太陽(yáng)能智能無(wú)紙記錄儀技術(shù)應(yīng)用和實(shí)際應(yīng)用方面是走在世界前列的國(guó)家。上世紀(jì)80年代中期，許多科學(xué)家就開始致力于提高太陽(yáng)能光伏板的效率。一些樂觀主義者認(rèn)為隨著太陽(yáng)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，加上政府的大力支持，太陽(yáng)能可能會(huì)與化石燃料一樣在產(chǎn)生電能方面變得經(jīng)濟(jì)。
本試驗(yàn)嘗試用光伏/光熱二合一收集器為核心的太陽(yáng)能利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將光伏/光熱應(yīng)用合二為一，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能源的利用效率和擴(kuò)展太陽(yáng)能利用的適應(yīng)性。
試驗(yàn)系統(tǒng)中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)保障了太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩(wěn)定，大幅度提高了電池效率和低溫?zé)崃康睦寐?，?shí)現(xiàn)了較高的綜合效率，可保障系統(tǒng)在不需要外部供電條件下的自行運(yùn)行。同時(shí)系統(tǒng)在輸出相同能量的情況下比獨(dú)立的光伏、光熱系統(tǒng)占地面積更少，是一種具有廣闊前景的新型太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)。

一、項(xiàng)目概況 該試驗(yàn)項(xiàng)目位于中國(guó)科技大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)一樓，主要用于工程科學(xué)學(xué)院的課題研究。系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水和電力供辦公室和學(xué)生公寓使用。
1、氣象參數(shù)
（1）合肥地理位置處于北緯31°52′，東經(jīng)117°17′。
（2）自來(lái)水溫度：秋季平均15℃，冬季平均10℃。
（3）年日照時(shí)間：2200～2500h，年平均環(huán)境溫度15℃，太陽(yáng)能當(dāng)?shù)鼐暥忍?yáng)能年平均日太陽(yáng)輻射量11873KJ/㎡。
2、系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能
（1）系統(tǒng)運(yùn)行
1）太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)
具有間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補(bǔ)水、集中供水功能。
2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)
具有自用電和并網(wǎng)發(fā)電兩個(gè)功能。部分電量通過(guò)蓄電池蓄電可直接用于驅(qū)動(dòng)光熱系統(tǒng)溫差自動(dòng)循環(huán)的直流泵，減少常規(guī)能源的消耗。
（2）系統(tǒng)監(jiān)控
本監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶要求和被控制系統(tǒng)要求采用PLC編程控制，采用LCD觸摸屏連接計(jì)算機(jī)。可實(shí)現(xiàn)：
1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：主要應(yīng)用于流量、溫度（7個(gè)溫度點(diǎn)）、壓力，以及光伏發(fā) 電的電壓、電流、可變送的量。
2）歷史數(shù)據(jù)記錄：可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、保存和查閱。
3）工況顯示：通過(guò)LED顯示反映系統(tǒng)工作狀況。 二、新型太陽(yáng)能光伏／光熱（PVT）一體化系統(tǒng)運(yùn)行原理 系統(tǒng)運(yùn)行原理圖
1、光熱部分工作原理
本系統(tǒng)采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補(bǔ)水、集中供水的運(yùn)行方式。
（1）間接換熱：在儲(chǔ)熱水箱中設(shè)置盤管。集熱器流出的“熱媒”走盤管內(nèi)，與水箱中的“冷水”通過(guò)盤管熱交換器進(jìn)行熱交換。“熱媒”可以使用抗凍液，在寒冷的區(qū)域也可以使用。 
（2）溫差自動(dòng)循環(huán)：當(dāng)集熱器出口水溫t1高于水箱底部水溫t25℃時(shí)，循環(huán)泵自動(dòng)啟動(dòng)，“熱媒”開始循環(huán)，加熱水箱中的“冷水”，直至水溫相同時(shí)，循環(huán)泵停止工作。
（3）自動(dòng)補(bǔ)水：當(dāng)水箱水位降低到設(shè)置低位時(shí)，常閉電磁閥E1自動(dòng)開啟，補(bǔ)水到正常水位。
2、光伏部分工作原理 
光伏發(fā)電系統(tǒng)利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，通過(guò)集熱器表面的光伏發(fā)電板，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。
發(fā)電板與蓄電池和逆變器相連，通過(guò)蓄電池儲(chǔ)存電能，供系統(tǒng)使用；通過(guò)逆變器將電能并網(wǎng)供外部電網(wǎng)。

三、系統(tǒng)匹配
1、 基本參數(shù)
（1）用水人數(shù)：設(shè)計(jì)使用人數(shù)20人
（2）用水定額：100L/人•日 
（3）用水時(shí)間：24小時(shí)供應(yīng) 
（4）設(shè)計(jì)熱水溫度：50℃
（5）設(shè)計(jì)冷水溫度：5℃ 
2、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量計(jì)算：22100W 
（2）設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量：427.38L/h
（3）集熱器面積確定
本系統(tǒng)采用間接換熱系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱器法向?yàn)檎稀８鶕?jù)《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊(cè)》第4章應(yīng)先算出直接換熱系統(tǒng)集熱面積： ①、 直接系統(tǒng)集熱面積：
四、系統(tǒng)設(shè)備選型及說(shuō)明 
1、保溫水箱
選用2噸的不銹鋼保溫水箱，內(nèi)置直徑為21mm、長(zhǎng)度為20m的SUS304不銹鋼波紋盤管。保溫材料采用聚氨酯發(fā)泡保溫，保溫層厚度為60㎜。 2、循環(huán)水泵
