第二章太阳能讲义.ppt

图2-25 自然循环式定温放水系统 图2-26 直流式定温放水系统 图2-27 强迫循环式太阳能热水系统 2.太阳暖房 利用太阳能冬季取暖。集热器收集太阳辐射，将热传给工作流体，再供热到房间。 多数使用热水系统，也有使用热空气系统。 暖房系统组成： 集热器、热储存器、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统。 最常用的暖房系统为太阳能热水装置： 将热水通到储热器中（固体，液体或相变的储热系统），用风扇将室内或室外空气驱动至此吸热，再把热空气吹送至室内。 采用集热温度较低的平板型集热器，或真空管集热器。 辅助热源的主要安置方式： ① 安在储热器内； ② 装在房间内； ③ 装于储热器及房间之间。 太阳能暖房系统：被动式和主动式。 被动式： 根据气候条件，通过建筑设计和采用材料，如墙壁、屋顶的热工性能，不添置附加设备，使房屋尽可能多地吸收和储存热量，达到采暖的目的。 特点：被动式较简单，造价低廉。 主动式： 需采用太阳能集热器、蓄热箱、管道、风机及泵等设备收集、储存和输配太阳能，系统中各个部分可控制，达到控制室内温度的目的。 3.太阳能制冷系统 太阳能制冷方式: （1）被动式 （辐射冷却图2-28及蒸发冷却）。 （2）机械压缩式 图2-29。 压缩、冷凝、膨胀、蒸发过程。 （3）蒸汽喷射式制冷 图2-30 （4）吸收式制冷系统 图2-31 （5）干燥除湿制冷系统。 图2-28 辐射冷却原理图 (1) 被动式太阳能制冷 图 2-29 理想蒸汽压缩式制冷循环原理 （2）机械压缩式 （3）蒸汽喷射式制冷机 图2-30 太阳能蒸汽喷射式制冷机原理图 1.太阳能集热器，2.氟里昂锅炉，3.蒸汽喷射器，4.喷管，5.混合室， 6.扩压室，7.冷凝器，8.蒸发器，9.膨胀阀，10.氟里昂泵 用热能驱动的制冷机，以工况系数COP作为评价指标。 COP—制冷机获得的制冷量Q0与消耗的热量 Qh之比： （2-22） 图2-31 太阳能吸收式制冷原理图 （4）吸收式制冷原理 1. 分子筛 在高温或相对湿度小的情况下吸附性好，常在绝热过程中做除湿剂。但再生（脱附）温度较高（150-170℃），若用集热器作热源，很难达到再生温度。 2. 硅胶 在低温下有很好的吸附性，再生温度比较低（ 65 —75℃）。但随着除湿温度的增加，吸附能力急剧下降。 （5）干燥除湿制冷系统 固体干燥剂 图2-32 固体干燥剂吸附特性 图2-33 再循环式固体干燥制冷系统图 图2-34 通风式固体干燥制冷系统图 主要发电方式：火电、水电、核电 蕴藏丰富、不枯竭、安全、干净、不破坏环境的发电方式：太阳能、燃料电池、风力发电，太阳能最理想。 太阳能热发电——把太阳辐射能转换为热能。 把太阳光发射并集中加热，把水转换成为高温水蒸气，进蒸汽涡轮机—发电机组发电。 采用抛物面聚光镜，将太阳光集中，用自控让聚光镜追随太阳转动，热效率很高，技术发展的可能性最大。 太阳光发电—通过光电器件将太阳光直接转换为电能。 4.太阳能热发电 图2-35 太阳能热发电示意图 3.保温层 作用：↓集热器向环境散热，↑工作效率。 技术要求： （1）保温性好，导热系数λ↓，一般λ ≤ 0.55W/(m2.℃) （2）不易变形、挥发，不产生毒气，不吸水。 材料：岩棉、矿棉、聚苯乙烯、硅酸铝纤维、聚氨酯发泡塑料等。 厚度：一般在 15～30mm，也可用下面经验公式来计算： λ100 ——保温材料在 100℃时的导热系数，W/(m K)。 4.外壳（箱体） 作用：将吸热板、盖板、保温层的材料组成一个整体，便于安装。 技术要求：有一定的强度和刚度，耐候性好，易加工、外观美。 材料：钢板、彩钢板、铝型材、不锈钢板、塑料和玻璃钢等。 （二）平板集热器的性能参数 1.基本能量平衡方程 单位时间内，集热器 吸收的太阳能Qa =能量损失 QL+有效利用能量QU +本身热容的变化量QS 平板集热器能量平衡示意图 能量平衡关系用数学方程表示： （2-17） 集热器在稳定工况下，不吸热、不放热 QS=0 集热器在非稳定工况下， QS ＞0 或 QS＜0 Qa = QL+QU+QS （4-1） AC —— 集热器面积，m2； UL —— 总传热系数，W/m2·℃； Tp,m —— 吸热板平均温度， ℃； Ta —— 环境温度， ℃； S —— 吸热面吸收的太阳辐射量，W/m2 Qu —— 集热器有效利用能量，W。 2. 平板型集热器的瞬时效率 即