《太阳能技术应用》PPT课件

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光—热—电转换
• 利用太阳辐射所产生的热能发电。 一般是用太阳能集热器将所吸收的 热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸 汽驱动气轮机带动发电机发电。前 一过程为光—热转换，后一过程为 热—电转换。
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太阳能热发电
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光—电转换
• 基本原理是利用光生伏打效应将太阳 辐射能直接转换为电能，它的基本装 系统
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分体式太阳能热水系统
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太阳能干燥器
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太阳能温室
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太阳能空调
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谢谢！
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物质能（光能——---化学能）
•
直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式
集热器）（光能——---内能）太阳能电池：（光能——---
电能）一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机、手表等
方面。
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太阳能发电
• 利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主 要有以下两种：
•
①光—热—电转换。
•
②光—电转换。
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光化学利用
• 这是一种利用太阳辐射能直接分解水 制氢的光—化学转换方式。它包括光 合作用、光电化学作用、光敏化学作 用及光分解反应。
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光生物利用
• 通过植物的光合作用来实现将太阳能转换 成为生物质的过程。目前主要有速生植物 （如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。
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太阳热能利用
• 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加以利用。目前使用最多 的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空 管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种。 通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太 阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利 用（200～800℃）和高温利用（>800℃）。目前 低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、 太阳能蒸馏器、 太阳房、太阳能温室、太阳能空 调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能 热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太 阳炉等。

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太阳能拖车
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太阳能快艇
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太阳能飞机
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国内外光伏电站应用实例
国内最大的光伏电站？
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徐州光伏电站
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徐州光伏电站
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徐州光伏电站
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德国巴伐利亚太阳公园6.3MW 太阳能发电站
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美国Tucson地区4.59MW太阳能 电站
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演讲：封继军
成员：丁桂旺 陈颖 顾忠明
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• 降低成本方法：
（1）纯化过程没有完全去除杂质；
（2）快速结晶；
（3）避免切片造成的浪费。
• 制造工艺不同导致结晶构造不同，多晶硅的 结晶颗粒较小，化学键不牢，存在许多悬浮 键。
• 光电转换效率下降，且效率会随着时间衰减。
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多晶硅太阳能电池板
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• 3.非晶硅电池
• 材料选用SiH4（四氢化硅），虽然该材料 吸光效果和光导效果很好，但其结晶构造 比多晶硅还差。
图12 塔式太阳能热电系统原理
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塔式太阳能热发 电系统的基本型式是 利用一组独立跟踪太 阳的定日镜，将阳光 聚焦到一个固定在塔 顶部的接收器上，用 以产生高温，进而产 生水蒸气或高温气体 ，推动汽轮发电机发 电。
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塔式太阳能热电厂
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塔式太阳能热电厂
2009年4月，西班牙在安达卢西亚（Andalucian）沙漠中建成当时全

蓄电池充电终了特征：
（1）电解液中有大量 气泡冒出，呈沸腾状 态
（2）电解液密度和端 电压上升到规定值， 且2～3小时保持不变
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
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其他新型储电装置
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
• 组合连接损失的大小取决于电池组件性能 参数的离散性，因此除了在电池组件的生 产工艺过程中，尽量提高电池组件性能参 数的一致性外，还可以对电池组件进行测 试、筛选、组合，即把特性相近的电池组 件组合在一起。
（3）超导储能
超导储能系统结构示意图
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
6 电池常用术语
（1） 蓄电池的容量
处于完全充电状态的蓄电池在一定放电条件 下，放电到规定的终止电压时所能给出的电量 称为电池容量，以符号C表示。常用单位为安培 小时，简称安时（A.h）。
• 例如，串联组合的各组件工作电流要尽量 相近，每串与每串的总工作电压也要考虑 搭配得尽量相近，最大幅度地减少组合连 接损失。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
• 方阵组合连接要遵循下列几条原则： ①串联时需要工作电流相同的组件，并

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利用方式——
1.太阳能发电 太阳能发电包括光直接发电（光伏发电、
光偶极子发电）以及光间接发电，包括光热 动力发电、光热离子发电、热光伏发电、光 热温差发电、光化学发电、光生物发电（叶 绿素电池）和太阳热气流发电等。
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2.光热利用
它的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加以利用。
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西班牙PS10塔式电站
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南京塔式太阳能热发电系统
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（3）碟式
（a）单碟式太阳能发电机组 （b）多碟式太阳能发电机组
碟式太阳能.发电机组
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碟式/斯特林太阳能发电系统原理图
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我国首个100kW碟式太阳能光热示范电厂
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2.非聚光型
（1）太阳池
太阳池结构简图
太阳池发电系统示意图
4－太阳能接收站；5－热水消费（如淋浴）
二、太阳灶
太阳灶是利用太阳能辐射，通过聚光获取 热量，进行炊事烹饪食物的一种装置。它不 烧任何燃料，没有任何污染，正常使用时比 蜂窝煤炉还要快，和煤气灶速度一致。
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太阳灶实物照片
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三、太阳能制冷
太阳能可以应用于制冷行业，即太阳能 制冷，它可以包括多种形式，比如光－电－ 冷、光－热－冷等，其中光电半导体制冷已 应用于航天领域，而常规应用的太阳能制冷 以光－热－冷为主，包括吸收式、吸附式制 冷，其中吸收式太阳能制冷是目前最易商业 化的太阳能制冷方式。
太阳能吸附式制冷系统原理图
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太阳能硅胶-水吸附式空调机组
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四、太阳能热发电

