太阳能热利用范围
太阳能是一种辐射能.具有即时性,必须即时转换成其他形式的能量才能被利用和储存。将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换装置。集热器通过它的吸收面可以将太阳能转换成热能;太阳能电池利用光伏效应将太阳能转换成电能;植物通过光合作用可将太阳能转换成生物质能。从理论上讲,太阳能可以直接或间接地转换成任何形式的能量,但转换次数越多,太阳能转换的最终效率就越低。
由于太阳辐射的能流密度低,所以在利用太阳能时为了获得足够的能量,或者为了提高温度,就必须采用相应的集热器对太阳能进行采集。集热器按是否聚光,可以划分为聚光集热器和非聚光荣热器两大类。非荣光集热器如平板集热器和真空管集热器,能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射,集热温度较低;聚光集热器能特太阳光聚集在面积较小的吸热面上,可获得较高的温度,但只能利用直射辐射,且需要跟踪太阳。
历史上早期出现的太阳能利用装置,主要为太阳能动力装置,大部分采用聚光集热器,只有少数采用平板集热器。乎板集热器是在17世纪后期发明的,但直到1960年后才进行深入研究和规模化应用。在太阳能低温利用领域,平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。为了提高效率,降低成本,或者为了满足特定的使用要求,研发了多种平板集热器;技工质划分,有空气集热器体集热器,目前大量使用的是液体集热器;按吸热板芯材料划分,有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其他非金届集热器等;按结构划分,有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器等;按盖板划分,有单层或多层玻璃、玻朗钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。国内外目前使用得比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合
太阳能是一种辐射能.具有即时性,必须即时转换成其他形式的能量才能被利用和储存。将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换装置。集热器通过它的吸收面可以将太阳能转换成热能;太阳能电池利用光伏效应将太阳能转换成电能;植物通过光合作用可将太阳能转换成生物质能。从理论上讲,太阳能可以直接或间接地转换成任何形式的能量,但转换次数越多,太阳能转换的最终效率就越低。
由于太阳辐射的能流密度低,所以在利用太阳能时为了获得足够的能量,或者为了提高温度,就必须采用相应的集热器对太阳能进行采集。集热器按是否聚光,可以划分为聚光集热器和非聚光荣热器两大类。非荣光集热器如平板集热器和真空管集热器,能够利用太阳辐射的直射辐射和散射辐射,集热温度较低;聚光集热器能特太阳光聚集在面积较小的吸热面上,
可获得较高的温度,但只能利用直射辐射,且需要跟踪太阳。
历史上早期出现的太阳能利用装置,主要为太阳能动力装置,大部分采用聚光集热器,只有少数采用平板集热器。乎板集热器是在17世纪后期发明的,但直到1960年后才进行深入研究和规模化应用。在太阳能低温利用领域,平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。为了提高效率,降低成本,或者为了满足特定的使用要求,研发了多种平板集热器;技工质划分,有空气集热器和液体集热器,目前大量使用的是液体集热器;按吸热板芯材料划分,有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其他非金届集热器等;按结构划分,有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器等;按盖板划分,有单层或多层玻璃、玻朗钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。国内外目前使用得比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合
(1)集热板。它的作用是吸收太阳能并将其内的集热介质加热。为了提高集热效率,集热板常经特殊处理或涂有选择性涂层,以提高集热板对太阳光的吸收率,而集热板自身的热辐射率很低,以减少集热板对环境的散热。
(2)透明盖板。布置在集热器的顶部,其作用是减少集热板与环境之间的对流和辐射换热,并保护集热板不受雨、雪、灰尘的侵害。透明盖板对太阳光透射牢高,而自身的吸收率和反射率却很小。为了提高集热器的热效率,可采用两层盖板。
(3)隔热层。布置在集热板的底部和侧面,可防止集热器向周围散热。
(4)外壳。外壳是集热器的骨架,应具有一定的机械强度、良好的水密封性能和耐腐蚀性能。
为了减少平板集热器的热损失,提高集热温度,20世纪70年代研制成功了真空集热管,其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内,大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起,即构成真空管集热器。为了增加太阳光的采集量,有的在真空集热管的背部还加装了反死板。真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管、玻璃一u型管真空集热管、玻璃金属热管真空集热管、直通式真空集热管和储热式真空集热管。我国已经形成了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业,其产品质量达到世界先进水平产量居世界第一位。
聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理划分,聚光集热器可分为反射聚光和折射聚光两类。为了满足太阳能利用的要求,简化跟踪机构,提高其可靠性和降低成本,在20世纪研发的荣光集热器品种很多,但推广应用的数量远比平板集热器少。在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜荣光集热器(点聚焦)相槽形抛物面镜聚光集热器(线聚焦)。前者可以获得高温,但要进行二维跟踪;后者可以获得中温,只要进行一维跟踪。这两种聚光集热器在20世纪初就有应用,几十年来进行了许多改进,如提高反射面加工精度、研制高反射材料、开发高可靠性跟踪机构等,现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中温、高温太阳能利用的要求,但由于造价高,限制了它们的广泛应用。
其他型式的反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镑等。此外,还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜(定日镜)。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成,这些反射镜在计算机控制下将阳光都反射至同一吸收器上,吸收器可以达到很高的温度,获得很大的能量。