浅谈太阳能的热利用
[摘要]：太阳能是一种清洁的可再生能源,对于人类社会来说,太阳能是万物生长的源泉,是取之不尽,用之不竭的。太阳能热利用是指将太阳辐射直接转换为热能供人类使用,它是目前无论在理论上还是在实践中都是最成熟,成本最低,应用最广的一种太阳能利用模式。作为一种新型的清洁无污染的可再生能源,太阳能的利用受到越来越多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。
[关键词]：可再生能源太阳能热利用应用前景
一、太阳能的热利用
1.平板型太阳能集热器
太阳能集热器按采光方可分为平板型集热器和聚焦型集热器两大类。平板型集热器是利用热箱原理（也称温室效应）将太阳能转变为内能的设备,它的吸热体基本上为平板形状,吸热面积与采光面积近似相等,由于太阳辐射强度相对较小,因此为了接收较多的太阳能,需要很大的集热面积,同时集热介质的工作温度也较低，平板型集热器是最常见的太阳能集热器。聚焦型集热器利用聚焦原理，即利用光线的反射和折射原理，采用反射器或折射器使阳光改变方向，把太阳光聚集集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。但这类集热器结构较复杂,造价较高。
2.真空管集热器
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 太阳能集热器
淮海工学院 课程设计报告书 题目：《太阳能热利用系统》课程设计 项目12 学院：理学院 专业：光信息科学与技术 班级：光能101 姓名： X X 学号： 2013年12 月16 日
目录 一、设计资料提供与使用要求 (3) 二、依据标准 (3) 三、我市太阳能资源情况 (3) 四、太阳能系统设计方案 (4) 4.1、系统日耗热量、热水量计算 (4) 4.2、设计小时耗热量、热水量计算 (4) 4.3、太阳能热水系统集热面积的确定 (5) 4.4、太阳能集热器的安装方位和倾角 (5) 4.5、管材和附件 (6) 4.5.1、管材 (6) 4.5.2、附件 (6) 4.5.3 水泵选型 (7) 4.6、保温层厚度计算 (7) 4.7、集热器的连接 (8) 4.8、水箱的设计 (8) 4.9、辅助热源设计 (8) 五、系统运行控制及运行原理 (10) 5.1、运行控制 (10) 5.2、运行原理说明 (10) 5.3、工程保温水箱 (10) 5.4、太阳能热水工程智能控制系统 (11) 六、固件清单 (12)
设计说明 一、设计资料提供与使用要求： 根据图纸的要求，尽量在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能安装数量，要与整体工程验收标准相匹配，采用楼面太阳能集中集热，分户储能，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以分户电辅助加热为辅，太阳能外观颜色要与建筑外观颜色保持一致。 二、依据标准 系统严格安照以下国家标准进行设计 1、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》 2、GB47272-92《设备及管道保温技术通则》 3、GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评价规范》 4、GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》 5、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》 6、0017-2003《钢结构设计规范》 7、B5009-2001《建筑结构载荷规范》 8、B50207-2002《屋面工程质量验收规范》 9、50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 10、50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》 11、50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》 12、50300《建筑工程施工质量验收统一标准》 三、我市太阳能资源情况 太阳能资源情况:江苏省连云港市处于暖温带南部，属于太阳能资源较丰富区，年日照时数在2500小时左右；水平面上太阳能辐照量为4200—5400MJ/㎡.a，年平均温度14.3℃。1月平均温度-0.4℃，极端低温-19.5℃：7月平均温度26.5℃，极端高温39.9℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天，主导风向为东南风。气象资料显示：连云港四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，每年大约紧有20-30天处于阳光不足状况状态。
