第五章太阳能利用技术

第五章太阳能利用技术1．太阳能热水器第五章太阳能利用技术2.太阳能制冷与空调3.太阳能热泵太阳能利用涉及的技术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共性的技术主要有四项，即太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用---光热利用、光电利用和光化学利用。太阳能热利用太阳能低温热利用

(Solarlow-temperatureheatutilization,T≤200℃)太阳能中温热利用(solarmid-temperatureheatutilization,200℃＜T＜800℃)太阳能高温热利用(solarhigh-temperatureheatutilization,T≥800℃)太阳能低温热利用太阳能沼气系统solarfiredampsystem太阳能空气集热器solaraircollector太阳能热泵

hybridheatpump太阳能低温热利用太阳能沼气系统Solarfiredampsystem太阳能空气集热器，建在清华大学奥运零能示范楼上Solaraircollector,builtontheroofof“BeijingOlympiczeroenergybuilding”locatedatTsinghuaUniversity太阳能低温热利用太阳能热泵太阳能中温热利用CPC太阳能蒸饭系统CPCsolarheatsupplysystem碟式/斯特林太阳能热发电系统Dish/Stirlingsolarthermalpowersystem槽式聚光器Parabolictroughconcentrator1.CPC镜阵2.膨胀箱3.储油罐4.滤油阀5.高温齿轮油泵6.高压蒸锅7.流量计8.油过滤器9.高温齿轮油泵1.CPCcollector,2.surgetank,3thermalstoragetank,4.filter,5.pump,6.pressurecooker,7.flowmeter,8.filter,9.pump泵流滤滤泵13

4257896槽式聚光器Parabolictroughconcentrator太阳能高温热利用塔式太阳能电站Solartowerpower高温太阳炉Hightemperaturesolarstove塔式太阳能电站高温太阳炉太阳能热水器太阳热水器主要由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、控制系统组成1.间接循环加热系统2.直接循环加热系统集热器类型平板集热器平板型集热器是吸热体表面上基本为平板状的集热器真空管集热器真空管集热器是采用透明管并在管壁和吸热体之间有真空空间的太阳集热器平板集热器平板集热器主要由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳组成吸热板是平板集热器内吸收太阳辐射能并向传热介质传递热量的部件。其结构有管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式等。吸热板材料有铜、铝合金、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等。平板集热器平板集热器透明盖板是平板集热器中覆盖吸热板、并由透明(或半透明)材料组成的板状部件。其作用有：透过太阳辐射，使其投射到吸热板上；保护吸热板；形成温室效应。用于透明盖板的材料主要有平板玻璃和玻璃钢板。隔热层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的部件，用于隔热层材料有岩棉、矿棉、聚氨酯、聚苯乙烯等平板集热器外壳是集热器中保护及固定吸热板、透明盖板和隔热层的部件。要求外壳有一定的强度和刚度，有较好的密封性及耐腐蚀性，外形美观。用于外壳的材料有铝合金板、不锈钢板、碳钢板、塑料、玻璃钢等。真空管集热器真空管集热器是将吸热体与透明盖板之间的空间抽成真空的太阳集热器。一台真空集热器通常由若干只真空集热管组成，真空集热管的外壳是玻璃圆管，吸热体放置在玻璃圆管内，吸热体与玻璃圆管之间抽成真空真空管集热器全玻璃真空管集热器吸热体由内玻璃管组成的真空管集热器热管式真空管集热器吸热体由金属材料组成的真空管集热器全玻璃真空管集热器全玻璃真空管集热器全玻璃真空集热器所用玻璃材料应具有太阳透射比高、热稳定性好、热膨胀系数低、耐热冲击性能好、机械强度高、适合加工特点全玻璃真空集热器选择性吸收涂层要有高的太阳吸收比、低的发射率，可最大限度地吸收太阳辐射，同时又尽量抑制吸热体的辐射热损失热管式真空管集热器热管式真空管集热器由真空集热器、导热块、连集管、隔热材料、保温盒、支架、套管等部分组成。热管工作原理在密闭的管内先抽成真空，在此状态下充入适量工质，在热管的下端加热，工质吸收热量汽化为蒸汽，在微小的压差下,上升到热管上端，并向外界放出热量，凝结为液体。冷凝液在重力的作用下，沿热管内壁返回到受热段，并再次受热汽化，如此循环往复，连续不断的将热量由一端传向另一端。热管工作原理优点：热管工质热容量小，启动快真空集热管内没有水，耐冰冻，耐热冲击热管和金属管是金属，承压能力强热管保温性能好干性连接不漏水，运行安全可靠太阳热水系统自然循环式太阳热水系统强制循环太阳热水系统直流式太阳热水系统太阳热水系统自然循环式太阳能热水系统集热器内工作流体，吸收太阳辐射热，温度升高而密度变小往上流到储热水桶，储水桶内较低的水往下流至集热器，产生自然对流循环将水加热。自然循环式热水器大多用在家用热水系统，如果储水桶和集热器内的工作流体即为卫生热水则为直接加热型(单循环)，如果工作流体本身负责吸收太阳能，再间接加热储水桶内的用水，则属于间接加热型(双循环)，热管集热器即属此种自然循环式太阳能热水器强制循环太阳热水系统利用集热器回路上循环水泵，凭温差控制器使储水桶内的水强制流经太阳能集热器，将集热器吸收的太阳辐射能带回储水桶，强制循环主要用在大型热水系统。太阳热水系统直流式太阳热水系统水通过集热器被加热到预定的温度上限，集热器出口电接点温度计立即发出控制信号，打开电磁阀，自来水将达到预定温度的热水顶出集热器，流进蓄水箱。当水温降到温度下限时，电磁阀关闭。太阳热水系统太阳能通风系统太阳能通风墙(特朗伯墙)太阳能通风系统太阳能通风系统太阳能通风系统太阳能制冷空调系统太阳能制冷空调系统优点减少常规能源消耗，降低运行费用太阳能吸收式制冷机以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、环保运动部件少，噪声小同一套系统可以实现夏季制冷、冬季采暖、其他季节提供热水，一机多用，经济性好太阳能制冷空调系统太阳能制冷空调系统缺点系统初投资高太阳能辐照密度不高，集热面积大没有进入大规模商品化生产太阳能吸收式空调太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器、吸收式制冷机、空调箱、辅助热源和自动控制系统等几部分构成

