第4讲 太阳能利用

第四讲太阳能利用土木工程学院李洪欣2008.10.15建筑节能太阳能利用建筑节能太阳能潜力太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但每年到达地球陆地上的太阳辐射能量约27万亿吨标准煤，是目前世界能源消费总量的2000多倍。太阳能已成为各国实施可持续发展的重要选择太阳能是一种朝阳的产业，孕育着巨大的潜在经济利益太阳能发电也发展很快，光伏发电制造能力已达到600MW，实际装机容量近4000MW。2000年世界太阳能热水器保有量达到12000万平方米，提供了约相当于2000万吨标准煤的能量建筑节能太阳能特点优点总量大普遍性清洁具有长久性和可持续性缺点分散性：总量大，但能量密度低。北回归线附近夏季中午的太阳辐射强度最大也仅为1.1-1.2kW/m2左右。间断性及不稳定性：受昼夜交替、季节变化及气候的影响，太阳辐射既是间断的，又是不稳定的。效率低、成本高：太阳能利用技术理论上可行，但经济性差。建筑节能I≥6700兆焦/(平米年)，II5400－6700兆焦/(平米年)III4200―5400兆焦/(平米年)IV4200兆焦/(平米年)中国的太阳能资源分布建筑节能类型地区年日照时数1西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部2800－33002西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部3000－32003新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、2200－30004湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江1400－22005四川、贵州1000－1400建筑节能被动式太阳房主动式太阳房采暖系统吸收式制冷太阳能热水器太阳能发电太阳能在建筑上的应用建筑节能被动式利用：无其他附加设备建筑节能利用形式建筑节能主动式太阳能利用—采暖建筑节能主动式太阳能利用--吸收式制冷溴化锂吸收式太阳能制冷空调系统建筑节能主动式太阳能利用--吸附式制冷建筑节能太阳能热水器工作原理太阳能热水器原理太阳能热水器通常由集热器、绝热贮水箱、连接管道、支架和控制系统组成太阳能集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键，玻璃管式太阳能热水器根据热介质的不同又可分为全玻璃真空管集热器和热管真空管（玻璃金属结合）集热器两种。它们的主要关键部件是真空集热管或热管真空集热管。全玻璃真空集热管材料、工艺和结构简单，可靠性好，具有极大的应用前景。其原理如右图，用真空管集热，促使管内水温高于水箱水温，因热水比冷水轻，形成对流，最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。建筑节能热水器的安装简图建筑节能应用中的问题应用成熟数量大，全球第一总安装容量占世界的64.5%截至2006年，中国太阳能热水器运行保有量达9000万平方米，年生产能力超过2000万平方米，使用量和年产量均占世界总量的一半以上。市场混杂建筑节能建筑节能太阳能电池发电原理当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在Ｐ－Ｎ结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。建筑节能太阳光发电方式这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。以晶体硅材料制备的太阳能电池主要包括：单晶硅太阳电池，铸造多晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。建筑节能多晶硅太阳电池生产过程建筑节能薄如纸片的太阳电池建筑节能太阳能供电系统建筑节能世界光伏电池年产量增长图建筑节能现状2007年，我国电池产量达1000MW，超过日本，位居世界第一。在光伏产业迅猛发展的同时，中国光伏市场发展却依然缓慢。2007年光伏系统安装了2MWp，只是太阳能电池生产量的1.84%。建筑节能太阳能汽车建筑节能北京市大兴区50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站建筑节能太阳能应用与建筑的一体化应用中的问题集热器安放位置摆放凌乱，影响城市美观一体化设计建筑节能建筑节能建筑节能建筑节能投资最少的太阳能