太阳能利用技术.ppt

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1、太阳能利用技术,主要内容,太阳能光热利用技术,太阳能光电利用技术,概 述,太阳能光热利用技术,太阳能光电利用技术,概 述,太阳能光热利用技术,太阳能光电利用技术,概 述,太阳能光热利用技术,第一部分,概 述,建筑能耗,2020年,3.5亿tce25.5%,随着城镇化的推进，我国建筑数量在不断增加，已成为建筑能耗增长的钢性动力。建筑能耗的增长趋势如下所示：,2008年,2004年,6.55亿tce超过1/3,预测：10.89亿tce，其中空调峰值负荷相当于10个三峡电站的满负荷,医院,常规能源储量,煤,石油,天然气,铀,常规能源使用时不仅会带来环境问题，而且其不可再生，储量有限，据美国能源部等能

2、源机构统计，各种能源的使用年限为：,国家政策法规,与可再生能源相关,与建筑节能相关,2004.12节能中长期专项规划2005.6建设部关于建设领域资源节约今明两年重点工作的安排意见2006.7“十一五”十大重点节能工程实施意见2006.8建设部、财政部关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见2006.9可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法2008.8民用建筑节能条例,2005.2中华人民共和国可再生能源法2006.8国务院关于加强节能工作的决定2007.6节能减排综合性工作方案2007.9可再生能源中长期发展规划2007.10中华人民共和国节约能源法,与可再生能源相关,必然性,开发和利用可再

3、生能源势在必行！,我国太阳能资源分布情况,一般来说，在年日照时数大于1200 小时，年太阳辐照量大于3500MJ/m2的地区，选用太阳能利用系统都将获得良好的经济效益。,太阳能利用的技术评价,建筑自然冷热源的评价指标包括环境友好性和社会友好性、容量、可靠性与稳定性、持续性和可再生性以及易获取性等。太阳能作为冷热源的评价结果如下：,太阳能是一种很好的热源！,第二部分,太阳能光热利用技术,主要内容,太阳能热利用技术,集热元件,太阳能热利用系统,系统测评,太阳能集热器种类特点适用性,太阳能热水系统典型太阳能热水系统的原理及特点各种系统的适用性太阳能热水系统的设计太阳能采暖,测试测试参数测试工具工程评

4、价太阳能得热量,工程实例,集热元件,太阳能集热器是指吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。太阳能集热器是太阳能热利用系统中的核心部件之一，其集热性能直接影响整个系统的节能性。因此，对于太阳能热利用系统，根据当地气候条件和太阳能资源状况，结合不同太阳能集热器自身的特点，选择适宜的集热器是非常重要的。,集热元件,目前市场上主要有四种太阳能集热器：平板式集热器、全玻璃真空管集热器、热管式真空管集热器、U型管真空集热器。,平板式集热器,全玻璃真空管集热器,热管式真空管集热器,U型管真空集热器,集热元件,平板式集热器 原理：阳光透过透光盖板照射在表面涂有高太阳能吸收率涂层的吸热板上，吸热板吸收

5、太阳能后温度升高，将热量传递给集热器内的热媒，使热媒温度升高，作为集热器的有用能量输出；同时温度升高后的吸热板不可避免地要向四周散热，成为集热器的热量损失。特点：集热面积大，得热量高，后期维修维护费用少，易于与建筑结合；环境温度较低时，热损失大，存在集热管破裂、冻结等问题，在寒冷地区不能全年运行。,集热元件,全玻璃真空管集热器 原理：全玻璃真空管太阳能集热器是由多根全玻璃真空太阳能集热管插入联箱组成，工作原理与平板式太阳能集热器类似。特点：保温性能好，热损失小，在低温环境中也有较高的热效率；玻璃管易破碎，承压能力低。,集热元件,热管式真空集热器 原理：吸热板吸收穿过玻璃管的太阳辐射能并将其转换

6、成为热能，再传导给与其紧密结合的热管，使热管蒸发段内的工质迅速汽化；工质蒸汽上升到热管冷凝段冷凝放热，将热量传递给集热器的传热工质，然后依靠其自身的重力流回到蒸发段，重复上述过程。特点：热性能好、热效率高、工作温度高等优点，系统承压能力强、热容小、系统启动快，抗严寒能力强，即使在寒冷地区亦可全年使用；但其成本较高。,集热元件,U型真空管集热器 原理：在全玻璃真空管中插入弯成U型的金属管，在U型金属管和全玻璃真空管之间，同样有与二者均紧密接触的金属翅片，担负二者之间的热传导工作。被加热流体在金属管中流过，吸收全玻璃真空管收集的太阳能辐射热量而被加热。特点：不存在炸管泄漏问题，可以承压运行；成本偏

