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太阳能利用技术***2013.5.20一、太阳能利用简史二、太阳能特点及利用方式三、中国的太阳能资源四、太阳能技术应用一、太阳能利用简史人类利用太阳能已有3000多年的历史，但是把太阳能作为一种能源和动力加以利用，却还不到400年的历史。第一阶段1615-1900第二阶段1901-1920第七节段1981-1991第五阶段1966-1973第八阶段1992年至今第六阶段1974-1980第三阶段1921-1945第四阶段1946-1965二、太阳能特点及利用方式太阳辐射能植物大气层海洋建筑物人工集热器生物质风海洋能被动式热光电太阳能动力可用能源太阳能利用基本方式光热利用：太阳辐射能热能太阳能发电：光-热-电转换和光-电转换光化利用：太阳辐射能直接分解水制氢的光化学转换光生物利用：植物光合作用，太阳能转换生物质太阳能优、缺点：1）太阳能数量巨大，每年到达地球表面的太阳能是目前全球总能耗的20000倍；2）太阳能是一种取之不尽用之不尽的能源（太阳已经生存了150亿年，还可以1000亿年，而地球可能还能生存50多亿年）；3）太阳能无处不在；4）太阳能清洁安全。缺点：能流密度低、供能的不连续性，太阳能设备的转换效率低和设备投资高。三、中国的太阳能资源地区类型年日照时数（h/a）年辐射总量（MJ/m2·a）等量热量所需标准燃煤包括的主要地区一类3200-3300太最丰富地区6680-8400225～285kg宁夏北部，甘肃北部，新疆南部，青海西部，西藏西部二类3000-3200较丰富地区5852-6680200～225kg河北西北部，山西北部，内蒙南部，宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部，新疆南部三类2200-3000中等地区5016-5852170-200㎏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，广东南部四类1400-2000较差地区4180-5016140-170㎏湖南，广西，江西，浙江，湖北，福建北部，广东北部，陕西南部，安徽南部五类1000-1400最差地区3344-4180115-140㎏四川大部分地区，贵州太阳能技术应用太阳光伏发电系统太阳能热发电系统太阳能制冷与空调太阳能干燥太阳房太阳灶太阳热水器太阳集热器太阳能温室四、太阳能技术应用太阳集热器●太阳集热器：●太阳集热器的分类：低温集热器：工作温度在100℃以下中温集热器：工作温度在100-200℃高温集热器：工作温度在200℃以上按集热器的工作温度分类吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。按集热器的工质分类液体集热器空气集热器按是否聚光分类聚光集热器非聚光集热器透明盖吸收体绝缘体外壳按是否跟踪太阳分类跟踪集热器非跟踪集热器平板集热器真空集热器按是否有真空空间分类平板型集热器构造及传热示意图吸热体玻璃盖板壳体保温材料平板型集热器平板集热器吸热体的基本类型a管板式b翼管式c扁盒式d蛇管式集热器盖板无盖板:适用夏季游泳池加热，成本低廉，加热水温低，流量大双层盖板（选择性或非选择性涂层）:用于环境寒冷地区，但由光学效率降低，影响总体效率单层盖板（选择性涂层）:适用于春夏秋三季生产60-70oC低温生活热水单层盖板（普通黑漆）:适用于春夏秋三季生产40-46oC低温生活热水真空管型太阳集热器将吸热体与透明盖层之间抽成真空的太阳集热器。真空管集热器分类：全玻璃真空管集热器金属吸热体真空管集热器全玻璃真空管的结构1、内玻璃管2、太阳选择性吸收涂层3、真空夹层4、外玻璃管5、支承件6、吸气剂7、吸气膜U型管式真空管带反光板的真空管集热器热管式真空管集热器热管工作原理管子的一端为蒸发段，吸收热量，另一端为冷凝段释放热量。当管子的蒸发段被加热时，液体在网中气化，蒸发的蒸汽从管心流向冷凝段，蒸汽向外部释放热量，重新凝结为液体，再流回蒸发段。太阳热水器利用温室原理，将太阳的能量转变为热能，并向水传递热量，从而获得热水的装置。