对于太阳能制冷和制热方面调研报告.docx

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1、对于太阳能制冷和制热方面调研报告 关于太阳能在制冷和制热方面的调研报告新能源的大规模开发利用已成为时代不行阻挡的潮流，而太阳能作为新能源探讨的焦点之一，太阳能的开发利用 越来越成为人们关注的热点。本文就关于太阳能的优 点，太阳能在制冷和制热方面的一些应用及详细实例，以及太阳能的发展趋势作简要论述。以加深对太阳能在制冷和制热方面的相识。关键字：太阳能优缺点制冷与制热应用实例发展 现状与 趋势目前，世界能源结构中，人类主要利用的是化石能源，其中石油、自然气、煤炭的消费构成分别为 41% ， 23%和 和 27% ，而依据目前所探明的储量和 消费量计算，这些能源资料仅可供全世界大约消费 0 170

2、年，详细来说，石油将在 0 40 年内耗尽，自然气将在0 60 年内用光，煤炭也只够运用 0 220 年。我国一次能源状况也和世界相仿，据国家 9 1999 年政府白皮书估计目前我国石油剩余可采储量为 6 32.736 亿吨，可供采纳 0 20 年；自然气剩余可采储量为4 11704 亿立方米，可供采纳 0 60 年；煤炭剩余可采储量为 5 1145 亿吨，可供开采不足百年。由此可见，常规能源的利用已经渐渐地受到了限制，发展新能源已经燃眉之急。同时，化石燃料的燃烧发出了大量二氧化碳等污染气体，致使全球变暖。而太 阳能却是非常环保的能源，利用太阳能，完全可以做到二氧化碳的零排放。在全球经济社会可

3、持续发展的要求下，发展太阳能 是不行阻挡的趋势。一、太阳能优点 1 1 、普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都到处皆有，可干脆开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。2 2 、无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严峻的今日，这一点是极其珍贵的。3 3 、巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于 0 130 万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。太阳每秒钟放射的能量大约 1. 6*10 2 23 3 kw ，相当于 9 6*109 吨标准煤，按此计算，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤约 共约 1.892*1

4、016吨，是目前世界主要能源探明储量的一万倍。4 4 、许久：依据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。太阳能如此广泛，自然太阳能利用形式也多种多样。分别有光热利用、光电利用、光化学利用、光生物利用。而太阳能热利用又可以分为太阳能制热和太阳能制冷。依据工作温度的不同，太阳能光热利用可划定为低温、中温、高 温三类。低温（ 40- - 80摄氏度）热利用，主要为生活用热；中温（ 80- -0 250 摄氏度）热利用，应用领域为工业用热；高温（ 300- -0 800 摄氏度）热利用，可用于太阳能热发电二、太阳能制

5、热1 1 、 太阳能集热器 ， 若要探讨太阳能的热利用， 那么太阳能集热器是必不行少的。太阳能集热器是把太阳能辐射能转换为热能的设备，是太阳能热利用系统的核心部件。所以，探讨太阳能集热器是探讨太阳能其他热利用的一个基础，是必不行少的部分。依据太阳能集热器是否聚光可将太阳能集热器分为非聚光和聚光两大类。平板集热器是非聚光类太阳能集 热器中最简洁且应用最广的集热器。他汲取太阳辐射能的面积与采集采样能辐射的面积相等，不须要太阳跟踪装置，结构简洁，便利维护和管理，太阳能热水器就是应用平板集热器。聚光类集热器是通过把光线聚集在一起，以提高光的能量密度，以获得较高的集热温度。主要有三部分组成：聚光器、接收

6、器、和跟踪系统。工作原理是：自然阳光经聚焦器聚焦到接收器上，并加热接收器内流淌的集热介质，跟踪系统则依据太阳的方位随时调整聚光器的位置，以保证聚光器的开口面与入射太阳辐射总是相互垂直。主要分为点聚焦和线聚焦两种。点聚焦可以获得高品质的热 能，温度可达几千摄氏度，而线聚焦可获得的温度较低 ，可利用于太阳能空调及制冷系统中。2 2 、太阳能热水器太阳能热利用中历史最悠久、应用最广泛的就是太阳能热水器。自 1 1891 年美国马里兰州的肯普独创第一台太阳能热水器以来，已有 0 100 多年的历史。太阳能热水器于 0 20 世纪 0 20 年头流行于美国的西南部地区。随着石油和电力价格的上升，更多的太

7、阳 能热水器和太阳能热暖气也随之产生，0 20 世纪 0 70 年头在澳大利亚、日本、以色列和前苏联就已普遍的运用。在美国北部，每平方公尺的太阳能热接收器，每六个月可节约 l 30. 5l 的热水用的汽油 ，或是 h 215kw.h 的电力。目前日本已有 0 1000 万幢以上的住宅安装了太阳能热水器。太阳能热水器是一种利用太阳辐射能，通过温室效应把水加热的装置，它由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、限制系统及相关附件组成。集热器是热水器的核心部件，主要担负两种功能，一是汲取太阳辐射能，二是将热量传递给工质，集热器上太阳能汲取材料可分为了两类：非选择性汲取涂层和选择性汲取涂层。非选择性汲

