太陽能講解課件

第二章太陽能（SolarEnergy）11.概論

2.太陽集熱器

3.太陽熱水器

4.太陽灶

5.太陽房

6.太陽能干燥

7.太陽能溫室

8.太陽能制冷與空調(diào)

9.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

10.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

11.太陽能技術(shù)發(fā)展趨勢內(nèi)容提要2特點：能量密度低并高度分散壓；資源豐富可再生；清潔環(huán)保；部分能源具有間歇性和隨機性；利用技術(shù)難度大。2.1概論（Introduction）

基本含義：以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的可再生資源得到現(xiàn)代化開發(fā)利用，用取之不盡、周而復(fù)始的可再生能源來不斷取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源。包括：太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮芎蜌淠艿?。?981年肯尼亞聯(lián)合國會議）2.1.1新能源與可再生能源1998年世界能源消費構(gòu)成世界能源存量及可開采年限石油1427億噸40年天然氣155.8E4億立方米61年煤炭9844.5億噸204年數(shù)據(jù)來源：BPStatisticalReviewofWorldEnergy,6200332.1概論（Introduction）

我國能源存量及可開采年限石油1427億噸×3.4%20年天然氣155.8E4億立方米×1.3%49年煤炭9844.5億噸×58.8%115年世界能源人均占有量狀況世界人均占有量我國占比例石油26噸11%天然氣-4%煤炭208噸70%2.1.1新能源與可再生能源新能源和可再生能源是人類社會未來能源的基石，使化石能源的替代能源。新能源和可再生能源清潔環(huán)保，是與地球的生態(tài)環(huán)境相和諧的。新能源和可再生能源是不發(fā)達(dá)國家約20億無電人口能源供應(yīng)的現(xiàn)實能源。意義：4太陽常數(shù)：在地球大氣外面正對著太陽的1m2面積上，每分鐘接受的太陽的能量，1367W2.1概論（Introduction）2.1.2太陽和太陽能太陽結(jié)構(gòu)：光球?qū)?、色球?qū)印⑷彰釋酉喈?dāng)于全世界一年內(nèi)消耗的能源總量的0.015%，被用為燃料和食物的僅占0.002%太陽輻射總能量3.75×1026W到達(dá)地球173×104億KW大氣吸收23%反射30%到地球47%，81×104億KW到達(dá)陸地17×104億KW太陽的能量：5第一階段：1615-1900年，1615年的第一臺太陽能抽水泵。價格昂貴第二階段：1901-1920年，世界將太陽能作為研究的重點，主攻太陽能動力裝置，最大輸出功率74KW第三階段：1921-1945年，太陽能開發(fā)的低潮，化石燃料大規(guī)模應(yīng)用第四階段：1946-1965年，太陽能基礎(chǔ)理論和材料的研究第五階段：1966-1973年，低潮，投資大，技術(shù)不成熟第六階段：1973-1980年，中東戰(zhàn)爭爆發(fā)，石油價格上漲，太陽能研究列入各國發(fā)展計劃第七階段：1981-1991年，潮落，石油價格回落，500KW電站20多座第八階段：1992-至今，化石能源的環(huán)境危害，光伏發(fā)電高度發(fā)展。2.1概論（Introduction）2.1.2太陽和太陽能太陽能利用的歷史：6光熱利用：平板式集熱器，真空管式集熱器，聚焦型集熱器太陽能發(fā)電：光-熱-電轉(zhuǎn)換，光-電轉(zhuǎn)換光化作用：將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，例如將水分解制氫光生物利用：光能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，速生植物、油料作物、巨型海藻等。2.1概論（Introduction）2.1.2太陽和太陽能太陽能利用方式：72.1概論（Introduction）2.1.3太陽輻射度及特點描述太陽能的常用單位：輻射通量：太陽以輻射形式發(fā)射出的功率，亦稱輻射功率，單位W輻照度：投射到單位面積上的輻射通量，單位W/m2曝輻射量：從單位面積上接收到的輻射能，單位J/m2太陽常數(shù)：影響地球表面太陽輻射能的因素：太陽高度：入射角大氣質(zhì)量：把太陽垂直照射地面時，光線所穿過的大氣路徑，為1大氣質(zhì)量大氣透明度地理緯度日照時間海拔高度82.1概論（Introduction）2.1.4我國太陽能的分布我國太陽能資源帶的年曝輻射量資源帶號資源帶分類年曝輻射量/(MJ/m2)Ⅰ資源豐富帶≧6700Ⅱ資源較豐富5400-6700Ⅲ資源一般帶4200-5400Ⅳ資源缺乏帶<4200黑吉遼重慶新疆、內(nèi)蒙、甘肅、北京、云南河南、山西、兩湖、兩廣、福建、上海西藏太陽能資源帶的分類標(biāo)準(zhǔn)：9熱傳導(dǎo)：氣體中分子碰撞，絕緣體中分子震動，導(dǎo)體中電子熱運動

Fourier熱傳導(dǎo)定律：熱傳導(dǎo)速率與溫度梯度及熱流通過的截面積成正比qk熱傳導(dǎo)率W，導(dǎo)熱系數(shù)W/(m.K)，A截面積m2，T溫度K，X熱流方向的距離m2.2太陽集熱器2.2.1概論太陽集熱器定義：吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置。它是太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，太陽熱水器、太陽灶、太陽房、太陽能溫室、太陽能干燥、太陽能工業(yè)加熱、太陽能熱發(fā)電太陽能熱利用中的傳熱學(xué)基礎(chǔ)對流：在液體或氣體中流體微團(tuán)在空間改變自己的位置，實現(xiàn)熱能的傳遞