《太阳能利用技术》模拟试卷 命题人：代术华 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在空格内。错选、多选或未选均无分。 1.太阳的主要成份是( )和氦。 A.氧 B.氮 C.氢 D.氯 2.太阳常数为( )/㎡。 A.367±7W B.1000±7W氮 C.1367±7W D.3000±7W 3.在任何时刻，从日轮中心到观测点间所连的直线和通过观测点的( )之间的夹角叫太阳高度角。 A.地面 B.正南 C.垂直面 D.水平面 4.选择性吸收面主要是对太阳光的( )辐射吸收性能更好。 A.短波 B.中波 C.长 D.所有 5.利用物质温度升高时吸热，降低时放热的特性来实现的太阳能储热为( )。 A.显热储热 B.潜热储热 C.不可逆化学反应储热 D.可逆化学反应储热 6.太阳灶能够烹饪食物是利用( )。 A.柴火 B.通电 C.太阳辐射 D.液化气 7.反射聚光镜一般采用( )反射镜。 A.平面 B.球面 C.抛物面 D.凸面 8.安装分体式太阳能热水器的多高层住宅，集热器要安装在( )立面墙上。 A.东 B.南 C.西 D.北 9.热水器的集热器安装方向为斜面朝向( ) +10°。 A.正东 B.正南 C.正西 D.正北 10.太阳能集热器安装角度为40°（与水平面），集热器上的太阳能辐量约为水平面上的( )。 A.1倍 B.1.3倍 C.2倍 D.3倍 11.结合水分存在于( )。 A.空气中 B.细胞壁 C.较大孔隙中 D.物料表面 12.太阳房与( )面建筑之间应保持一定间距, 以确保冬季不挡光为原则。 A.东 B.南 C.西 D.北 13.房间多了不能全部兼顾采暖可将一些主要房间（如起居室、卧室、餐厅等）沿( )墙布置。 A.东 B.西 C.南 D.北 14.太阳电池是将太阳能直接转变为( )的最基本器件。 A.热能 B.电能 C.风能 D.动能 15. 自然循环式热水器为保证正常运行和防止夜间无辐射时热水倒循环，水箱底部必须高于
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
一、背景概述 石林彝族自治县位于云南省东部，昆明市东南部，海拔1500m —1900m之间，年平均气温18℃，年降雨量913.9mm，属亚热带低纬度高原山地季风气候，太阳能资源丰富，年平均日辐照量15551kJ/㎡。针对贵公司生产车间中热风滚筒式干燥机、电热干燥箱、多功能动态提取/升膜浓缩机组、制酒设备等工序，充分利用太阳能资源，综合集成太阳能热利用技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术，实现设备最大化的节能减排，同时降低设备运行成本。 二、系统介绍 我公司根据长期太阳能热利用系统的设计安装经验，针对工业环境及条件，为贵公司设计实施符合工业应用的太阳能热利用系统，在原有设备的基础上，实现节能减排。 热风系统所用的空气集热器采用我公司自主设计研发的真空管式空气集热器，具有风温高、集热强的特点，与传统空气集热器相比，利于日常维护，二次升级扩容方便及集热效率高的特点。 系统采用目前应用于工业环境的PLC可编程控制器，控制程序根据用户实际情况“个性化”定制，可满足复杂的程序编写，实现复杂的自动化控制。控制器稳定性、抗干扰性强，配合高精度的温度、压力传感器，实现系统的精确控制。同时，我公司对控制器进行功能扩展及远端计算机软件支撑，实现整个系统的远程监控操作，无需到现场，即可查看系统运行情况，并进行操作调整。 本着“系统与建筑结合”的理念，在集热器列阵设计方面，系统对集热器列阵支架采用一体化设计，即支架根据屋面实际场地情况及建筑风格，进行整体的设计制作，整个列阵支架为一个整体结构，力求达到与建筑的协调、统一。 三、设计方案 1、热风滚筒式干燥机太阳能热风系统 按提供设备参数，电加热干燥产量为100kg/h，而电加热功率为20KW，即每小时要达1000kg/h，制热功率应达到200KW，根据石林年平均日辐照量15551kJ/㎡计算，每天日照时间按7小时计算，每小时平均日辐照量为2221.57 kJ/㎡，集热效率按55%，系统热损按20%，由此计算，每平方米每小时热量输出977.49 kJ。 每小时制热功率达200kw，即200kwh热量，200kwh= 720000kJ 720000kJ÷977.49 kJ/㎡=736.58㎡ 由此可知，集热面积应为736.58㎡，折合真空管4492支。由于可安装面积所限，可安装真空管数量为4000支，折合面积656㎡。 即安装太阳能功率为（656㎡×977.49 kJ/㎡）÷3600=178.12kw 其中的电热干燥箱由于可安装面积所限，设计与热风滚筒式干燥
0、太阳常数的定义：太阳常数是指在日地平均距离处，地球大气层外（大气上界）垂直于太阳光线的平面上，单位时间、单位面积内所接受的所有波长的太阳总辐射能量值，它基本上是一个常数，所以这个辐照度称为太阳常数。 1、太阳赤纬角的定义：太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角。 2、太阳高度角和太阳方位角的定义：高度角：太阳中心直射到地面的光线与当地水平面间夹角(h)，表示太阳的高度。方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地正南方的夹角，向西为正，向东为负，变化范围正负180；它表示太阳的方位，决定太阳光的入射方向。 3、大气质量和大气透明系数的定义：太阳光线通过的大气路程与太阳在天顶时太阳光线通过的大气路程之比；表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数 4、大气对太阳辐射的影响，详细了解答：大气辐射具有削弱作用，太阳光线在大气中经过的路程越长能量损失的就越多，大气对太阳辐射的作用一共有三种方式：吸收反射散射作用。具体来说,吸收作用变现在平流层的臭氧吸收紫外线，水汽，二氧化碳吸收红外线。反射作用：较大的颗粒尘埃，还有云层对阳光的反射。散射：主要是大气分子还有微小的尘埃对波长较短的可见光，还有颗粒较大的尘埃，雾粒，小水滴对各种波长的散射。 5、太阳辐射产生的物理机制是什么？答：太阳辐射分为两种：一种是从光球表面发射出来的光辐射，因为它以电磁波的形式传播光热，所以又叫做电磁辐射。