一定條件下，根據(jù)負(fù)載匹配原理適當(dāng)調(diào)整匹配參數(shù)，使太陽能電池出力達(dá)到最大是太陽能電池的最大功率點(diǎn)問題（ Maximum Power Point，簡稱 MPP）。 Boost電路如圖 4所示， 8 圖 5 Boost電路 c. SEPIC電路分析 典型的 SEPIC電路如圖 6所示，它的輸入電壓和輸出電壓可以為任意比例，其計(jì)算式為 Vo/Vi=а/1а，（ 6） 其中表示 S開關(guān)的占空比， 即 ton=T， T為 S開關(guān)的周期．由（ 6）式可知，改變既可以使 VoVi，也可以使 VoVi． SEPIC電路的這一特性顯然更具靈活性，目前SEPIC電路在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中被廣泛采用 . SEPIC電路如圖 6所示， 圖 6 SEPIC電路 2)充 放 電控制器主要對(duì)蓄電池組實(shí)施監(jiān)控 ,是能自動(dòng)防止蓄電池過充電和過放電的 設(shè)備 。 4)