Newton冷卻定律：對流的換熱速率是跟表面與流體的溫度差以及與流體接觸的表面積成比例qc對流傳熱速率W，hc對流換熱系數(shù)W/(m2.K)，A與流體接觸的面積m2，Ts，Tf表面溫度和流體溫度K只能在氣體或液體中進(jìn)行10qR輻射功功率W，常數(shù)5.6710-8W/m2.K4,發(fā)射率率，A表面積積m2，T表面溫溫度K鏡反射射，入射角角等于于反射射角漫反射射，物體表表面均均均，，它對對投射射的太太陽輻輻射無無差別別的向向所有有方向向反射射鏡漫反反射，，既有鏡鏡反射射又有有漫反反射。。2.2太陽集熱器2.2.1概論太陽能能熱利利用中中的傳傳熱學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)輻射：：物體的的部分分熱能能轉(zhuǎn)變變?yōu)殡婋姶挪ú?輻射向向外發(fā)發(fā)射。。Stefan-Boltzmann定律：：物體的的輻射射功率率是跟跟物體體溫度度的4次方及及物體體的表表面積積成比比例反射的的類型型：11按傳熱熱工質(zhì)質(zhì)分：：液體體和氣氣體集集熱器器按是否否聚光光：聚聚光型型和非非聚光光型按是否否跟蹤蹤太陽陽：跟跟蹤和和非跟跟蹤是否有有真空空：平平板型型和真真空管管按工作作溫度度：低低溫<100℃℃,中溫100-200℃，高溫溫>200℃℃2.2太陽集熱器2.2.2太陽集熱器的類型2.2.3平板型型集熱熱器結(jié)構(gòu)示示意圖圖：234平板型型集熱熱器構(gòu)構(gòu)造示示意圖圖11-透明蓋蓋板，，2-吸熱板板，3-隔熱層層，4-外殼，，5-流體通通道5122.2太陽集熱器2.2.3平板型集熱器吸熱板的基本本類型I）管板式II）扁盒式III）翼管式吸熱板的類型型：I）管板式，國內(nèi)外使用較較普遍II）扁盒式，焊接難度大III）翼管式，材料用量大，，工藝較復(fù)雜雜Ⅳ）蛇管式，流體阻力大Ⅳ）蛇管式13最大限度地吸吸收太陽輻射射并能將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成熱能，，呈現(xiàn)深色。。分選擇性和和非選擇性吸吸收涂層。2.2太陽集熱器2.2.3平板型集熱器吸熱板上的涂涂層（關(guān)鍵））：各種方法制備的選擇性吸收層的發(fā)射率