根據(jù)本系統(tǒng)特點(diǎn)，給本裝置配置兩臺(tái)水泵，一臺(tái)由系統(tǒng)自發(fā)直流電作為動(dòng)力，作為主循環(huán)泵，另一臺(tái)由外部電網(wǎng)的交流電作為動(dòng)力，是系統(tǒng)備用循環(huán)泵。 
循環(huán)泵流量計(jì)算如下：Qx=B2×Ac 
式中：Qx—集熱泵流量,L/s；
B2—流量系數(shù),B2=0.02/(m2•s)。
3、光熱控制系統(tǒng)
（1）太陽(yáng)能系統(tǒng)控制
本系統(tǒng)采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補(bǔ)水、集中供水的運(yùn)行方式，晴好天氣充分利用太陽(yáng)能。
（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng) 
監(jiān)控系統(tǒng)采用NHR-8000真彩無(wú)紙記錄儀。該記錄儀是以先進(jìn)的CPU為核心，并輔以大規(guī)模集成電路、大容量FLASH存儲(chǔ)、信號(hào)智能調(diào)理、SmartBus總線以及高分辨率圖形液晶顯示器的新型智能化無(wú)紙記錄儀表，采用長(zhǎng)壽命320×234TFT真彩液晶顯示屏，支持16通道通用模擬輸入或8通道模擬輸出與12通道報(bào)警輸出，設(shè)定數(shù)據(jù)與記錄數(shù)據(jù)具掉電保護(hù)功能，具有體積小、通道數(shù)多、功耗低、精度高、通用性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)。
可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
①實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于流量，溫度（7個(gè)溫度點(diǎn)），壓力，以及光伏發(fā)電的電壓、電流、可變送的量。
②歷史數(shù)據(jù)：可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和查閱并可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄。
③通過(guò)LED顯示系統(tǒng)工作狀況。
4、光伏系統(tǒng)設(shè)備配置計(jì)算
（1）太陽(yáng)能電池板配置
采用光伏平板集熱器，實(shí)現(xiàn)光伏、光熱一體化。
光伏平板集熱器外形尺寸為1227mm*1045mm，根據(jù)42m2集熱面積計(jì)算，滿足熱力需要的光伏平板集熱器數(shù)量為36塊。
該光伏平板集熱器的光伏轉(zhuǎn)換層采用單晶硅材料，每個(gè)集熱器為100wp，36塊光伏平板集熱器的總發(fā)電功率為3600Wp。
（2）控制器配置
根據(jù)選用的直流水泵計(jì)算：180W/24V=7.，選配10A控制器一臺(tái)。
（3）蓄電池配置
設(shè)計(jì)直流水泵工作6小時(shí)/天，日耗電量為180W×6h=10800WH。
以連續(xù)陰雨2天保障自供電需要配置蓄電池：
10800WH*2(天)/(24V*70%)=1285.7AH，因此，配置170AH蓄電池8塊。
五、引用標(biāo)準(zhǔn)和參考文獻(xiàn)
1、GB50015-2003《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》
2、GB50364-2005《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊(cè)》
3、GB/T18713-2002《太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝及工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》
4、《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》核工業(yè)第二研究院主編化工工業(yè)出版社2006出版
5、《熱能工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》夏敏文主編化工工業(yè)出版社1998出版
試驗(yàn)總結(jié)：
系統(tǒng)采用新型光伏／光熱（PVT）收集器集光伏發(fā)電與太陽(yáng)能低溫?zé)崂脼橐惑w，是綜合利用太陽(yáng)能源的新嘗試。本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
1、系統(tǒng)應(yīng)用高度自動(dòng)化控制和監(jiān)控系統(tǒng)保障系統(tǒng)的自行運(yùn)行，能在無(wú)人值守的情況下全天24小時(shí)提供足量溫度適宜的生活熱水。
2、同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)使用自供電，大幅度降低了對(duì)外部使用量。正常情況下，不消耗外部能源。
3、系統(tǒng)具有的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和記錄功能，滿足不同控制方式和匹配條件進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)的需求。
4、系統(tǒng)中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)可保障太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩(wěn)定，一方面能夠大幅度提高電池效率，另一方面可同時(shí)回收利用電池板產(chǎn)生的低溫?zé)崃?，從而?shí)現(xiàn)較高的綜合效率。同時(shí)在輸出相同能量的情況下比分離式太陽(yáng)電池板和普通太陽(yáng)集熱器占地面積更少，是一種具有廣闊前景的新型太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)。
試驗(yàn)系統(tǒng)照片
太陽(yáng)能智能無(wú)紙記錄儀技術(shù)應(yīng)用和實(shí)際應(yīng)用方面是走在世界前列的國(guó)家。美國(guó)內(nèi)華達(dá)太陽(yáng)一號(hào)發(fā)電廠位于內(nèi)華達(dá)州莫哈韋沙漠。該發(fā)電廠占地250英畝，擁有18.2萬(wàn)塊凹面鏡。凹面鏡組成的太陽(yáng)能槽式設(shè)備將太陽(yáng)的能量聚焦在位于鏡子焦點(diǎn)線上的不銹鋼接收器管，而鋼管內(nèi)裝有可流動(dòng)的油等傳熱液體，在高溫作用下油的溫度升高至750華氏度，巨型的散熱器吸收其中的熱量給水加熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽帶動(dòng)高壓驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能。這座發(fā)電廠每年可產(chǎn)生6400萬(wàn)瓦特，足夠供1.4萬(wàn)戶家庭或者幾家拉斯維加斯賭場(chǎng)使用。