7、高，系统阻力大，循环介质容易过热汽化。,集热元件,太阳能热利用技术,在众多太阳能利用技术中，太阳能热利用是一种可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍、最现实、最有前途、最有可能替代化石能源消耗的太阳能利用方式与技术之一。太阳能热利用的范围包括太阳能热水系统、太阳能采暖系统、太阳能制冷空调系统、太阳能干燥系统、太阳能海水淡化系统、太阳能热发电系统等。,太阳能热水系统分类,分户集热、分户储热的单机式太阳能热水系统,集中集热、分户储热的半集中式太阳能热水系统,集中集热、集中储热的集中式太阳能热水系统,太阳能热水系统按集热、储热方式分类,单机式太阳能热水系统,分体式：换热介质通过循环泵在集热

8、器和水箱内换热盘管中循环，将太阳热能传递到水箱中，用水时靠自来水水压将热水顶出,一体式(非承压)：集热器与水箱一体形成非承压直插式太阳能热水器，白天水在集热器中加热后存储在水箱中，用水时采用落水法或顶水法取水,特点：用户单独安装、独立使用，系统简单，且互不干扰，不存在计费问题，物业管理方便；因无可靠的回水系统，不 能做到即开即热，无资源共享，系统能源利用不充分。适用于统一安装的多层建筑。,单机式太阳能热水系统,一体式 原理：利用被加热水内部的温度梯度形成的密度差，使高温水上行进入水箱，从而使储热水箱中的水加热。特点：换热速度快；经济实惠，安装维护方便；便于推广，主要适合城镇、农村应用；由于集热

9、器和水箱一体化，安装后会影响建筑的美观；对于多层建筑，应统一规划安装。,单机式太阳能热水系统,强制循环系统原理：防冻液在集热器中吸热后，进入储水箱内的热交换器与冷水进行热交换，然后又回到集热器中。特点：承压运行，系统性能稳定、安全，无漏水风险；集热器不结垢，使用寿命长；系统有循环动力，储水箱位置不受限制，但同时也增加了系统能耗。,自然循环系统原理：利用不同温度下水的比重不一样，热水上行的原理，集热器集热与水箱进行自然式热交换，来加热水箱中的水。特点：系统简单，运行可靠，不消耗任何能源；但水箱位置必须比集热器高，循环动力较小；储热水箱往往选用壁挂式，集热器采用栅栏式安装。,分体式按循环动力分类,

10、分体式安装效果图 集热器镶嵌于屋顶,分体式安装效果图 集热器栅栏,集中式太阳能热水系统,原理 生活热水集中加热到所需温度后，再送入各个用水点。按生活热水与集热器内传热工质的关系，该系统又可分为直接式系统和间接式系统。特点 集成化程度高，有利于降低造价并减少热损失；热水供应管路简单，合理的干管循环回水保证供水品质，实现各用水终端即开即热；对于单机式系统，综合费用低，模块化的集热器与建筑结合也比较美观。,集中太阳能热水系统 直接式系统,原理 当集热器温度与储热水箱温度差值大于设定值时，温差循环启动；当集热器温度与储热水箱温度差值小于设定值时，温差循环停止。当太阳辐照不足时，可启动辅助能源来保证热水

11、的供应。特点 系统性能可靠，技术成熟，初投资较为经济；充分利用太阳能，且外形美观，可以个性化的与建筑进行结合；但需要向用户收取费用，不便于运行管理。适合于多层、高层等居住建筑，宾馆、医院、浴室等公共建筑。,集中太阳能热水系统 间接式系统,原理 集热器温度与缓冲水箱温度之差达到控制器的设定温度时，集热循环泵开启，进行集热循环。当缓冲水箱的高温工质达到设定温度时，换热循环泵开启，高温工质输送到公共水箱换热盘管及换热器，进行热量交换。特点 系统投资回报率高，可有效的节约常规能源，降低运行成本；系统虽然复杂，但性能稳定，便于维护；集热单元一般采用承压系统，避免漏水风险；可以和常规能源的储热水箱直接并用

12、。适合于宾馆、游泳池等公共建筑。,半集中式太阳能热水系统,原理 类似于中央空调系统，集热器集中集热，循环泵将热水输送到每个用户的承压水箱中，通过换热盘管对水箱中的水加热，所以该系统又称集中集热-分户储热-间接换热系统 特点 可承压运行，控制方式简单；水箱分户设置，减少了集热水箱占地面积；热水资源分配均匀，便于计量；立管数量少，布管容易；但采用间接系统，系统热效率有限，仅能起到预热的作用，系统运行维护费用较高。适用于公共面积少，楼层比较多的多、高层建筑。,太阳能热水系统小结 各种系统的特点,太阳能热水系统设计,1、前期准备工作原始资料收集（1）用户所处地理位置和环境条件（2）水源情况（3）电力供

