太陽能冷暖空調設計方案-全文預覽

　　

【正文】 類似，只是冷熱源系統增加了冷卻塔或鍋爐。家用系統：用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風管輸送系統進行冷熱供應，多用于小型住宅，別墅等戶 式空調。工藝 流程如圖 18 所示，圖 18 地源熱泵工作原理（制冷模式）供 暖 模 式 在制熱狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，并通過水路切換將水流動方向切換。通過這樣反復的循環工作，從而達到對水箱中的水加熱的目的。水循環回路中，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 制 冷 或 者 采 暖 用 的 。開環系統如抽取地下水或地表水方式。蓄能裝置內部裝設調節裝置,自動或手動調節能量輸出,控制低溫渦輪發電機發電,在白天無光照時間或者夜間維持系統持續供電。該系統采用了集光和集熱相結合的方式, 收集模塊上層為光伏電池板, 下部分敷設一種新型的吸熱管, 它最大的特點是在溫度達到一定程度時直接產生高溫高壓的水蒸汽, 不再需要傳熱介質回路, 節約 了系統成本。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換效率, 可以在電池背面敷 設流體通道帶走熱量以降低電池溫度, 再附設儲能裝置儲存熱能, 在夜晚或天氣不好時用來發電。但要實現太陽能熱發電 系統低成本的投資和技術上的高可靠性運行這要求未來在技術上要進行新型集熱材料的研究和開發,快速提高跟蹤機構的技術并降低其實現成本。主 要 特 征 是 采 用 盤 狀 拋 物 面 聚 光 集 熱器 ，其 結 構 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15制 約 太 陽 能 在 中 高 溫 領 域 內 大 規 模 應 用 的 技 術 障 礙 ，為 實 現 太 陽 能 中 高 溫設 備 制 造 標 準 化 和 產 業 化 規 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 雨的 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 電 形 式 有 槽 式 ，塔 式 ，碟 式 三 種 系 統 。(3)目前常用的有2種方法: 一種是將太陽光發射并集中在一起, 稱為聚光式。其原理圖如圖14所示，14圖14 太陽能熱電裝置簡圖聚光后的熱流密度為：q0=，式中，A 1—定日 鏡總面積 。太陽能量分布圖如圖13所示，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， 表示通過大氣層以后的太陽輻射能。熱發電系統一般包括集熱系統、熱傳輸系統、蓄熱儲能系統、熱機、發電機等。 太陽熱發電技術(1)發電系統構成部分及工作原理太陽能熱發電是利用太陽的熱能發電,利 用 大 規 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 合 傳 統 汽 輪 發 電 機 的 工 藝 ，從 而 達到 發 電 的 目 的 。根據目前光伏發電發展狀況和其技術難點,未來的光伏發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 技術的研究和新型替代材料的開發, 降低材料成本并提高其 轉化效率。系統在運行到日落時刻時，會根據實際轉動的角度返回到系統的基準位置。因此系統控制機械執行機構所轉動的實際角а、? 由下式計算:а=Δа+Δаs+аs，?=Δ?+Δ?s+?s，式中а 、?—實際轉動的角度。控制系統控制運動執行機構在垂直方向和水平方向轉動相應的角度，角度為預修正量和視日運動軌跡理論值之和。Δа、Δ?—高度角、方位角的調整量。兩種跟蹤方法在系統中的關系如圖12所示，圖11 兩種跟蹤方法在系統中的關系開始跟蹤時，系統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太陽軌跡的算法求出一日內某時刻太陽的高度角△а s、和方位角△ ?s的理論值，再加上系統的預修正量 △аs、△?s，若系統是第一次運行，那么在第一步跟蹤動作里預修正量為0，但第一步跟蹤動作里的光電跟蹤會產生一個預修正量，作為第二步的預修正量，并且第二步的光電跟蹤對此預修正量進行調整，調整量△а、△?為 光電跟蹤調整電機再次 轉動的角度。本 控 制 系 統 的 控 制 器 為 計 算 機 ，通 過 過 程 輸 入 輸 出 通 道 發 送 信 號 到 直接 控 制 部 件 ，直 接 控 制 部 件 由 步 進 電 機 及 其 驅 動 器 組 成 ，然 后 步 進 電 機 帶 動執 行 機 構 運 動 。 輸出電壓用指 針表顯示, 電源的工作狀態用指示燈指標。獨 立 運 行 逆 變 器 用 于 獨 立 運 行 的 太陽 能 電 池 發 電 系 統 ，為 獨 立 負 載 供 電 。蓄電池組是系統儲能裝置,在發電充足時儲存電能,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 備 。切斷負載回路，避免蓄電池繼續放電。當蓄電池端電壓小于預先設定的過充電壓值時，A1 的⑥腳電位高于⑤腳電位，⑦腳輸出低電位使 Q1 截止，Q2 導通， LED2 發光指示充電，J1 動作，其接點 JI1 轉換位置，硅太陽 電池組件通過對蓄電池充電。電位器 RP1和 RP2 起調節設定過充、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時才可能調整S的占空比， 實現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 = P0 ，即：Vi Ii =Vo Io ，(1)V0/Vi =Io/Ii =Dc，(2)7圖3 Buck電路在太陽能發電系統中，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生變化． 為了使太陽能電池板輸出最大功率，調整電子開關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)Io/i）（ DcRo= Ri, (5)2c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 發電 系統的發電效率。