太阳能集热器并联系统与串联系统运行详解
太阳能电池的串联和并联首先讨论太阳能电池单元PV
第一部分。
太阳能电池的串联和并联首先讨论太阳能电池单元（PV-cell），太阳能模组（PV-module），太阳能面板（PV-panel），太阳能面板阵列（PV-array)定义。
∙太阳能电池单元（PV-cell），也就是一个电池的单元，一般输出电压只有0.6V左右。
）∙∙太阳能模组（PV-module），多个电池的单元串联后，并联一个旁路二极管（passby diode）。
太阳能模组（PV-module）是电路意义上的定义。
∙∙太阳能面板（PV-panel），也就是我们看到的太阳能板。
一个太阳能面板（PV-panel），可以有多个太阳能模组（PV-module）串联，也可以有一个太阳能模组（PV-module）。
太阳能面板（PV-panel）是物理上的定义，可以看出一个器件。
∙∙太阳能面板阵列（PV-array)。
就是太阳能面板（PV-panel）的串联和并联。
∙太阳能电池的串联和并联∙太阳能电池单元（PV-cell）串联问题。
如果没有passby diode（后面会讨论到）。
太阳能电池单元（PV-cell），太阳能模组（PV-module），太阳能面板（PV-panel），太阳能面板阵列（PV-array)的等效电路是一样的。
在这里不做分析，大家可以参照有关文献。
光伏本质上是恒流电源，只是最高的输出电压受到 n x V_cell的限制。
恒流源的特征是输出阻抗高，故在一个的PV-cell string（电池的串联）中。
最弱的一个PV-cell电流决定整个PV-cell string电流大小。
比如500个 PV-cell string中。
499个能够输出8A电流，只有一个cell能够输出0.5A（阴影，污染等等原因）。
那么这个 PV-cell string只能输出0.5A。
7.5A就这样浪费了。
为了解决这个问题，可以在这个PV-cell并联一个passby diode。
这样电流就可以出来8A，只是电压降低V_cell + V_passby. 由于这个最弱的PV-cell是不确定的，因此要求每一个PV-cell加一个passby diode--------这样成本太高。
第四讲太阳集热器
盖板的材料
有玻璃、抗老化透明玻璃钢、抗老化透明塑料板 等。 常用的盖板以普通玻璃为多。出口或高档产品都 使用钢化玻璃盖板。 在北方使用的集热器采用双层盖板时，一般采 用玻璃加聚碳酸酯薄膜。盖板的层数由使用地区气 候条件和工作温度而定，一般为单层，只有在气温 较低或工作温度较高的工况才采用双层盖板。有条 件时使用透明蜂窝材料，效果非常好。 盖板与吸热板的距离应考虑大于 25mm。 距离 太小会降低集热效率。
（三）保温层
保温层的作用是减少集热器向环境散热，以提高集热器 的工作效率。 保温层的技术要求是：（1）保温性好， 即材料的导热 系数小， 一般要求 0.55W/m2. ℃；（2）不易变形或挥 发，不产生有毒气体，不吸水。 保温层的材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯、硅酸铝纤维、 聚氨酯发泡塑料等。 保温层的厚度一般控制在 15－30mm，也可用下面经验 公式来计算：
吸热涂层的性能直接影响吸热板的热性能。涂层 分为选择性和非选择性2种。普通黑板漆是一种非选 择性涂料，其太阳吸收率 与长波发射率 相等， 它可用于低温集热器。对于中高温集热温度（集热温 度大于环境温度 30℃以上）的集热器应采用选择性 涂料。北京生产的TXT太阳能涂料 对太阳能涂料的技术要求：有较高的选择性能， 即 ；附着力强，不起皮；耐候性好。 目前，还没有一种较理想的太阳能涂料被集热器 生产厂家所接受。