13、应情况（4）安装场地情况用户对太阳能热水系统的要求（1）安装太阳能系统的用途 用于生活热水供应/工业用热水/游泳池加热/采暖制冷等。全年工作/季节性工作（2）用水方式 定时用热水/全天24小时用热水；用水温度/全天总用水量/用水流量/用水压力（3）辅助能源情况 是否要求配置辅助能源/配置辅助能源的种类（电/燃油/燃气/蒸汽/暖气/热泵等）；如果使用原有的辅助能源设备，应了解设备型号、类别及供热方式等（4）其他要求 管理方式:有无专人管理/是否要求全自动控制/是否要求自动计量收费,太阳能热水系统设计,2、设计依据设计工作的开展必须以相关的标准规范为井绳，目前太阳能热利用相关的标准规范有：太阳能集

14、热器热性能试验方法 GB/T4271-2007平板型太阳能集热器 GB6424-2007全玻璃真空太阳集热管 GBT17049-2005真空管型太阳能集热器 GB/17581-2007家用太阳热水系统热性能试验方法 GB/18708-2002家用太阳热水系统技术条件 GB/T19141-2003太阳能热水系统设计、安装及工程验收计算规范 GB/T18713-2002太阳热水系统性能评定规范 GB/T20095-2006民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 GB50364-2005家用太阳热水器电辅助热源 NY/T513-2002家用太阳热水器储水箱 NY/T514-2002家用太阳热水系统安装、

15、运行维护技术规范 NY/T651-2002太阳能集热系统设计与安装 06K503 太阳能集中热水系统选用与安装 06SS128 为了进一步规范太阳能行业的发展，国家发改委、中国标准化研究院、全国太阳能标准化技术委员会牵头起草的家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级于2011年下半年推出。,太阳能热水行业的第一个强制性国家标准,根据日有用得热量与热损耗2个技术指标将系统能效分为3级,太阳能热水系统设计,3、系统设计（1）系统形式的确定 太阳能热水系统形式多种多样，应综合考虑建筑类型、实际场地情况以及甲方需求来确定系统形式。GB/T18713推荐了各种居住建筑及公共建筑宜采用的太阳能热水系统，如右

16、表所示。（2）运行方式的确定 GB/T18713规定：系统运行方式应根据用户基本条件、用户使用需求及集热器与储水箱的相对安装等因素综合加以确定。,（3）集热器的设计 太阳能集热器的选型 各类集热器性能比较见下表：,集热器类型的选择主要考虑下列因素：当地的地理位置、环境温度、全年使用时间、使用水温以及投资与收益等因素。在不结冰地区全年使用或在结冰地区仅春夏秋三季使用时，一般选择平板集热器。结冰地区全年使用的，不需要承压运行的，除高寒地区外，均可选用全玻璃管集热器。高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种金属流道式真空管集热器，做成双回路系统。,集热器面积计算（直接式）,日均热水用量，L

17、；水箱终了温度，；冷水温度，；太阳能保证率，根据规范不同地区取值见下表当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，kJ/m2；集热器效率，由集热器产品的实测结果而定，或由厂家提供；贮水箱和管路的热损失率，取值在0.20.3之间。,太阳能集热面积是根据热水负荷(即热水用量和水温)、集热器自身效率、系统热效率以及使用地区的气象条件(日照、环境温度、风速等)来确定。一般来讲，都以保证春、秋季节用水量作为设计依据，这样既可保证春、夏、秋三季有充足的热水，冬季热水不足时，可由辅助能源补充。,采用间接式系统时，中间存在10%左右的换热损失，这部分损失应通过适当增加集热器面积来进行补偿。,除利用公式计算得到集热

18、器面积外，还应综合考虑以下各个因素：,系统投资和使用效果两方面 全年使用时，以满足春秋季使用为原则；季节性使用时，以满足季节使用为原则。现场实际摆放情况 当集热器朝向与倾角受条件限制，不能满足设计规范要求值时，可适当增加集热器面积进行补偿，但补偿面积不得超过计算结果的一倍。投资能力,太阳能集热器的布置在集热器布置设计中一定要注意：1）遵循多排设置“水路”同程原则；2）由于冷水通过集热器之后受热，在管路设计中还要考虑到水的汽化、热水的密度等性能，故沿水流方向有不小于1的坡度；3）多排排列时排与排之间的间距需满足规范要求：D=H cots 其中，H集热器最高点与最低点的垂直距离，m s_ 太阳高度

