太陽能冷暖空調設計方案_(完整版)

　　

【正文】 一年四季基本恒定在 16℃ 左右，略高于該地區平均溫度 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 在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切可逆熱機的效率都相等 ， 與工作物質無關， 其中 T T2 分別是高溫和低溫熱源的絕對溫度。 （ 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 室內冷暖分散系統相連接。 由于太陽光的輻射和土壤的保護，地下一米半處溫 度常年保持在 5～ 15℃ 。我們生活的環境溫度隨著季節的不同，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℃ 。所有的連接設備，均采用溫控系統集中自動控制，是 冬季采暖夏季制冷的節能環保產品。能源短缺導 致中國的能源價格越來越接近發達國家的水平。 （ 4）解決水井管網 排污、清洗管路中雜質問題 。 ② 在相同的高溫熱源和相同的低溫熱源之間工作的一切不可逆熱機的效率不可能大于可逆 卡諾熱機的效率。 （ 2）耗電省 冬季運行時， COP 約為 ，即投入 1KW 電能，可得到 4KW的熱能， 夏季運行時， COP 可達 ，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，減少了結霜和除霜的用電能耗。 （ 10） 高效 采用氣水分離技術提高水的密度提高水溫傳導效率， 結合特制的蒸發器充分利用天然冷氣，空調出風溫度接近于水溫，同等水溫條件下比用一般水溫空調明顯降低 35℃ 。 機房應設排水，機組周邊設置排水溝，溝上設金屬篦子， 地下室機房應設置集水坑和潛水泵，實現自動排水。 機組及電機均應有可靠接地。 太陽能電池經過串聯后進行封裝保護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電裝置。 太陽電池是一 6 對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。 在小型太陽能發電裝置中， 為了提高發電效率，這一技術受到重視。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，并由穩壓管 ZD1 提供 的基準電壓做比較電壓，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生振蕩。當蓄電池端電壓大于預先設定的過放電壓值時 ， 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，而負載是交流負載時，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都需要根據安放點的經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、單片機或電腦軟件中，也就是靠計算太陽位置以實現跟蹤。 式中 Δа、 Δ?—高度角、方位角的預修正量 。并且將調整量與預修正量的和作為新的預修正量的值貯存供下步跟蹤使用。 12 (2)光伏發電的難點及對策 太陽能光伏發電不消耗燃料 ,清潔無污 染 ， 在實際應用中解決了世界上許多特殊地區和邊遠地區的用電問題。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換所無法比擬的優勢，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 體熱電材料進行發電的。采用前者的有塔式、槽式和盤式 14 等太陽熱發電技術 。我們采用菲涅爾凸透鏡技術可以對數百面反射鏡進行同時跟蹤，將數百或數千平方米的陽光聚焦到光能轉換部件上（聚光度約 50 倍，可以產生三、四百度的高溫），采用菲涅爾線焦透鏡系統，改變了以往整個工程造價大部分為跟蹤控制系統成本的局面，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、集熱子系統、蓄熱子系統、發電子系統等部分組成。 光伏發電與光熱發電技術結合 從以上光伏發電和太陽熱發電技術的工作原理及系統結構，我們可以看出太陽能光伏發電原理簡單 , 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化為電能 ,經逆變器將電能送給用戶 ,對大型系統或可調度系統可加設蓄電池 , 儲蓄電能。 地源熱泵工作原理 地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術， 是熱泵的一種 ,熱泵是利用卡諾循環和逆卡諾循環原理轉移冷量和熱量的設備 。制冷劑從儲液罐中輸出后，經過濾器、膨脹閥，進入蒸發器從空氣中吸熱而蒸發。在地下熱量不斷轉移至室內的過程中，以 3550℃ 的熱風的形式向室內 19 供暖。這樣可減少地源的容量和尺寸，節省投資。 2) 熱泵 控制器硬件結構 該熱泵控制器包含由 87LPC767 構成的主系統和 87LPC762 構成的從系統兩大部分。 21 圖 21 熱敏電阻溫控器電路 b. 開關量控制模塊 控制熱泵熱水器主要就是控制壓縮機、風機的運行。在通信回路發送端，發送電路將 TTL 電平轉換成環路 20mA電流信號， 在接收端又將電流信號轉換成 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 轉換結果 MOV ADResult , A ；存入存儲器單元 CLR ADCI ；清除 A / D 完成標志 ANL ADCON ， 0fh ；清除 A / D 通道號 POP ACC ；恢復累加器 RETI 熱泵 中央空調機組的運行狀 況及運行曲線 將空調與熱水器及地源有機的結合在一起，其在夏季時通過室內蒸發器實現對室內空氣的降溫、降濕的同時，利用冷凝器 中的熱量生產熱水。