制備方法涂層材料舉例發(fā)射率噴涂方法硫化鉛、氧化鈷、氧化鐵、鐵錳銅氧化物0.3-0.5化學(xué)方法氧化銅、氧化鐵0.18-0.32電化學(xué)方法黑鉻、黑鎳、黑鈷、鋁陽極氧化0.08-0.2真空蒸發(fā)方法黑鉻/鋁、硫化鉛/鋁0.05-0.12磁控濺射方法鋁-氮/鋁-氮-氧/鋁、鋁-碳-氧/鋁、不銹鋼-碳/鋁0.04-0.09平板型集熱器器的缺點：熱傳導(dǎo)-底部和側(cè)面隔隔熱層對流傳熱-吸熱板與透明明蓋板之間的的空氣輻射傳熱-吸熱板與透明明蓋板之間；；透明蓋板與與天空之間14熱管式工質(zhì)熱熱容小，啟動動快，干性連連接，易安裝裝全玻璃真空管管集熱器2.2太陽集熱器2.2.4真空管太陽集熱器將吸熱體與透透明蓋板之間間的空間抽成成真空熱管式真空管管集熱器1345621-內(nèi)玻璃管，2-外玻璃管，3-選擇性吸收涂涂層，4-真空，5-彈簧支架，6-消氣劑123845671-熱管冷凝段，，2-金屬封蓋，3-玻璃管，4-金屬吸熱板，，5-熱管蒸發(fā)段，，6-彈簧支架，7-蒸散型消氣劑劑，8-非蒸散型消氣氣劑152.2太陽集熱器2.2.5太陽池定義：是一種鹽的濃度度隨深度增加加而增加的鹽鹽水池，更確確切地說，是是具有鹽度梯梯度的水池。。由于濃度較較大的鹽水密密度也較大，，因此只要池池內(nèi)鹽水的濃濃度梯度足夠夠大，即使在在下部溫度高高于上部溫度度時，池水也也不會發(fā)生對對流，所以太太陽池也稱為為無對流的鹽鹽水池。太陽池的構(gòu)成上層對流區(qū)無對流區(qū)下層對流區(qū)太陽池可以利利用自然現(xiàn)象象，即自然界界中存在的一一些具有鹽度度梯度的湖泊泊。是一種特特殊形式的自自然集熱器。。162.2太陽集熱器2.2.5太陽池人工太陽池的的制備方法自下向上分層層充液的方法法，先充濃度度大的液體，，再充濃度小小的液體，即即越往上其溶溶液濃度越低低。先充濃度低的的溶液，然后后從底部注入入濃度較高的的溶液。對于大型太陽陽池，先理論論計算需要鹽鹽量，再將鹽鹽一次倒入池池中，并加以以適量的淡水水，用水泵攪攪動池內(nèi)的水水，將鹽溶解解制成飽和溶溶液，在制備備好的飽和溶溶液上方，再再加淡水直到到預(yù)定的太陽陽池液面。此此時太陽池分分為上、下兩兩層，如果由由上、層同時時抽水，經(jīng)過過一個三通再再從兩層之間間注水入池，，這樣，太陽陽池就形成了了三層。此后后，可以在任任何相鄰兩層層之間重復(fù)這這一過程，直直到形成所需需要的層數(shù)為為止。維持池內(nèi)鹽度度的方法：經(jīng)經(jīng)常向池底補補充鹽分，同同時清洗表面面等。172.2太陽集熱器2.2.5太陽池太陽池的能量量利用辦法：：在池底布置熱熱交換器，工工質(zhì)在泵的作作用下進(jìn)入熱熱交換器，從從太陽池底部部吸收能量，，溫度提高后后流出。利用池內(nèi)的密密度梯度實現(xiàn)現(xiàn)分層流動，，從下層對流流區(qū)的一端抽抽取熱的池水水，在池外的的熱交換器中中放出熱能，，溫度降低后后再從另一側(cè)側(cè)返回池的底底部。太陽池的應(yīng)用用形式，供暖、鹽水水淡化、制鹽鹽及太陽能熱熱發(fā)電等方面面。18根據(jù)集熱溫度度和結(jié)構(gòu)：低溫集熱（θ+10-20℃）；中溫集熱熱（θ+20-40℃）；中高溫集集熱（θ+40-70℃）；高溫集熱熱（θ+70-120℃,θ-室外溫度）。太陽能熱水器器的分類多種種多樣，不必必拘泥于一種種形式2.3太陽熱水器2.3.1太陽熱水器的類型太陽熱水器由由集熱器、儲儲熱水箱、循循環(huán)水泵、管管道、支架、、控制系統(tǒng)及及相關(guān)部件等等組成。集熱器與儲水水箱結(jié)合方式式：一體的為悶曬曬熱水器；緊緊密結(jié)合為整整體熱水器；；分離的為分分離熱水器。。根據(jù)集熱工質(zhì)質(zhì)循環(huán)特點：：自然循環(huán)熱水水器；強迫循循環(huán)熱水器；；直流熱水器器。根據(jù)工質(zhì)循環(huán)環(huán)次數(shù)：低一次循環(huán)熱熱水器（單回回路循環(huán)）；；二次循環(huán)熱熱水器（雙回回路循環(huán)）。。根據(jù)集熱溫溫度的材料料：金屬；玻璃璃；塑料根據(jù)熱水使使用時間：：季節(jié)性、全全年性、全全天候熱水水器19太陽熱水器器的儲熱水水的量在0.6t以下為家用用太陽熱水水器，0.6t以上則為太太陽熱水系系統(tǒng)或太陽陽熱水工程程。2.3太陽熱水器2.3.2家用太陽熱水器1891年美國馬蘭蘭里州的肯肯普發(fā)明第第一臺太陽陽能熱水器器2.3.3太陽熱水系系統(tǒng)悶曬式：特點是水在在集熱器中中不流動，，悶在其中中受熱升溫溫，故稱悶悶曬式。這這種熱水器器結(jié)構(gòu)十分分簡單，當(dāng)當(dāng)集熱器中中的水溫升升高到一定定值時即可可放水使用用。直流式：直流式是由由集熱器、、蓄熱水箱箱、補給水水箱和連接接管道組成成的開式熱熱虹吸系統(tǒng)統(tǒng)水箱供熱水管自來水管熱水管上升管下降管熱吸虹型直直流式熱水水系統(tǒng)熱虹吸型直直流式熱水水系統(tǒng)的補補給水位由由浮球閥控控制，使之之與集熱器器出口熱水水管（上升升管）的最最高位置一一致。202.3太陽熱水器2.3.3太陽熱水系統(tǒng)定溫放水型型直流式熱熱水系統(tǒng)控制器蓄水箱電接點溫度計電動變流量閥自來水管供水管集熱器的出出口裝有感感溫元件，，通過控制制器操縱集集熱器入口口管路上的的電磁閥或或電動閥，，使出口水水溫能始終終滿足使用用要求。21循環(huán)型熱水水器：循環(huán)型太太陽能熱水水器,自然循環(huán)型型和強迫循循環(huán)型2.3太陽熱水器2.3.3太陽熱水系統(tǒng)自然循環(huán)熱水系統(tǒng)a)帶補給水箱b)不帶補給水箱上循環(huán)管上循環(huán)管循環(huán)水箱下循環(huán)管下循環(huán)管補水管補水管溢水管補給水箱循環(huán)水箱22自然循環(huán)定溫放水系統(tǒng)蓄水箱循環(huán)水箱上循環(huán)管下循環(huán)管電磁閥供熱水管220V電源熱水管自來水補水箱電接點壓力溫度計繼電器2.3太陽熱水器2.3.3太陽熱水系統(tǒng)循環(huán)型熱水水器采用定溫放放水及小的的循環(huán)水箱箱加快了熱熱水的循環(huán)環(huán)，提高了了熱效率，，并可多產(chǎn)產(chǎn)熱水。