新能源系統(tǒng)- 課件 第二章 太陽(yáng)能光熱利用

第二章 太陽(yáng)能光熱利用大綱□2.1太陽(yáng)能資源□2.2太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換基本原理□2.3太陽(yáng)能集熱器□2.4聚焦型太陽(yáng)能集熱器□2.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)□2.6太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)□2.7太陽(yáng)能空調(diào)制冷□2.8太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)□2.9太陽(yáng)能空氣取水與海水淡化太陽(yáng)能資源2.12.1太陽(yáng)能資源太陽(yáng)能熱利用：采用集熱裝置將太陽(yáng)輻射收集起來(lái)并轉(zhuǎn)換成熱能，再通過(guò)介質(zhì)的傳遞，直接或間接地供人類使用。√太陽(yáng)能是一種清潔的可再生能源√太陽(yáng)能是萬(wàn)物生長(zhǎng)之源，取之不盡，用之不竭□能流密度低（~1

kW/m2）□能量隨時(shí)間和天氣呈現(xiàn)不穩(wěn)定性和不連續(xù)性Comparing

finite

and

renewable

planetary

energy

reserves(Terawatt-years)12.1.1太陽(yáng)概貌能量來(lái)源：氫聚變成氦的聚合反應(yīng)太陽(yáng)產(chǎn)生能量約：3.9×1026

W到達(dá)地球能量約為：1.73×1017

W可將太陽(yáng)近似為溫度5762

K，波長(zhǎng)0.3~3μm的黑色輻射體日地距離：1.49597892×108

km表面有效溫度：5762

K中心區(qū)溫度：8×106

~

40×106

K內(nèi)部壓力：約3400億bar22.1.2太陽(yáng)能資源計(jì)算1）太陽(yáng)輻射到地球的能量損失3直射和散射示意圖2.1.2太陽(yáng)能資源計(jì)算2）大氣質(zhì)量（AM）

太陽(yáng)光在其到達(dá)地球大氣外的平均距離處的自由空間中的輻射強(qiáng)度被定義為太陽(yáng)能常數(shù)，取值為1353

W/m2。4

大氣對(duì)地球表面接收太陽(yáng)光的影響程度被定義為大氣質(zhì)量。在太陽(yáng)光入射光線與地面法線間的夾角為θ時(shí)，大氣質(zhì)量為

AM=1/cos

θ。2.1.3坐標(biāo)系簡(jiǎn)介地理坐標(biāo)地球是一個(gè)近似橢圓形的球體，地球上任意點(diǎn)的位置都使用地理坐標(biāo)的經(jīng)度和緯度來(lái)表示PP’：自轉(zhuǎn)軸HMH’：緯度圈φ：地理緯度QmgQ’：赤道過(guò)PP’的大圓：經(jīng)度圈/子午線52.1.3坐標(biāo)系簡(jiǎn)介2）天球坐標(biāo)系：人們站在地球表面上，仰望天空，在平視四周時(shí)看到的這個(gè)假想球面。(a)赤道坐標(biāo)系：以赤道為基本圈，以天赤道和天子午圈的交點(diǎn)Q為原點(diǎn)的天球坐標(biāo)系。Sθ：太陽(yáng)位置ω：時(shí)角時(shí)角從天子午圈上的點(diǎn)算起，即從太陽(yáng)時(shí)的正午算起，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)樨?fù)。數(shù)值等于離正午的時(shí)間（小時(shí)）乘以15o。δ：赤緯赤緯從天赤道起算。對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，向北天極由春分、秋分日的0°變化到夏至的正23o27′；向南天極由春分和秋分日的0o變化到冬至日的負(fù)23o27′。Cooper方程n是一年中的日期序號(hào)，如春分n

=81。62.1.3坐標(biāo)系簡(jiǎn)介

真地平：通過(guò)球心O與ZZ’相垂直的平面在天球上所截出的大圓通過(guò)天球球心O作一直線和觀測(cè)點(diǎn)鉛垂線平行，并與天球相交于Z和Z’。Sθ：太陽(yáng)位置θz：天頂角αs：中心角sγ