按照GB/T18713和NY/T513，储热水箱的容水量在0.6t以下为家用太阳热水器，大于0.6t则称为太阳热水系统或太阳热水工程。家用紧凑式热管真空管型家用太阳能热水器类型●家用闷晒型●家用平板型●家用紧凑式热管真空管型●家用紧凑式全玻璃真空管型家用闷晒型太阳热水器单筒式热水器家用平板型太阳热水器家用紧凑式全玻璃真空管式平板与真空管热水器对比分析产品类型平板型（普通）玻璃真空管日产水量/kg·m-280~11070~100产水温度/℃40~6040~60效率/%≥45≥45价格较低偏高抗腐蚀性一般好安装维修方便不便防冻差好结垢情况有有太阳能热水系统按系统运行方式分类自然循环系统强制循环系统直流式系统直接加热系统间接加热系统自然循环系统强制循环系统a、热虹吸式直流式系统直流式，指水一次通过集热器就被加热到所需的温度，所以又称一次式。它是一种开式太阳热水系统。分为热虹吸式和定温放水式两种.按集热与供热水范围分类集中供热水系统集中分散供热水系统分散供热水系统太阳灶利用太阳辐射能，通过聚光、传热、储热等方式获取热量，进行炊事烹饪事物的一种装置。太阳灶可以分为以下三大类:箱式太阳灶、聚光式太阳灶、其它太阳灶1956年上海诞生中国第一台太阳灶，目前太阳灶有上百万台，是世界上推广应用最多的国家。箱式太阳灶箱式太阳灶:利用黑体吸收太阳辐射能的原理制造的。加反射镜的箱式太阳灶1、反射镜2、支架3、灶体4、铝板空箱体5、玻璃盖板6、炉门7、支柱8、底框聚光式太阳灶1、转动轮2、底架3、小轮4、灶面5、手轮6、定位杆7、手柄8、后支杆9、前支杆10、锅圈11、平型拉杆旋转抛物面聚光式太阳灶折叠式聚光太阳灶新型太阳灶热管式太阳灶室内太阳灶储热太阳灶热管真空集热管散热片蓄热材料绝热体1-吸热管2-聚热器3-第一回路4-泵5-隔热层6-第二回路7-锡8-开关9-炉盘1-聚光器2-热管蒸发器3-支撑管4-散热板5-热管冷凝端6-换热器7-硝酸盐8-绝热层9-泵10-开关11-炉盘12-地面太阳灶的反光材料普通玻璃镜片高纯铝阳极氧化反光材料聚酯薄膜真空镀铝反光材料太阳灶壳体材料其它材料的壳体塑料灶壳薄壳铸铁灶壳菱苦土灶壳玻璃钢灶壳水泥灶壳太阳房太阳房是利用太阳能进行采暖和空调的环保型生态建筑，它不仅能满足建筑物在冬天的采暖要求，而且也能在夏天起到降温和调节空气之作用。太阳房必须具有辅助热源，包括煤、气、油或电能。因此，严格来讲太阳房是一种节能建筑。太阳房类型被动式主动式主动式太阳房以太阳能集热器代替煤、石油、天然气、电等常规能源的锅炉的采暖系统。集热器房间散热器热水管泵冷水管储热水箱冰岛美丽的被动式太阳能房子被动式太阳能房子室内（法兰西岛地区）被动式太阳房被动式太阳房是指靠冬季太阳高度角低的自然特点，以房屋结构本身实现集热、储热和释热功能的采暖建筑。希腊当代被动式太阳房被动式太阳能房子室内(b)集热蓄热墙式（a)直接受益式(c)附加温室式被动式太阳房集热形式直接受益式集热蓄热墙式附加温室式屋顶集热蓄热式热虹吸式集热、储热和释热过程太阳能干燥太阳能干燥器温室型集热器型集热器-温室型整体式太阳能干燥就是使被干燥的物料，或者直接吸收太阳能并将它转换为热能，或者通过太阳能集热器所加热的空气进行对流换热而获得热能，继而再经过以上描述的物料表面与物料内部之间的传热、传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去，最终达到干燥的目的。温室型太阳能干燥器１—太阳光；２—玻璃；３—排气口；４—干燥室；５—墙体；６—黑色涂层；７—进气口１—墙体；２—透明盖板；３—物料；４—物料架；５—烟囱；６—活阀；７—空气集热器型太阳能干燥装置１—空气集热器；２—风管；３—加热器；４—主风管；５—风阀；６—风机集热器-温室太阳能干燥装置整体式太阳能干燥装置太阳能温室太阳能温室就是利用太阳的热量，来提高塑料大棚内或玻璃房内的室内温度，以满足植物生长对温度的要求，所以也成为人工暖房。