另另一方面用用水又需要要一定壓頭頭，使蓄水水箱的位置置高低受到到很大限制制，也限制制了該熱水水系統(tǒng)的使使用232.４太陽灶2.４.１概述太陽灶是利利用太陽輻輻射能，通通過聚光、、傳熱、儲儲熱等方式式獲取能量量，進(jìn)行烹烹飪食物的的一種方式式。一臺截光面面積為2m2的聚光太陽陽灶，每年年可以節(jié)省省約1t的農(nóng)作物秸秸稈。我國目前已已經(jīng)推廣應(yīng)應(yīng)用的太陽陽灶有30萬臺。2.４.１太陽灶的的性能和結(jié)結(jié)構(gòu)類型具有一定的的高溫，耐耐候性能，，距離可調(diào)調(diào)性，與人人體保持一一定的距離離。箱式太陽灶灶：食物蒸蒸煮、烘烤烤。聚光太陽灶灶：可獲得得500℃左右的高溫溫綜合型太陽陽灶：箱式和聚光光型的結(jié)合合242.5太陽房2.5.1概述利用太陽能能進(jìn)行采暖暖和空調(diào)的的環(huán)保型生生態(tài)建筑，，必須具有有輔助熱源源，包括煤煤、氣、油油或電能。。2.5.2太陽房的原原理和類型型基本上分為為：主動太太陽房、被被動太陽房房和熱泵式式太陽能采采暖系統(tǒng)主動式太陽陽房-是在建筑與與結(jié)構(gòu)按太太陽房技術(shù)術(shù)條例設(shè)計計與建造基基礎(chǔ)上通過過集熱器、、貯熱器、、管道、風(fēng)風(fēng)機或水泵泵等設(shè)備來來收集、貯貯存及輸配配太陽能，，向建筑供供暖。被動太陽房房-是依靠建筑筑物本身的的合理布局局，通過窗窗、墻、屋屋頂、地面面及設(shè)置的的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)盡量多地地吸收和貯貯存太陽能能，以自然然的輻射、、對流和傳傳導(dǎo)方式傳傳熱，它無無須專門的的集熱器、、貯熱器、、管道、風(fēng)風(fēng)機或泵等等設(shè)備。252.5太陽房2.5.2太陽房的原理和類型a.直接受益式式:它是利用陽陽光直接透透過大面積積的玻璃窗窗進(jìn)入室內(nèi)內(nèi)，照射到到墻壁、地地板及家具具上，使其其吸熱，受受熱體溫度度升高，然然后通過輻輻射與對流流等換熱方方式加熱室室內(nèi)空氣與與其他未受受太陽輻射射的墻、地地板與物體體等，提高高其溫度，，提供采暖暖。被動太陽房房的類型b.集熱墻式:由法國學(xué)者者特朗勃提提出的一種種集熱取暖暖方式，故故也稱為為特朗勃墻墻式。南面面一層或兩兩層玻璃板板后面為一一道重型結(jié)結(jié)構(gòu)的集熱熱墻，墻外外表面涂有有黑色涂料料，上下開開通風(fēng)口，，并設(shè)有可可開閉的活活門。玻璃璃板和集熱熱墻之間留留有10-20cm的間隙，當(dāng)當(dāng)陽光透過過玻璃板照照射在集熱熱墻上時，，被墻吸收收，其外表表面溫度升升高，所吸吸收的熱量量，一部分分通過玻璃璃板向室外外散失；一一部分加熱熱夾層中的的空氣，從從而使空空氣與室內(nèi)內(nèi)空氣的密密度不同，，可通過上上下通風(fēng)口口形成自然然對流，由由上通風(fēng)口口將熱空氣氣送入室內(nèi)內(nèi)，室內(nèi)的的空氣由下下通風(fēng)口流流入夾層被被加熱，如如此循環(huán)對對流向室內(nèi)內(nèi)供暖；剩剩下部分則則通過集熱熱墻體導(dǎo)熱熱傳至墻內(nèi)內(nèi)壁，室內(nèi)內(nèi)空氣通過過與之對流流換熱提高高溫度。為為防止在陰陰雨天氣或或晚間無太太陽輻射時時夾層中的的空氣倒循循環(huán)，將上上下通風(fēng)口口關(guān)閉。262.5太陽房2.5.2太陽房的原理和類型被動太陽房房的類型c.附加陽光間間式:在居室的南南墻外建一一玻璃罩著著的陽光間間。陽光間間與室內(nèi)內(nèi)空間由墻墻及窗隔開開。其供暖暖方式是集集熱墻與直直接受益式式的結(jié)合，，這種形式式的陽光間間可以用來來養(yǎng)花或培培植植物，，但玻璃表表面積大散散熱損失大大，因而降降低了收集集陽光的有有效熱量。。d.屋頂集熱蓄蓄熱式:將充滿水的的黑色塑料料袋放在屋屋頂上。在在冬天白天天，太陽輻輻射把水加加熱，由由于其下的的屋頂不設(shè)設(shè)保溫層，，熱量透過過屋頂傳入入室內(nèi)；在在晚上，用用保溫板遮遮蓋塑料水水袋，以減減少熱水向向室外環(huán)境境散熱。水水的熱容量量很大，可可以儲存較較多的能量量，以滿足足晚上室內(nèi)內(nèi)采暖的需需要。e.自然對流回回路式:設(shè)計的構(gòu)思思是，設(shè)法法增加南墻墻的集熱面面積，以便便提高室內(nèi)內(nèi)溫度。這這種太陽房房白天直接接依靠太陽陽輻射供暖暖，多余的的熱量被熱熱容量大的的建筑物本本體（如墻墻、天花板板、地基））及由碎石石填充的蓄蓄熱槽吸收收；夜間通通過自然對對流放熱使使室內(nèi)保持持一定的溫溫度，達(dá)到到采暖的目目的。2728熱泵技術(shù)-是反向使用用的制冷機機，它的熱熱能大部分分來自周圍圍環(huán)境，只只有一少部部分是由電電能轉(zhuǎn)變而而成，將低低溫環(huán)境的的熱能轉(zhuǎn)移移到溫度較較高的環(huán)境境中。2.5太陽房2.5.2太陽房的原理和類型1-壓縮機，2-蒸發(fā)器，3-熱輸入，4-節(jié)流閥，5-高壓液體，，6-熱輸出，7-冷凝管12743561熱泵性能好壞衡量指指標(biāo)：理想循環(huán)中中，此系數(shù)數(shù)與溫度差差成反比：：卡諾循環(huán)效效率例題：溫度度從10℃的熱源給40℃的冷源，則則得到的性性能系數(shù)為為？