另外一种是微粒辐射，它是由正电荷的质子和大致等量的带负电荷的电子以及其他粒子做组成的粒子流。 6、什么是太阳辐射年总量:一年内地面所接受的太阳辐射短波总辐射量，是衡量一个地方太阳能资源丰富的重要标志。 7、什么是春分秋分夏至冬至：上半年，太阳从低纬度到高纬度逐日升高，春分指春天昼夜均分的一天，随后昼长夜短，直到夏至，太阳走到北回归线，白昼时间最长的一天，随后白粥时间慢慢变短，到秋天，昼夜均分的一天是为秋分，随后昼短夜长直至冬至，太阳走到南回归线，白天最短的一天。 8、太阳光谱的特点：太阳光谱包括紫外区、可见区、红外区，其中，波长小雨0.4um的紫外区占大约8.03%和波长大于0.76um的红外区占45.54%，是人眼看不见的紫外线和红外线，波长为0.4~~0.76um的可见区是我们能见的可见光区46.43%. 9、太阳房的定义以及它的分类：太阳房是利用太阳能进行采暖和空调的环保型生态建筑。太阳房可分为三类：主动太阳房，被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统。 10、被动式太阳房的特点是什么以及被动太阳房建筑设计的几个基本原则分别是什么？答：特点：根据当地的气象条件，在基本上不添臵附加设备的条件下，只在建筑物构造和材料性能上下功夫，使房屋达到一定采暖效果的方法。原则：构造简单，造价便宜。 11、太阳能储热的方式及原理：方式：自然循环集热，强制循环集热，定温放水集热。原理：冷水经过补冷水系统，进入循环水箱达设定水位后，之后不冷水系统停止工作，低温水进入集热器阵，受太阳能辐射加热水温升高，当集热器上循环管内水温与储热水箱底部水温之温差达到设定值时，启动强制循环泵，将水箱中低温水送到集热器阵，同时将集热器阵中热水送到储热水箱，当上述温差等于和地于设定值时，强制循环泵停止工作。低温水在集热器中继续吸收太阳能辐射，加热。如此循环，是储热水箱中水温不断升高。 12、太阳灶的原理：太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光传热储热等方式获得热量，进行炊事烹饪食物的一种装臵。 13、利用太阳能进行海水淡化的常用方法：1被动式太阳能蒸馏系统，如单级或多级倾斜式太阳能蒸馏器，回热式，球面聚光式太阳能蒸馏器等。2主动式太阳能蒸馏系统，有单级或多级附加集热器的盆式，自然或强迫循环式太阳能蒸馏器。3利用太阳能发电进行反渗透法进行海水淡化，此外，还有太阳能多级闪蒸，太阳能多级沸腾蒸馏技术。 14、太阳能热水器的主要组成部分包括那几个部分：集热器，储热水箱，循环水泵，管道，支架，控制系统及相关附件组成。 15、太阳能利用按地域划分的几类地区，按+··················+接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类：一类地区，主要包括青藏高原，甘肃北部，宁夏北部，新疆南部等地。二类地区：包括河北西北部，山西北部，内蒙古南部，宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部和新疆南部等地。三类地区，包括：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，广东南部，福建南部，苏北，皖北，台湾西南。四类地区，包括湖南湖北广西江西浙江福建北部广东北部陕西南部江苏北部安徽南部以及黑龙江台湾东北等地。五类地区，包括：四川重庆贵州。 16、什么是太阳能制冷，根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。
本文由hpshu贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2009 年第 1 期 上海电力 可再生能源发电 太阳能光热光电综合利用 倪明江 ,骆仲泱 ,寿春晖 ,王 ,赵佳飞 ,岑可法涛 ( 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室 ,浙江杭州 310027) 摘 : 太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、要分光、热电联用等技术集成 ,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用 ,可极大地提高太阳能的利用效率 ,降低成本 ,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况 ,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述 ,分析了聚光 PV/ T 系统以及与建筑一体化设计的 PV/ T 系统的未来发展方向。最后 , 结合各类太阳能利用系统的特点 , 比较分析了各种光热光电技术存在的问题 ,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。关键词 : 太阳能利用技术 ; 热发电 ; 聚光热电联用 ; 光热光电综合利用中图分类号 : T K513 文献标识码 :A 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目(50676082) 1 引言 传统化石能源的大量使用 , 不仅造成了化石能源本身的短缺 , 也给世界环境带来了极大的危害 ,给人类生存空间造成了严重威胁。寻求可再生能源的高效清洁利用成了目前人类面临的共同问题 [ 1 ,2 ] 发展。