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第二章 太阳能 第一节 太阳能概述 第二节 太阳能热利用 第三节 太阳能光电转换 第四节 其他形式的太阳能转换 第五节 影响太阳能利用的因素(自学) 第一节 太阳能概述概述 1.1太阳能的特点 1.1.1 太阳能的优点： 人类可以利用的最丰富的能源 分布广泛, 开发利用方便、经济 清洁能源 1.1.2太阳能的缺点： 能源密度低 受季节、地点、气候的影响较大 太阳能具有即时性 1.2中国的太阳能资源分布 中国约2/3以上地区的太阳能资源比较丰富，尤其是西藏和西北地区，大致分布见图2-1 太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22° ～35°这一带，青藏高原是高值中心；四川盆地是低值中心； 太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，基本上是南部低于北部； 由于南方多数地区云雾雨多，太阳能的分布情况与一般规律相反，随着纬度的增加而增长。 1.3太阳能利用方式 主要包括四种方式： 光热利用 低温利用（＜200℃） 中温利用（200～800） 高温利用（＞800℃） 光化利用 利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式 太阳能发电 光—热—电转换 光—电转换 光生物利用 通过植物的光合作用将太阳能转换成为生物质 第二节 太阳能热利用 2.1太阳能采集——集热器 2.1.1平板集热器 基本工作原理 平板型太阳能集热器的构造： 盖板：阳光与吸热板之间需有透明盖板，使之进去的能量大于散失的能量而提高温度。一般采用高强耐热透明玻璃，盖板与吸热板之间的距离一般为2.5厘米左右。 保温层：减少集热器向环境的散热，以提高集热器的热效率。常用保温材料：岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨脂等，底部保温层一般3—5厘米厚，四周保温层的厚度为底部的一半。 吸热板（简称板芯）：平板型太阳能集热器一般采用铜铝复合和全铜的材质，由两面铝板中间夹着铜管，通过压辗复合工艺，使铝铜和铝铝之间紧密结合 涂层：在吸热面板上涂有选择性或非选择性涂层，这种涂层既可使吸热面板吸收更多的太阳能辐射，又可减少吸热板向环境的辐射散热损失。涂层在吸热方面特别重要，目前一般采用黑铬涂层。 壳体：一般采用铝合金、钢材等，组成一个整体并保持有一定的刚度和强度便于安装。 支架：一般采用热镀锌、铝合金、不锈钢等材质，加工成品，焊接于钢结构棚架上。 特点 结构简单，运行可靠，成本低廉 热流密度较低，工质的温度也较低 承压能力强，吸热面积大 应用范围： 凡需用热水温度小于100℃的领域内，原则上都可以用平板型集热器作为热源。 企业事业单位、工厂、院校、宾馆酒店、医院、社区、游泳池（包括机关等集体单位和家庭） 2.1.2真空集热管 真空太阳集热管，包括全玻璃真空太阳集热管和玻璃-金属真空太阳集热管。主要用于太阳能热水器，是太阳能热水器的核心技术所在 。 真空管的集热原理 靠内管外壁上的选择性吸收涂层，吸收波长为0.3～1.3um的太阳光线(主要是可见光和近红外线)来集聚光能，从而将光能转化为热能，并由真空夹层保温隔热，降低热损失。 真空管的优劣，主要体现在选择性吸收涂层的优劣上。 选择性吸收涂层：在太阳光谱范围内，具有较高的太阳吸收比和较低的发射比的涂层表面，就是太阳选择性吸收涂层，或叫表面，也叫膜系，又称为黑镜或黑膜。 选择性吸收：指有选择性地吸收太阳光谱中能量较强的可见光和近红外线部分。 吸收比：指选择性吸收涂层能吸收太阳光能的多少。 发射比：指选择性吸收涂层未能吸收而发射出去的热辐射的多 真空管的构成 三大部分构成：外玻璃管（外管）、真空夹层和内玻璃管（内管） 内管用于容水。内管外壁的黑色部分是选择性吸收涂层，是真空管进行光热转换的介质。 外管与内管之间是真空夹层，其作用在于减少热损失，起保温作用，从而大大提高集热效率 真空管尾部约50㎜的银白色部分是消气镜面，也叫吸气膜。它可以吸收真空夹层内残余的空气，以进一步提高真空度。 2.1.3聚光集热器 原理 利用聚焦原理，即利用光线的反射和折射原理，采用反射器或折射器使阳光改变方向，把太阳光聚集集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度 聚光集热器按照原理划分，可分为反射聚光和折射聚光两类 聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统组成 2.2太阳能热水器Solar water heater 太阳热水器原理 太阳能热水器系统组成 集热器：系统中的集热元件，大多为真空管 保温水箱：储存热水的容器。保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。 连接管道：使整套系统形成一个闭合的环路。 支架及相关附件 流体不同流动方式的太阳能热水器