（二）透明面盖
盖板的作用是让太阳可见光透过（0.3－3μ m) 而不让吸热板产生的远红外线透过(长波辐射 3.0μ m以上），使集热器内获得较高的温升，这 种作用也称之为温室效应。
盖板的技术要求： （1）具有高全光（太阳）透过率； （2）红外透射比低； （3）有较高的耐冲击强度； （4）有良好的耐候性；（适应各种气候条件） （5）导热系数小，隔热性能好； （6）便于加工。
第2 章 太阳能集热器
第2章太阳能集热器太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置，是太阳能热利用系统的核心设备。
太阳能集热器可以按多种方法进行分类。
按照传热工质的类型，可以分为液体集热器和空气集热器；按照进入采光口的太阳辐射是否改变方向，可以分为聚光型集热器和非聚光型集热器；按照集热器内是否有真空空间，可以分为平板型集热器和真空管集热器；按照集热器的工作温度范围，可以分为低温集热器、中温集热器和高温集热器。
本章主要介绍平板型集热器、真空管集热器和聚光型集热器。
第1节平板型集热器平板型集热器一般在100℃以内的低温范围内应用，它不仅结构简单，操作方便，价格也比较低廉。
多用于家庭供暖、供热水以及工农业的低温供热。
一、集热器的结构一般来说，平板型集热器由下列5个部件组成，如下图所示。
(1)吸热体吸收太阳能并转换成热能传递给工质。
(2)盖层允许太阳辐射透过但阻碍吸热体的长波辐射以减少吸热体的热损。
(3)保温层减少吸热体不直接吸收太阳辐射部分的热损。
(4)工质及流动通道使工质能与吸热体发生热接触。
集热器的工质为流体(液体或气体)。
(5)支架及框架将集热器的各个部分连接成一个整体并支撑其重力。
下图是典型的平板型集热器的示意图。
液体集热器用水或者水-防冻剂混合物作为工质，有时也用轻油、硅油、乙烯等作为工质。
气体集热器以空气为工质。
大多数液体集热器都采用管-平板结合式吸热体，管子可以在板的前面、后面或与板焊接成一个整体，有时也采用波纹金属板作为吸热体◇气体集热器则利用吸热体与盖层之间的通道或吸热体背后的通道，使空气与吸热体发生热接触；为了增大传热系数，还采用搅拌器、肋片和波纹状吸热体以及多孔吸热体等。
下图所示为以液体为工质的吸热体的几种形式。
盖层既可以使用玻璃，也可以采用透明塑料，层数则由集热器的用途及其使用地点而定。
在低纬度处，通常只需一层，但在中高纬度处，则有时需要两层甚至三层，以防止过多的热损失。
所有盖层都必须对太阳辐射具有高透射率，而对于热辐射则具有低透射率。
浅谈太阳能—空气源热泵并联供热系统
浅谈太阳能—空气源热泵并联供热系统作者：王玉芳来源：《城市建设理论研究》2013年第22期摘要：文章主要是通过对太阳能空气源热泵并联供热系统的介绍，对并联系统从不同的分析角度进行详细的介绍和分析，分析了太阳能集热系统的特点以及作为辅助供热的作业流程，同时又从空气源热泵机组的特点和作为辅助作业流程的角度对系统进行了分析。
结合洗浴中心浴室的太阳能空气源热泵系统进行了分析，又结合具体的工程案例对并联系统进行了简单的介绍，让设计人员对于太阳能空气源热泵并联供热系统的动态特性有深入的了解，最后对这个系统进行了简单的总结。