19、角，度（）集热器之间的连接,串联,并联,串并联,通过串联、并联、串并联连接起来的集热器组称为集热器阵列,并联连接：使用较多的连接方式,串联连接：当集热器只有两排，且每排集热器数量不多的情况下采用,串并联连接：当集热器超过两排，且每排集热器数量不多的情况下采用,集热器阵列之间的连接,（3）储水箱的设计 容积的确定水箱的有效容积一般依据每天的热水用量来确定，亦可根据每平米太阳能集热器对应40100L水箱容积来确定，推荐值为75L/m2。水箱一般设置在建筑物承重墙、承重梁上或专做水箱基础。水箱保温材料常采用岩棉或聚氨酯发泡，厚度5 cm。,储水箱形状的确定储水箱的结构形状应根据其容量大小、机构的合理

20、性、现场放置的位置、水箱制作的难易等因素来确定。储水箱应选择体面比最小的形状，这样既能减小散热面积，还可以节省水箱制作的材料。圆球形状的水箱体面比最小，但制作困难，因此储水箱一般都选择圆柱或方形。对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，表面积最小。如果圆柱形水箱高度过高，一般将水箱卧放。要求水箱承压的系统，圆柱形水箱的两个端盖应采用球形端盖，材料厚度应加厚，制作完成后，应按要求作耐压试验。对于方形水箱，当长、宽、高相等时，体面比最小。方形水箱不承压，不易设计得太高。在高度相同的条件下，长度与宽度相等时，体面比最小。方形水箱可以现场制作，运输方便。但方形水箱的承压能力差，需要在内部或外部加拉筋。方形水

21、箱只能用于不承压的系统中。,储水箱的开口设计 1）储水箱上应设有人孔（3吨、400X400mm2或d=400mm）、通气孔、排污口(25mm)、溢流口(25mm)、用热水口、上下循环口。2）根据用户要求，有的系统还需预留测量水温、水位、压力的开口以及辅助加热所需的各种开口。在满足上述要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量消除或减少死水区。,总之，设计者应根据系统要求，合理设计储水箱开口。,（4）辅助热源的选择与设计选择原则 根据当地情况，选择具有可靠、稳定、随时可以供给的热源作为太阳能热水系统的辅助热源。容量设计 太阳能完全不起作用的情况是太阳能热水系统的最不利工况，此时，也应保证热水的正常供给

22、。因此，辅助加热设备功率的确定应根据太阳能完全不起作用时，全部靠辅助加热设备来满足用户所需的热量来计算确定。,以燃油、燃气锅炉作为辅助热源，燃油、燃气耗量计算,热源耗量，kg/h，m3标准/h；,热媒管道热损失附加系数，取值为1.051.1；,水加热器设计供热量，W；,热源发热量，kJ/kg，kJ/标准m3；,水加热设备的热效率。,以电热水锅炉/电加热器为辅助热源 电热水器耗电量为,设计小时耗热量，W；,耗电量，kW；,水加热设备的热效率，95%97%。,单位换算系数；,1000,（5）水泵的选型 流量 Q=qA 其中，q系统设计流量（L/m2s）,一般取0.0150.02L/m2s；A集热器

23、面积，m2.扬程 H=(1.11.2)(Hs+Hx)其中，Hs太阳热水系统提升液体介质的高度，mH2O Hx流动阻力，mH2O,一般在25 mH2O。,集热器水位与水箱水位的高度差,（6）防冻保护设计太阳能热水系统不可避免的有部分管道暴露在室外，对于这部分管道要采取良好的保温措施外，还应有可靠有效的防冻措施，尤其是在结冰地区。工程上主要采用的防冻措施有：,防冻措施的选择，应根据工程实际情况、系统布局及类型、初投资情况及甲方要求，综合考虑后决定。,（7）过热防护过热危害 水箱过热，造成烫伤危险；集热系统过热，损坏集热器和管路系统；设计思路 当水箱过热时，不允许集热系统采集的热量再进入水箱，避免供

