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1、太阳能利用技术,主要内容,一、太阳能利用基础知识 二、太阳能热水器(系统)技术 三、太阳灶技术 四、太阳房技术 五、太阳能光伏发电技术,第一章 太阳能利用基础知识,一、太阳与地球 二、太阳能源特点 三、我国的太阳能资源情况 四、太阳能利用的主要方式,一、太阳与地球-太阳,（1）太阳是银河系中1.5亿颗恒星之一太阳的直径1.361106 km太阳的质1.9821027t，是地球质量的30多万倍,（2）太阳内部一直进行核聚变，释放出巨大能量。太阳表面温度 5762K，中心（840）106 K按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持60亿年。,一、太阳与地球-太阳辐射,（1）太阳以辐射方式传热，辐射
2、功率约为3.751026 W地球获得的太阳能量约1.71017 W，仅占亿分之一，但它却相当于人类现有各种能源总和的上千万倍。,一、太阳与地球-太阳辐射,太阳辐射由紫外光、可见光、红外光波组成，波长0.23m紫外光的能量约占8.3%，可见光占40.3%，红外光占51.4%。从能量分布来看，绝大部分能量分布在可见光和红外波段。,一、太阳与地球-太阳辐射,太阳辐射的紫外光部分具有杀菌作用可见光部分可使植物发生光合作用红外光部分能提高植物的温度，并加速水分的蒸发,一、太阳与地球-太阳辐射,大气层外太阳辐射强度1367W/m2。大气层可吸收、反射太阳光，地球表面的太阳辐射强度受大气透明度影响很大。晴天
3、地球表面的太阳辐射强度可达1kw/m2，云雾天时，显著下降。,一、太阳与地球-太阳与地球位置与运动关系,地球的自传 24h/周地球绕太阳的公转 365天5时48分46秒/圈偏转角 地球自转轴与黄道平面法线的夹角为2327,一、太阳与地球-太阳与地球位置与运动关系,以地球为参照系太阳运动的纬度范围 南纬2327-北纬2327南、北回归线 南北纬2327两条纬线。春夏秋冬四季变化 太阳在南北回归线之间的运动形成地球的四季变化。,一、太阳与地球-我国农历主要节气,二、太阳能源特点,(一)优点1、蕴藏量大，取之不尽，用之不竭。太阳质量为1.9821027 吨。按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持6
4、0亿年。2、年辐照量是目前世界上可以开发利用的最大的能源资源。地球接受的太阳辐照量为130万亿T标煤/年。而目前全球的能源消耗总量为100亿T标煤/年，不到太阳到达地球年辐照量的万分之一。3、分布广泛，几乎地球上任何地方，都可直接开发利用。4、洁净环保无污染。5、可自由免费利用。,（二）缺点1、分散、能量密度低。地面接受的太阳辐射能在1KW/M2左右。2、不稳定，受季节、昼夜、天气阴晴云雨等因素影响。3、太阳能利用设备的初投资相对较大。,（三）对太阳能源的评价,1、随着环保治理力度的加大，常规能源的使用成本将明显提高，促使人们选择利用太阳能等可再生能源来降低运行能源费用。2、由于太阳能无污染，
5、政府将鼓励充分利用太阳能资源。3、随着技术进步，太阳能利用设备的效率将逐步提高，设备成本将逐步降低，为太阳能源的广泛利用创造条件。,三、我国的太阳能资源情况,（一）资源丰富区（年太阳辐照量大于150万千卡/M2）新疆南部、西藏西部、青海西部。（二）资源较丰富区（年太阳辐照量120-150万千卡/M2）新疆北部、青海东部、西藏东南部。（三）资源一般区（年太阳辐照度100-120万千卡/M2）湖南、安徽、浙江、江西、福建。4资源贫乏区（年太阳辐照度小于100万千卡/M2）四川大部、贵州大部、成都平原。,四、太阳能利用的主要方式,1、太阳能光热利用技术 它是目前太阳能利用技术中效率最高、技术上最成熟
6、、经济效益最好的一种太阳能利用技术。2、太阳能光伏发电技术 将太阳的光能转换成电能，并加以利用。它是太阳能利用技术今后的发展趋势。目前太阳能光电转换的效率还比较低，成本仍然太高。在我国，目前主要用在远离电网的偏远地区。3、太阳能制氢利用技术 利用太阳能通过分解水或其它途径转换成氢能。如电解水制氢、光化学分解制氢。目前，太阳能制氢技术还处在研究阶段。4、太阳能生物质能转换利用技术 植物经过光合作用把二氧化碳和水合成成有机物（生物质能），并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换利用太阳能的途径。,四、太阳能利用的主要方式-光热光伏利用主要技术,光热利用1、太阳热水器（系统）2、太阳灶3、太阳房4、