关键词：太阳能—空气源热泵；供热系统；系统模拟中图分类号： TU833+.1 文献标识码： A 文章编号：一、前言太阳能——空气源热泵是现代一种新型的空调供热技术，这种技术能够将太阳能技术以及热泵很好地结合在一起，通过两个技术的结合能够很好地解决空气源热泵在低温状态下的性能以及结霜等问题，这个系统的主要优点是节能、高效，同时由于是利用太阳能，所以在很大程度上很受人们的关注。
文章就从这个系统的优点和特性出发，结合工程的实例，具体的又结合了特定地区的太阳能空气源热泵并联供热系统在特定的时间内的运行状况，对系统进行分析最终得到了一些系统的动态热力参数，最后对这个系统进行总结分析。
二、太阳能—空气源热泵并联供热系统形式太阳能—空气源热泵并联供热系统并不是一个直膨胀式的并联供热系统，这个系统的最大特点是利用太阳能进行工作，太阳能能够集热器以及空气源热泵通过并联的形式向采暖的地方进行持续的供热，同时能够将热器收集起来的太阳能直接的送到需要的室内，这样就能够弥补空气源热泵供热方面的严重不足，图1就是太阳能—空气源热泵并联供热系统的工作流程图：图1太阳能—空气源热泵并联供热系统的工作原理图以下介绍的是太阳能一空气源热泵并联供热系统的详细的作业流程：1、首先当供给室外的环境温度在白天的时候比较高的话，太阳能—空气源热泵的供热系数一般都是比较大的，同时制热量相对较高，这样就可以使得空气源热泵能够单独的对供给房进行持续供热。
太阳能集热器并联系统与串联系统运行详解
太阳能集热器并联系统与串联系统性能运行对比详解一．系统概况众所周知，太阳能集热的方式是受到太照的特定条件限制，要想得到更充分的利用，选择什么样的系统采取什么样的控制逻辑是关键，目前我国的太阳能热水工程基本采用并联系统，这种系统即使在晴天也需要辅助能源。
传统补充能量的办法一般是以电能和燃煤或者天然气来实现的，但是这几种能源都是价格昂贵，要提高太阳能集热系统的效率，还得从太阳能集热器结构，系统的连接方法和采取什么样的控制系统入手。
1.并联系统：本系统采用坡面朝南30°～45°工程模块，春、夏、秋季晴天热水升温慢，储热水箱温度不稳定且每天需要能源互补。
系统运行采用温差循环控制模式，春、夏、秋、冬季阴雨天全靠辅助能源。
太阳能系统几乎无用。
该系统所需循环管道长，至少是串联系统的3倍，热损大，系统效率较低，运营成本高，是不可取的太阳能工程系统。
系统简图如下：2.串联系统：本系统采用独有的真空集热管集中集热万能角度工程模块，春、夏、秋季晴天每天产能稳定产55-65℃热水且不需要任何互补能源。
系统运行采用定温+温差循环控制模式，春、夏、秋、冬季晴天以太阳能系统制热为主，阴雨天能以太阳能余热互补为辅。
以互补能源为主。
该系统所需循环管道少，热损小，系统效率高，运营成本很低，是目前我国太阳能热水工程系统首选. 系统简图如下：二．基本原理1.并联系统：冷水源直接进入储热水箱，集热系统温差循环，当用水的时候储热水箱水位下降，浮球阀同步补冷水，水箱中冷热水掺混导致水温较低，不能满足用水温度要求，此时系统必须开启辅助能源。
在冬季，由于太阳辐照度及环境温度都较低，集热系统基本不起作用，因此基本上是以辅助能源为主。
系统原理图如下：2.串联系统：系统先进行定温循环，冷水源直接进串联集热器系统，通过集热器加热，符合用水条件的热水进入大水箱储能，午后储能水箱到达储能定温高水位时，系统转换为温差循环，对储能水箱进行二次加热（系统控制采用本公司独有的定温循环+温差循环）。
太阳能-地源热泵联合系统
行业曲线 industry
影响力
真实度
行业关联度
太阳能—地源热泵联合系统
太阳作为地球最稳固的热源，其散发的太阳能具有储量大、无害、 使用长久、清洁等特点，被国际公认为是未来最具竞争性的能源之一。 地热能作为一种新型的洁净可再生能源，具有分布广泛、储量丰富、 单位成本低等特点。两种清洁能源的结合如太阳能—地源热泵联合系 统，是当今建筑节能领域的关键。
