5太阳能在生态建筑中的应用

2019/8/10荆有印[e-mail]1太阳能在生态建筑中的应用太阳地球月亮2019/8/10荆有印[e-mail]2太阳能在生态建筑中的应用1.利用太阳能的途径及重要意义（1-9）--我国太阳能资源分布--利用太阳能供热、制冷的途径--利用太阳能供热、制冷的重要意义2.太阳能集热器（10-46）3.太阳能热水系统（46-53）4.太阳能热水系统与建筑一体化（54-58）5.太阳能热水采暖（59-65）6.太阳能制冷与空调（66-115）7.太阳能发展趋势与前景（116-132）2007年保定启动太阳能之城工程2009年河北“追风逐日”工程2019/8/10荆有印[e-mail]31.太阳能应用途径及重要意义2019/8/10荆有印[e-mail]41.1我国太阳能资源分布2019/8/10荆有印[e-mail]51.1我国太阳能资源分布类别名称全年日照时数(h)全年日照辐射量(MJ／cm2.a)主要包括地区Ⅰ丰富区3200～330O6700～8370青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地，特别是西藏，居世界第二位。Ⅱ较丰富区3000～32005860～6700河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。Ⅲ中等区2200～30005020～5860山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。Ⅳ较差区1400～22004190～5020湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。Ⅴ最少区1000～14003350～4190四川、贵州、重庆等地。2019/8/10荆有印[e-mail]61.1我国太阳能资源分布一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于5860MJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。2019/8/10荆有印[e-mail]71.2利用太阳能供热、制冷的途径太阳能集热器太阳能光伏发电2019/8/10荆有印[e-mail]81.3利用太阳能供热、制冷的意义--北方城镇建筑采暖用能1.5亿吨标煤/年，相当于非发电用煤15%；空调用电日益增长；--过渡地区采暖需求增长；--南方建筑能耗主要为空调除湿（南方城市夏季空调用电占总电量40％以上）；--生活热水用能急剧增加。太阳能可在建筑生活热水供应、采暖空调等高能耗环节发挥重要作用！2019/8/10荆有印[e-mail]91.3利用太阳能供热、制冷的意义•四季供应热水􀂅•夏季空调•冬季采暖􀂅•强化室内自然通风•自然采光照明􀂅•部分电力供应。。。各类建筑是利用太阳能资源的良好载体2019/8/10荆有印[e-mail]102.太阳能集热器2019/8/10荆有印[e-mail]112.太阳能集热器用太阳能加热低温热水（＜100℃）的太阳能热水系统，是当前太阳能热利用中技术最成熟、经济最具竞争力、应用最广泛、产业化发展最快的领域。2019/8/10荆有印[e-mail]122.太阳能集热器太阳集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置。--平板型太阳集热器--真空管太阳集热器2019/8/10荆有印[e-mail]132.1平板型太阳集热器（1）分类（按工质）•液态集热器•空气集热器（2）特点•结构简单，工作可靠，成本较低。•可同时利用直射辐射和散射辐射。•热流密度较低，故工质的温度也较低，运行安全。2019/8/10荆有印[e-mail]142.1平板型太阳集热器（3）应用范围•工业生产：如锅炉进水预热、牛奶加工、鱼肉食品加工、制革续丝、印染及电影胶卷冲洗等。•生活及服务业：如集体浴室、住宅、别墅、理发馆、餐厅、医院、旅馆等。•采暖、空调及制冷：美国、日本、西欧和中国都有采暖、空调及制冷示范工程，但成本较高。•农业生产：农作物干燥、温水养鱼、温室种植及养殖、中药材干燥、传统工艺品烘干等。•游泳池加热：国内已经建成或计划兴建全年使用的室内太阳能游泳池。2019/8/10荆有印[e-mail]152.1平板型太阳集热器（4）构造平板型太阳集热器一般由吸热板、盖板、保温层和外壳等组成，如图所示。平板型太阳集热器组成示意图2019/8/10荆有印[e-mail]162.1平板型太阳集热器（5）工作过程阳光透过玻璃盖板照射在表面有涂层的吸热板上，吸热板吸收太阳辐射能量后温度升高，将热量传递给集热器内的工质，工质温度升高后，作为有用能量输出。2019/8/10荆有印[e-mail]172.1平板型太阳集热器（6）性能参数1）能量平衡方程平板型太阳集热器实际上是一个热交换器，是将太阳辐射能转换成热能的设备。其能量平衡，如图所示。平板型太阳集热器能量平衡图SQ--单位时间内集热器的有用输出能量；--单位时间内集热器的能量损失；--单位时间内集热器的热容变化率。SuLAQQQQSuLAQQQQSuLAQQQQ2019/8/10荆有印[e-mail]182.1平板型太阳集热器--单位时间内集热器吸收到的太阳辐射能量：SuLAQQQQSQ--单位时间内集热器的有用输出能量；--单位时间内集热器的能量损失；--单位时间内集热器的热容变化率。SuLAQQQQSuLAQQQQSuLAQQQQ2019/8/10荆有印[e-mail]192.1平板型太阳集热器也可写成)(aHRAQCAAc--集热器采光面积，m2；HR--太阳辐照度，W/m2；(τa)--盖板透过率与吸热板吸收率的乘积，％。