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1、太阳能 热利用技术,太阳能转化形式,太阳能热利用技术, 太阳灶 热水器 太阳能干燥器 太阳能温室 太阳房 太阳能制冷 太阳能蒸馏 太阳热发电 太阳热发电之热力机 太阳池,太阳能热利用技术,一、太阳能热水 二、太阳能干燥 三、太阳能建筑 四、大阳能温室,内蒙古自治区第一个新能源村,内蒙古工业大学投资200 万元,在风能、太阳能丰富的呼和浩特市郊建成内蒙古自治区第一个新能源村。这个新能源村占地100多亩,其主体工程“未来厅”为一座圆形地球状建筑,太阳能热水器,一、太阳能热水系统,闷晒型热水器,塑料袋式热水器 浅水池式热水器,一、太阳能热水系统,直流型,循环型,按热水流动的形式,可分为,自然循环型,
2、强制循环型,1、自然循环热水系统,它是依靠水温不同引起密度不同而产生的压力差使水循环流动,并在集热器中加热。该系统靠自来水补充冷水。,(a)有补水箱 (b)无补水箱,1、自然循环热水系统,优点:系统结构简单,运行可靠,不消耗其他能源。 缺点:大的循环水箱需高架于集热器之上,造成建筑物或构架的重负;集热效率随水温升高而下降。适用于小型热水系统。,2、自然循环定温放水热水系统,将循环水箱与蓄水箱分开,巨大的蓄水箱可放置在集热器以下的低处,这就解决了蓄水箱高架负重问题;采用定温放水及小的循环水箱加快了热水的循环,提高了热效率,并可多产热水。,3、自然循环变流量定温补水热水系统,为了解决自然循环定温放
3、水系统蓄水箱的安装位置问题 。它与定温放水系统的结构基本相同,不同的是取消了补水箱,并将控制装置和补水阀安装在补水管上,根据变电动调节阀的开度大小,以控制补水量的大小,并将一定温度的热水从循环水箱上部压到蓄水箱 。,自然循环变流量定温补水热水系统,4、强迫循环热水系统,水泵将水箱中的水通过循环水管2泵入集热器下集管,水经排管到上集管,然后由循环水管1回到水箱。水泵迫使水不断循环。水泵的起停由集热器顶部的预定温差控制,以便达到一定温度供水。,4、强迫循环热水系统,优点:笨重的水箱可以放置在低于集热器的位置,使得安装方便;由于水循环速度增加,提高了集热效率。 缺点:需消耗电力驱动水泵及控制系统,若
4、停电系统不能工作。,5、定温变流直流式热水系统,直流式是热水不在集热器和水箱之间循环加热。由于多个集热器串联,水经集热器受热即可达到预控温度,然后流入水箱贮存供使用。,集热器的组合,组合方式有串联、并联和串并联。由于自然循环系统,热虹吸压头较小,一般只有几十mm水柱,故集热器多采用并联。对强迫循环系统,则可有多种组合方式 。 故一般一组集热器的面积以30 m2为宜,不要超过50m2。进水口与出水口应保持互成对角。在每组集热器的最低部位,应设有放水阀,以便在停用时把水放净。,强迫循环热水系统中集热器的组合方式,集热器安放,集热器的朝向最好是面对正南,如受场地等条件限制,向东或向西偏移不得超过15
5、。 要注意不要放在风口上,以免增大热损失;也不可放在有烟尘的下风场地,造成对集热器的污染,降低阳光透过率。 集热器应放在不受遮挡的宽阔地带,其与建筑物或树木的距离是它们高度的1.71.9倍。 集热器的倾角要根据使用季节和地区的纬度而定。一般如需全年使用,应采用当地的纬度为其倾角;如以夏季使用为主,可照当地纬度减10;如以冬季使用为主,则按当地纬度加10。,管理与维护,太阳能热水系统管理与维护工作的好坏,直接影响系统的热效率与使用寿命。实际上是三分建设,七分管理。其主要工作有: 1、经常注意防止透明盖板损坏与保持表面清洁。及时清除灰尘与污染,保证高的透明度。 2、保持集热器各部良好的密封与保温性