（系統(tǒng)統(tǒng)各部件總總效率為0.5）消耗1kW的能量獲得得5.74kW的能量292.5太陽房2.5.3太陽房評價指標(biāo)熱性能評價價：一般用用太太陽能保證證率(SHF)和太陽房節(jié)節(jié)能率(SSF)等表示。經(jīng)濟評價方方法：償還年限是是指太陽房房采暖較常常規(guī)采暖多多投資的部部分，用每每年的經(jīng)濟濟效益回收收的年限。。A-太陽房較對對比房增加加的初投資資，元/m2B-太陽房較對對比房每年年節(jié)省的費費用，元/（m2.a）i-年利率。302.6太陽能干燥2.6.1太陽能干燥的基本原理使被干燥的的物料，或或者直接吸吸收太陽能能并將其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為熱能能，或者通通過太陽集集熱器所加加熱的空氣氣進(jìn)行對流流患熱而獲獲得熱量，，再經(jīng)過物物料表面與與物料內(nèi)部部之間的傳傳熱、傳質(zhì)質(zhì)過程，使使物料中的的水分逐步步汽化并擴擴散到空氣氣中去的過過程。水和物料的結(jié)合合方式游離水分：存在在物料的空空隙和表面的水水分。物化結(jié)合水：以一定的物理化化學(xué)結(jié)合力與物物料結(jié)合起來的的水分，包括無無聊的吸附水、、結(jié)構(gòu)水分和毛毛細(xì)管水分。化學(xué)結(jié)合水分：：按照一定的數(shù)量量或比例與化合合物結(jié)合而生成成帶結(jié)晶水的化化合物中的水分分。常溫干燥較較難除去，需在在高溫下加熱才才能夠除去。312.6太陽能干燥2.6.2太陽能干燥系統(tǒng)的分類a.溫室型太陽能干燥燥系統(tǒng)物料主要靠吸收收太陽輻射而被被干燥，傳熱方方式主要是輻射射，為了排濕，，需運用自然對對流或風(fēng)機驅(qū)動動空氣帶走濕氣氣，由于溫室容容積較大，為使使物料上下層干干燥均勻，采用用雙流通風(fēng)排濕濕系統(tǒng)。b.對流式太陽能干干燥系統(tǒng)由空氣集熱器和和干燥室組成。。利用集熱器加加熱空氣，然后后利用自然對流流（常用于小型型系統(tǒng)）或風(fēng)機機將熱空氣送入入干燥室，對物物料進(jìn)行對流加加熱干燥。c.溫室與對流結(jié)合型型陽光透過溫室頂頂部玻璃蓋板直直射框架上的物物料，使之受輻輻射加熱干燥；；南墻外部有空空氣集熱器，加加熱的空氣由風(fēng)風(fēng)機送入干燥室室底部向上經(jīng)框框架上的物料，，進(jìn)行對流加熱熱，吸濕后一部部分從后墻頂部部煙囪排出，剩剩余部分可回流流再用。32332.7太陽能溫室2.7.1太陽能溫室定義溫室效應(yīng)：就是太陽光透過過透明材料進(jìn)入入溫室內(nèi)部空間間，使進(jìn)入溫室室的太陽輻射能能大于溫室向周周圍環(huán)境散失的的熱量，這樣溫溫室內(nèi)的空氣、、土壤、植物的的溫度就會不斷斷升高，這種過過程叫做“溫室室效應(yīng)”。太陽能溫室：就是根據(jù)溫室效效應(yīng)的原理加以以建造的人工暖暖房，以滿足植植物生長對溫度度的要求。342.8太陽能制冷與空調(diào)2.8.1概述太陽能制冷是利用太陽輻射射熱作動力來驅(qū)驅(qū)動制冷裝置工工作。太陽能空調(diào)的優(yōu)優(yōu)點太陽能空調(diào)主要要以吸收式制冷冷為主，使用LiBr為介質(zhì)，無臭、、無毒、無害，，十分環(huán)保吸收式制冷機制制使用功率很小小的屏蔽泵，運運行安靜、噪聲聲低。同一套太陽能吸吸收式空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)，可以夏季制制冷、冬季采暖暖和其他季節(jié)提提供熱水等三種種功能，一機多多用，四季常用用由于越是太陽輻輻射強的時候，，越需要制冷，，其制冷能力也也越強。太陽能空調(diào)的現(xiàn)現(xiàn)階段局限性太陽能空調(diào)以及及集熱器的造價價高。自然條件下，某某些地區(qū)太陽能能輻照密度不高高，使集熱器采采光面積與空調(diào)調(diào)建筑面積的配配比受到限制。。已處在實用化示示范階段，都是是適合于單位的的中央空調(diào)，小小型的制冷裝置置尚未完全開發(fā)發(fā)。35太陽能制冷系統(tǒng)統(tǒng)的類型2.8太陽能制冷與空調(diào)2.8.1概述太陽能吸收式制制冷太陽能吸附式制制冷太陽能除濕式制制冷太陽能蒸汽壓縮縮機式制冷太陽能蒸汽噴射射式制冷吸收和吸附的區(qū)區(qū)別：一相互溶體系，，兩相。36間歇式太陽能吸收式制冷蒸發(fā)器水冷凝器空氣冷卻器平板集熱器2.8.2太陽能吸收式制制冷系統(tǒng)間歇式NH3制冷的工作原理理當(dāng)受太陽照射后后，氨水中的氨氨由于沸點低便便首先蒸發(fā)。隨隨著蒸發(fā)不斷進(jìn)進(jìn)行，氨蒸汽壓壓力升高，集熱熱器中的氨水濃濃度愈來愈低，，成為稀氨水。。氨蒸汽通過空空氣冷卻器和水水冷卻器冷凝為為氨溶液。此時時，打開閥門A，關(guān)閉閥門B、C，氨溶液流經(jīng)閥閥門A貯存在蒸發(fā)器中中，這就是白天天接受太陽能獲獲得氨溶液的過過程，稱之為再再生過程集熱器將作為散散熱器使用，由由于向環(huán)境散熱熱，器內(nèi)溫度、、壓力下降。這這時，關(guān)閉閥門門A、C，打開閥門B，蒸發(fā)器中的氨氨溶液壓力下降降，氨溶液汽化化吸熱，使蒸發(fā)發(fā)器內(nèi)溫度急劇劇下降，達(dá)到制制冷目的，這就就是制冷過程。。優(yōu)缺點：制冷劑氨液中常常含有水，使制制冷劑不純，降降低了制冷效率率與單位溶液的的制冷量；并且且氨有泄漏，要要污染環(huán)境，對對人體有害。但但氨本身粘度低低，潛熱大，導(dǎo)導(dǎo)熱性能好，是是良好的制冷劑劑，價格便宜。。372.8.2太陽能吸收式制制冷系統(tǒng)連續(xù)式LiBr制冷的工作原理理集熱器吸收太陽陽能加熱其中的的水，作為發(fā)生生器中加熱水—溴化鋰溶液的熱熱源。