太阳能产品知识-全II

小小的心愿为大家创造一个好点的学习环境所以希望大家能把自己的手机调为震动谢谢太阳能知识学习内容包括1.太阳能热水器发展历程2.太阳能热水器主要结构和基础技术知识3.太阳能热水器现状什么是太阳能太阳能包括地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能是如何产生的太阳能是在太阳内部连续不断的进行核聚变反应过程中产生的能量太阳的能量来源核分裂(fission)：例如分裂成,及三個。核融合(fusion)：太陽（星球）中絕大多數都是氫+→+e+ν+→+γ+→+2這是「質子--質子的連鎖反應」(proton-protonchain)其中ν是微中子；γ是伽瑪射線（高能光子）一個質子的質量=1.0078×(1.66×10-24)g四個質子=4.0312與一個He=4.0026相比∴massdefect=0.0286轉化成能量的質量比例=0.0286/4.0312=0.0071這些質量轉換成能量E=mc2，E=0.0286×1.66×10-24×(3×1010)2=4.3×10-5erg只有太陽核心的部份進行核子反應，消耗燃料（氫）所以能用的核能E=0.1M(sun)×0.0071×c2～1.3×1051erg以目前的光度能發光～1010（一百億）年，太阳已经走过了50亿年，现在正处于青壮年。24952U11H8926Kr14456Ba10n11H21H21H11H32He32He32He42He11H太阳能的优势太阳能是人类可以利用最丰富的能源：据粗略估计，太阳每分钟向地球输送的热能大约是250亿亿卡，相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量，这是非常可观的。地球在一年中从太阳获得的能量，相当于人类现有各种能源在同期内所提供的能量的上万倍太阳能是人类可以使用最久的能源：太阳按现在的光度，可以再正常发光50亿年，取之不尽,用之不竭;太阳能使用方便：地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发,不存在运输问题,尤其对交通不发达的地区（山区、海岛、广袤的沙漠和草原）更具有利用价值;太阳能清洁环保：在开发和利用时,不会产生废渣、废水、废气,也没有噪音,更不会影响生态平衡,具有优越的环保性。太阳能的劣势单位面积上的光能有限，太阳常数为1.95卡/厘米2·分，在加上大气的反射和散射作用，到达地面的光能非常有限。占地面积比较大，由于光能有限，要想获得足够的能量必须加大采光面积。投入前期费用比较高，由于大面积的采光材料和设施，增加了成本费用（尤其是光电转化材料）。受地理气候的影响比较大，天气状况（阴雨雪雾）、地理位置（纬度）对地面太阳能的利用产生重大影响。使用的技术条件受限，现在光热转化率仅为45%，光电转化率低于15%，因此要想大量使用太阳能，技术必须有新的突破。太阳能行业的现状（一）美国、西欧、以色列为传统强国中国独自形成了一个以太阳能热水器产品为代表的太阳能行业，掌握了这个行业的核心技术和发展方向我国主要地区太阳能分布情况类别全年日照时数（时）年总辐射量（mj/m2）想当于燃烧标准煤（kg）主要地区与国外相当地区13200—40006680—84000225—285宁夏北部。甘肃北部，新疆东南部，青海西部，西藏西部印度，巴基斯坦23000—32005852—6680200—225河北北部，山西北部，内蒙宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部，新疆南部印尼32200—30005016—5852170—200山东，河南，河北东南部，山西南部，新疆北部，吉林，辽宁，云南，陕西北部，甘肃东南部，广东和福建南部，江苏和安徽北部，北京美国华盛顿地区4400—22004190—5016140—170湖北，湖南，江西，浙江，广西，广东北部，陕西南部，江苏和安徽南部，黑龙江意大利米兰地区51000—14003344—4190110—140四川和贵州省法国巴黎和俄罗斯的莫斯科太阳常数在地球大气外距离太阳一个天文单位的地方，垂直于太阳光束方向的单位面积上，单位时间内接收到的所有波长的太阳总辐射能量，通常用符号S表示。