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2006-9-13 第二章 太阳能（Solar Energy） 北京科技大学热能工程系 Thermal Energy Engineering Department, University of Science and Technology Beijing 1. 概论2. 太阳集热器3. 太阳热水器4. 太阳灶5. 太阳房6. 太阳能干燥7. 太阳能温室8. 太阳能制冷与空调9. 太阳能热发电系统10. 太阳能光伏发电系统11. 太阳能技术发展趋势 太阳电池是利用半导体内部的光电效应，当太阳光照射到一种称为“P－N结”的半导体上时，波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞 硅原子中的“价电子”使“价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。 2.5太阳房 2.5.2 太阳房的原理和类型 b. 集热墙式:也称为特朗勃墙式。南面一层或两层玻璃板后面为一道重型结构的集热墙，墙外表面涂有黑色涂料，上下开通风口，玻璃板和集热墙之间留有10-20 cm的间隙，当阳光透过玻璃板照射在集热墙上时，被墙吸收，其外表面温度升高加热夹层中的空气。 被动太阳房的类型 2.5太阳房 2.5.2 太阳房的原理和类型 被动太阳房的类型 c.附加阳光间式:在居室的南墙外建一玻璃罩着的阳光间。阳光间与室内空间由墙及窗隔开。其供暖方式是集热墙与直接受益式的结合，这种形式的阳光间可以用来养花或培植植物，但玻璃表面积大散热损失大，因而降低了收集阳光的有效热量。 2.5太阳房 2.5.2 太阳房的原理和类型 被动太阳房的类型 d.屋顶集热蓄热式:将充满水的黑色塑料袋放在屋顶上。在冬天白天，太阳辐射把水加热，由于其下的屋顶不设保温层，热量透过屋顶传入室内；在晚上，用保温板遮盖塑料水袋，以减少热水向室外环境散热。水的热容量很大，可以储存较多的能量，以满足晚上室内采暖的需要。 水 2.5太阳房 2.5.2 太阳房的原理和类型 被动太阳房的类型 e.自然对流回路式:设计的构思是，设法增加南墙的集热面积，以便提高室内温度。这种太阳房白天直接依靠太阳辐射供暖，多余的热量被热容量大的建筑物本体（如墙、天花板、地基）及由碎石填充的蓄热槽吸收；夜间通过自然对流放热使室内保持一定的温度，达到采暖的目的。 热泵技术-是反向使用的制冷机，它的热能大部分来自周围环境，只有一少部分是由电能转变而成，将低温环境的热能转移到温度较高的环境中。 2.5太阳房 2.5.2太阳房的原理和类型 1-压缩机，2-蒸发器，3-热输入，4-节流阀，5-高压液体，6-热输出，7-冷凝管 1 2 7 4 3 5 61 热泵性能好坏衡量指标： 理想循环中，此系数与温度差成反比： 卡诺循环效率 例题：温度从10 ℃的热源给40℃ 的冷源，则得到的性能系数为？（系统各部件总效率为0.5） 消耗1kW的能量获得5.74kW的能量 2.5太阳房 2.5.3太阳房评价指标 热性能评价：一般用用太阳能保证率(SHF)和太阳房节能率(SSF)等表示。 经济评价方法：偿还年限是指太阳房采暖较常规采暖多投资的部分，用每年的经济效益回收的年限。 A-太阳房较对比房增加的初投资，元/m2 B-太阳房较对比房每年节省的费用，元/（m2.a） i-年利率。 2.6太阳能干燥 2.6.1太阳能干燥的基本原理 使被干燥的物料，或者直接吸收太阳能并将其转化为热能，或者通过太阳集热器所加热的空气进行对流患热而获得热量，再经过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的过程。 水和物料的结合方式 游离水分：存在在物料的空隙和表面的水分。 物化结合水：以一定的物理化学结合力与物料结合起来的水分，包括物料的吸附水、结构水分和毛细管水分。 化学结合水分：按照一定的数量或比例与化合物结合而生成带结晶水的化合物中的水分。常温干燥较难除去，需在高温下加热才能够除去。 2.6太阳能干燥 2.6.2太阳能干燥系统的分类 a. 温室型太阳能干燥系统 物料主要靠吸收太阳辐射而被干燥，传热方式主要是辐射，为了排湿，需运用自然对流或风机驱动空气带走湿气，由于温室容积较大，为使物料上下层干燥均匀，采用双流通风排湿系统。 2.6太阳能干燥 2.6.2太阳能干燥系统的分类 b. 对流式太阳能干燥系统 由空气集热器和干燥室组成。利用集热器加热空气，然后利用自然对流（常用于小型系统）或风机将热空气送入干燥室，对物料进行对流加热干燥。 2.6太阳能干燥 2.6.2太阳能干燥系统的分类 c. 温室与对流结合型 阳光透过温室顶部玻璃盖板直射框架上的物料，使之受辐射加热干燥；南墙外部有空气集热器，加热的空气由风机送入干燥室底部向上经框架上的物料，进行对流加热，