7、太阳能温室 5、太阳能干燥等,光伏利用1、户用太阳能电池电源2、太阳能电围栏3、太阳能路灯4、太阳能光伏水泵5、太阳能黑光灯6、太阳能卫星电视接收系统7、太阳能电器8、太阳能卫星电源等 9、太阳能汽车、游船,第二章 太阳热水器(系统)技术,太阳能加热热水原理-温室效应原理1、太阳光透过透明玻璃板照射到太阳集热板上，2、集热板吸收太阳光把光能转变成热能，并把热能传导给储热水箱内的水，3、由于太阳能热水器的保温系统有效地减少了热量损失，从而使储热水箱内的水温不断升高。,提高利用效率的关键点1、多吸收太阳光2、减少反射和发射3、减少散热损失,一、太阳热水器（系统）组成,太阳集热器储热水箱太阳集热器和
8、水箱支架上下水及循环管路、水泵阀门系统保温辅助加热控制器,二、太阳集热器的种类,平板集热器1、全铜板芯2、铜铝复合板芯3、全铝板芯4、钢板芯5、塑料板芯,真空管集热器1、全玻璃真空管集热器（管）2、热管真空管集热器,平板集热器,透光板吸热板芯吸热涂层保温层外框,平板板芯,铝板芯铜铝复合板芯全铜板芯不锈钢板芯,铝板芯,铝和金一次挤压成型，热阻小，传热效率高需采用氩弧焊接，焊接难度大易电解腐蚀，对水质要求较严,铜铝复合板芯,铜管流道，耐腐蚀，水质清洁铝片吸热，传热快，比铜片成本低与上下联管须通过过渡接头焊接，易渗漏损坏后修复困难,铜铝复合板芯极管与板条的焊接,过渡接头一端为圆形，与极管铜焊，另一端
9、为菱形，与板条锡焊过渡接头与板条锡焊处强度低，易,全铜板芯,导热性最好抗腐蚀能力强承压性高,全玻璃真空管,47*1200 国标47*135047*1500 国标58*150058*1800,玻璃真空热管,具有真空管的优点，且管内不走水，不炸管可承压运行热管本身质量直接影响产热效果,金属热管,具有平板、真空管的优点保温好热管质量,家用太阳热水器,闷晒式平板式真空管式,红泥塑料袋式太阳能热水器,成本低，重量轻，便于运输携带，安装简单 没有保温，水热的快，凉的也快 简易、方便，适合夏季使用,圆桶式太阳能热水,有单圆筒、双圆筒、三圆筒、多圆筒多种规格加工工艺简单，成本低，适合工厂化生产 保温较好，热效
10、率较高，水质清洁适合春夏秋三季使用,方箱式太阳能热水器,储水箱为方箱或梯形有效吸热面积大，热效率高承压能力差，不便于工厂化生产,平板型太阳能热水器,有效采光面积大，水箱和集热板保温较闷晒型好，效率高工厂化生产程度更高不抗冻，结冰将造成致命损坏集热器是核心部件,真空管型太阳能热水器,保温水箱支架反光板真空管,真空管太阳能热水器原理,热管型太阳能热水器,特点利用物质相变传递热量热容小，启动快，并具有单向导热特性管内不走水，抗冻性好，可在-40下使用,二次换热太阳能热水系统,平板热管U形管,太阳能热水器的选择,春夏秋三季使用的用户，可选择闷晒型、平板型或者真空管型太阳能热水器。全年使用的用户，可选择
11、真空管型太阳能热水器；北方高寒地区，冬季气温低于零下25度的地区，全年使用，可选择热管型太阳能热水器。洗澡人数多，选采光面积大一点的，反之，可选小一点的。,太阳能热水器的安装,牢固可靠，防风雪、防雷雨不破坏楼房防水层防漏电管路及保温规范与建筑相协调,太阳能热水器的使用,落水使用顶水使用,第三部分 太阳灶技术,太阳灶就是利用太阳能直接炊事的装置。目前推广使用的太阳灶主要有箱式太阳灶和聚光式太阳灶。一、箱式太阳灶 箱式太阳灶是一个一面透光、其余四周用绝热保温材料保温的箱体。箱式太阳灶结构简单，成本低廉，使用方便，箱式太阳灶的温度低于200，可以用来蒸馒头、做包子、焖米饭、炖肉、烤红薯等。二、聚光式
12、太阳灶 聚光式太阳灶利用了抛物面聚光的特性，大大地提高了太阳灶的功率和聚光度，锅底温度可达500左右，可以用来煮炒食物、烧开水等。但聚光式太阳灶较箱式太阳灶结构复杂，成本也较高。,一、箱式太阳灶,二、聚光式太阳灶,第四部分 太阳房技术,太阳房的概念 太阳房是一种能够集热、蓄热、分配所积存的热能的建筑。,太阳房的分类主动式太阳房由太阳能集热系统、贮能系统、备用能源系统、房间供暖能量的输送系统等组成。被动式太阳房 利用建筑本身作为集热装置，依靠建筑方位的合理布置，以自然热交换的方式（辐射、对流、传导）使建筑物在冬季尽可能多地吸收和贮存热量，已达到供暖的目的。,主动式太阳房,二、直接受益式被动太阳房