：方位角(b)地平坐標(biāo)系：地平坐標(biāo)系就是以真地平為基本圓，以南點(diǎn)S為原點(diǎn)的天體坐標(biāo)系。(天頂)(天底)Z7PZ’P’2.1.4太陽(yáng)角的計(jì)算1）太陽(yáng)高度角αs：太陽(yáng)S與地平面的夾角φ

緯度；δ

赤緯；ω

時(shí)角3）日出日沒(méi)角ωθ負(fù)值表示日出時(shí)角，正值表示日沒(méi)時(shí)角。4）日照時(shí)間N82.1.5地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)日期距離（公里）日期距離（公里）１月１日147,001,000（最小）７月１日152,003,000（最大）４月１日149,501,00010月１日149,501,000地球的自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)運(yùn)行的軌道面（黃道面）的法線傾斜成23o27′夾角，且自地球公的同時(shí)自轉(zhuǎn)軸的方向始終保持不變。地球公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形軌道，故地球與太陽(yáng)之間的距離在一年內(nèi)是變化的。9102.1.6太陽(yáng)常數(shù)與太陽(yáng)輻射的電磁波

太陽(yáng)常數(shù)：在平均日地距離時(shí)，在地球大氣層外，垂直于太陽(yáng)輻射的表面上，在單位面積上和單位時(shí)間內(nèi)所接受到的太陽(yáng)輻射能，（~1353

W/m2）2.1.7大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收11太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層時(shí)，其中一部分輻射能被云層反射到宇宙空間，一部分短波輻射受到天空中的各種氣體分子、塵埃、微小水珠等質(zhì)點(diǎn)的散射，使得天空呈現(xiàn)藍(lán)色。以及大氣透明度。某城市晴天條件下大氣透明度的變化到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射照度大小取決于地球?qū)μ?yáng)的相對(duì)位置（太陽(yáng)高度角和路徑）2.1.8太陽(yáng)能資源綜述13主要特點(diǎn)：

高值中心和低值中心都處在北緯22o～35o，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太陽(yáng)年輻射總量西部高于東部，除西藏和新疆外南部低于北部；

由于南方多數(shù)地區(qū)云霧雨多，在北緯30o～40o地區(qū)，太陽(yáng)能隨著緯度的增加反而增長(zhǎng)。太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換基本原理2.22.2.1熱輻射簡(jiǎn)介表面對(duì)入射輻射的響應(yīng)當(dāng)一束輻射打到物體表面，其中一部分被反射，一部分被物體吸收，還有一部分通過(guò)

表面。定義反射率(ρ)表示被反射的輻射能量份額；吸收率(α)表示被吸收的輻射能量份額；透射率(τ)表示被透射的輻射能量份額。有熱輻射波打到物體表面后會(huì)發(fā)生兩種類型的反射：鏡反射和漫反射。當(dāng)表面粗糙度尺寸小于入射輻射波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生鏡反射，反射角等于入射角。當(dāng)表面粗糙度比波長(zhǎng)大得多時(shí)，形成漫反射，此時(shí)反射輻射能均勻地分布在整個(gè)方向內(nèi)。鏡反射漫反射15黑體輻射力黑體的單色輻射力與溫度和波長(zhǎng)的關(guān)系由普朗克方程表示：16黑體輻射力17黑體單色輻射力在不同溫度下隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系在給定波長(zhǎng)時(shí)，黑體輻射的能量隨著物體溫度的升高而增大。每條曲線均存在一個(gè)峰值，隨著溫度的升高，這一峰值向較短波長(zhǎng)移動(dòng)。輻射能達(dá)到峰值的波長(zhǎng)與溫度的關(guān)系由維恩

位移定律給出：積分后得到斯蒂芬-玻爾茲曼定律的表達(dá)式真實(shí)表面的輻射性質(zhì)真實(shí)的灰體不存在，但許多物體表面表現(xiàn)出近似灰體的行為。太陽(yáng)輻射在地球表面看上去近似灰體，其輻射率約為0.6。18輻射換熱與角系數(shù)對(duì)于真實(shí)表面，離開表面的輻射能包括發(fā)射輻射和反射輻射。離開表面單位面積的總輻射能稱為有效輻射J。如果真實(shí)表面近似灰體，則有離開表面單位面積的凈輻射能力為表面的有效輻射能J和入射輻射能之差，即19輻射換熱與角系數(shù)202.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算1）傾斜面上的太陽(yáng)光線入射角入射角(θr)：太陽(yáng)射線（觀測(cè)點(diǎn)O與太陽(yáng)的連線）和斜面的法線n之間的夾角。S

