太阳能热利用论文太阳能热利用技术概述文档.pdf

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1、 太阳能热利用论文：太阳能热利用技术概述【摘要】太阳能是一种洁净和可再生的能源，太阳能热利用技术发展迅速。本文对太阳能利用成熟技术、先进技术和当前研究的热点技术进行了简要介绍。在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题，环境保护的发展趋势。成熟技术部分主要包括集热器、热水系统、太阳灶、太阳能暖房等传统的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能空调降温/制冷、太阳能制氢、太阳能热发电等；在当前研究的热点问题部分，主要论述太阳能建筑热利用的技术问题。【关键词】太阳能热利用；太阳能建筑；太阳能热发电；太阳能集热器 1.引言 太阳能

2、的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化 学 利用等。太阳能的利用有被动式 利用（光热 转换）和光电 转换两 种 方式。太阳能热利用是一种 较 成熟的可再生能源利用 方式。太阳能热利用是可再生能源技术 领域商业 化程 度最 高、推 广 应 用 最普遍 的技术 之 一。现代 的太阳能热技术 将 阳光 聚合，并运 用 其 能 量产生热水、蒸汽 和电 力。除 了 运 用 适 当的 科 技 来收 集太阳能 外，建筑物亦可利用太阳的光和热能。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境

3、无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限 性 及地 球 环 保压力 的 增加，世界上许 多 国家掀起 开发利用太阳能的热 潮，开发利用太阳能成 为各 国 可持 续 发 展战略 的 重 要 内容，太阳能 先 进 技术已成为 世界 当 前 及未 来 研究、开发和利用的主要方 向。2.太阳能热利用 技术 太阳能热利用的 基本原理 是用 集 热 器将 太阳 辐射

4、能 收集起来，通过与 物 质 的相 互作 用 转换成 热能 加以 利用。目前使用 最 多的 集 热 器，主要有 平板型集 热 器、真空管集 热 器、热 管式集 热 器 和 聚焦型集 热 器 等 4 种。通 常太阳能热利用可分 为：低 温（80 以下）、中温（80-350）和 高温（350 以上）三 类热利用方 式。低 温 热利用 包括最简单 的地 膜、塑料 大 棚以 及 干燥器、蒸馏、供 暖、太阳热 水器。中温 热利用有太阳能建筑、空调 制 冷、制 盐以 及其它 工业 用。热 高温 热 利用有简单的聚焦型太阳灶、焊接机和高温炉。目前应用最 广泛的是太阳能热水器、太阳能空调降温/制冷等。2.1

5、太阳能集热器 太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用 20 30年。自从大约 1980年以来所制作的集热器更应维持 40 50年且很少进行维修。2.2 太阳能热水系统 早 期 最广泛的太阳能应用 即 用 于将 水 加 热，现今全世界已 有 数百万 太阳能热水装置。太阳

6、能热水系统 主 要 元 件包括收 集器、储 存 装置及 循环 管 路三 部分。此 外，可能还有 辅助的能 源 装置（如 电热器等）以供应 无日照时使 用，另外 尚 可能有 强 制 循环 用的水，以 控 制水 位或控 制电 动 部 份或 温 度 的装置以及接 到负载 的管 路 等。依循环 方式太阳能热水系统可分两种：2.2.1自 然循环 式 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受 太阳辐射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像，促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，

7、维护甚为简单，故已被广泛采用。2.2.2强制循环式 水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知（因来自水的流量可知），容易预测性能，亦可推算于若干时间内 的加热水量。如 在同 样 设 计条件下，其较 自然循环方式 具有可以 获 得 较 高水温的 长 处，但 因 其必须利 用水，故有水 电力、维护（如漏 水 等）以及控制装置时动时 停，容易损 坏 水等问题 存在。因此，除 大 型热水系统 或 需 要较 高水温的 情形，才选择 强制循环式，一

8、般大多 用自然循环式热水器。2.3太阳能 暖房 利 用太阳能 作房 间 冬天暖房 之用，在 许多寒冷地区 已使用 多年。因 寒带地区冬季气 温甚 低，室内必须 有 暖气 设 备，若 欲节省大 量 化石 能 源 的 消耗，设 法应 用太阳辐射热。大多 数太阳能暖房使用热水系统，亦有使用热空气系统。太阳能 暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计，或者

9、将太阳能直接用于热电或光电方式发电，在加热房间，或透过冷暖房的热装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置，其将热水通至储热装置之中（固体、液体或相变化的储热系统），然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热，在把此热空气传送至室内；或利用另一种液体流至储热装置中吸热，当热流体流至室内，在利用风扇吹送被加热空气至室内，而达到暖房效果。2.4太阳能空调降温/制冷 就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在 示 范 阶段，其 商业 化程 度远 不 如 热水器 那样高，主要问题是成 本高。但对 于 缺 电 和无 电 地区，同 建筑结合起来考虑，市场潜力 还是 很大 的。我

10、国“九五”期 间，太阳能空调降温示 范工程 列入国家技术攻关项目。从理论 上 讲，太阳能制冷可 以 通过太阳能电 池板 将太阳 辐射能转换成电能(即光一电转换)，利用此电能来驱动制冷机制冷这种制冷原理与普通的电力制冷无明显差异，只不过所要消耗的电能来自太阳能。通过太阳能光一热转换实现太阳能空调制冷太阳能光一热转换制冷是利用相应的设备首先将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界的补偿，使系统能够达到制冷的目的，即以热能来制冷太阳能光一热转换制冷系统主要分为以下几种类型：太阳能吸收式制冷系统、太阳能吸附式制冷系统、太阳能除湿式制冷系统、太阳能喷射式制冷系统等。与太阳能光一电转换技术相比，在相同制冷功率情况下，光一热转换的成本约为光一电转换的1/5目前国内外的研究工作，以太阳能吸附式制冷和吸收式制冷为主。【参考文献】蔡辉太阳能制冷技术的发展概况 j科技与经济，2003,(2)：58-59.刘 贞 先，伊晓路,等.太阳能 综合 利用技术 探讨 j.应用能 源 技术，2006,(11):31-33.缪仁杰,李淑兰.太阳能利用现 状 与发展前 景 j.应用能 源 技术，2007,(5)：28-33.赵 利 勇，胡 明 辅,等.太阳能利用与发展 j.可 再生 能 源，2007,(4):55-57.