太阳能温室的分类：根据用途分类展览温室栽培与生产温室繁殖温室室内温度分类高温温室冷室中温温室低温温室根据温室的结构类型土温室混凝土结构温室钢结构温室非金属结构温室砖木结构温室太阳能与温室结合方式被动太阳能温室主动太阳能温室根据温室透光材料分类玻璃窗温室其他透光材料的温室塑料薄膜温室日光温室日光温室：是指具有充分采光、严密保温或补充加温、空气对流等良好设备，用于种植或养殖生产的一种设施。日光温室的类型结构及环境调控现状普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二代节能型日光温室、第三代节能型日光温室竹木结构普通型日光温室大约占65%；第一代钢骨架节能型日光温室大约占20%，第二代节能型日光温室大约占15%；第三代节能型日光温室大约占0.01%不加温温室类型占总量的92.2%，加温温室占7.8%第一代日光温室—海城感王式日光温室（20世纪80年代中期）第一代节能型日光温室（20世纪90年代初期）温室脊高2.8～3m，跨度约6～7m，采光、增温和保温性能都比第一代日光温室有显著提高,内外温差可达20～25℃。瓦房店琴弦式日光温室鞍Ⅱ型日光温室第二代节能型日光温室（20世纪90年代中期至21世纪初期）温室脊高3.3～3.5m，跨度6.5～8m，在北纬42°及其以南地区，正常年份冬季基本不加温（连阴天和极冷天少量加温）可越冬生产蔬菜的目标。最冷日室内外温差达到30℃～35℃，平均温度比普通温室高3℃～5℃，节能特别显著。辽沈Ⅰ型辽沈II型辽沈III型第三代节能型日光温室—辽沈Ⅳ型日光温室（现在）温室脊高5.5m，跨度12m，大幅度增加了温室空间，并首次设计制造了缀铝箔夹心聚苯板空心墙体，提高了大型日光温室的墙体保温能力。太阳能制冷与空调●建筑耗能量超过全国总耗能量的1/4以上，且有继续上升的趋势。其中，住宅和公共建筑的空调在全部建筑耗能中占有很大的比重●温室气体排放量正在快速增长，我国目前已成为世界上温室气体排放第二大国太阳能空调的意义起步阶段坚持阶段实用阶段70年代末至80年代初小型氨—水吸收式制冷试验样机80年代中后期至90年代初当时许多技术难题未能解决,一时难以看到成效而得不到支持,研究的队伍和规模大大缩小,仅存少数单位仍坚持基础性研究和机组试验“九五”计划期间国家科技部把“太阳能空调”列为重点科技攻关项目,计划建成示范性系统,以促进太阳能空调的推广应用我国太阳能空调的发展制冷、制冷过程、人工制冷过程制冷，就是使某一系统的温度低于周围环境介质的温度并维持这个低温。此处所说的系统可以是空间或者物体；而此处所说的环境介质可以是自然界的空气或者水。人工制冷过程是指在外界的补偿下将低温物体的热量向高温物体传送的过程。制冷过程是指从被冷却系统取出热量并转移热量的过程。制冷以使用的补偿过程的不同可分为两大类:消耗热能、消耗机械能。太阳能制冷系统的类型太阳能制冷可以通过太阳能光电转换制冷和光热转换制冷两种途径来实现。太阳能光热转化制冷系统主要有以下几种类型太阳能吸收式制冷系统太阳能吸附式制冷系统太阳能除湿式制冷系统太阳能蒸汽喷射式制冷系统太阳能蒸汽压缩式制冷系统太阳能热发电系统通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式。太阳能发电目前主要有两种基本途径太阳能热发电太阳能光伏效应发电太阳能热发电系统工作原理太阳能热动力发电，利用太阳集热器将太阳能收集起来，加热水或其他工质，使之产生蒸气，驱动热力发动机，再带动发电机发电；也就是说，先把热能转换成机械能，然后再把机械能转换为电能。太阳能热发电系统与火力发电系统的工作原理基本上是相同的，其根本区别在于热源不同，前者以太阳能为热源，后者则以煤炭、石油和天然气等化石燃料为热源。太阳能热发电系统组成太阳能热发电系统由集热子系统、热传输子系统、蓄热与热交换子系统和发电子系统所组成太阳能热发电系统基本类型20世纪80年代以来，美国、意大利、法国、前苏联、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立起各种不同类型的试验示范装置和商业化试运行装置1950年原苏联设计建造了世界第一座塔式太阳能热发电小型试验装置1976年法国在比利牛斯山区建成世界第一座电功率