太阳能集热器并联系统与串联系统运行详解

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）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）。

太阳能光伏发电系统的组串与并联连接方式太阳能光伏发电系统是利用光伏电池将太阳能转化为电能的一种可再生能源发电系统。

在太阳能光伏发电系统中，组串与并联是实现光伏电池阵列的重要连接方式。

本文将介绍太阳能光伏发电系统中的组串与并联连接方式，并探讨其优缺点。

一、组串连接方式组串连接方式是将多块光伏电池按照一定的排列方式连接在一起形成组串。

在组串连接方式中，光伏电池的正极与负极相连接，形成单个输出端。

常见的组串连接方式包括串联连接和串并联混合连接。

1. 串联连接串联连接是将多块光伏电池按照顺序连接在一起，将一个电池的正极与下一个电池的负极相连接。

串联连接可以增加组串的输出电压，提高电能利用效率。

然而，串联连接也存在一些问题，比如一个电池故障会导致整个组串的输出减少甚至中断。

因此，在进行串联连接时，需要保证每个光伏电池的质量和性能一致。

2. 串并联混合连接串并联混合连接是将多个小组串（每个小组串包含多块光伏电池的串联连接）按照一定方式进行并联连接。

串并联混合连接可以在一定程度上解决串联连接中单个电池故障的问题。

当一个小组串中的电池出现故障时，其他小组串仍可正常工作，保证整个系统的输出。

同时，串并联混合连接也能提高系统的可靠性和灵活性。

二、并联连接方式并联连接方式是将多个组串连接在一起形成光伏电池阵列。

在并联连接方式中，光伏电池的正极与正极相连接，负极与负极相连接。

并联连接可以增加系统的输出电流，提高发电能力。

常见的并联连接方式有直接并联和间接并联。

1. 直接并联直接并联是将多个组串的正极和负极分别相连接，形成单个正极输出端和单个负极输出端。

直接并联是一种简单有效的连接方式，适用于小型太阳能光伏发电系统，具有安装和维护成本低的优点。

然而，直接并联也存在一些问题，如多个组串之间可能存在电压差，会导致发电系统的性能下降。

2. 间接并联间接并联是将多个组串通过一个中央控制器或者逆变器相连接。

中央控制器或者逆变器可以协调各个组串的输出，保证整个系统的稳定性和性能。

太阳能热水器热水循环工作原理太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备，它通过一系列复杂的工作原理，将太阳能转化为热能，提供热水供应。

其中，热水循环是太阳能热水器运行的关键环节。

太阳能热水器的基本原理太阳能热水器主要由集热器、储水罐和循环系统组成。

集热器通常是一组黑色的吸热板，利用阳光直接照射到板面上，将光能转化为热能。

热水循环系统则通过泵将冷水从储水罐中抽出，经过集热器吸热，变热后返回到储水罐中。

太阳能热水器热水循环工作原理1.吸热过程：当太阳光照射到集热器上时，吸热板会吸收光能并转化为热能，使集热器表面温度升高，从而将周围空气加热。

冷水泵将冷水从储水罐中抽出，通过循环管道输送至集热器内部，经过吸热板吸收热能而变热。

2.自然对流循环：热水具有较低的密度，会产生浮力，使得热水向上浮动，冷水则向下沉降，形成自然对流。

这种对流现象促使热水通过集热器和储水罐之间的管道循环流动，实现热水被持续加热的效果。

3.热水储存：经过集热板吸热后的热水被输送回储水罐中储存。

当用户需要热水时，可以直接从储水罐中取出通常温度较高的热水使用。

4.循环补水：随着热水的循环和使用，部分热水会被消耗，储水罐中的水位可能下降。

为保持系统运行稳定，太阳能热水器通常设计有循环补水系统，根据水位自动补充冷水，保持储水罐中水位和水温的合适水平。

通过以上工作原理的循环往复，太阳能热水器能够实现将太阳能转化为热能并提供热水的功能。

热水循环系统的稳定运行对于太阳能热水器的性能至关重要，合理设计和维护循环系统能够提高太阳能热水器的效率和使用寿命。

以上是关于太阳能热水器热水循环工作原理的简要介绍，希望能够帮助您更好理解太阳能热水器的工作原理和性能表现。