24、热系统水的过热，此时多余的热量由集热系统承担；当集热系统过热时，任由集热系统中的工质沸腾或采取其他措施散热，此时系统中必须设有安全阀泄压。排空系统中，只需设置水箱过热防护，集热器系统不考虑过热防护,系统过热最彻底的解决措施应该是在设计阶段就针对用户的用热规律来规划和设计系统，从源头上尽量避免过热现象的发生。,（8）电气控制系统设计最大限度的实现太阳能热水系统对电气控制系统的要求；在满足生产工艺要求的前提下，力求使控制线路简单、经济；保证电气控制线路的可靠性；保证电气控制线路的安全性；力求操作、维护、检修方便。,4、建筑设计太阳能热水系统的建筑设计应合理确定太阳能热水系统各组成部分在建筑中的位置

25、，并应满足所在部位的防水、排水和系统检修要求。在安装太阳能集热器的建筑部位，应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施。直接以太阳能集热器构成围护结构时，太阳能集热器除与建筑整体有机结合，并与建筑周围环境相协调外，还应满足所在部位的结构安全和建筑防护功能要求。太阳能集热器不应跨越建筑变形缝设置。,建筑不同部位设置太阳能集热器的要求 平屋面 太阳能集热器支架与屋面预埋件固定牢固，并应在地脚螺栓周围做密封处理；在屋面防水层上放置集热器时，屋面防水层应包到基座上部，并在基座下部设附加防水层；集热器周围屋面、检修通道、屋面出入口和集热器之间的人行通道上部应铺设保护层；太阳能集热器与贮水箱相

26、连的管线需穿屋面时，应在屋面预设防水套管，并对其与屋面相接处进行防水密封处理。防水套管应在屋面防水层施工前埋设完毕。,平面屋顶基础的具体做法,一类基础,二类基础,斜坡屋面屋面的坡度宜结合太阳能集热器接收阳光的最佳倾角即当地纬度10来确定；坡屋面上的集热器宜采用顺坡镶嵌设置或顺坡架空设置；设置在坡屋面的太阳能集热器的支架应与埋设在屋面板上的预埋件牢固连接，并采取防水构造措施；太阳能集热器与坡屋面结合处雨水的排放应通畅；顺坡架空在坡屋面上的太阳能集热器与屋面间空隙不宜大于100mm;坡屋面上太阳能集热器与贮水箱相连的管线需穿过坡屋面时，应预埋相应的防水套管，并在屋面防水层施工前埋设完毕。,阳台设置

27、在阳台栏板上的太阳能集热器支架应与阳台栏板上的预埋件牢固连接；由太阳能集热器构成的阳台栏板，应满足其刚度、强度及防护功能要求 墙面低纬度地区设置在墙面上的太阳能集热器宜有适当的倾角；设置太阳能集热器的外墙除应承受集热器荷载外，还应对安装部位可能造成的墙体变形、裂缝等不利因素采取必要的技术措施；设置在墙面的集热器与贮水箱相连的管线需穿过墙面时，应在墙面预留防水套管。穿墙管线不宜设在结构住处。,5、结构设计建筑的主体结构或结构构件，应能够承受太阳能热水系统传递的载荷和作用。太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件。连接件与主体结构锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力

28、设计值。轻质填充墙不应作为太阳能集热器的支撑结构。太阳能热水系统结构设计应计算下列作用效应：非抗震设计时，应计算重力荷载和风荷载效应；抗震设计时，应计算重力荷载、风荷载和地震作用效应。,太阳能采暖,主动式：以一种能控制的方式，通过太阳能集热器、储热器、管道、风机和循环泵等设备来收集、储存和输配太阳能转换而得的热量，系统中的各部分均可控制而达到建筑物所需要的室温。,被动式：通过建筑的朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分收集、存储和分配太阳辐射热。,太阳能采暖是指利用太阳能作为热源，借助太阳能集热器或建筑自身的构造来收集太阳辐

29、射热，用以承担室内热负荷。,被动式太阳能采暖,太阳辐射透过透明材料后，投射在集热/蓄热墙的吸热面上，加热夹层中的空气/墙体，再通过空气/墙体的对流、传导、辐射向室内传递热量的采暖方式,在房屋主体南面附加一个玻璃温室的采暖方式。其原理与集热墙式太阳房类似，热量通过隔墙上的开口，由空气带入主体房间，但玻璃面积较大，散热较多。,太阳辐射穿过建筑的透明材料后，直接进入室内的采暖方式,组合式：以上三种形式任意组合在一起使用。,被动式太阳能采暖,特点 造价低廉，维护管理方便；构造简单，施工方便，便于推广；室内温度波动较大，舒适度差，需要辅助热源；节能效果显著，每平米建筑可节约20kgce/a；需要结合建筑