——傾斜面與水平面的夾角；αS

——太陽(yáng)高度角；γS

——太陽(yáng)方位角；γn

——斜面方位角(斜面的法線n在水平面上的投影與當(dāng)?shù)啬媳毕蛑g的夾角，順時(shí)針?lè)较颍ㄏ蛭鳎檎?，逆時(shí)針為負(fù))在緯度φ，具有S傾角的平面上的太陽(yáng)光入射角θr和在緯度φ-S上的水平面的太陽(yáng)光入射角是相等的。即對(duì)面向赤道的任意傾斜角S的斜面:δ，太陽(yáng)赤緯；ω，時(shí)角。212.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算2）直射輻射坡度為S的平面上的直射輻射照度水平面上的直射輻射照度垂直面上的直射輻射照度222.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算不同太陽(yáng)高度角和大氣透明度下的太陽(yáng)直射輻射強(qiáng)度232.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算3）散射輻射：地球大氣以及云層的反射和散射作用改變了方向的太陽(yáng)輻射晴天散射輻射的方向可以近似的認(rèn)為與直接輻射相同；當(dāng)天上布滿云層時(shí)，散射輻射對(duì)水平面的入射角可當(dāng)作60o處理。(a)水平面上的散射輻射：晴天時(shí)，到達(dá)地表水平面上的散射輻射照度，主要取決于太陽(yáng)高度和大氣透明度，可以用下式表示：Id

——散射輻射照度，W/m2；k

——單位換算系數(shù)，k=697.642；αS

——太陽(yáng)高度角；C1、C2

——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。24透明度P2C1C2C1C2C1C20.6500.2710.2810.550.2750.6750.2480.2590.560.2520.7000.2250.2360.560.2290.7250.2040.500.2150.580.2070.530.7500.1850.1950.570.1880.7750.1650.1750.580.1680.8000.1460.1550.580.14925西夫科夫阿維爾基耶夫2.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)C1、C2的值卡斯特羅夫2.2.2太陽(yáng)能輻射計(jì)算(b)傾斜面上的散射輻射：假定天空為各向同性的散射條件下，到達(dá)太陽(yáng)能收集器斜面上單位面積的散射通量為：IT,d

——傾斜面上散射輻射照度；Id

——水平面上散射輻射照度；Asky

——半球天空面積；集熱器的傾角為S的平面對(duì)天空的角系數(shù)為AG

——傾斜面的面積，這里AG=1；Fsky-G、FG-sky

——半球天空與傾斜面AG間的輻射換熱角系數(shù)。即4）太陽(yáng)的總輻射：太陽(yáng)的總輻射是到達(dá)集熱器平面上的太陽(yáng)直接和散射輻射的總和262.2.3太陽(yáng)輻射的吸收和傳遞271）太陽(yáng)輻射的吸收集熱面受到太陽(yáng)輻射以后，部分輻射能在集熱體內(nèi)部一個(gè)極短的距離內(nèi)（1~100μm）被物體吸收并立即轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體溫度升高。對(duì)太陽(yáng)輻射的反射和透射以及集熱面的對(duì)外輻射都越少越好。提高集熱面太陽(yáng)輻射吸收能力的方法通常有兩種：在集熱面上覆蓋深色具有高吸收率的吸收涂層。高太陽(yáng)能輻射吸收率，低的紅外發(fā)射率的涂層。改變集熱面的形狀和結(jié)構(gòu)。例如采用V形槽式集熱面和透明蜂窩結(jié)構(gòu)的集熱面，利用它們的多次反射和吸收特性，減少對(duì)太陽(yáng)輻射的反射，可以大大提高對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收效率。2.2.3太陽(yáng)輻射的吸收和傳遞282）太陽(yáng)輻射能的傳遞

太陽(yáng)輻射在集熱體內(nèi)轉(zhuǎn)變成熱能以后，一般需要通過(guò)傳熱工質(zhì)以對(duì)流和傳導(dǎo)的方式將熱量傳遞到用戶。