這 個 過 程 的 的實 質 是 ：光 子 能 量 轉 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 和 計 算 器 輔 助 電 源等 。所 以 ,光 伏 發 電 設 備 極 為 精 煉 ,可靠 穩 定 壽 命 長 、安 裝 維 護 簡 便 。發出的直流電 采用蓄電池組儲存,使用時經逆變器轉化為交流電送給用戶。太陽能光伏發電,光 伏 發 電 是 利 用 半 導 體 界 面 的 光 生 伏特 效 應 而 將 光 能 直 接 轉 變 為 電 能 的 一 種 技 術 。 太陽能－電能轉化技術研究太陽能轉化為電能有2種主要途徑:一種是通過光電 裝置將太陽光直接轉化為電能,即“太陽光 發電”, 常稱 為“光伏發電”。 電氣控制要求機房內電氣專業的設計施工， 應按照國家有關規定進行。機組冷凍水，冷卻水出口和入口中必 須設置減振接頭，各水 泵進出口必須設減振接頭。 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的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同 時蓄存熱量，以 備冬用，保證大地熱量的平衡。 （8）舒適 適度除室內濕度不過分干燥,而且相對濕度 應該始終保持在 60%左右人體最舒適水平，這樣就克服了井水空調過分潮濕和氟利昂空調過分干燥的缺陷。（4）經濟 初投入低于其它中央空調機組，運行費用僅為其它型式空調機組的 50%左右。 特點（1）高效 一般空調對著空氣換熱稱為風冷熱泵，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 上 是 一 種 熱 量 提 升 裝 置 ，熱 泵 的 作 用是 從 周 圍 環 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,實現低位熱能向高位熱能轉移，利用水源熱泵機組代替傳統的制冷機組和鍋爐,以水為儲存和提取能量的基本介質,借助壓縮機系統,消耗少量電能,在夏季將建筑物中的熱量轉移到水中。為使過程是準靜 態過程，工作物 質從高溫 熱源吸熱應是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱應是等溫壓縮過 程。基于上述要求, 所設計的系 統必須有以下結構模 塊：光能－電能轉化單元,能量收集及其轉化單元,常見問題的優化單元。（2）利用水循環把地下水中的熱能收集起來,進行能量轉換,進行制冷、供暖。中國建筑科學研究院空調所指出，地源熱泵技術由于熱泵僅僅用來傳輸熱量，而不是產生熱量，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。據統計，我國總的能源利用率約為 30％，這僅相當于發達國家 50 年代的水平。經過近十幾年來 ,科學家的不斷探索,太陽能發電技術已經趨于成熟, 我國太陽能資源豐富，全國 總面積 2/3 以上地區年日照時數大于 2022 個小時，與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優越得多。該系統的 輸入端可以連接到太陽能集熱板，超 導地源低溫制冷系 統。地溫中央空 調的運行原理: 這項高新技術根據可逆卡諾循環原理，利用地溫能源，冬天采用 熱泵 技術原理，通 過熱交換將地下水或土壤中的熱量提出用于室內采暖，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 應用前景和明 顯的節能效果。根據熱力學原理，降低冷凝溫度或提高蒸 發溫度都將提高制冷循環效率、 節約 能源。實際上，相對于環境溫度，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。太陽能冷暖空調是利用先進的超導傳熱貯能技術，集成了太陽能，超 導 地源制冷系統的優點，最新研發成功的一種高效節能的冷暖空調系統。設計 中采用太陽能發電 來為太陽能冷暖空調提供所需的高品位 電能,是空調行業的創新,隨著人們對環境的重視。地源熱泵技術在空調行業的應用,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濟持續每年增長 8％～9％，就必須重視節能技術和節能產品的開發利用，這決定了必須在竅門和取暖這一耗能大項上有所改進。2 設計要求系統的具體設計要求為：（1）設計出能利用太陽能轉換成電能的設備來帶動地溫空調。（5）解決回灌水從井中溢出問題。卡諾假 設工作物質只與兩個恒溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣等損耗。可逆和不可逆熱機分別經歷可逆和不可逆的循環過程）利用水循環把地下水中的熱能收集起來,再進3行能量轉換。該機組設計合理，運行穩定可靠，制冷制熱效率高，運行的可靠性和穩定性強，該機 組最大優點是：高效、節能、經濟、 環保、運輸、安裝、維修極為方便,更加高的取曖比。 （3）節省占地面積 省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場，節省了土地資源， 產生附加經濟效益，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 地源熱泵系統可供暖，空調， 還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。 機組基礎設計可按土建靜負荷加 10%考慮。 水系統設計要求機組冷凍水，冷卻水入口必須設過濾器。機組接管附近應設壓力表和溫度計。注：若需提供衛生熱水，應特別說明。 光伏發電技術(1)發電系統構成部分及工作原理太陽輻射的光子帶有能量,當光子照射半導體材料時,光能便轉換為電能,這個現象叫“光伏效 應” 。其 電 路 圖 如 圖 1所示 ，圖 1 光 伏 發 電 系 統 主 電 路 圖光 伏 發 電 是 根 據 光 生 伏 特 效 應 原 理 ,利 用 太 陽 能 電 池 將 太 陽 光 能 直 接 轉化 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 和 計 算 器 輔 助 電 源 等 。太 陽 能 光 伏 發 電 的 最 基 本 元 件是 太 陽