太陽(yáng)能智能無(wú)紙記錄儀技術(shù)應用和實(shí)際應用方面是走在世界前列的國家。上世紀80年代中期，許多科學(xué)家就開(kāi)始致力于提高太陽(yáng)能光伏板的效率。一些樂(lè )觀(guān)主義者認為隨著(zhù)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。
本試驗嘗試用光伏/光熱二合一收集器為核心的太陽(yáng)能利用系統，實(shí)現將光伏/光熱應用合二為一，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能源的利用效率和擴展太陽(yáng)能利用的適應性。
試驗系統中的熱傳導介質(zhì)保障了太陽(yáng)能電池板溫度和發(fā)電效率的基本穩定，大幅度提高了電池效率和低溫熱量的利用率，實(shí)現了較高的綜合效率，可保障系統在不需要外部供電條件下的自行運行。同時(shí)系統在輸出相同能量的情況下比獨立的光伏、光熱系統占地面積更少，是一種具有廣闊前景的新型太陽(yáng)能綜合利用技術(shù)。

一、項目概況 該試驗項目位于中國科技大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院實(shí)驗一樓，主要用于工程科學(xué)學(xué)院的課題研究。系統產(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
（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)能當地緯度太陽(yáng)能年平均日太陽(yáng)輻射量11873KJ/㎡。
2、系統可實(shí)現功能
（1）系統運行
1）太陽(yáng)能熱水系統
具有間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補水、集中供水功能。
2）太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統
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動(dòng)光熱系統溫差自動(dòng)循環(huán)的直流泵，減少常規能源的消耗。
（2）系統監控
本監控系統根據用戶(hù)要求和被控制系統要求采用PLC編程控制，采用LCD觸摸屏連接計算機?？蓪?shí)現：
1）實(shí)時(shí)數據采集：主要應用于流量、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）歷史數據記錄：可根據系統要求進(jìn)行數據記錄、保存和查閱。
3）工況顯示：通過(guò)LED顯示反映系統工作狀況。 二、新型太陽(yáng)能光伏／光熱（PVT）一體化系統運行原理 系統運行原理圖
1、光熱部分工作原理
本系統采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補水、集中供水的運行方式。
（1）間接換熱：在儲熱水箱中設置盤(pán)管。集熱器流出的“熱媒”走盤(pán)管內，與水箱中的“冷水”通過(guò)盤(pán)管熱交換器進(jìn)行熱交換。“熱媒”可以使用抗凍液，在寒冷的區域也可以使用。 
（2）溫差自動(dòng)循環(huán)：當集熱器出口水溫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(kāi)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)補水：當水箱水位降低到設置低位時(shí)，常閉電磁閥E1自動(dòng)開(kāi)啟，補水到正常水位。
2、光伏部分工作原理 
光伏發(fā)電系統利用半導體材料的光伏效應，通過(guò)集熱器表面的光伏發(fā)電板，直接將太陽(yáng)能轉化為電能。
發(fā)電板與蓄電池和逆變器相連，通過(guò)蓄電池儲存電能，供系統使用；通過(guò)逆變器將電能并網(wǎng)供外部電網(wǎng)。

三、系統匹配
1、 基本參數
（1）用水人數：設計使用人數20人
（2）用水定額：100L/人•日 
（3）用水時(shí)間：24小時(shí)供應 
（4）設計熱水溫度：50℃
（5）設計冷水溫度：5℃ 
2、 系統設計計算
（1）設計小時(shí)耗熱量計算：22100W 
（2）設計小時(shí)熱水量：427.38L/h
（3）集熱器面積確定
本系統采用間接換熱系統，太陽(yáng)能集熱器法向為正南。根據《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統工程技術(shù)手冊》第4章應先算出直接換熱系統集熱面積： ①、 直接系統集熱面積：
四、系統設備選型及說(shuō)明 
1、保溫水箱