水的沸點點比溴化鋰的沸沸點（12650C)低得多，水首先先變成水蒸汽而而上升到冷凝器器中，被冷卻后后成為純水，進(jìn)進(jìn)入蒸發(fā)器。然然后由冷凝泵將將蒸發(fā)器底部的的水抽到上部從從噴水口噴出，，由于壓力降低低而汽化，并吸吸收冷凍水的熱熱量使冷凍水冷冷卻，以供房間間空調(diào)降溫用。。汽化的水蒸汽汽再流入吸收器器，被從發(fā)生器器流回的濃溴化化鋰水溶液噴淋淋所吸收，成為為稀的溴化鋰水水溶液，由溶液液泵將其經(jīng)換熱熱器吸熱后送入入發(fā)生器，完成成一個制冷循環(huán)環(huán)，不斷利用太太陽能轉(zhuǎn)變的熱熱能，制取空調(diào)調(diào)用的冷凍水。。優(yōu)缺點：若制冷溫度5-100C，其相應(yīng)的飽和和壓力為8.7-12.0hPa（百帕），即達(dá)達(dá)到99%左右的真空度，，因此系統(tǒng)須在在高度真空狀態(tài)態(tài)下工作，對結(jié)結(jié)構(gòu)及運行都要要求很高；且制制冷溫度不能再再低，必須在00C以上，故這種制制冷系統(tǒng)只能用用于空調(diào)，不能能用于冷凍，溶液對金屬還有有強烈的腐蝕性性。吸收器發(fā)生器蒸發(fā)器冷凝器集熱器換熱器連續(xù)式太陽能水-溴化鋰吸收式制冷節(jié)流閥382.8.3太陽能吸附式制制冷系統(tǒng)將太陽集熱器與與吸附式制冷機機聯(lián)合使用，吸吸附劑與制冷劑劑可以有不同的的選擇,例如：沸石-水，活性炭-甲醇等輔助熱水或冷卻卻水出口吸附集熱器閥1閥2冷凝器蒸發(fā)儲液罐風(fēng)機盤管冷媒水泵太陽能吸附式制制冷系統(tǒng)工作原原理示意圖可用于冰箱或冷冷藏柜，較吸收收式制冷應(yīng)用廣廣一些392.8.4太陽能除濕式制制冷系統(tǒng)利用干燥劑（除除濕劑）來吸附附空氣中的水蒸蒸氣以降低空氣氣的濕度進(jìn)而實實現(xiàn)降溫制冷的的。與傳統(tǒng)統(tǒng)的蒸蒸汽壓壓縮式式制冷冷系統(tǒng)統(tǒng)相比比，有有如下下優(yōu)點點：系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡單，，無復(fù)復(fù)雜部部件節(jié)電效效果好好，電電能性性能系系數(shù)很很高無需氟氟利昂昂作為為制冷冷劑，，環(huán)保保噪聲低低，空空氣品品質(zhì)優(yōu)優(yōu)良常壓下下工作作402.8.5太陽能能蒸汽汽壓縮縮式制制冷系系統(tǒng)太陽能能蒸汽汽壓縮縮式制制冷系系統(tǒng)主主要由由太陽集集熱器器、蒸蒸汽輪輪機和和蒸汽汽壓縮縮式制制冷機機等組組成。。即常規(guī)規(guī)的蒸蒸汽壓壓縮式式制冷冷系統(tǒng)統(tǒng)中的的壓縮縮機采采用太太陽能能熱機機來驅(qū)驅(qū)動2.8.6太陽能能蒸汽汽噴射射式制制冷系系統(tǒng)太陽能能蒸汽汽噴射射式制制冷系系統(tǒng)主主要由由蒸汽汽噴射射器、、冷凝凝器、、蒸發(fā)發(fā)器、、泵等等組成成。低沸點點工質(zhì)質(zhì)的高高壓蒸蒸汽通通過蒸蒸汽噴噴射器器的噴噴嘴，，因其其流出出速度度高、、壓力力低，，就吸吸引蒸蒸發(fā)器器內(nèi)生生成的的低壓壓蒸氣氣，進(jìn)進(jìn)入混混合室室。此此混合合蒸氣氣流經(jīng)經(jīng)擴壓壓室后后，速速度降降低，，壓力力增加加，然然后進(jìn)進(jìn)入冷冷凝器器被冷冷凝成成液體體，液液態(tài)的的低沸沸點工工質(zhì)在在蒸發(fā)發(fā)器內(nèi)內(nèi)蒸發(fā)發(fā)，吸吸收冷冷媒水水的熱熱量，，從而而達(dá)到到制冷冷效果果。412.9太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)2.9.1太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理與火力力發(fā)電電系統(tǒng)統(tǒng)的工工作原原理基基本相相同，，根本本區(qū)別別是熱熱源不不同，，主要要以太太陽能能為熱熱源。。火力力發(fā)電電熱源源：煤煤炭、、石油油、天天然氣氣等化化石燃燃料。?；鹆Πl(fā)發(fā)電：：將煤煤炭、、石油油和天天然氣氣等燃燃料所所得到到的熱熱能變變換成成機械械能，，再帶帶動發(fā)發(fā)電機機轉(zhuǎn)動動產(chǎn)生生電能能的發(fā)發(fā)電方方式。太陽能能熱發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)的的總效效率ηs為集熱熱器效效率ηc、熱機機效率率ηm和發(fā)電電機效效率ηe的乘積積。理想熱熱機效效率（（卡諾諾循環(huán)環(huán)）：：422.9.2太陽能能熱發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)的的基本本類型型槽式線線聚焦焦系統(tǒng)統(tǒng)：利用槽槽形拋拋物面面反射射鏡將將太陽陽光聚聚焦到到集熱熱器對對傳熱熱工質(zhì)質(zhì)加熱熱塔式系系統(tǒng)：：又稱稱集中中型系系統(tǒng)，，在很大大面積積的場場地上上裝許許多臺臺大型型反射射鏡（（定日日鏡）），把把太陽陽光集集中到到一個個高塔塔頂部部的接接收器器上。。碟式系系統(tǒng)：：又稱稱盤式式系統(tǒng)統(tǒng)，采用盤盤狀拋拋物面面鏡聚聚光集集熱器器。塔式太太陽能能熱發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)示示意圖圖。432.9.2太陽能能熱發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)的的基本本類型型太陽能能熱發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)歷歷史20世紀(jì)90年代美美國能能源部部認(rèn)為為槽式式電站站成本本可以以降低低30%左右，，已可可以步步入商商業(yè)化化。