太阳常数为1.95卡/厘米2•分，太阳常数随波长的分布称为大气外分光辐照。太阳辐射的能量主要集中在可见光波段，因此太阳常数涉及的波段并不太宽，0.2—10.0微米波段的辐射已占太阳常数的99.9%，其中0.3—3.0微米就占97%左右。精确测定太阳常数和大气外分光辐照，不仅对于研究太阳和地球大气结构十分重要，还可应用于气象、航天、太阳能利用和环境科学等许多领域。精确测定太阳常数比较困难，原因是必须考虑地球大气对太阳辐射的吸收效应。太阳能的光能分布红外紫外0.40.76可见光0.20.33.010.0微米占太阳总辐射能97%占太阳总辐射能99.9%AL—N/AL选择性吸收膜层的吸收光谱范围0.2－0.3微米的波段被大气中的臭氧层强烈吸收而无法到达地面红外波段的能量占太阳总辐射能S的43%占S的50%**太阳能集热效果按照太阳常数及到达地面的光能推算：型号以真空管φ47,长度1.6米，容积为150升的热水器一天集热10小时，那么升温如右：自来水温度升温幅度热水器水温30℃≥50℃80－90℃25℃≥50℃75－85℃20℃≥50℃70－80℃15℃≥50℃65－75℃10℃≥50℃60－70℃5℃≥50℃55－65℃传热学基础知识（一）1传导传导是固体中热能传递的唯一方式，例如：我们将金属棒一端放在火焰上，很快就感觉到另一端也热起来。在太阳能中最常用的两种传导形式是平板导热和圆管导热。2对流对流换热是研究运动着的流体和它接触的固体表面之间的换热，一般来说流体运动速度越快，换热的效果越好，流体中由于密度不同而产生浮升力所引起的流动叫做自然对流，靠外力产生的流动称之为强行对流，这两种对流方式在太阳能热水器中经常使用。传热学基础知识（二）3辐射辐射是指物体因为有一定温度而发射的辐射能量。它的波长近视的认为在0.7微米到50微米之间，因而也叫做红外辐射。补充相变相变传热是指同一物质从一种状态经过换热后到另一种状态的变化过程里的热量转换，比如液体沸腾和蒸汽液化凝结过程就是相变传热。热管中工质传热也是相变传热。在相变传热中换热系数很高，比如蒸汽和低于其饱和温度的壁面接触时，就会凝结成水珠，但是如果蒸汽中含有不凝结气体时换热系数会大大降低，相变热管工作失效主要是内管产生了不凝结气体所致。太阳能行业的发展中国自从八十年代后期开始太阳能热利用的开发和研究，从1994年开始以太阳能热水器为主的这个行业开始进入发展时期。到200７年，太阳能热水器的市场规模达８0多个亿，太阳能热水器厂家发展到５000多家，销售额前十位的企业市场总占有率仅为20%，行业远未成熟。太阳能热水器产品已经发展了三代，热水器由简单的平屋顶型发展到屋脊式，再到与建筑一体化的构件式，由自然循环方式延伸出强制循环方式，由单工质到双工质，热水器行业正在向着标准化、构件化、多样化和大众化的方向发展。太阳能热水器的发展历程目前市场上太阳能热水器有闷晒式平板式真空管式热管式闷晒式：吸热元件与储热元件为一体，热效率低，保温差，属于最简单的一种，后来市场上出现一种玻璃管式闷晒太阳能，该产品虽然比以前的闷晒产品性能方面有所提高，但是日平均效率只在35%左右，真空管热水器的热效率在42-47%之间,已被市场淘汰。平板式：吸热元件由纯铜（或铝）板芯制作，与储水箱分开，吸热效率高，但吸热元件同时又是一种散热元件，保温差，冬天不能使用。真空管式：克服了闷晒式和循环式的以上缺点，并且采用了选择性吸热膜层AL-N/AL,具有低反射率`高吸收率的特点。保温性能良好，能在冬天时用，是国内目前的主流产品。热管式：板芯与真空管想结合，采用双工质进行工作，能将热量迅速集中到保温水箱内，真空管内不走水，集热和保温效果更佳。