红外线（43 ﹪）：0.76---4微米
分 红外线占43％
布
太阳能量在大 气层中的吸收 情况：
到达陆地表面 大 约 只 有 17 ×104 亿 KW ， 只占到达地球 范围内太阳辐 射能的10%。
17 ×104 亿 KW 的能量相当于 全球一年内消 耗 总 能 量 的 3.5 万倍。
被植物吸收的
地球形状大小参数
要确定太阳在天球上的位置，最方便的方法是采用天球坐标。 P( 北天极)
常用的天球坐标有赤道坐标系和水平坐标系两种。
2.3.1 赤道坐标系
是以天赤道QQ′为基本圈，以天子午圈的交
Sθ
点Q为原点的天球坐标系， PP ′分别为北天
极和南天极。通过PP ′的大园都垂直于天赤 道。显然，通过P和球面上的太阳(Sθ)的半园 Q’ 也垂直于天赤道,两者相交于B点。
• b. 赤纬角
相对于圆弧，从天赤道起 算，通常以δ表示。对于太 阳来说，春分和秋分日的δ =00,向北天极由00变化到夏
0
P( 北天极)
Sθ
Q’
δ
Q
O
ω
天赤道
B
P’
• 太阳赤纬可用Cooper方程近似计算:
其中: n为一年中的日期序号，如元旦为n
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=1，
.春45分s i为n n3=6081。283465
αs= 900–Φ+δ =900– 31. 120 +(–0.60)
=58.280 下午3时的太阳高度角:
sinαs=sin31.12sin(–0.6) +cos31.12cos (–0.6)cos45=0.5998
αs = 36.860
2. 方位角γs的计算

03
太阳能技术原理
光电效应原理
光电效应
当光照射在物质上时，物质可以吸收 光的能量并激发电子从束缚状态进入 自由状态，产生电流，从而实现光能 转换为电能的过程。
光电池
光电效应的应用
太阳能电池板、光电传感器、光电器 件等。
利用光电效应原理将太阳能转换为电 能的装置，通常由光敏材料（如硅、 硒等）制成。
03
19世纪
太阳能技术的初步探索和 应用，如太阳能热水器和 光伏电池的雏形。
20世纪
太阳能技术的快速发展， 光伏电池的效率和成本得 到显著提升。
21世纪
太阳能技术广泛应用，成 为可再生能源领域的重要 支柱。
02
太阳能技术种类
光伏发电技术
光伏发电技术是指利用太阳能光子的 能量，通过光伏效应将光能转化为直 流电的过程。
通过光热发电站产生的热能存储 在储能系统中，实现电力调峰和
稳定输出。
太阳能热水器应用案例
家用太阳能热水器
利用太阳能电池板吸收太阳辐射能，将热量 转化为热水，满足家庭日常热水需求。
商用太阳能热水器
适用于酒店、学校、医院等大型场所，提供 大量热水供应。
集中供热太阳能热水器
将多个太阳能热水器联网，集中供热，为小 区或城市区域提供热水服务。
01
太阳能建筑一体化技术是指将太阳能利用设施与建筑有机结合，实现 建筑与太阳能设施的完美融合。
02
太阳能建筑一体化技术具有美观、实用、节能等优点，且能提高建筑 的能源利用效率，降低建筑能耗。
03
太阳能建筑一体化技术可分为被动式和主动式两种类型，其中被动式 应用更广泛。
04
随着技术的不断发展，太阳能建筑一体化技术的应用范围越来越广， 已成为未来建筑发展的重要趋势之一。