工質(zhì)在與集熱面緊密接觸的窄縫空間或管道中，以自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流的方式將熱量傳遞出去。

由于集熱器接受的太陽(yáng)輻射具有瞬態(tài)特性且受到外界多重多因素的影響，太陽(yáng)輻射的吸收和傳遞過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)隨時(shí)間變化的復(fù)雜的非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。

工程上為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以把時(shí)間分隔成一個(gè)個(gè)短的時(shí)段，在每個(gè)時(shí)段內(nèi)，溫度的變化不大，就可以用穩(wěn)態(tài)傳熱的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，所得結(jié)果和實(shí)際工況相差不大。習(xí)題29簡(jiǎn)述太陽(yáng)能資源的特點(diǎn)簡(jiǎn)述太陽(yáng)常數(shù)和大氣質(zhì)量的概念簡(jiǎn)述太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角的定義簡(jiǎn)述太陽(yáng)輻射波譜的構(gòu)成簡(jiǎn)述斯蒂芬-玻爾茲曼定律及其推導(dǎo)過(guò)程簡(jiǎn)述黑體、灰體和角系數(shù)的定義簡(jiǎn)述反射率、吸收率和透射率的定義及其相互關(guān)系謝

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Attention!第二章 太陽(yáng)能光熱利用大綱□2.1太陽(yáng)能資源□2.2太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換基本原理□2.3太陽(yáng)能集熱器□2.4聚焦型太陽(yáng)能集熱器□2.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)□2.6太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)□2.7太陽(yáng)能空調(diào)制冷□2.8太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)□2.9太陽(yáng)能空氣取水與海水淡化太陽(yáng)能集熱器2.32.3.1平板型太陽(yáng)能集熱器1太陽(yáng)能集熱器：吸收太陽(yáng)輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置分類：非聚焦式（平板、真空管和太陽(yáng)能空氣集熱器）和聚焦型太陽(yáng)能集熱器平板集熱器：集熱器吸收太陽(yáng)輻射能的面積與其采光窗口面積相等

特點(diǎn)：應(yīng)用最廣泛、采光面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要跟蹤、工作可靠、成本較低、運(yùn)行安全、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)；但熱流密度較低、工質(zhì)溫度較低工作溫度一般限于100

oC以下平板型集熱器常見的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

成型方式

主要材料及特點(diǎn)圖例管板式排管與平板連接構(gòu)成吸熱條帶捆扎，鉚接，膠粘，錫焊等熱碾壓吹脹，高頻焊接，超聲焊接等銅鋁復(fù)合太陽(yáng)條/全銅吸熱板翼管式金屬管兩側(cè)連有翼片的吸熱條帶。鋁合金模型整體積壓拉伸工藝。管壁翼片有較大厚度，動(dòng)態(tài)性差，吸熱板有較大熱容。扁盒式吸熱表面本身是壓合成載熱流體通道兩塊金屬板模壓成型，焊接一體不銹鋼，鋁合金，鍍鋅鋼。蛇管式形如管板式結(jié)構(gòu)銅焊接工藝，高頻焊或超聲焊接涓流式液體傳熱工質(zhì)不封閉，在吸熱表面流下，用于太陽(yáng)蒸餾。22.3.1平板型太陽(yáng)能集熱器平板型集熱器的熱性能平板型集熱器能量平衡示意圖3在單位時(shí)間內(nèi)，集熱器吸收的太陽(yáng)輻射能(QA)等于同一時(shí)間內(nèi)集熱器損失的能量(QL)，集熱器輸出的有用的能量(QU)和集熱器本身熱容變化量(QS)之和:當(dāng)集熱器在穩(wěn)定工況時(shí)，集熱器本身不吸熱也不放熱QS