而以现今的发展趋势来看 , 太阳能热力发电和光伏发电将是世界各国在太阳能利用领域研究的新重点。 2. 1 热利用 太阳能热利用方面 , 中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产、应用和出口的国家。 2007 年 ,集热器总保有量约为 10 800 万 m2 。热 。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨 15 大能量 ,被普遍认为是理想的新能源。太阳辐射到达地球表面的能量高达 4 ×1 0 5 利用形式多样 , 包括了太阳能热水器、太阳能空调、太阳能干燥和太阳能海水淡化等。 ( 1 ) 太阳能热水器太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。其基本原理是将太阳辐射能收集起来 , 通过与物质的相互作用转换成热能供生产和生活利用。我国是世界上最大的太阳能热水器制造中心 , 由我国生产的集热器推广面积约占世界的 76 % 。随着太阳能热水器的发展 ,出现了闷晒式、 M W , 相当于 每年 3. 6 ×亿 t 标准煤 ,约为全球能耗的 2000 10 倍。太阳能可以免费使用 ,又不需要运输 ,对环境无任何污染。在传统化石能源储备减少、价格快速上升 ,在温室气体排放引发的气候环境问题愈来愈显著的今天 , 太阳能作为可再生能源和新能源的代表 , 得到越来越多的关注 , 太阳能的利用、太阳能材料及相关技术的开发在世界范围内引起了重视
太阳能光热光电综合利用 倪明江,骆仲泱,寿春晖,王 涛,赵佳飞,岑可法 (浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 310027) 摘 要:太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、分光、热电联用等技术集成,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用,可极大地提高太阳能的利用效率,降低成本,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述,分析了聚光PV/T系统以及与建筑一体化设计的P V/T系统的未来发展方向。最后,结合各类太阳能利用系统的特点,比较分析了各种光热光电技术存在的问题,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。 关键词:太阳能利用技术;热发电;聚光热电联用;光热光电综合利用 中图分类号:T K513 文献标识码:A 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50676082) 1 引言 传统化石能源的大量使用,不仅造成了化石能源本身的短缺,也给世界环境带来了极大的危害,给人类生存空间造成了严重威胁。寻求可再生能源的高效清洁利用成了目前人类面临的共同问题[1,2]。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨大能量,被普遍认为是理想的新能源。太阳辐射到达地球表面的能量高达4 1015MW,相当于每年3.6 105亿t标准煤,约为全球能耗的2000倍。太阳能可以免费使用,又不需要运输,对环境无任何污染。在传统化石能源储备减少、价格快速上升,在温室气体排放引发的气候环境问题愈来愈显著的今天,太阳能作为可再生能源和新能源的代表,得到越来越多的关注,太阳能的利用、太阳能材料及相关技术的开发在世界范围内引起了重视[3~5]。 我国太阳能资源丰富,辐射总量约3.3 103 ~8.4 106kJ/(m2a),全国2/3以上地区年日照时数大于2000h[6]。太阳能的有效利用,对缓解我国能源问题、减少CO2排放、保护生态环境都有着重大意义。 2 太阳能利用技术概况 目前利用太阳能的方法,主要有:太阳能集热利用、热力发电、光伏发电、光利用、海水淡化、建筑一体化技术、制氢、干燥技术等。其中太阳能集热利用技术以及太阳能光伏技术已经得到了长足发展。而以现今的发展趋势来看,太阳能热力发电和光伏发电将是世界各国在太阳能利用领域研究的新重点。 2.1 热利用 太阳能热利用方面,中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产、应用和出口的国家。2007年,集热器总保有量约为10800万m2。热利用形式多样,包括了太阳能热水器、太阳能空调、太阳能干燥和太阳能海水淡化等。 (1)太阳能热水器 太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。其基本原理是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能供生产和生活利用。我国是世界上最大的太阳能热水器制造中心,由我国生产的集热器推广面积约占世界的76%。随着太阳能热水器的发展,出现了闷晒式、平板式、玻璃真空管式和热管真空管式等多种应用形式。太阳能热水器以其经济、节能、环保等优点,备受世人瞩目。太阳能热水器在国内市场得到了迅速推广。目前城市太阳能热水器的平均普及率约为15%,部分地区达到31%~60%。随着太阳能热水器关键技术的不断突破,该技术已广泛运用于家庭、宾馆、学校、部队和医院等供淋浴、洗漱及其它需用热水的场所。 (2)太阳能空调 太阳能空调以太阳能作为制冷空调的热源,利用太阳辐射产生中高温蒸气(热水),进而驱动制冷机工作。太阳能制冷首先通过集热器收集太 ! 1 !