目前，，美國國已有有11座系統(tǒng)統(tǒng)運行行，裝裝機容容量在在36.5萬卡瓦瓦。歐洲正正在研研制，，100-200MW槽式和和塔式式系統(tǒng)統(tǒng)，開開發(fā)1-5MW的碟式式太陽陽能-燃油混混合系系統(tǒng)。。日本、、法法國、、以色色列、、意大大利、、西班班牙、、德國國、前前蘇聯(lián)聯(lián)、澳澳大利利亞等等國已已建立立實驗驗示范范系統(tǒng)統(tǒng)。我國20世紀(jì)70年代，，天津津大學(xué)學(xué)、中中科院院電工工研究究所和和上海海機械械學(xué)院院進(jìn)行行了研研究，，并在在天津津和上上海分分別建建了1KW的塔式式太陽陽能熱熱發(fā)電電模擬擬裝置置，80年代，，將碟碟式小小型裝裝置列列入863計劃。。442.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.1概述通過太太陽能能電池池將太太陽輻輻射能能轉(zhuǎn)化化為電電能的的發(fā)電電系統(tǒng)統(tǒng)，稱稱為太太陽能能電池池發(fā)電電系統(tǒng)統(tǒng)（太陽能能光伏伏發(fā)電電系統(tǒng)統(tǒng)）2002年底，，太陽陽能光光伏發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)的的總裝裝機容容量約約為2200MW，我國國40MW左右，，2002年世界界太陽陽能電電池年年產(chǎn)量量超過過559.3MW,較01年增長長33.94%。光伏發(fā)發(fā)電系系統(tǒng)運運行方方式可可分為為離網(wǎng)網(wǎng)運行行和聯(lián)聯(lián)網(wǎng)運運行兩兩大類類。離網(wǎng)運運行適適用于于遠(yuǎn)離離公共共電網(wǎng)網(wǎng)的偏偏遠(yuǎn)地地區(qū)和和無電電地區(qū)區(qū)：偏僻農(nóng)農(nóng)村、、牧區(qū)區(qū)、海海島、、高原原、沙沙漠的的農(nóng)牧牧漁民民等；；通信信中繼繼站、、沿海海與內(nèi)內(nèi)河航航標(biāo)、、輸油油輸氣氣管道道陰極極保護(hù)護(hù)、氣氣象電電臺、、公路路道班班以及及邊防防哨所所等。。聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)電：：是光伏伏發(fā)電電的主主流趨趨勢，，市場場廣闊闊，前前景誘誘人。。第一個太陽電池1954年產(chǎn)生于美國貝爾爾實驗室，1958年被用作“先鋒1號”的電源上了天天。這種電池使人人造衛(wèi)星的電源可可安全工作20年之久。452.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池太陽能電池是光伏伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)和核心！1.太陽能電池及其分分類它是利用光生伏打打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變變?yōu)殡娔艿钠骷?，，又叫光伏器件。。光生伏打效?yīng)：物質(zhì)吸收光能產(chǎn)產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象象，在液體和固體體物中都會發(fā)生，，只在固體中有較較高的能量轉(zhuǎn)換效效率。半導(dǎo)體10-8-10-6Ω?cm導(dǎo)體-----108-1020Ω?cm絕緣體-----10-5-107Ω?cm半導(dǎo)體特性：1.電阻率的變化受雜雜質(zhì)含量的影響極極大2.電阻率受光和熱等等外界條件的影響響極大例：硅中參雜百萬萬分之的硼，電阻阻率即從2.14×103Ω?cm減小到0.004Ω?cm鍺溫度從200℃到300℃，電阻率就降低一一半左右。462.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池1.太陽能電池及其分分類半導(dǎo)體分類：1.元素半導(dǎo)體和化合合物半導(dǎo)體（化學(xué)學(xué)成分）2.本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)質(zhì)半導(dǎo)體（是否有有雜質(zhì)）3.n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體（導(dǎo)電類類型）4.磁性半導(dǎo)體、壓電電半導(dǎo)體、鐵電、、有機、玻璃、氣氣敏半導(dǎo)體等太陽能電池分類：：1.同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)和和肖特基太陽能電電池（按結(jié)構(gòu)分））由同一種半導(dǎo)體材材料構(gòu)成一個或多多個p-n結(jié)的太陽能電池。。由兩種不同禁帶寬寬度的半導(dǎo)體材料料在相接的界面上上構(gòu)成一個異質(zhì)p-n結(jié)的太陽能電池。。用金屬和半導(dǎo)體接接觸組成一個“肖肖特基勢壘”的太太陽能電池，也叫叫MS太陽能電池，原理理為金屬-半導(dǎo)體接觸時在一一定條件下產(chǎn)生正正整流接觸的肖特特基效應(yīng)。2.硅太陽能電池、硫硫化鎘和砷化鎵太太陽能電池（按材材料分）472.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池2.太陽能電池的工作作原理、特性及制制造方法太陽能電池工作原原理太陽能電池工作原原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)導(dǎo)體p-n結(jié)的光生伏打效應(yīng)應(yīng)，即物體受到光光照時，物體內(nèi)的的電荷分布狀態(tài)發(fā)發(fā)生變化而產(chǎn)生生電動勢和電流的的一種效應(yīng)。