=0；當(dāng)集熱器在非穩(wěn)定的狀態(tài)下工作時(shí)QS

>0或QS

<0。在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下：平板集熱器的瞬時(shí)效率：工質(zhì)所獲得的有用能量與入射到集熱器上的太陽(yáng)總輻射之比I，太陽(yáng)輻照度；Aa，集熱器采光面積平板型集熱器的熱性能集熱器的效率可以用下式表示4集熱器效率因子F’：集熱器實(shí)際輸出的能量與假定整個(gè)吸熱板處于介質(zhì)平均溫度時(shí)輸出的能量之比。F’與吸熱板的翅片效率、管板結(jié)合工藝、管內(nèi)傳熱介質(zhì)換熱系數(shù)、吸熱板結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。5平板型集熱器的熱性能用集熱器進(jìn)口溫度表示：幾種太陽(yáng)集熱器的瞬時(shí)效率曲線2.3.2真空管太陽(yáng)能集熱器6

在平板太陽(yáng)能集熱器的吸熱板與透明蓋層之間的空氣夾層中，空氣對(duì)流的熱損失是平板型集熱器熱損失的主要部分。

減少這部分熱損失的最有效措施是將集熱器的集熱板與蓋層之間抽成真空，但1

m2的蓋板要承受1噸的壓力。

為此，人們研制了內(nèi)管與外管間抽真空的全玻璃真空管，大大地減少集熱器的對(duì)流、輻射和熱傳導(dǎo)造成的熱損失。

真空管太陽(yáng)能集熱器有玻璃吸熱體真空管(或稱全玻璃真空管)和金屬吸熱體真空管(或稱玻璃—金屬真空管)兩大類。全玻璃真空集熱器金屬吸熱體真空管集熱器熱管式真空管同心套管式真空管U型管式真空管貯熱式真空管直通式真空管內(nèi)聚光式真空管7金屬吸熱體真空管集熱器8真空管集熱器的效率計(jì)算真空管集熱器橫斷面圖真空管集熱器的效率為9D

——吸收管外徑；B

——集熱管中心線間距；Idθ

——集熱器板單位面積的直射輻射量，W/m2；

IDθ

——集熱器板單位面積的散射輻射量，W/m2；

FR

——集熱器熱轉(zhuǎn)移因子；Ieff

——集熱管吸收的熱量，W/m2；

UL

——集熱器總熱損系數(shù)W/m2·K；

Tf,i

——集熱器流體進(jìn)口溫度，oC；

Ta

——環(huán)境空氣溫度，oC。真空管集熱器的效率計(jì)算集熱器吸收的總熱量Ieff由以下四部分的輻射量構(gòu)成(a)集熱器正面照射到集熱管的直射輻射量ID,1集熱管南北放置時(shí)θ，集熱器漫反射板與水平面的夾角；φ、δ、ω

分別表示緯度、赤緯和時(shí)角。集熱管東西放置時(shí)10真空管集熱器的效率計(jì)算集熱器吸收的總熱量Ieff由以下四部分的輻射量構(gòu)成(b)集熱器正面的直射輻射穿過(guò)管間隙照在漫反射板上，再反射到集熱管上的輻射量ID,11真空管集熱器的效率計(jì)算集熱器吸收的總熱量Ieff由以下四部分的輻射量構(gòu)成(c)集熱管直接攔截的散射輻射Id,1(d)集熱器正面來(lái)的散射輻射穿過(guò)集熱管間隙照在反射板上又反射到集熱管的輻射量Id,集熱器吸收的總熱量Ieff可表示為122.3.3太陽(yáng)能空氣集熱器13太陽(yáng)能空氣集熱器也可叫做太陽(yáng)能空氣加熱器，是利用太陽(yáng)能加熱空氣的裝置。與熱水器相比，太陽(yáng)能空氣集熱器主要優(yōu)點(diǎn)如下：不存在冬季的結(jié)冰問(wèn)題微小的漏損不會(huì)嚴(yán)重影響空氣加熱器的工作和性能加熱器承受的壓力很小，可以利用較薄的金屬板制造不必考慮材料的防腐問(wèn)題經(jīng)過(guò)加熱的空氣可以直接用于干燥或者房間取暖，不需增加中間熱交換器空氣集熱器也有不足之處：□在相同的條件下，空氣集熱器的效率要比普通平板集熱器的效率低□需要消耗較大的送風(fēng)功率□需要使用石塊或鵝卵石等貯熱堆太陽(yáng)能空氣集熱器的分類太陽(yáng)能空氣集熱器根據(jù)集熱板結(jié)構(gòu)的不同，主要分為兩大類：(a)無(wú)孔集熱板型；(b)多孔集熱板型。(a)無(wú)孔集熱板型無(wú)孔集熱板是指在空氣集熱器中，空氣流不能穿過(guò)集熱板，而在集熱板的上面和背面流動(dòng)，并和太陽(yáng)能進(jìn)行熱交換。無(wú)孔集熱板型的空氣集熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜。缺點(diǎn)是空氣流和集熱板之間的熱交換不能充分，因此集熱效率難以有很大的改進(jìn)。14太陽(yáng)能空氣集熱器的分類多孔集熱板型