30、设计进行一体化设计。适用性 农村、城镇，周围无遮挡的建筑,主动式太阳能采暖,特点：地板或风盘作为末端，小温差供暖，改善室内的热舒适性；相对被动式，室内温度可控，但造价也相对较高；可集采暖、生活热水于一体，节能性和经济性显著。分类：直接式和间接式直接式 原理：由太阳能集热器加热的热水或空气直接被用来供暖。特点：集热器面积较大，系统初投资较大。不适用于大规模的区域性供暖，适用于别墅及农村住宅，目前在“三北”地区已有广泛的应用。间接式 原理：集热器加热的热水温度通过热泵提高后再供暖。特点：相对直接式而言，集热器面积小，减少初投资，易于推广。由于国内在这方面的技术尚未成熟，还未有大规模的工程实践。,下

31、面主要介绍针对前者进行介绍,主动式太阳能直接采暖系统 直接式系统,采暖：热水通过太阳能集热器加热到4045后，送入地板盘管或风盘为室内提供热量。储热箱中设有辅助加热装置。生活热水：可全年提供生活热水。,直接式系统，无中间换热损失，系统热效率高；集热器中走水，易结垢，水质要求高，对管道保温防冻要求高。,主动式太阳能直接采暖系统 间接式系统,集热循环为封闭的，管内走防冻液，降低了系统对保温的要求；针对不同用热要求，采用不同的辅助热源；间接式，中间存在换热损失，增大了集热面积。,太阳能集热器,淋浴,厨房热水,采暖补热燃气锅炉,采暖地盘管,储水箱,非采暖季电补热,太阳能系统综合性能测评 测试,测试条件

32、太阳能建筑应用光热系统所采用的太阳能集热器、太阳能热水器等关键设备应具有相应的国家级全性能合格的检测报告，符合国家相关产品标准的要求；系统应按原设计要求安装调试合格，并至少正常运行3天，方可以进行测试；所有示范项目必须按照测试的要求预留相关仪器的测试位置和条件，其用水量、水温等参数必须按照设计要求的条件下进行测试；太阳能热水系统试验期间环境平均温度：8ta39；环境空气的平均流动速率不大于4m/s；至少应有4天试验结果具有的太阳辐照量分布在下列四段：J18MJ/日；8MJ/日J213MJ/日；13MJ/日J318MJ/日；18MJ/日J4。,太阳能系统综合性能测评 测试,测试内容,太阳能系统综

33、合性能测评 测试,测试设备仪器及要求 温度自记仪测量环境温度的温度仪表的准确度应为0.5。手持式风速仪测量环境空气流速的风速仪的准确度应为0.5m/s。总日射表应使用一级总日射表测量太阳辐射，并按国家规定进行校准。温度测量系统测量水温的温度仪表的准确度应为0.2。,太阳能系统综合性能测评 测试,测试设备仪器及要求 钢卷尺测量长度的钢卷尺的准确度应为1.0。电功率表电功率表的准确度等级为3.0级。热量表或流量计和温度计总体精度达到OIMLR75规定的4级标准（或者EN1434 2级精度）；时钟计时的钟表的准确度应为0.2。注：所有测试仪器、仪表都必须按国家规定进行校准，满足GB/T 18708、

34、GB/T 20095等标准对其的要求。,太阳能系统综合性能测评 测试,测试设备仪器及要求,部分测试仪表设备技术要求,太阳能系统综合性能测评 测试,测试设备仪器及要求,部分测试仪表设备技术要求(续),太阳能系统综合性能测评 工程评价,评价内容太阳能保证率 对项目的太阳能保证率进行评价，不得低于项目申请报告中提出的太阳能保证率。常规能源替代量（吨标准煤）对项目的常规能源替代量（吨标准煤）进行评价，不得低于项目 申请报告中提出的常规能源替代量（吨标准煤）。项目费效比 对项目的项目费效比（增量成本/常规能源替代量）（元/kWh）进行评价，作为评价项目的参考性指标。,太阳能系统综合性能测评 工程评价,评

35、价内容环境效益 二氧化碳减排量（吨/年）二氧化硫减排量（吨/年）粉尘减排量（吨/年）经济效益 项目实施后每年节约的费用（元/年）。静态投资回收年限示范推广性 按照项目的申请报告，依据测试及评价结果，综合分析项目 的节能减排效果及代表性、示范性和可推广性等，并最终形成项 目的评价意见。,工程实例,某中学太阳能热水系统,应用太阳能热水系统为某中学学生宿舍及食堂提供生活热水，其最高日热水用量为54.6吨，布置平板太阳能集热器面积640平方米。,工程实例,某人民医院太阳能热水系统,应用太阳能热水系统为人民医院病房及门诊部提供生活热水，其最高日热水用量为17吨，楼顶布置横插式真空太阳能集热器面积240平