太阳能热利用技术复习题) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
判断题 1. 大气层外的太阳辐射包括直射辐射和散射辐射。（） 2. 同一时刻太阳高度角和太阳天顶角互为余角。 （） 3. 春分这一天太阳赤纬角最大。（） 4. 直射辐射的修正因子必小于1。（） 5. 利用溅射沉积技术不能从绝缘的化合物靶上直接获得化合物薄膜。（） 6. 最大的太阳辐射发生在赤道地区的正午时刻（） 7. 半导体的本征吸收是价带电子吸收光子能量后，从价带跃迁到导带的吸收过程。（） 8. 固体显热储存一般用空气作为传热介质，且储热和取热时气流方向相同。（） 9. 太阳高度角随纬度增加而减小（） 10. 大气层外，垂直于太阳辐射传播方向上的太阳辐照度为常数（） 11. 任何地区、任何一天的日出日落时角大小相等（） 12. 半导体禁带宽度越大，其本征吸收的吸收限越大（） 13. 日地距离变化产生四季（） 14. 北京时间上午9点连云港和乌鲁木齐的太阳时相同（） 15. 标准晴天情况下各地太阳午时太阳辐照度最大（）
16. 某地安装的集热器倾角等于当地纬度，则太阳午时该集热器上的 太阳入射角为0°（） 17. 大气质量越大，大气层对太阳辐射的影响越大（） 18. 非选择性吸收涂层吸收的能量多，发射的能量也多。（） 19. 显热储存又叫热容式蓄热。（） 20. 北京地区的太阳时等于当地时间。（） 21. 国际单位制中大气质量的单位为千克。（） 22. 某天上午10点的大气质量必比9点的小（时间均为太阳时）（） 23. 太阳午时太阳天顶角为0°。（） 24. 岩石储热一般用空气作为传热介质，多用于空气太阳能采暖系统。（） 25. 每天日出及日落时刻太阳天顶角为90°。（） 26. 产生本征吸收的条件是入射光子的能量小于半导体的禁带宽度。 （） 27. 石蜡在凝固时不会发生过冷现象。（） 28.选择性吸收表面主要对太阳光的可见光和近红外部分有较高的吸 收比。（） 29. 一天当中中午的大气质量比早上大。（） 填空题 1. 地球赤道平面与黄道平面的夹角是 2. 夏至这一天的赤纬角是
太阳能的热利用 专业：热能与动力工程 成员： 指导教师：贾力
摘要：太阳能是一种清洁的可再生能源，对于人类社会来说，太阳能是万物生长的源泉，是取之不尽，用之不竭的。太阳能热利用是指将太阳辐射直接转换为热能供人类使用，它是目前无论在理论上还是在实践中都是最成熟，成本最低，应用最广的一种太阳能利用模式。本文从热辐射特性、太阳能的热辐射以及太阳能热利用的几种技术方法介绍了太阳能的热利用。并分析了利用光化作用产生新能源的研究。 关键词：热辐射特性、太阳辐射、太阳能利用 1、热辐射特性 1.1 热辐射的概念 热辐射(thermal radiation )，物体由于具有温度而辐射的现象。的3种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和传播。由于电磁波的传播无需任何，所以热辐射是在中唯一的传热方式[1]。 1.2 热辐射的特点 热辐射有如下特点： （1）不需要物体直接接触。热辐射不需中间介质，可以在真空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。 （2）在辐射传热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。辐射：辐射体内热能→辐射能 吸收：辐射能→受射体内热能 （3）只要温度大于零就有能量辐射。不仅高温物体向低温物体辐射热能，低温物体也能向高温物体辐射热能。 （4）物体的辐射能力与其温度性质有关，与绝对温度的四次方成正比。 1.3 热辐射定律 关于热辐射，其重要规律有4个：辐射定律、辐射分布定律斯蒂藩-玻耳兹曼定律、。这4 个定律，有时统称为热辐射定律。物体在向外辐射的同时，还吸收从其他物体辐射来的。物体辐射或吸收的能量与它的、、等因素有关。但是，在状态下，辐射体的（见辐射度学和光度学）r（λ，T）与其a（λ，T）的比值则只是辐射波长和温度的，而与辐射体本身性质无关。 上述规律称为，由G.R.基尔霍夫于1859年建立。式中吸收比a 的定义是：被物体吸收的单位波长间隔内的与入射到该物体的辐射通量之比。该定律表明，热辐射大的物体其吸收比也大，反之亦然。 是一种特殊的辐射体，它对所有波长的吸收比恒为1。黑体在自然条件下并不存在，它只是一种理想化模型，但可用人工制作接近于黑体的模拟物。即在一封闭空腔壁上开一小孔，任何波长的光穿过小孔进入空腔后，在空腔内壁反复反射，重新从小孔穿出的机会极小，即使有机会从小孔穿出，由于经历了多次反射而损失了大部分能量。对外的观察者而言，小孔对任何波长电磁辐射的吸收比都接近于1，故可看作是黑体。将基尔霍夫辐射定律应用于黑体，由此可见，基尔霍夫辐射定律中的f（λ，T）即黑体的光谱辐射出射度。
