储存热能, 在夜晚或天气不好时用来发电。由此可以大胆构造出一个太阳能光伏发电和太阳能热发电相结合的联合系统。这种系统既提高了光伏发电的利用效率又有效利用了吸收的热能, 整体效率要比单一的光伏或太阳能热发电要高,同时又可以解决太阳能发电不连续的弱点。依据上述构想, 可以设计这样一种联合的发电系统, 其原理结构图如图15所示，
图15 光伏与光热联合发电系统
光伏发电和太阳热发电联合系统由太阳能电池板和集热器组合阵列、蓄能装臵、低温涡轮发电机、蓄电池、控制器、逆变器以及负载组成。该系统采用了集光和集热相结合的方式, 收集模块上层为光伏电池板, 下部分敷设一种新型的吸热管, 它最大的特点是在温度达到一定程度时直接产生高温高压的水蒸汽, 不再需要传热介质回路, 节约了系统成本。低温涡轮发电机是一种特殊的涡轮电机, 它在低温15 ℃左右时仍能够发电。
在白天阳光充足时,光伏电池将照射在表面的太阳光能转化为电能,经逆变器将电能送给用户,对大型系统或可调度系统可加设蓄电池, 储蓄电能。同时吸热管将吸收太阳热能,将产生的水蒸汽经传输设备送到蓄能装臵储存起来。蓄能装臵内部装设调节装臵,自动或手动调节能量输出,控制低温涡轮发电机发电,在白天无光照时间或者夜间维持系统持续供电。在理想的条件下,若系统的配臵足够合理，可以保证向负载24h供电,解决太阳能发电不连续的弱点。 3.4 地源热泵空调系统 3.4.1 地源分类
地源按照室外换热方式不同可分为三类：(1)土壤埋盘管系统；(2)地下水系
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统；(3)地表水系统；如下图16所示，
图16 地源三种分类
根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。闭环系统如埋盘管方式(垂直埋管或水平埋管)，地表水安臵换热器方式。开环系统如抽取地下水或地表水方式。
此外，还有一种“直接膨胀式”，它不像上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。 3.4.2 地源热泵工作原理
地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种,热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环。具体原理是可以分为两个工作循环，即制冷剂循环回路和水循环回路，其工作流程如图8所示。在制冷剂的循环回路中，压缩机吸入温度较高的低压制冷剂蒸汽，将其压缩成为高温高压的气体，再将这些高温高压气体送入冷凝器中去进行热量交换。水循环回路中，冷水在水泵的作用下，进入到冷凝器，在冷凝器中与高温高压气体进行
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热交换，制成热水。同时，冷凝器中的高温高压气体变成了低温低压的气体或液体，送入储液罐。制冷剂从储液罐中输出后，经过滤器、膨胀阀，进入蒸发器从空气中吸热而蒸发。然后，制冷剂蒸汽再次被压缩机吸入，开始下一个循环。通过这样反复的循环工作，从而达到对水箱中的水加热的目的。其工作原理如图17所示，
图17 热泵工作流程图
制冷模式 在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所需携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒—空气热交换器，以13-7℃的冷风的形式为房间供冷。工艺流程如图18所示，
图18 地源热泵工作原理（制冷模式）
供暖模式 在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过水路切换将水流动方向切换。由地下的水路循环吸收地下水或土壤的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下热量不断转移至室内的过程中，以35-50℃的热风的形式向室内
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供暖。工艺流程如图19所示，
图19 地源热泵工作原理（制热模式）
3.4.3 地源热泵应用方式
地源热泵从应用的建筑物对象分可分为家用和商用两大类，从输送热量方式分可分为集中系统、分散系统和混合系统。
家用系统：用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。
集中系统：热泵布臵在机房内，冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。
分散系统 （又称水环路热泵系统）：用中央水泵，采用水环路方式将水送到各用户作为冷热源，用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等，此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。
混合系统：将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源；北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。 3.5 热泵控制系统分析及其设计方案
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3.5.1 热泵控制器硬件设计
热泵的主要控制点有：水泵、压缩机、风机、除箱电磁阀等。由于这些控制点都是开关量控制，因此可以采用继电器控制。
1) 87LPC767 和简介
该控制器采用PHILIPHS 公司的工业级芯片87LPC767 和87LPC762 作为系统的微控制器。该系列单片机采用80C51 加速处理器结构，指令执行速度是标准的805lCPU 的2 倍，因而最大程度地减少了电磁辐射和功耗，提高了系统的抗干扰能力。它与普通SOC51 单片机指令兼容，并提供了低系统成本、低功耗及少数的IC 引脚。它内建了许多周边电路，如电源检测、模拟功能、串口以RT 及RC 振荡看门狗电路、电源监控电路等。其中87LPC767 具有4 路8 位AD 转换器，能够满足热泵的检测要求。
2) 热泵控制器硬件结构
该热泵控制器包含由87LPC767 构成的主系统和87LPC762 构成的从系统两大部分。其中主系统由温度采集模块、开关量采集模块、开关量控制模块、串口通信模块组成。从系统由按键模块、LED 液晶显示模块和串口通信模块组成。控制器具体的组成结构见图20 所示，
图20 热泵控制器系统组成结构图
a.温度采集模块
温度采集模块是热泵控制器的核心部件，主要负责对热水进口温度、热水出口温度、压缩机温度和管壁温度的实时检测和AD转换。控制器的温度热敏电阻温控器，其输出信号可以直接送入87LPC767的ADC管脚，转换为数字信号供控制器做后续处理。热敏电阻式温控器有热敏电阻R1与R2、R3与RP组成平衡桥。当停机工作时室内机内温度升到开机温度时，热敏电阻R1的阻值减小，使R2的电压升高，三极管将饱和导通，继电器J1得电吸合，压缩机开机工作。当温度下降到停机温度时，热敏电阻R1的阻值增大，使R2阻值减小，使三极管截止，使继电器J1掉电动作，停止工作。
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