城市的热效应
采用太阳能地源热泵式空调比普通空调的能耗低，这样 可以降低城市的热效应，减缓城市热岛，而且对于改善局部 的气候也有帮助，甚至可以降低城市的大气污染。
太阳能—地源热泵联合系统的常见问题
对于太阳能系统，最重要的是太阳能的集热器，和发电 系统，而且我国长江中下游地区每年会出现两三个月的梅雨 季节，太阳辐射水平低，普通太阳能系统收集不到太多的太 阳能，而且存在普遍的价格昂贵问题。应着力对该系统的研 究工作加强。该系统最重要的还有储热技术，对于太阳能系 统，可以采用导热系数较小的保温材料，可以增加水箱的个 数，提高热水容量来解决这个问题。如果长期使用地源热泵 系统造成地下冷热源的不均匀，从而使整个系统的效能降低， 解决这个问题，则必须要保证冷热源之间的协调平衡。对于 现在的太阳能地源热泵联合系统还没有一个最佳的耦合方 式，而且初期成本高，和设备安装等问题都有待解决。而且， 未来如何让每个人都可以有机会，有能力享受到这份绿色资 源是未来发展的重要课题。
以弥补单独采用太阳在自然环境恶劣的条件下运行的不利条 件。在高海拔、低气压的高原地区，往往会出现土壤温度场 的不均衡的问题，这对于整个地源热泵系统的运行有着很大 的影响，同时也会破坏整个地区的生态平衡。但将地源热泵 与太阳能进行合适的耦合后，在采暖季运行时土壤温度场的 波动幅度相对较小，温度场比较均衡。这使得热泵机组装置 本身效率更高，太阳能对机组的效率提升也会大有帮助。
太阳能热水器的工作原理图解与结构图解
太阳能热水器的工作原理图解与结构图解太阳能热水器具有安装使用方便、节能效果明显的优点，可以吸收太阳能辐射能，并且把能量转换成热能，从而产生热水的一种设备。
在家庭用热水、商业用热水、工业制造用热水等方面都有广泛的应用，下面小编就为大家介绍一下太阳能热水器的工作原理与结构图解。
太阳能热水器工作原理太阳能热水器工作原理图1、吸热过程真空管式太阳能热水器：太阳辐射透过真空管的外管，然后被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水，此时水受热而温度逐渐升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。
随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。
平板式太阳能热水器：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，介质也可通过泵循环实现热量传递，因此就有源源不断的人能来保持水温的稳定。
2、循环管路直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水是因为通过重力的作用而提供动力；然而平板式则通过自来水的压力提供动力。
不过这两种太阳能集中供热系统均采用泵循环。
由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。
太阳能热水器自然循环集热原理示意图3、系统工作1）温差控制集热循环集热器温测器和水温感应器置入在太阳能热水地暖系统中，能够很好地吸收太阳能辐射后，促使集热管温度上升，然后当集热器温度和水箱温度水温差到达△t设定值时，通过检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，然而水被加热后又再次回到水箱中，使水箱内的水达到设定的温度。