判断题 1. 大气层外的太阳辐射包括直射辐射和散射辐射。（） 2. 同一时刻太阳高度角和太阳天顶角互为余角。（） 3. 春分这一天太阳赤纬角最大。（） 4. 直射辐射的修正因子必小于1。（） 5. 利用溅射沉积技术不能从绝缘的化合物靶上直接获得化合物薄膜。（） 6. 最大的太阳辐射发生在赤道地区的正午时刻（） 7. 半导体的本征吸收是价带电子吸收光子能量后，从价带跃迁到导带的吸收过程。（）8. 固体显热储存一般用空气作为传热介质，且储热和取热时气流方向相同。（） 9. 太阳高度角随纬度增加而减小（） 10. 大气层外，垂直于太阳辐射传播方向上的太阳辐照度为常数（） 11. 任何地区、任何一天的日出日落时角大小相等（） 12. 半导体禁带宽度越大，其本征吸收的吸收限越大（） 13. 日地距离变化产生四季（） 14. 北京时间上午9点连云港和乌鲁木齐的太阳时相同（） 15. 标准晴天情况下各地太阳午时太阳辐照度最大（） 16. 某地安装的集热器倾角等于当地纬度，则太阳午时该集热器上的 太阳入射角为0°（）17. 大气质量越大，大气层对太阳辐射的影响越大（）
18. 非选择性吸收涂层吸收的能量多，发射的能量也多。（） 19. 显热储存又叫热容式蓄热。（） 20. 北京地区的太阳时等于当地时间。（） 21. 国际单位制中大气质量的单位为千克。（） 22. 某天上午10点的大气质量必比9点的小（时间均为太阳时）（） 23. 太阳午时太阳天顶角为0°。（） 24. 岩石储热一般用空气作为传热介质，多用于空气太阳能采暖系统。（） 25. 每天日出及日落时刻太阳天顶角为90°。（） 26. 产生本征吸收的条件是入射光子的能量小于半导体的禁带宽度。 （） 27. 石蜡在凝固时不会发生过冷现象。（） 28.选择性吸收表面主要对太阳光的可见光和近红外部分有较高的吸 收比。（）29. 一天当中中午的大气质量比早上大。（）填空题 1. 地球赤道平面与黄道平面的夹角是 2. 夏至这一天的赤纬角是 3. 太阳时上午十点的时角是 4. 夏至这一天北回归线上某地正午时刻大气质量为 5. 假设连云港某地的纬度为35°，则在该地区安装的用于冬季采暖 的集热器的最佳安装倾角大约为
黄淮学院电子科学与工程系2013—2014学年第二学期期末考试《太阳能热利用技术》模拟试卷参考答案及评分标准 一、单选题（每小题1分，共20分） 二、填空题（每空1分，共22分） 1、显热储存潜热储存化学储存 2、热力参数 3、透明盖板隔热材料吸热板外壳 4、蒸发传热冷凝传热 冷凝液回流 5、空气水压 6、普通玻璃镜片高纯铝阳极氧化反光材料聚酯薄膜真空镀铝反光材料 7、传热、传质 8、吸收剂的质量分数 9、提高温室白天的太阳吸收量、减少温室夜间向外散热 10、太阳能集热棚太阳能烟囱涡轮机发电机组 三、简答题（每小题4分，共16分） 1、答：当平板集热器工作时，太阳辐射穿过透明盖板后，投射在吸热板上，被吸热板吸收转换成热能，然后将能量传递给吸热板内的传热介质，使传热介质的温度升高，作为集热器的游泳能量输出。同时，温度升高后的吸热板不可避免地要通过传导对流和辐射等方式向四周散热，成为集热器的热量损失。 2、答：作用：透过太阳辐射；保护吸热板不受外界损坏；形成温室效应，阻止吸热板对外界散热 技术要求：高全光透射比；耐冲击强度高；良好的耐候性能；绝热性能好；加工性能好； 3、答：良好的发泡车间温度；良好的保温环境；做好发泡前的准备；注意原料的储存温度；选用优质发泡原料。
4、答：收集阳光并将其聚集到一个有限尺寸面上，以提高单位面积上太阳辐射度，从而提高被加热工质的工作温度，即将太阳能辐射聚集，以提高其功率密度。 四、分析题（每小题5分，共15分） 1、答：如若出现白色，就是因为在镀膜过程中没有打开氮气瓶的气阀，氮气没进入镀膜机内，这可以通过检查氮气瓶气压表或管道等处来确保打开氮气瓶的气阀； 如若出现黄色膜层，则说明氮气量过多，应减少气流量或修正计算机输入程序。 2、答：（1）水箱必须在承受一定的水压时不能渗漏。根据国家标准要求，承受水压相当于工作压力的1.5~2倍。 （2）要求水箱在较高的温度（80℃~100℃）下能确保水的质量，即符合我国的生活饮用水标准； （3）水箱必须具有足够的机械强度和刚度； （4）水箱应根据建筑现场考虑与基础设施的配合，必须用隔热材料加以保温； （5）具有良好的耐候性能及较长的使用寿命，一般要求10~15年以上； 3、答：假设采暖热媒温度为40℃、回水温度为25℃时，集热器温度超过40℃，辅助加热工具就不工作；当集热器温度在25~40℃之间，辅助加热装置需提供部分热源；当集热器温度降到25℃以下，系统中全部水量只通过旁通管进入辅助加热装置，采暖所需热量都由辅助加热装置提供，暂不利用太阳能。 五、计算题（共11分） 1、（5分） 2、（6分） 根据题意已知：t f1=20℃，t f2=6℃，A=1m2,h1=7.5W/(m2·K),λ =0.8W/(m·K),h2=22.7W（m2·K）。那么各部分热阻分别为： R1=1/(h1A)=1/(7.5×1)=0.13333（K/W）