36、方米。,第三部分,太阳能光电利用技术,主要内容,太阳能光伏发电原理,太阳能发电无需通过热过程直接将太阳能转变成电能的发电方式,光伏发电,光化学发电,光生物发电,光感应发电,当今太阳能发电的主流,太阳能光伏发电原理,太阳能光伏发电：利用太阳能电池这种半导体电子器有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式。,太阳能光伏发电系统分类,某并网光伏发电工程,太阳能电池,太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。分类：根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池。硅太阳能电池是目前发

37、展最成熟的，在应用中居主导地位。,太阳能电池,硅太阳能电池,单晶硅太阳能电池,多晶硅薄膜太阳能电池,非晶硅薄膜太阳能电池,转换效率17%左右；技术最为成熟成本价格高。,转换效率15%左右；成本较低；寿命较短。,在弱光条件也能发电；转换效率较高，但不稳定，且存在衰减；成本低重量轻，便于大规模生产,道路与景观照明 太阳能路灯,太阳能路灯作为一种新兴照明设施，具有节能、环保、系统集成度高等特点，从根本上做到真正的高效、耐用，极大地美观了城市、乡村、社区和旅游景区的道路景观。,道路与景观照明 太阳能路灯,城乡道路光伏亮化工程,道路与景观照明 太阳能路灯,光伏太阳能草坪灯是集节能环保、照明与美化为一体的

38、绿色能源景观照明工具，广泛适用于公园草坪、花园别墅、广场绿地、旅游景点、企业工厂各个绿化带的景观点缀、景观照明。,道路与景观照明 太阳能草坪灯,太阳能草坪灯应用工程,道路与景观照明 太阳能草坪灯,太阳能光伏与建筑一体化（BIPV）,光伏建筑一体化（BIPV），是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：光伏方阵与建筑的结合 光伏方阵与建筑的集成,太阳能光伏与建筑一体化（BIPV）,光伏方阵与建筑的结合,太阳能光伏与建筑一体化（BIPV）,光伏方阵与建筑集成,BIPV光伏幕墙、采

39、光顶，多样结合全面节能,太阳能光伏与建筑一体化（BIPV）,光伏方阵与建筑集成,屋顶是与太阳光接触面积最大的外表面，日照条件好，不遮挡，可以充分接受太阳辐射。可直接铺在外表面，不需安装支架，节约成本，单位面积上的太阳能转换设施的价格也大大降低，而且优美的外观具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的现代科技和时代特色。,某航天院BIPV采光顶,太阳能光伏建筑一体化太阳能光伏+建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的“相加”，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投使用

40、、同步后期管理。,太阳能光伏建筑一体化是一种理念、一种设计、一种工程！,太阳能光伏建筑一体化原则,生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透；传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合，引入建筑整合设计方法；关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；建筑的初始投资与生命周期内光伏工程投资的平衡，综合考虑建筑运营成本及其外部成本；太阳能光伏建筑一体化涉及面广，必须多个专业紧密配合，共同努力，才能成功。,太阳能光伏建筑一体化设计,规划设计安装光伏系统的建筑，主要朝向宜为光伏发电转换效率最大的朝向。安装光伏系统的建筑不应降低建筑本身或相邻建筑的建筑日照标准

41、。应合理规划光伏组件的安装位置，避免建筑周围的环境景观与绿化种植及建筑自身的投影遮挡投射到光伏组件上的阳光。应对光伏构件可能引起的二次辐射光污染对本建筑或周围建筑造成的影响进行预测并采取相应的措施。建筑设计安装光伏组件的建筑部位在冬至日全天日照应不低于3h。合理确定光伏系统各组成部分在建筑中的位置，并满足其所在部位的建筑防水、排水、雨水、隔热及节能等功能要求。建筑设计应为光伏系统提供安全的安装条件，并在安装光伏组件的部位采取安全防护措施。光伏组件不应跨越建筑变形缝。光伏组件的安装应采取通风降温措施,减少温升，建议单块光伏组件面积不大于50平方，且最小边不大于3米。,太阳能光伏建筑一体化设计,结

42、构设计应考虑光伏系统传递的荷载效应；在既有建筑上安装光伏系统，应事先请有相关资质的单位对既有建筑的结构进行结构安全性复核。光伏组件的支架，应由预埋在钢筋混凝土基座中的钢制热浸镀锌连接件或不锈钢地脚螺栓固定，钢筋混凝土基座的主筋应锚固在主体结构内，满足风荷载、雪荷载与地震荷载作用的要求。连接件与基座的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。安装光伏系统的预埋件设计使用年限应与主体结构相同。电气设计储能光伏系统应设置独立的蓄电池室。既有建筑设计光伏系统时，光伏系统的电缆通道应满足建筑结构安全、电气安全，并宜建成隐蔽工程，以保持建筑物外观整齐。新建建筑的光伏系统采用安装型光伏组件时，其防雷和