太阳能的利用
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，但已高达 173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上 的能量就相当于500万吨煤。
太阳能的利用
• 太阳能是地球上最基本的能源
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；
应用：为无电场所提供电池，包括移动
电 源和备用电源、太阳能日用电子产品
讨论：大家知道日常生活中有哪些利 用太阳能的实例？
太阳能光热转换技术的产品最多。如热水器、开水 器、干燥器、采暖和制冷、温室与太阳房、太阳灶和高 温炉、海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医 疗器具。
太阳能电池的应用范围很广。例如人造卫星、无人 气象站、通讯站、电视中继站、太阳钟、电围杆、航标 灯、铁路信号灯。
设计太阳能热水器
长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上 照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大 之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已， 理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭 而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策， 吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐 其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与 行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不 越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋 交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担 为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地 载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立 川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧 者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学技 的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁击 重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。最深 一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一个人 贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知，最苦 的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的 弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便是黑 可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太过短暂 不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目标，去 的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服的枕头 他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。在人之上，要把人当人；在人之下，要把自己当人。人不怕卑微，就怕失去希望，期待明天，期待阳光，人就会从卑微中站 想去拥抱蓝天。成功需要成本，时间也是一种成本，对时间的珍惜就是对成本的节约。人只要不失去方向，就不会失去自己。过去的习惯，决定今天的你，所以，过 今天的一败涂地。让我记起容易，但让我忘记我怕我是做不到。不要跟一个人和他议论同一个圈子里的人，不管你认为他有多可靠。想象困难做出的反应，不是逃避 面对它们，同它们打交道，以一种进取的和明智的方式同它们奋斗。他不爱你，你为他挡一百颗子弹也没用。坐在电脑前，不知道做什么，却又不想关掉它。做不了 间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾。发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自 把研究继续下去。我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。 的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶， 出现不是对愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。即 难，已经开始了的事情决不放弃。最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。意志若是屈从 它都帮助了暴力。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。意志坚强，只有刚强的人，才有神圣的意志，凡是战斗的人，才能取得胜利。卓越的人的一大优点 的遭遇里百折不挠。疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。能够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的， 么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。

在商业建筑屋顶安装太阳能电池板， 为商业场所提供电力，如超市、酒店 、办公楼等。
太阳能烘干系统
利用太阳能为农产品、食品等提供烘 干服务，降低能耗和成本。
公共设施用电
公共照明系统
利用太阳能为城市道路、公园、广场等公共场所提供照明。
公共充电站
利用太阳能为电动汽车、电动自行车等提供充电服务。
交结词
商业建筑太阳能供电系统为商业场所提供稳 定、高效的绿色能源，降低运营成本。
详细描述
商业建筑通常具有较大的电力需求，通过安 装大型的太阳能供电系统，商业场所可以大 幅降低能源成本。该系统包括太阳能电池板 、逆变器和储能设备，将太阳能转化为直流 电，经过逆变器转换为交流电供给商业场所 使用。商业建筑太阳能供电系统不仅有助于 节约能源，还能提升企业形象和可持续发展
电的间断性问题。
智能电网的普及
智能电网技术的发展使得太阳能 发电能够更好地融入电网，实现
能源的高效管理和调度。
成本下降
规模效应
随着太阳能市场的不断扩大，生 产规模也随之扩大，从而降低了
生产成本。
制造工艺的改进
制造工艺的不断改进和优化，使得 太阳能电池的生产成本不断降低。
政策支持
许多国家对太阳能产业给予政策支 持，如补贴、税收优惠等，这些政 策有助于降低太阳能发电的成本。
补贴政策
政府补贴政策的不稳定和 调整可能影响投资者的信 心和回报预期。
融资渠道
太阳能项目融资难度较大， 尤其是对于小型项目和企 业。
政策挑战
政策支持不足
政府对太阳能产业的支持 政策不够完善，缺乏长期 稳定的政策保障。
法规限制
部分地区对太阳能发电项 目在土地、环保等方面的 法规限制较为严格。

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清华大学的发明专利就是铝-氮/铝太阳选
择性吸收涂层，其在世界上开创性用单个
铝阴极通过磁控溅射制备红外低发射率底
层、铝-氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和
氮化铝减反膜三个部分。这是一种选择性
吸收涂层的结构，吸收层每层只有 10～
30nm，低发射层是到 150nm，使得真空
管集热器可在严寒、低太阳辐射下使用，
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2．从集热部分来分类
（1）玻璃真空管太阳能热水器
可细分为全玻璃真空管式、热管真空管式、 U 型管真空管式。常用的为全玻璃真空管 式，其优点为结构简单易于制作、价格相 对较低、环境温度低时效率仍然比较高， 其缺点在于体积比较庞大、玻璃管易碎、 管中容易集结水垢、不能承压运行。
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（2）平板型太阳能热水器
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作为平板型太阳能热水器的主要组成部分， 平板集热器的设计不断得到改进。结构上 从最早的管板式，到扁盒式、铝翼式、铜 铝复合翅片式等。表面吸收涂层从最早的 非选择性涂层黑板漆，发展到各种选择性 吸收涂层，如铝阳极氧化、镀黑镍、镀黑 铬等。透明盖板从普通平板玻璃发展到钢 化玻璃。集热器的性能也随之不断提高。
太阳能光热应用技术 第四章
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1
第 4 章 太阳能热水系统
20 世纪 70 年代能源危机的出现，全球 环境污染的日益严重，加上各个领域新兴 技术的迅猛发展，使得全球逐渐出现了太 阳能利用的新高潮。
太阳能热水系统一般由集热器、储热水箱 和循环管道组成，根据需要还可以加配辅 助能源，以供没有日照时使用。
适合多种气候。目前，全国已有几十家厂
家生产全玻璃真空集热器和全玻璃真空管
太阳能热水器。从总体上来说，无论是产