不足之处在于制作成本高，工艺要求比较复杂，技术关键是大体积抽真空及玻璃管口封接技术。分体式：“U”型热管集热，双管路循环，换热用水，可加防冻液`除垢剂等物质,与建筑物结合较好.缺点:造价高，性价比非常低,效率相对不高，并且对常规能源消耗较大.真空管太阳能热水器1、工作原理2、真空管太阳能热水器的结构工作原理真空管太阳能热水器,是采用自然循环方式,利用真空管高效吸收太阳能并将能量转化成热能加热真空管内水，真空管内水温逐渐升高，与水箱内水形成自然循环，逐渐使水箱内水温升高。工作原理图示真空管太阳能集热器的结构主机包括：水箱真空集热管支架真空管在太阳能热水器中重要性？真空管是太阳能热水器产生热水的能量之源，也是太阳能热水器的核心技术所在，是太阳能热水器的关键部件，就像人的心脏一样。所以，真空管在太阳能热水器中所起的作用，就像发动机在汽车中的作用一样重要。真空管知识20世纪70年代美国欧文斯-依利诺公司研制生产出全玻璃真空管；1979年我国研制出第一根真空管；1993年我国开始大规模生产；真空管的主要材料：国内国外主要采用高硼硅3.3既膨胀系数为3.3×10-6/℃玻璃，另外还有G33，BJ-TR等。选择性吸收涂层真空管1984殷志强教授发明多层铝—氮铝太阳能原理：在镀膜机内设置单圆柱铝靶的磁控溅射系统，镀膜机内一次装载数十只作为集热管内管的玻璃管，在“行星”机构传动下，玻璃管做公转与自传，立式圆柱铝靶在中心位置在氮气中非反应溅射沉积底层，再注入流量可控的氮气制备多层铝—氮复合薄膜材料作为吸收层-----选择性吸收涂层真空集热管的结构1、外玻璃管2、内玻璃管3、选择性吸收涂层4、吸气剂5、吸气镜面6、真空夹层7、弹簧卡子示意图各部分的基本功能内管用于容水。内管外壁的黑色部分是选择性吸收涂层，即膜层，是真空管进行光热转换的介质。太阳光线经外管照射到膜层，膜层通过吸收太阳光线中的可见光和近红外线来集聚能量，并将光能转化为热能，使内管里的水温不断升高。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。不锈钢弹簧卡子，既用来支撑内管自由端，又可固定吸气剂。各部分的基本功能吸气剂，指在真空管底部，与弹簧卡子相连的不锈钢钢环上所附着的钡铝镍成份，真空管尾部约50㎜的银白色部分是消气镜面，也叫吸气膜。它是吸气剂在800℃以上高温状态下蒸散得到的。消气镜面的作用是为了吸收真空夹层内残余的空气，以进一步提高真空度。太阳能在使用中，如果真空管的消气镜面消失，说明真空夹层内进入了大量空气，真空管就不能正常工作了。真空管的集热原理真空管的集热原理是，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)来聚集光能，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。综上所说，选择性吸收涂层对于真空管非常重要。真空管的优劣，就最主要体现在选择性吸收涂层的优劣上。吸收比越高、发射比越低的选择性吸收涂层，说明真空管的性能越好。何为选择性吸收涂层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。理想的吸收表面应当是黑色的，但黑色并不一定表示吸收表面的热性能最好，实际的吸收表面往往是黑里偏蓝或偏黄、偏紫什么是选择性吸收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0.3～1.3um专业术语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少真空管构件知识1.高硼硅特性：化学稳定性好（抗酸抗碱`抗水）：光学性能好（透光度`透过率）：热稳定性能好（极端温差变化）：机械性能好（硬度`加工性能）：真空性能好（气体附着力`玻璃溶解的气体`解析能力）。2.吸气剂吸气剂为蒸散型主要吸收成份为O2．CO．H2，H2O．N2等气体。吸气剂的主要成