太阳能吸收式制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(COP)越高，这样空调系统的制冷效率也越高太阳能吸收式空调太阳能吸收式空调夏季，被集热器加热的热水首先进入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱向制冷机提供热媒水；从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱，再由集热器加热成高温热水；制冷机产生的冷媒水通向空调箱，以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅炉补充热量。太阳能吸收式空调冬季，同样先将集热器加热的热水进入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱直接向空调箱提供热水，以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时，也可由辅助锅炉补充热量。非空调采暖季节，只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器，就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。太阳能吸收式空调太阳能吸收式空调利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水，热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(亦称COP)越高，这样空调系统的制冷效率也越高。若热媒水温度60℃左右，则制冷机COP约0.40；若热媒水温度90℃左右，则制冷机COP约0.70；若热媒水温度120℃左右，则制冷机COP可达1.10以上。太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、蒸发储液器、冷媒水系统等组成太阳能吸附式制冷系统白天，吸附床受到日照加热，产生解吸作用，脱附出水蒸气，系统内的水蒸气压力上升，达到与环境温度对应的饱和压力时，水蒸气在冷凝器中凝结，同时放出潜热，凝水贮存在蒸发器中。夜间，吸附床冷下来，吸附剂温度逐渐降低，它吸附水蒸气的能力逐步提高，造成系统内气体压力降低，同时，蒸发器中的水不断蒸发出来，用以补充吸附剂对水蒸气的吸附。蒸发过程吸热，达到制冷的目的。太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式制冷冰箱太阳能热泵太阳能可以直接作为采暖热源，通过集热器直接加热载热体，它也可以作为热泵热源。当太阳能作热泵热源时，实际上是指热泵与太阳能供热的联合装置。采用热泵与太阳能联合供热，不仅热泵能在较高性能系数下运行，而且供热温度比其他热源高。当设有蓄热器时，还可延长采暖时间。太阳能热泵太阳能热泵一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源。

直膨式太阳能热泵系统在直膨式系统中，太阳能集热器与热泵蒸发器合二为一，即制冷工质直接在太阳能集热器中吸收太阳辐射能而得到蒸发。非直膨式系统在非直膨式系统中，太阳能集热器与热泵蒸发器分立，通过集热介质（一般采用水、空气、防冻溶液）在集热器中吸收太阳能，并在蒸发器中将热量传递给制冷剂，或者直接通过换热器将热量传递给需要预热的空气或水。

直膨式太