13、,让阳光直接加热采暖房间，把房间作为太阳集热器、贮热器和配热装置的综合体。白天有阳光时，墙和地板吸热，夜晚向外释放热量，使室温维持在一定的水平。只要有一定的房檐，夏天就能避免阳光直射，同时由于墙体得隔热性能较好，因此，夏季可得到比较凉爽的效果。它是被动式太阳房中最简单的一种。,集热蓄热墙式太阳房,阳光首先照射到带玻璃外罩的集热墙上，然后通过墙体传热和空气流动两种方式向室内供热夏季时，打开夏季用风口，室外空气经位于房屋北面的风口进入室内，使室内保持较凉爽的感觉。,附加温室式太阳房,集热蓄热墙式和直接收益式太阳房的混合变形。它是将玻璃和墙体之间的空气增值层加宽，形成一个可以使用的空间附加温室。,屋
14、顶集热蓄热式太阳房,它是在屋顶金属顶棚台板之上放置装满水的密封塑料袋作为贮热体，可冬夏两季使用。冬季采暖：白天敞开保温板，使贮热体暴露在阳光下吸收太阳辐射能；夜晚将保温板盖上，贮热体从天棚辐射到下面的房间，也有一部分通过空气热对流传到室内。夏季降温：夜里敞开保温板，水袋向外散热降温；白天盖上保温板，防止太阳照射，同时贮热体中的冷水吸收下面房间的热量，使室温下降。,花格集热蓄热墙式太阳房,以花格墙作为集热蓄热白天：打开保温板5，太阳能将花格墙内的空气加热，由于被加热的空气不进入室内，而围绕集热墙循环加热集热墙本身夜晚：关闭保温板5，开启室内上下风口，花格墙与室内空气对流换热。,热虹吸式太阳房,集
15、热器安装在低于建筑地面标高以下，贮水箱安装在高于集热器的位置，形成自然循环（热虹吸）白天通过集热器加热贮水箱内的水，夜晚贮水箱向室内散热。,潜热蓄热式太阳房,南立面采用“热镜”玻璃窗。向外的热损失减少50%以上。“热镜”后面安装特制百叶窗，冬天可使阳光反射到天花板上，减少阳光直射产生的炫光，同时增加房间后半部的光照；夏季可以将阳光反射到室外，所以夏季室内比较凉快。在天棚和南窗下装有一种相变材料，其相变温度为23。白天相变材料吸收热量而变为液体；夜晚，室内温度降低时，相变材料放出潜热。,第五部分 太阳能光伏发电技术,一、太阳电池的种类 太阳能电池电源系统的组成 三、太阳能电池的应用领域 四、户用
16、太阳能电源,太阳电池的种类,硅太阳电池1、单晶硅太阳电池光电转换效率 1216%。最新实验室效率可达到21%。2、多晶硅太阳电池光电转换效率 1113%。最实验室效率可达到16.9%。3、非晶硅太阳电池光电转换效率6%。最实验室效率可达到15%。非晶硅电池存在衰减效应。,其它太阳电池1 1、化合物薄膜太阳电池 2、砷化镓太阳电池 3、聚光太阳电池 4、光电化学太阳电池,太阳电池组件,单晶硅组件 效率:1314%多晶硅组件 效率:12-13%非晶硅组件 效率:56%品质判断:功率 效率,太阳电池组件简易判断,外观:硅片颜色基本一致焊带与焊点是否均匀功率:对比法1、相同功率太阳电池向同一蓄电池充电
17、2、串联电流表，同仰角与方位角3、好的太阳电池电流大，效率高，功率足,控制器,有过充过放保护有反接保护 有温度补偿有PWM模式设计自耗电少有防雷保护,控制器简易判断,过充保护过放保护自耗电检测:1、直流电源接入控制器蓄电池端2、路灯控制器DC12V10A，超过10mA 为自耗电大。一般为5-7mA,蓄电池种类,普通铅酸蓄电池密封蓄电池胶体蓄电池镍氢电池锂电池品质判断:容量 充放电性能,蓄电池品质判断,容量测试 1、控制器接蓄电池，接灯具 2、安培小时=放电容量充放电实验 1、放电80%后再充满 2、5次循环放电容量不变，基本合格,照明灯具,低压钠灯高压钠灯金属卤化物灯节能灯LED灯,太阳能电池电源系统的组成,太阳能电池的应用领域,航天航空领域 人造卫星、空间太阳能电站、宇宙飞船等。机场灯标、太阳能飞机等通讯设备军用通讯台站、步话机、微波中继站、小型通讯机、无线电话等。航运 航标灯、浮标等、灯塔、浮子障碍灯等。气象无人气象台、积雪测量计、水文雨量测量仪等。农业 电围栏、黑光灯、森林火灾红外探测仪等日常生活 电视机、收音机、计算器、电子手表、充电器、太阳能游艇等,户用太阳能电源,直流电源 交流电源,直流电源,交流电源,
