太阳能利用技术

1. 太阳能利用技术 杨金良 北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司

2. 主要内容 • 第一 章 太阳能利用基础知识 • 第二章 太阳能热水器(系统)技术 • 第三章 太阳灶技术 • 第四章 太阳房技术 • 第五章 太阳能光伏发电技术

3. 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

4. （1） 太阳是银河系中1.5亿颗恒星之一 太阳的直径1.361×106 km 太阳的质量为1.982×1027 t，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（8～40）×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

5. 一、太阳与地球---太阳辐射 （1） • 太阳以辐射方式传热，辐射功率约为3.75×1026 W • 地球获得的太阳能量约1.7×1017 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。

6. 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0.2～3μm • 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。

7. 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

8. 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---太阳辐射

9. 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23°27″

10. 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23°27″-- 北纬23°27″ • 南、北回归线 南北纬23°27″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。

11. 一、太阳与地球----我国农历主要节气

12. (一) 优点 1、蕴藏量大，取之不尽，用之不竭。 太阳质量为1.982×1027 吨。按目前太阳热核反应的消耗速度，可足以维持60亿年。 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。 二、太阳能源特点

13. （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，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。

14. 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。

15. 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、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。

16. 光热利用 1、太阳热水器（系统） 2、太阳灶 3、太阳房 4、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 四、太阳能利用的主要方式----光热光伏利用主要技术

17. 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 第二章 太阳热水器(系统)技术

18. 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

19. 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 二、太阳集热器的种类

20. 平板集热器 • 透光板 • 吸热板芯 • 吸热涂层 • 保温层 • 外框

21. 铝板芯 铜铝复合板芯 全铜板芯 不锈钢板芯 平板板芯

22. 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 铝板芯

23. 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

24. 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，另一端为菱形，与板条锡焊 • 过渡接头与板条锡焊处强度低，易

25. 全铜板芯 • 导热性最好 • 抗腐蚀能力强 • 承压性高

26. 全玻璃真空管 • Ø47*1200国标 • Ø47*1350 • Ø47*1500国标 • Ø58*1500 • Ø58*1800

29. 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

30. 金属热管 • 具有平板、真空管的优点 • 保温好 • 热管质量

31. 家用太阳热水器 • 闷晒式 • 平板式 • 真空管式

32. 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 红泥塑料袋式太阳能热水器

33. 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，热效率较高，水质清洁 适合春夏秋三季使用 圆桶式太阳能热水

34. 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

35. 有效采光面积大，水箱和集热板保温较闷晒型好，效率高有效采光面积大，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 平板型太阳能热水器

36. 真空管型太阳能热水器 • 保温水箱 • 支架 • 反光板 • 真空管

37. 真空管太阳能热水器原理

38. 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

39. 二次换热太阳能热水系统 • 平板 • 热管 • U形管

40. 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。

41. 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

42. 太阳能热水器的使用 • 落水使用 • 顶水使用

47. 小型单位使用的太阳热水系统