太阳能热利用的基本知识 一、关于太阳的一些小常识 ◆太阳发出的总功率为 3.8×1026W，它的能源以光、热、各种射线及"太阳风"向广阔无垠的宇宙散发，我们地球上一切能源都直接、间接来自太阳 ◆太阳的表面温度达到5762°K（即5489℃） ◆太阳半径为6.95×105km，它的质量占到太阳系（包括九大行星）总质量的97% ◆太阳到地球的平均距离为1.495×108km ◆太阳投射到地球大气层上界的功率为1.725×1017W，这一能源相当于100亿亿度电，等于二十世纪末地球上总发电量的几十万倍，这些能量的去向有30%返回宇宙，47%被大气层地球表面吸收，23%变为风、水的原动力，0.02%进入生物世界。 ◆太阳发出巨大功率是靠它的每时每刻不断进行的热核聚变，在这一过程中，氢的同位素不断聚变为氦，同时放出能量。 ◆太阳已诞生了几十亿年，这样的热核聚变也进行了几十亿年，太阳还将燃烧几十亿年。人类的历史只有几百万年，和太阳的历史相比是非常短暂的，因此，对于我们人类来说，太阳能是取之不竭，用之不尽的能源。 二、地球上主要的能源形式中，人们利用最多的都是直接或间接地来自太阳。 ◆矿产能源如煤、油，都是亿万年前光合作用产物的遗骸形成的。 ◆地表的水力能、风能、潮汐能归根结底还是来自太阳。 ◆没有阳光，没有光合作用就没有柴薪禾秸和其它生物能源，更没有人类和一切动物。 三、太阳能到达地球表面最主要的形式是光能，光能可以直接转变为热能和电能以供人类享用。 ◆太阳能的光-电利用形式很多，如在偏僻分散居住地，人们用它来作照明及提水的动力，在卫星、飞船上，用阳光电池板生产的电作为它们工作的主要能源，在美国的亚利桑那州，已经有功率达到上万kw的大型矩阵式阳光电站，当然，它还只是一个实验工程。 ◆太阳能的光-热利用形式就更多、更早，技术更成熟，因而也就更普及，规模更大。最简单的，用阳光晒谷物古来有之，阳光温室为农作物的增产手段使用也很多。特别是二十世纪后二十年，全世界包括中国，大规模、广泛地应用了太阳能热水器的技术 四、太阳能热水器 用一个桶或盆，盛上水，放在太阳下晒一段时间，可以得到一定温度的热水，这其实就是最原始的太
Assignment for solar thermal conversion (No.1) This problem involves calculations on four surface: (1) vertical west-facing。(2) vertical north-facing。(3) vertical south –facing。and (4) horizontal. The results you will generate are common intermediate calculations in energy-conscious building design. (A vertical east-facing surface is omitted due to symmetry with the corresponding west-facing wall.) All calculations are to be performed for two dates: (1) 21 December。(2) 21 June。 and for two times of day: (a) 10:00。and (b) 13:00 local clock time (not solar time and you need to convert from local clock time to solar time). oo E N, longitude=102.7The location is Kunming of China, latitude=25.01(A) Calculate the cosine of the incidence angle for each of the four surfaces, at two different times of day, for each of the two dates (altogether 16 calculations) (B) Calculate the sunrise/sunset hour (in solar time) on each of the four surfaces for each of the two dates. (C) 2) for each of the four surfaces, Calculate the daily total extraterrestrial radiation (in MJ/mfor each of two dates. (Be careful, in your calculations, to use the sunrise/sunset hour on the surfaces themselves, and be careful to use the correct unit of time and hour angle). Assignment for Solar Thermal Conversion (No.2) The knowledge of the tilt and azimuth for a tracking solar collector is often essential in 1. system design. For example, programming the microprocessor that controls the