8、取涂层是指其光学特性与辐射波长无关的汲取涂层，选择性汲取涂层则是指其光学特性随辐射波长 不同有显著改变的的汲取涂层。太阳辐射可近似的认为是温度 k 600k 的黑体辐射，约 90% 的太阳辐射能集中在 0.3- -2 2 微米波长范围内，而太阳集热器的吸热体一般为 400- - 1000k ，其辐射能主要集中在 2 2- -0 30 微米波长范围内，因此既有高的太阳汲取比又有低的放射率的涂层材料，就可以保证尽可能多地汲取太阳辐射的同时，又削减热量的损失。集热器主要的汲取涂层材料有氧化铁、氧化铜、黑铬、黑镍、铝、碳等。太阳能热水系统工作原理是利用太阳集热器汲取太阳辐射，将吸热体中的冷水加热，并利

9、用冷热水的密度差和储热水箱与集热器之间的水压差，通过自然循环或 强制循环，将热水储存在具有保温结构的储热水箱中，以便向用户供应热水。太阳能热水系统的运行方式，按系统中流体的流淌方式，划分为循环式、直流式、闷晒式三类。循环式太阳能热水系统 ，根据流体循环的动力，分为自然循环式和强迫循环式两种；按有无换热器，又可分为干脆系统和间接系统。自然循环式太阳能热水系统的原理是：热水器系统依靠集热器和蓄水箱中水温的不同而产生压力差来推动热水系统。水箱中较冷的水经过集热器被加热后密度减小，再回路压差的推动下流入蓄热水箱。蓄热水箱中的热水被补给水箱中的自来水压头顶出，供热水 用户运用。该系统要求蓄水箱必需置于集

10、热器的上方，一般只用作家庭小型热水器。该系统的优点是结构简洁，运行牢靠，不消耗其他资源。不足之处是水流淌力为热虹吸压头，为了产生足够的虹吸压头，循环水箱须要高架于集热器之上，因此只适用于小型热水器，对于过大的热水器会造成构架负重太大。另外，自然循环式太阳能热水系统受日照的限制，当日照削减至集热量为零时，循环就会完全停止。强迫式热水器的水循环是依靠泵来实现的，当集热器顶部的水温超过限制器设定点的热水温度时，限制其启动水泵，将热水打入蓄水箱中。强制循环 热水器中蓄水箱的位置比 较敏捷，不会受太多的限制 ，因此适用于较大型的集热器。直流式热水系统中，水的运动干脆依靠自来水的进水压力，故适用于自来水压

11、力较高的地区。系统中蓄水箱可以了敏捷布置，便于和荐椎符合。缺点是冷水干脆进入集热器，热水时间比较短。闷晒式热水系统是最简洁的热水系统。干脆由透亮盖板、集热水箱、保温层和外壳构成。闷晒式太阳能热水系统成本低，占地少，易于安装。缺点是保温效果差，热量损失比较大，所获得的热水只能在当天晚上上半夜以前运用。3 3 、太阳灶太阳灶是一种是一种进行炊事活动的装置，它能有效地利用太阳辐射能。近三十年来，在中心地方政府鼎力支持下，太阳灶推广工作取得了长足的进展。初步统计，截至 5 2005 年，全国已有 有 0 60 万台各式太阳灶，甘肃约占 0 30 万台，西藏 0 20 万台。步入1 21 世纪，在可再生

12、能源及新能源的探讨和利用事业广泛开展下，出于农村能源紧缺和环保事业的急迫须要，在太阳能技术方面，太阳灶的应用及推广工作为此提出了更为严格的要求。太阳灶基本上可分为箱式太阳灶 、聚光太阳灶。箱式太阳灶依据黑色物体汲取太阳辐射较好的原理研制而成。它是一只典型的箱子， 朝阳面是一层或二层平板玻璃盖板，安装在一个托盖条上，其目的是为了让太阳辐射尽可能多地进入 箱内，并尽量削减向箱外环境的辐射和对流散热。里面放了一个挂条来挂放锅及食物。箱内表面喷刷黑色涂料，以提高汲取太阳辐射的实力。箱的四周和底部采纳隔热保温层。箱的外表面可用金属或非金属，主要是为了抗老化和形态美观。整个箱子包括盖板与灶体之间用橡胶或密

13、封胶堵严缝隙。运用时，盖板朝阳，温度可以达到 100 °C C 以上，能够满意蒸、煮食物的要求。这种太阳灶结构极为简洁，可以手工制作，且不须要跟踪装置，能够汲取太阳的直射和散射能量，故信产 品价格非常低。但由于箱内温度较低，不能满意全部的炊事要求，推广应用受到很大限制。聚光式太阳灶 是将较大面积的阳光聚焦到锅底，使温度升到较高的程度，以满意炊事要求。这种太阳灶的 关键部件 是聚光镜，不仅有镜面材料的选择，还有几何形态的设计。最一般的 反光镜为镀银或镀铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。聚光式太阳灶的镜面设计，大都采纳旋转 抛物面 的聚光原理。在数学上若 抛物线 绕主轴旋转一周