當(dāng)太太陽光或其他光照照射半導(dǎo)體p-n結(jié)時，就會在p-n結(jié)的兩端出現(xiàn)電壓壓（光生電壓），，使p-n結(jié)短路就會產(chǎn)生電電流。p型半導(dǎo)體：電子在外界的能量量激發(fā)后離開原來來的固定位置，形形成孔穴，在此導(dǎo)導(dǎo)體中摻入可以捕捕獲電子的硼、鋁鋁、鎵、銦等元素素，即形成了空穴穴型半導(dǎo)體，即p型。n型半導(dǎo)體：如果摻入能放電子子的磷、砷或銻等等雜質(zhì)元素，則形形成電子型半導(dǎo)體體，即n型。p-n結(jié)：將兩種半導(dǎo)體結(jié)合合在一起，由于電電子和空穴的擴散散，在交界面處形形成p-n結(jié)。它是晶體二極極管的基本結(jié)構(gòu)，，是許多半導(dǎo)體器器件的核心。48導(dǎo)帶(空)禁帶能隙(Eg)價帶(滿)導(dǎo)電電子空穴半導(dǎo)體能帶模型a)0K時的本征絕緣體或或半導(dǎo)體b)T>0K時的本征半導(dǎo)體2.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池能帶：在一個孤立的原子子中，電子只能在在一些特定的軌道道上運動，不同軌軌道的電子能量不不同。所以原子中中的電子只能容許許取一些特定的值值，每個能量稱為為一個能級。晶體體中原子有規(guī)則排排列組成的，使各各原子的相同能級級相互作用，略有有差別，形成能帶帶。原子的外層電子在在晶體中處于較高高的能帶，內(nèi)層電電子處在低能帶中中，能帶中的電子子不圍繞各自的原原子核做閉合軌道道運動，而是為各各原子共有，在晶晶體中運動。概念介紹492.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池載流子：運載電流的粒子。。導(dǎo)體中載流子是是自由電子，半導(dǎo)導(dǎo)體中的載流子一一種是帶負(fù)電的電電子，一種是帶正正電的空穴。空穴：半導(dǎo)體中的一種載載流子。施主：凡參入純凈半導(dǎo)體體中的某種雜志的的作用是提供導(dǎo)電電電子的，叫施主主雜質(zhì)，也叫施主主。例如，對硅而而言，磷、砷、銻銻等。受主：凡參入純純凈半導(dǎo)導(dǎo)體中的的某種雜雜志的作作用是接接受電子子的，或或稱提供供空穴的的，叫受受主雜質(zhì)質(zhì)，也叫叫受主。。例如，，對硅而而言，硼硼、鎵、、鋁等。。502.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池2.太陽能電電池的工工作原理理、特性性及制造造方法太陽能電電池的制制造方法法：電池都是是由P型半導(dǎo)體體和N型半導(dǎo)體體相接觸觸形成P-N結(jié)而成的的。P型區(qū)上的的接點為為正極，，N型區(qū)上的的接點為為負(fù)極。。在硅片片底下加加金屬底底板成下下電極（（正極））；在硅硅片上部部設(shè)有柵柵格形線線網(wǎng)，并并用金屬屬連接形形成上電電極（負(fù)負(fù)極）。。柵線接接觸是為為了降低低N型區(qū)的串串聯(lián)電阻阻。太陽光N接點P接點負(fù)荷P型硅片N型硅片硅太陽電池基本結(jié)構(gòu)硅太陽電電池單體體在最佳佳負(fù)荷狀狀態(tài)的工工作電壓壓約為0.4-0.5V。通常太陽陽能電池池由多個個單元電電池串并并聯(lián)，并并配有蓄蓄電池和和保護(hù)電電路。3.太陽能電電池的影影響因素素：溫度越高高越不利利；大氣氣中的粒粒子，如如電子流流、質(zhì)子子流、射線和X射線引起起電性能能衰減。。512.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池4.太陽能電電池的評評價指標(biāo)標(biāo)填充因子子FF:評價太陽陽能電池池的輸出出特性Ump-負(fù)載電壓壓，Imp-負(fù)載電流流Uoc-開路電壓壓，Isc-短路電流流太陽能電電池光電電轉(zhuǎn)化效效率:太陽能電電池的最最大輸出出功率與與照射到到電池上上的入射射光的功功率之比比。硅太陽能能電池的的理論效效率上限限為33%,目前實際際單晶硅硅太陽能能電池轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效率率一般為為12%-20%。太陽能電電池的光光譜響應(yīng)應(yīng):太陽能電電池在入入射光中中每一種種波長的的光能的的作用下下，所收收集到的的光電流流與相對對于入射射到電池池表面的的該波長長光子數(shù)數(shù)之比，，也叫光光靈敏度度。522.10太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2.10.2太陽能電池5.太陽能電電池的制制造方法法太陽光N接點P接點負(fù)荷P型硅片N型硅片硅太陽電池基本結(jié)構(gòu)單晶硅太太陽能電電池的一一般制造造方法硅片的選選擇:考慮硅材材料的導(dǎo)導(dǎo)電性能能，電阻阻率、晶晶向等。。硅片表面面準(zhǔn)備：切好的的硅片臟臟且不平平，表面面要經(jīng)過過濃硫酸酸化學(xué)清清洗，酸酸性或堿堿性溶液液腐蝕，，王水等等溶液再再清洗。。擴散制結(jié)結(jié)：p-n結(jié)石單晶晶硅太陽陽能電池池的核心心，有熱熱擴散、、離子注注入、外外延、激激光和高高頻電注注入等。。除去背結(jié)結(jié)：高溫擴擴散時背背面也形形成了p-n結(jié)。制作上下下電極：方法主主要有真真空蒸鍍鍍、化學(xué)學(xué)鍍鎳、、鋁漿印印刷燒結(jié)結(jié)。53腐蝕周邊邊:擴散過程程中，硅硅片的四四周表面面也有擴擴散層。。蒸鍍減反反射膜：減少硅硅表面對對光的反反射，蒸蒸鍍二氧氧化硅、、二氧化化鈦等。。檢驗測試試：測試項項目，伏伏-安特性曲曲線，斷斷路電流流、開路路電壓、