2）地暖管道循环系统这个系统是增加热水循环泵作为不同点，然后通过控制器更好得控制地暖管道循环为工作原理。
然后再通过当水温达到设定温度时，自动启动地暖循环泵，使高温水通过地暖盘管在室内循环，从而使室内温度不断提高。
如果水箱水温开始低于某一设定值时，应当将地暖管道循环泵进行自动停止为最好的方式。
太阳能联供系统——供热、采暖、制冷（希奥特敦煌案例）
太阳能联供系统——供热、采暖、制冷（希奥特敦煌案例）中装希奥特太阳能联供系统技术简介中装希奥特能源科技有限公司⾸创“太阳能建筑供热/采暖/制冷联供系统”，是由公司多项专利技术：注⽔式承压循环玻璃真空集热管集热模块、电磁感应加热装置、多腔体分层蓄热系统及溴化锂吸收式制冷机组（中装希奥特与⽇本三洋公司定制产品）/远程智能控制系统优化组合⽽成，不仅提⾼太阳能保证率（希奥特办公建筑太阳能保证率70％），⽽且实现太阳能低品位热源制冷，填补了太阳能低品位热源制冷技术空⽩。
⽬前围绕该技术已经获得8项授权的专利，并于2013年获得国家科技成果，为该⾏业⽬前唯⼀国家科技成果。
因地制宜推⼴太阳能供暖制冷技术/太阳能联供系统技术中装希奥特公司于2015年2⽉参与《国家太阳能光热“⼗三五”规划专题研究》起草⼯作，提出在⼗三五期间建设200座太阳能供暖／制冷/供热联供⽰范⼯程的建议，在《太阳能利⽤⼗三五规划（征求意见稿）修改建议》中明确为“⿎励建设新能源⽰范城市和新能源应⽤产业园区、绿⾊能源⽰范县、区，建设200个太阳能全年综合利⽤的供热、供暖、制冷⽰范项⽬。
”太阳能联供系统敦煌市新能源产业⽰范基地应⽤案例敦煌市新能源产业⽰范基地，⾸航光热发电站⼚前区综合办公楼、宿舍建筑⾯积7480m2，于2017年底配置了中装希奥特太阳能供热-采暖-制冷系统，此项⽬是继⼤连可再⽣能源⽰范⼯程之后国内第⼆座太阳能联供系统。
⼤连市可再⽣能源⽰范⼯程——国内⾸座太阳能三联供系统（供热/采暖/制冷）敦煌市新能源产业⽰范基——（供热/采暖/制冷）该系统涵盖了多项专利技术并于2013年获得国家科技成果。
太阳能专利集热模块：187组（785.4平⽶），13度安装；专利分层蓄热⽔箱：105m3；专利电磁辅助加热500kW及500kW低温热源溴冷机组。
建筑冬季供暖室温设置20°，夏季制冷室温度设置25~26°，全年⽣活热⽔供应，年均⽇供⽔24吨（45°热⽔）。
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太阳能集热器
并联系统与串联系统性能运行对比详解一．系统概况
众所周知，太阳能集热的方式是受到太阳光照的特定条件限制，要想得到更充分的利用，选择什么样的系统采取什么样的控制逻辑是关键，目前我国的太阳能热水工程基本采用并联系统，这种系统即使在晴天也需要辅助能源。
传统补充能量的办法一般是以电能和燃煤或者天然气来实现的，但是这几种能源都是价格昂贵，要提高太阳能集热系统的效率，还得从太阳能集热器结构，系统的连接方法和采取什么样的控制系统入手。
1.并联系统：本系统采用坡面朝南30°～45°工程模块，春、夏、秋季晴天热水升温慢，储热水箱温度不稳定且每天需要能源互补。
系统运行采用温差循环控制模式，春、夏、秋、冬季阴雨天全靠辅助能源。
太阳能系统几乎无用。
该系统所需循环管道长，至少是串联系统的3倍，热损大，系统效率较低，运营成本高，是不可取的太阳能工程系统。
系统简图如下：
2.串联系统：本系统采用独有的真空集热管集中集热万能角度工程模块，春、夏、秋季晴天每天产能稳定产55-65℃热水且不需要任何互补能源。
系统运行采用定温+温差循环控制模式，春、夏、秋、冬季晴天以太阳能系统制热为主，阴雨天能以太阳能余热互补为辅。