43、接地应与建筑的防雷和接地系统统一设计。既有建筑设计光伏系统时，应对建筑物原有防雷和接地设计进行验算，必要时进行改造。,光伏系统设计,蓄电池组设计,在一年内，太阳能电池方阵发电量及用电量需求不同，一天当中用电量也存在波峰和波谷，因此，在离网太阳能光伏系统中，蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。,蓄电池的容量Bc计算公式为：Bc=AQLNLToCc 式中：A安全系数，取1.11.4之间；QL负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数 NL最长连续阴雨天数；To温度修正系数，一般在0以上取1，10以上取1.1，10以下取1.2；Cc蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.8

44、5。,光伏系统设计,太阳能电池方阵设计,根据项目所在地太阳能辐射情况及现场情况确定太阳能电池组件的最佳倾斜角及可安装的太阳能电池组件数量；然后在确定太阳能电池的串并联方式。,（1）太阳能电池组件串联数Ns 串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不能对蓄电池充电；串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。Ns=UR/Uoc=（UfUDUc）/Uoc 式中：UR太阳能电池方阵输出最小电压；Uoc太阳能电池组件的最佳工作电压；Uf蓄电池浮充电压；UD二极管压降，一般取0.7V；Uc其它因

45、数引起的压降。,光伏系统设计,太阳能电池方阵设计,（2）太阳能电池组件并联数Np 在标准光强下的平均日辐射时数H：H=Ht2.77810000h（Ht为日辐射量）太阳能电池组件日发电量Qp Qp=IocHKopCz式中：Ioc太阳能电池组件最佳工作电流；Kop斜面修正系数；Cz修正系数，一般取0.8。两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw，主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容量Bcb为：Bcb=AQLNL,光伏系统设计,太阳能电池方阵设计,（2）太阳能电池组件并联数Np 太阳能电池组件并联数Np的计算方法为：Np=（BcbNwQL）/（QpNw）（3）太阳能电池

46、方阵的功率计算 根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P：P=PoNsNp式中：Po太阳能电池组件的额定功率。,光伏系统设计,太阳能光伏系统发电量计算：,太阳水平面年辐射量，单位kW/m2,太阳能光伏组件电池片的有效面积，单位m2,太阳能光伏组件转换效率,温度损耗修正系数,直流损耗修正系数,灰尘损耗修正系数,太阳能光伏组件匹配损耗修正系数,逆变器转换效率,太阳能光伏组件安装角度和位置损耗修正系数,式中：,光伏系统设计,热环境设计,对于太阳能电池方阵，应尽量降低其工作温度，特别是在南方，要注意采取适当的降温措施，如：组件之间保持一定间隔，方阵与其他物件之间留有相当距离，以

47、便通风。连接线路时，要考虑温度的影响，尤其在夏天安装时，连线不要太紧，以免天冷时发生断裂；蓄电池在温度降低时，输出容量会受到影响。在20以下时，温度每降低1，容量下降1%，尤其是在北方，冬季低温会对蓄电池容量产生严重影响，必须采取一定措施，如加热、保温或埋入地下等；温度过高，将加强蓄电池自放电现象，极板消耗加速。,光伏系统设计,辅助设备选配,（1）控制器按照负载的要求和系统的重要程度，确定光伏系统控制器应具有的充分而必要的功能，并配置相应的控制器；控制器功能并非越多越好，否则可能既增加了成本，又增添了出现故障的可能性。,（2）逆变器一般情况下，逆变器的额度功率一般稍大于负载的功率；逆变器输出的波形，通常有方波、改良方波和正弦波等，在满足负载正常工作的前提下，应尽量选用前两种，以降低成本；如果是并网光伏系统，还必须配备必要的检测、并网、报警、自动控制机测量等一系列功能，特别是必须具备防止“孤岛效应”的功能，一确保光伏系统和电网的安全。,工程实例,某门窗工业有限公司太阳能光电建筑一体化工程,光伏阵列汇集箱,光伏并网变流器,太阳能光伏发电系统装机容量1.2MWp，安装42Wp太阳能电池组件28608块，占地面积19913.82,工程实例,某中学太阳能光电建筑一体化工程,太阳能光伏发电系统装机容量1.0MWp，安装42Wp太阳能电池组件23821块，占地面积16602.85。,谢谢！,