6、能,经常进行检查与维修,这是减少集热器散热损失,保持高的集热效率的重要工作。,管理与维护,3、整个系统工作一定时期后,应进行全面检修。全面清洗集热器、管道及水箱沉积的脏物水垢;集热板、集热器外壳、管道及水箱等处的表面涂层如有脱落,应重新涂刷。 4、防冻。冬季停止使用时,应将系统内存水排净;在结冻季节使用时,白天用毕后,将集热器内存水放净,关闭水箱下部阀门。最好在其外表面加盖保温稻草帘或棉毯等。,管理与维护,5、防止闷晒。不允许集热器中水不流动而受太阳晒,更不可无水空晒,这会使吸热板温度过高而损坏涂层,以及外壳变形,玻璃盖板损坏。这往往是由于用水过量而使循环水箱水位过低所造成的。,二、太阳能干燥
7、系统,太阳能干燥一般以空气为工质,空气通过空气集热器加热至4060,再进入干燥器与被干燥物料接触,热空气把热量传给物料,便其中的水分蒸发,并被带出器外,从而使物料干燥,这种低温型太阳能干燥系统结构简单,造价低,干燥产品质量高,比自然干燥速度快,比烧燃料干燥节省能源,又不污染环境和物料。因此,可广泛应用于工、农业各个行业。,太阳能干燥系统,按系统接收太阳能及能量输出方式,可将太阳能干燥系统分为三种类型: 温室型 空气集热器型 温室与空气集热器结合型。,二、太阳能干燥系统,25时几种粮食的平衡含水率(%)(湿基),1、温室型箱式干燥器,1、温室型果脯干燥系统,1、温室型太阳能干燥系统,设计中注意的
8、问题: (1)应尽量提高对太阳辐射量的吸收和利用率; (2)应尽量减少气流流动阻力,使干燥器具有良好的空气动力学特性; (3)要有良好的保温与气密性 。,2、空气集热器型干燥系统,这种系统由空气集热器和干燥室组成。利用集热器加热空气,然后用风机将热空气送入干燥室 (小型系统采用自然对流),对物料进行对流加热干燥。由于空气进行强迫对流,加强了传热、传质过程,从而可提高干燥速度与效率;物料不受阳光直接曝晒吸热,有利于温度、湿度控制。,2、空气集热器型干燥系统,系统按气流加热与流动情况可分为: 一次加热开路系统 废气中间加热开路系统 废气加热闭路循环系统,一次加热开路系统,太阳能挂面干燥系统,一次加
9、热开路系统,小型太阳能谷物干燥系统,废气中间加热开路系统,干燥室上有三组空气集热器,空气由风机驱动通过集热器加热后,进入干燥室,从下向上穿透物料,对部分物料吸湿干燥后,又进大集热器受热。这样,空气依次不断受热干燥受热再干燥,不但强化了干燥过程,且空气热能得以充分利用,物料可连续进出生产。最后从干燥室排出的废气相对湿度较高,系统效率平均达30%一40%,废气中间加热开路系统,废气中间加热开路系统,废气加热闭路循环系统,太阳能木材干燥窑示意图,3、温室与空气集热器结合型 水果蔬菜干燥系统,大阳能干燥系统设计要点,1、根据所要求的脱水量,确定单位时间所需的脱水能量 (kJ/h)。再估计系统效率,确定
10、系统所需总能量 (kJ/h)。 2、根据被于燥物料的性质、对干制品质量要求及投资、运用费等因素,选定合适的干燥方式及干燥系统的结构及布置。 3、确定所需空气的质量流量 (kg/h),由此也将知道空气在集热器中的温升()。 4、根据当地的日照及气候条件,利用假定的效率估算集热器的采光面积 (m2)。,三、太阳能采暖系统,按收集太阳能的方法,太阳能采暖可分为两类: 主动式太阳能采暖系统;被动式太阳能采暖系统,简称主动式太阳房;被动式太阳房。,三、太阳能采暖系统,被动式太阳房是依靠建筑物本身的合理布局,通过窗、墙、屋顶、地面及设置的建筑结构尽量多地吸收和贮存太阳能,以自然的辐射、对流和传导的方式传热