如此周而復始，小斷循環。 蒸發器 :作用是制冷機中的冷量輸出設 備。 曲線 2:冷水出水溫度 10 ℃ 。要比普通空調高 35 年使用壽命。 地溫空調由末端（室內空氣處理等）系統、地溫空調主機（又稱水源熱泵）及其附屬設備、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中越積越多，降低主機的效率，甚至報廢。 應 采用的工程防垢器除垢采用納米晶體中的有效成分以絡 合、螯合的 形式穩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，形成一層動態保護膜，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行空調不無關系。 6 結束語 本設計充分體現了 環保 、節能的特點 ,是空調 制造 行業的 歷史性的突破 ,運用太陽能發電來實現空調的電能供應 ,設計 出了一種聯合系統 , 該系統 提高了太陽能的利用效率 , 改善了系統的穩定性。 [2]付祥釗。我國可持續發展中的能源問題 , 電力需求管理 , [10]殷平?？照{用熱泵技術及應用北京機械工業出版社， 1996 [12]馬最良 ,楊自強 。熱泵原理與應用北京中國建筑工業出版社， [4] 王勇，付祥釗。 32 致謝 在此要感謝我的指導老師對我的悉心的指導，感謝老師給我的幫助。市場需求激增拉動了空調生產的發展節能健康成為消費熱點。從投入成本、運營成本、管理難易度、安全性、經濟性等方面講，熱泵技術無疑是最先進的。 如圖 34所示， 圖 34 防垢器示意圖 管道保溫應注意的問題 在本實驗系統中對于熱泵機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行保溫處理后，運行機組系統進行測試隨后對測試結果進行分析發現熱損失依舊很大，表現為冷凝 器側水循環系統換熱量與蒸發器側水循環系統換熱量和壓縮機功率之和相比較，兩者換熱量不平衡。真空管中由于側面水垢的阻隔，使水的吸熱量不足，水的溫 30 度難以升高。特別是機房設在地下室的情況， 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 調工程運行情況的回訪和調查，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組中積砂，影響水源熱泵機組的制冷制熱效果。 （ 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。 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℃ 性能參數為 1 圖 30 制冷、制熱性能曲線 27 地源熱泵空調系統的優點 （ 1） 高效節能， 穩定可靠 或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，土 壤 與空氣溫差一般為 17 度，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高 40%～ 60%，因此要節能和節省運行費用 40％－ 50％左右。蒸發器可分為冷卻空氣的蒸發器和卻液體 (比如水等 )的蒸發器。氣體壓縮過程要消耗能量，由輸入壓縮機的機械能或電能提供。而在冬季其仍作為熱泵空調器實現供暖的目的，并能夠通過切換實現供應熱水的目的。 主單片機系統主要負責溫度的采集和控制、 4 路強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R12K1K 22 圖 22 20mA電流環接口發送端 與接收端 的原理圖 電路 系統中控制電路所需要 12V和 5V電路如圖 23所示， 圖 23 所需電源 熱泵控制器軟件設計 熱泵控制器的軟件系統包括主單片機系統和從單片機系統。為了使控制 電路能給繼電器提供足夠的工作電流，在繼電器和單片機之間加入了光耦 4N25和 PNP 型三極管 90 12 。 從系統由按鍵模塊、 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量控制，因此可以采用繼電器控制。 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。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。 通常熱泵都是用來做為空調制冷或者采暖用的 。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。 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 槽式系統 塔式系統 碟式系統 規模 30320 兆瓦 1020 兆瓦 525 兆瓦 運行溫度（ ℃ ） 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 互補系統設計 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電。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。這兩項突破徹底克服了長期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