14、，所得的面，即称为旋转抛物面。若有一束 平行光 沿主轴射向这个抛物面，遇到抛物面的反光，则光线都会集中反射到定点的位置，于是形成聚光，或叫聚焦作用。作为太阳灶运用，要求在锅底形成一个焦面，才能达到加热的目的。换言之，它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上，而是要求肯定的焦面。4 4 、太阳房巨大的太阳能清洁、便宜、极易获得，具有相当高的开 发价值，地球上每年接受的太阳能辐射约有 0 60 亿 亿 kw ，探讨和利用太阳能特殊是对住宅采暖、供应热水等方面是特别必要的。】太阳能建筑是 建筑发展和建筑科学技术进步的新方向。太阳能建筑简称太阳房，是能够利用太阳能采温煦制冷的房屋建筑，主要有集热件、蓄热部

15、件、散热部件和协助冷源构成。在我国大部分地区，传统的农房几乎都是最原始、最感性的太阳房。依据太阳房在供热过程中是否采纳动力，可将太阳房分为主动式和被动式两类。主动式太阳房的一次性投资大、设备利用率低，修理管理工作量大，而且仍旧要耗费肯定量的常规能源。因此，对于居住建筑和中小型公用建筑来说，主要采纳的是被动式太阳房。被动式太阳房是通过建筑朝向和四周环境的合理布置，内 部空间和外部形体的奇妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，在冬季集取、保持、贮存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。太阳房采暖主要利用南坡屋面的铁板汲取太阳能，加热从屋外引进的冷空气，当通过屋项最高处的玻璃板时，空气温度

16、被大幅度抬升，将通气层内的热空气吸过来聚集到热气通道里，然后通过限制箱送到地板下面贮存起来，并从靠墙的地板风口流出来，太阳下山后， 风扇 会自动停止转动，限制箱内的风门会自动关闭，避开室外的冷空气流入室内，贮存在地板下的热量也渐渐释放出来，使室温下降速度减慢，使房屋尽可能多地汲取 并保存太阳能，从而达到取暖的效果。三、太阳能制冷太阳能制冷与空调的突出优点在于它具有良好的季节适用性。在夏季空调负荷高峰时，正是太阳辐射最强的时期，因此，可利用太阳能制冷与空调缓解夏季电力供应的季节性问题。】目前，太阳能驱动的空调制冷途径主要有三类：光热转换、。光电转换和光化学转换。太阳能光电转换制冷系统的成本要比光

17、热转换的成本高出很多，目前难以大规模 推广运用。太阳能光热转换主要有太阳能汲取式制冷系统、太阳能吸附式制冷系统和太阳能喷射式制冷系统。其中，太阳能汲取式制冷是技术最成熟、。应用最多的制冷。汲取式制冷技术目前主要有溴化锂汲取式制冷和氨水汲取式制冷两种。四、太阳能利用发呈现状及前景我国政府始终特别关注新能源和可再生能源的发展问题。我国 2000- -5 2015 年新能源和可再生能源产业发展规划提出了新能源和可再生能源中期发展目标，到 5 2015 年，新能源和可再生能源于 形成相当于 0 4300 万吨标准煤的商品能源供应实力。这些都为我国新能源产 业的发展供应了良好的政治环境。同时，我国太阳能

18、行业技术水平不断提高，产业规模不断扩大。据不完全统计，全行业实现总产值近 0 100 亿元，从事业 太阳能热水器研发、生产、经营、销售和安装服务的企业 1000 多家。太阳能行业正是一个朝阳行业，太阳能的发展肯定不会停止，必将会越来越旺盛。在以后的发展中，太阳能光电转换还有太阳能的热利用都将会是发展与探讨的热点。太阳能必定会带动整个经济的发展，也是实现可持续发展的重要战略打算。参考文献发展太阳能光伏发电的意义及前景宁铎，高继春赵媛、越慧， 我国太阳能资源及其开发利用，经济地理，1998R Williams,J.R 著。赵玉文等译。太阳能采温煦热水系统的设计与安装北京：新时代出版社】能源与动力工程概论中国电力出版社太阳能技术利用概况陈德明入户聚光式太阳灶的可行性探讨胡文飞武汉理工高校硕士学位论文马玉梅。太阳能在建筑中的应用探讨】。节能与环保，2004西安新农村被动式太阳房热工设计谢安生长安高校专业硕士论文太阳能制冷技术的应用与发展张朝昌历彦中陈曦王强刘文强，我国太阳能热水器产业发呈现状与展望，可再生 能源 2000- -5 2015 年新能源和可再生能源产业发展规划陆维德。我国太阳能热水器产业的发展。太阳能