選用2噸的不銹鋼保溫水箱，內置直徑為21mm、長(cháng)度為20m的SUS304不銹鋼波紋盤(pán)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
根據本系統特點(diǎn)，給本裝置配置兩臺水泵，一臺由系統自發(fā)直流電作為動(dòng)力，作為主循環(huán)泵，另一臺由外部電網(wǎng)的交流電作為動(dòng)力，是系統備用循環(huán)泵。 
循環(huán)泵流量計算如下：Qx=B2×Ac 
式中：Qx—集熱泵流量,L/s；
B2—流量系數,B2=0.02/(m2•s)。
3、光熱控制系統
（1）太陽(yáng)能系統控制
本系統采用間接換熱、溫差自動(dòng)循環(huán)、自動(dòng)補水、集中供水的運行方式，晴好天氣充分利用太陽(yáng)能。
（2）實(shí)時(shí)監控系統 
監控系統采用NHR-8000真彩無(wú)紙記錄儀。該記錄儀是以先進(jìn)的CPU為核心，并輔以大規模集成電路、大容量FLASH存儲、信號智能調理、SmartBus總線(xiàn)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(cháng)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通道報警輸出，設定數據與記錄數據具掉電保護功能，具有體積小、通道數多、功耗低、精度高、通用性強、運行穩定、可靠性高等特點(diǎn)。
可以實(shí)現以下功能：
①實(shí)時(shí)監控數據采集，主要應用于流量，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歷史數據：可根據系統要求進(jìn)行數據保存和查閱并可進(jìn)行實(shí)時(shí)數據記錄。
③通過(guò)LED顯示系統工作狀況。
4、光伏系統設備配置計算
（1）太陽(yáng)能電池板配置
采用光伏平板集熱器，實(shí)現光伏、光熱一體化。
光伏平板集熱器外形尺寸為1227mm*1045mm，根據42m2集熱面積計算，滿(mǎn)足熱力需要的光伏平板集熱器數量為36塊。
該光伏平板集熱器的光伏轉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
根據選用的直流水泵計算：180W/24V=7.，選配10A控制器一臺。
（3）蓄電池配置
設計直流水泵工作6小時(shí)/天，日耗電量為180W×6h=10800WH。
以連續陰雨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、引用標準和參考文獻
1、GB50015-2003《建筑給排水設計規范》
2、GB50364-2005《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統工程技術(shù)手冊》
3、GB/T18713-2002《太陽(yáng)熱水系統設計、安裝及工程驗收技術(shù)規范》
4、《給水排水設計手冊》核工業(yè)第二研究院主編化工工業(yè)出版社2006出版
5、《熱能工程設計手冊》夏敏文主編化工工業(yè)出版社1998出版
試驗總結：
系統采用新型光伏／光熱（PVT）收集器集光伏發(fā)電與太陽(yáng)能低溫熱利用為一體，是綜合利用太陽(yáng)能源的新嘗試。本系統具有以下特點(diǎn)：
1、系統應用高度自動(dòng)化控制和監控系統保障系統的自行運行，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)系統通過(guò)使用自供電，大幅度降低了對外部使用量。正常情況下，不消耗外部能源。
3、系統具有的自動(dòng)化數據采集和記錄功能，滿(mǎn)足不同控制方式和匹配條件進(jìn)行對比試驗的需求。
4、系統中的熱傳導介質(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)生的低溫熱量，從而實(shí)現較高的綜合效率。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)。
試驗系統照片
太陽(yáng)能智能無(wú)紙記錄儀技術(shù)應用和實(shí)際應用方面是走在世界前列的國家。美國內華達太陽(yáng)一號發(fā)電廠(chǎng)位于內華達州莫哈韋沙漠。該發(fā)電廠(chǎng)占地250英畝，擁有18.2萬(wàn)塊凹面鏡。凹面鏡組成的太陽(yáng)能槽式設備將太陽(yáng)的能量聚焦在位于鏡子焦點(diǎn)線(xiàn)上的不銹鋼接收器管，而鋼管內裝有可流動(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)高壓驅動(dòng)渦輪機和發(fā)電機運轉，從而產(chǎn)生電能。這座發(fā)電廠(chǎng)每年可產(chǎn)生6400萬(wàn)瓦特，足夠供1.4萬(wàn)戶(hù)家庭或者幾家拉斯維加斯賭場(chǎng)使用。