tracking requires an algorithm for the rate at which the collector must move for each minute of the day and each day of the year. Another example is tracking flat-plate photovoltaic systems. The collector tilt angle depends on time of day and day of year. This is important in the calculation of collectible energy since the collectible diffuse and ground-reflected radiation both depend on collector tilt angle. For the following tracking modes, derive expressions for both the collector tilt and the
黄淮学院电子科学与工程系2013-2014学年度第二学期 太阳能热利用技术模拟试题 1. 热能的储存方法一般分为三种，以下哪一种不是（ ） A 、显热储存 B 、潜热储存 C 、化学储存 D 、物理储存 2. 河南省黄淮学院（东经114.02°北纬32.98°）在2014年夏至当天下午3时的太阳高度角为（ ） A 、26.3° B 、85.7° C 、49.5° D 、0° 3. 真空泵的性能指标不包括（ ） A 、机械强度 B 、抽气速率 C 、极限真空 D 、最大压强 4、温度对辐射换热的影响（ ）对对流换热的影响。 A.等于 B. 小于 C. 大于 D.可能大于、小于 5、根据国家标准GB /T6424—1997的规定，透明盖板的太阳透射比应不低于（ ） A 、0.78 B 、0.58 C 、0.42 D 、0.96 6. 以下热管式真空管集热器的优点是（ ） A 、耐冰冻，保温性能好 B 、承压能力强 C 、耐热冲击性能好易于安装维修 D 、易于安装维修 7. 太阳能蒸馏器的作用是 和 。（ ） A 、蒸馏水 B 、提取盐 C 、淡化海水 D 、储水 8. 太阳能集热器按照工质分为 和 。（ ） A.液态集热器 B.固体集热器 C.间接集热器 D. 空气集热器 9. 太阳池是一种具有一定浓度梯度的盐水池，它具有太阳能集热器和蓄热器的双重功能。下列是太阳池的应用的是（ ） A 、储水 B 、采暖空调 C 、工农业生产用热 D 、发电 二、填空题（本大题共10小题，每空1分，共22分） 1. 传热有_________和___________两种基本形式。 2. 重力热管的最佳倾角为___________。 3. 平板型太阳能集热器主要由_____________、_____________、_________ ______、___________等几部分组成。 一、选择题（下面选择题前五题为单项选择题，后四题为多项选择题。请把答案填入答题框中相应的题号下。每小题2分，共18分）
黄淮学院电子科学与工程系 2013-2014 学年度第二学期 太阳能热利用技术模拟试题 命题小组：第二组 适用对象：供 2012 级(本科) 新能源科学与工程专业学生使用 一、选择题（下面选择题前五题为单项选择题，后四 题为多项选择题。请把答案填入答题框中相应的题号下。每小题 2 分，共 18 分） 1. 热能的储存方法一般分为三种，以下哪一种不是（ ） A 、显热储存 B 、潜热储存 C 、化学储存 D 、物理储存 2. 河南省黄淮学院（东经 114.02°北纬 32.98°）在 2014 年夏至当天下午 3 时的太阳高度角为（ ） A 、26.3° B 、85.7° C 、49.5° D 、0° 3. 真空泵的性能指标不包括（ ） A 、机械强度 B 、抽气速率 C 、极限真空 D 、最大压强 4、温度对辐射换热的影响（ ）对对流换热的影响。 A.等于 B. 小于 C. 大于 D.可能大于、小于 5、根据国家标准 GB /T6424—1997 的规定，透明盖板的太阳透射比应不低于 （ ） A 、0.78 B 、0.58 C 、0.42 D 、0.96 6. 以下热管式真空管集热器的优点是（ ） A 、耐冰冻，保温性能好 B 、承压能力强 C 、耐热冲击性能好易于安装维修 D 、易于安装维修 7. 太阳能蒸馏器的作用是 和 。（ ） A 、蒸馏水 B 、提取盐 C 、淡化海水 D 、储水 8. 太阳能集热器按照工质分为 和 。（ ） A.液态集热器 B.固体集热器 C.间接集热器 D. 空气集热器 9. 太阳池是一种具有一定浓度梯度的盐水池，它具有太阳能集热器和蓄热器的双重功能。下列是太阳池的应用的是（ ） A 、储水 B 、采暖空调 C 、工农业生产用热 D 、发电 二、填空题（本大题共 10 小题，每空 1 分，共 22 分） 1. 传热有 和 两种基本形式。 2. 重力热管的最佳倾角为 。 3. 平板型太阳能集热器主要由 、 、 、 等几部分组成。 院 专业、班 姓 学号