以互补能源为主。
该系统所需循环管道少，热损小，系统效率高，运营成本很低，是目前我国太阳能热水工程系统首选. 系统简图如下：
二．基本原理
1.并联系统：冷水源直接进入储热水箱，集热系统温差循环，当用水的时候储热水箱水位下降，浮球阀同步补冷水，水箱中冷热水掺混导致水温较低，不能满足用水温度要求，此时系统必须开启辅助能源。
在冬季，由于太阳辐照度及环境温度都较低，集热系统基本不起作用，因此基本上是以辅助能源为主。
系统原理图如下：
2.串联系统：系统先进行定温循环，冷水源直接进串联集热器系统，通过集热器加热，符合用水条件的热水进入大水箱储能，午后储能水箱到达储能定温高水位时，系统转换为温差循环，对储能水箱进行二次加热（系统控制采用本公司独有的定温循环+温差循环）。
在补水时，冷水先通过集热器再进入储热水箱，充分利用集热器中的余热，使太阳能系统热利用率得到更高获取。
系统原理图如下：
串联系统储热大水箱内设置温度感应探头、两级水位感应探头，通过系统智能控制保证用户用水正常和稳定。
冬季系统采用超低温微循环保护系统，保证室外管路在严寒条件下安全运行。
三．串联系统互补的使用条件和范围
1.在每年的4月初到10月末，晴天系统不需启动互补能源，连续阴天系统自动启动互补能源，或者用水量超过系统
定量时系统自动启动互补能源，储能水箱在下水位时且太阳能余热用尽时系统自动启动互补能源，此时补入的能量仅是用水量的加热量，而非对满水箱加热，大大减小了辅助能源用量。
2.在每年的11月初到下一年的3月末，在取暖锅炉使用期间，利用锅炉的余热对太阳能集热系统的能量差额进行补充。
综上，本系统能够做到以太阳能为主，锅炉互补为辅。
四．结束语
综上所述：本公司设计的太阳能集热串联系统与现有的并联系统不同，具有集热效率高、辅助能源用量少，投资少、系统安全可靠等独特优点，该系统已获得国家实用新型专利。
几年来本公司在东北地区设计安装了多个太阳能集热串联系统，如在吉林松原五中安装的太阳能热水串联系统及太阳能开水串联系统，经过了三个冬季的考验；在四平时尚宾馆安装的太阳能串联系统，经过了二个冬季的考验；在长春武夷花园高层小区施安装的太阳能串联系统，经过了八个冬季的考验；以上系统的成功运行表明，太阳能串联集热系统即使在严寒的冬季也可以具有较高的集热效率。
下面以吉林化纤集团五纺车间企业浴室的太阳能热水工程为例，施工环境温度：-36℃，系统运行环境温度最低达到-41℃，晴天太阳能制热水温度50～60℃。
吉林化纤集团五纺车间企业浴室的太阳能串联系统现场图
1.太阳能集热器：该集热器为钢结构组合支架、万能角度集中集热的形式。
集热器上方360度四季朝阳。
2.太阳能集热器系统组合：单系统为串联独立控制，系统与系统之间并联独立控制，冷水必须经集热器进入储热水箱。
3.集热循环系统：系统控制采用本公司独有的定温循环+温差循环，集热器系统对储能水箱有二次加热功能和集热器系统余热利用功能，真正做到了以太阳能集热为主，以辅助
能源运行为辅。
4.电磁阀、单向阀备有双层水质过滤保护。
系统备有超压保护、冬季备有防冻低温微循环保护，集热器采用防爆管和防气赌功能。
5.储热水箱是所有系统的指挥中心，电气控制系统是所有系统的执行中心，均采用国家标准型号器件。
特别对蒸汽互补采用了超高温安全保护措施，减少运行故障，便于维修。
达到一年四季全天候使用之目的。
6、冬季太阳能管道循环系统在正常超低温保护的前提下，设计了电伴热带解冻装置。
中国太阳能工程联盟工程中心许国
淮海工学院新能源科学与工程系邵理堂
连云港国鑫太阳能工程有限公司许鸽
2013年5月3日。