SQ2019/8/10荆有印[e-mail]202.1平板型太阳集热器--单位时间内集热器的能量损失：)(apLCLttUAQUL--集热器总热损系数，W／(m2.℃)；tp,ta--吸热板和环境温度，℃。SQ2019/8/10荆有印[e-mail]212.1平板型太阳集热器--单位时间内集热器的有用输出能量：--单位时间内集热器的热容变化率：)(..ifofpCuttMCAQ)/(ddtCQCStf.o,tf.i--集热器的出、入口处介质温度，℃；M--集热器单位面积介质的质量流量，kg／(m2.h)；Cp--介质的定压比热，kJ／(kg.℃)；Cc--集热器的热容量，kJ/℃；τ--时间，s；t--温度，℃。2019/8/10荆有印[e-mail]222.2真空管太阳集热器2.2真空管太阳集热器采用高真空技术和优质选择性吸收涂层，大大降低了集热器的总热损真空管太阳集热器可以在中、高温下运行，也能在寒冷的冬季及低日照与天气多变的地区运行尤其在阴天及每天早晚和冬季具有比一般平板型太阳集热器高得多的集热效率。按真空管封装结构分为：--全玻璃真空管太阳集热器--金属--玻璃真空管太阳集热器2019/8/10荆有印[e-mail]232.2真空管太阳集热器⑴全玻璃真空管太阳集热器由多根全玻璃真空太阳集热管插入联箱而组成。1--水箱外壳2--保温层3--水箱内胆4--排气溢流孔5--密封胶圈6--外水箱端盖7--防尘圈8--电加热器预留孔9--真空集热管10--进出水孔11--漫反射板12--护罩尾托13--支架2019/8/10荆有印[e-mail]242.2真空管太阳集热器⑴全玻璃真空太阳集热管1)构造由内、外两层玻璃管构成内管外表面具有高吸收率和低发射率的选择性吸收膜夹层之间抽成高真空，其形状如一个细长的暖水瓶胆2019/8/10荆有印[e-mail]252.2真空管太阳集热器全玻璃真空集热管1-外玻璃管2-内玻璃管3-真空4-有支架的消气剂5-选择性吸收表面2019/8/10荆有印[e-mail]262.2真空管太阳集热器全玻璃真空集热管太阳能热水器，是利用真空集热管所具有高太阳能吸收比和低发射比涂层，将吸收的太阳辐射转换成热能，将管内的水加热，利用冷水比重大、热水比重轻的自然循环的原理，在真空管内形成冷水下沉、热水上浮的自然循环，通过不断的循环，最终使水箱内的水温逐渐升高，并储存与其中。2)工作原理：2019/8/10荆有印[e-mail]272.2真空管太阳集热器2）种类和特点全玻璃真空太阳集热管尽管有许多优点，但由于管内装水，在运行过程中若有1根管坏了，整个系统就要停止工作。为此人们开发了：--全玻璃U形管真空集热管--全玻璃热管真空集热管2019/8/10荆有印[e-mail]282.2真空管太阳集热器全玻璃U形管真空集热管2019/8/10荆有印[e-mail]292.2真空管太阳集热器全玻璃热管真空集热管2019/8/10荆有印[e-mail]302.2真空管太阳集热器2019/8/10荆有印[e-mail]312.2真空管太阳集热器真空管内没有水，如果1支真空集热管损坏，不会影响整个系统的运行。特点：不改变全玻璃真空太阳集热管的结构，产品运行的可靠性提高。2019/8/10荆有印[e-mail]322.2真空管太阳集热器⑵金属--玻璃真空管太阳集热器同样也是由多根同种类型的真空集热管组合而成。根据集热管的结构，可以分为：U形管式、同轴套管式、热管式、内聚光式、直通式和贮热式等。1）U形管式真空集热管如图所示。按插入管内的吸热板形状不同又分为平板翼片和圆柱形翼片。2019/8/10荆有印[e-mail]332.2真空管太阳集热器U形管式真空集热管平板翼片圆柱形翼片2019/8/10荆有印[e-mail]342.2真空管太阳集热器2）同轴套管式真空集热管同轴套管式真空集热管又称直流式真空集热管，如图所示。同轴套管式真空集热管吸热管是两根内外相套的金属管，外管与吸热板加以焊接，外管底部封死，外管与玻璃熔封并引出真空管外，真空管内抽真空。2019/8/10荆有印[e-mail]352.2真空管太阳集热器工作时冷水从内管进入，经吸热板加热后，热水通过内外管的夹层向外流出。特点：热效率较高，运行可靠。3）热管式真空集热管根据吸热板的不同，热管式真空集热管又分为：热管--平板翼片结构和热管--圆筒翼片结构。2019/8/10荆有印[e-mail]362.2真空管太阳集热器组成：由热管、吸热板、真空玻璃管组成。工作原理：太阳光透过玻璃照射到吸热板上，吸热板吸收的热量迅速将热管内的工质汽化，被汽化的工质升到热管冷凝端，加热水箱或联箱中的水，同时工质放出汽化潜热后冷凝成液体，在重力作用下又流回热管的下端，如此重复工作，不断地将吸收的辐射能及时迅速地传递给需要加热的介质(水)。热管--平板翼片热管--圆筒翼片2019/8/10荆有印[e-mail]372.2真空管太阳集热器4）内聚光式真空集热管内聚光式真空集热管是在真空管内加聚光反射面的一种集热管，如图所示。组成：由聚光反射面、吸热管和真空玻璃管等组成。特点：运行温度较高，有时可达150℃以上；不需要跟踪设备；制造比较困难。内聚光式真空集热管2019/8/10荆有印[e-mail]382.2真空管太阳集热器5）直通式真空集热管如图所示。按真空管内的吸热结构，可分为吸热管板结构与吸热管结构。直通式真空集热管吸热管板吸热管2019/8/10荆有印[e-mail]392.2真空管太阳集热器传热介质由吸热管的一端流入，在真空管内加热后，从另一端流