11、,提供采暖。它无需专门的集热器、贮热器、管道、风机或泵等设备。这种型式的太阳房结构简单,管理运行简便,易于推广。但采热量少,室温不高,且波动大。 主动式太阳房是在建筑与结构按太阳房技术条例设计与建造基础上通过集热器、贮热器、管道、风机或水泵等设备来收集、贮存及输配太阳能,向建筑供暖。,被动式太阳房,被动式太阳房按集热与供暖的形式不同,可分为四种基本型式 : 1、直接受益式 2、集热墙式 3、附加阳光间式 4、屋顶集热蓄热式,1、直接受益式,它是利用阳光直接透过大面积的南玻璃窗进人室内,照射到墙壁、地板及家具上,便其吸热与受热体温度升高,然后通过辐射与对流等换热方式,加热室内空气与其他未受太阳辐
12、射的墙、地板与物件等,提高其温度,提供采暖。这种型式的太阳房结构简单,使用方便,无须额外管理,但白天光线过强,且昼夜室温波动大,,2、集热墙式太阳房,是法国学者特朗勃 (Trombe)提出的一种集热供暖方式,故又称为特朗勃墙式。如图 所示。南面一层或两层玻璃板后面为一道重型结构的集热墙,墙外表面涂有黑色涂料,上下开通风口,并设有可开闭的活门。玻璃板与集热墙之间留有1020cm的间隙。当阳光透过玻璃板照射在集热墙上时,被墙吸收,其外表面温度升高,所吸收的热量,一部分通过玻璃板向室外散失;一部分加热夹层中的空气,从而使夹层中的空气与室内空气的密度不同,可通过上下通风口形成自然对流,由上通风口将热空
13、气送入室内,室内的空气由下通风口流入夹层被加热,如此循环对流向室内供暖;剩下部分则通过集热墙体导热传至墙内壁,室内空气通过与之对流换热提高温度。,3、附加阳光间式,居室的南墙外建一玻璃罩着的阳光间。阳光间与室内空间由墙及窗隔开。其供暖机理是集热墙与直接受益式的结合。这种型式的阴光间可用来养花及栽培其他植物,但玻璃表面积大,散热损失大,因而降低了收集阳光的有效热量。,4、屋顶集热蓄热式,将充满水的黑色塑料袋放在屋顶上。在冬季白天,太阳辐射把水加热,紧贴着屋顶的水袋,由于其下的屋顶不设保温层,热量通过屋顶传入室内;在晚上,用保温板遮盖塑料水袋,以减少热水向室外环境散热。水的热容量大,可以贮存较多的
14、热量,以满足晚上室内采暖的需要。在夏季白天,将水袋遮盖,晚上打开,能起到防暑降温作用。这种型式用于南方冬季不结冻地区较好,太阳房设计,包括建筑设计与热工性能计算: (1)太阳房的朝向选择 太阳房的朝向应满足冬季有较多的日照,夏季避免过多的日晒与有利于自然通风降温的要求,但主要还是冬季采暖的要求 。 (2)建筑的布置 平面布置尽量采用大开间小进深,以争取冬季多得阳光,但在受建筑物造型或地形限制必须采用大进深时,对于住宅应尽量把居室、客厅等主要房间放在南侧;辅助性房间,如厨房、库房、厕所等布置在北侧。对于学枝、办公楼,把走廊放在北侧 (3)建筑结构与保温 太阳房墙体可采用复合夹心墙体结构,四、大阳
15、能温室,温室包括玻璃温室、塑料温室及塑料大棚,统称为温室。太阳能温室是指不加温的温室,多数采用塑料薄膜为透光材料。温室相当于一个太阳能集热器,它接受阳光照射,一方面满足植物光合作用对阳光的需要,同时使温室保持一定温度,以满足植物生长对温度的要求,常见的各类温室侧面示意图,一为单窗面式 (图中A、B);二为双窗面式 (图中C、D、E、F、G、H),其中C、D、E随前坡宽度占温室跨度的大小有1/2、2/3、3/4等形式,F为一面坡式;三为鞍形,有单脊 (图I)、连脊 (J)与多脊 (K);四为圆拱形 (图O)其它形状为公园与具有观赏意义的温室,单窗面温室 前窗倾斜双窗面温室,几种常见的温室,几种常见的温室,短后坡高后墙半拱形塑料日光温室,立式前窗双窗面温室,鞍二型日光温室,塑料大棚,太阳能降温(空调),间歇式太阳能吸收式制冷,连续式太阳能水溴化锂吸收式制冷,
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