針對(duì)上述無(wú)孔集熱板型空氣集熱器的缺點(diǎn)提出了多孔集熱板型空氣集熱器。

包括多層重疊的金屬網(wǎng)、發(fā)泡蜂窩結(jié)構(gòu)、玫瑰管結(jié)構(gòu)、重疊玻璃板式等

太陽(yáng)輻射在多孔集熱板中能夠更深地射透。同時(shí)網(wǎng)孔增加了集熱板和氣流之間的接觸傳熱面積，可能進(jìn)行更為有效的傳熱。

多孔集熱板型的壓力損失比在背后流動(dòng)的無(wú)孔集熱板型小。152.4聚焦型太陽(yáng)能集熱器2.4聚焦型太陽(yáng)能集熱器16平板型集熱器獲得的熱能量雖然很大，但是品質(zhì)卻不高；聚焦型集熱器：聚光器以反射或折射的方式將太陽(yáng)光集中到接收器上形成焦面，將光能轉(zhuǎn)換為熱能后由介質(zhì)帶走（高溫?zé)崮埽?。錐形集熱器拋物面集熱器復(fù)合拋物面集熱器(CPC)SRTA集熱器半圓柱形集熱器塔式集熱器反射式菲涅爾集熱器透鏡聚焦集熱器折射式菲涅爾集熱器2.4.1聚焦型太陽(yáng)能集熱器的分類17集

熱

器

型

式

聚光比范圍最高運(yùn)行溫度℃三元集熱器SRTA菲涅爾透鏡拋物面塔式50～150100～1000500～30001000～3000300～500300～1000500～2000500～2000CPC（季節(jié)調(diào)整）3～10100～150菲涅爾透鏡6～30100～200拋物面15～50200～300二元集熱器

按聚焦程度的不同，也可把集熱器分為將太陽(yáng)光聚集成“點(diǎn)狀”焦斑的三元集熱器以及將太陽(yáng)光聚焦成“線狀”焦斑的二元集熱器。2.4.2復(fù)合拋物面（CPC）太陽(yáng)能集熱器復(fù)合拋物面（CPC）聚光器是一種非成像低聚焦度的聚光器，它根據(jù)邊緣光線原理設(shè)計(jì)，可將給定接收角范圍內(nèi)的入射光線按理想聚光比收集到接收器上。由于它有較大的接收角，故在運(yùn)行時(shí)不需要連續(xù)跟蹤太陽(yáng)，只須根據(jù)接收角的大小和收集陽(yáng)光的小時(shí)數(shù)，每年定期調(diào)整傾角若干次就可有效地工作。18CPC與接收器的組合形式平板狀接收器豎板式接收器楔板式接收器管式接收器19應(yīng)用最多廣泛2.4.3拋物面聚焦型集熱器的熱性能

復(fù)合拋物面聚光器集熱器的熱損失比較小，適用于采暖與制冷；曲線越平表示集熱器的高溫性能越好。熱損失的計(jì)算必須針對(duì)具體的接收器形狀。對(duì)于吸熱管外套有透明真空夾層套管的接收器，其單位長(zhǎng)度的熱損失qL可以表示為：202.4.3拋物面聚焦型集熱器的熱性能對(duì)于沒(méi)有套管的裸露接收器的熱損失，只

考慮表面輻射和對(duì)流損失，qL可以表示為：對(duì)于接收器為裸圓管的拋物柱面集熱器，假設(shè)沿周向沒(méi)有溫差，圓管外側(cè)的熱損失為輻射和對(duì)流損失，熱損失系數(shù)UL為：聚焦系統(tǒng)中的熱流可能很高，必要時(shí)應(yīng)考慮管壁熱阻。這樣從周圍環(huán)境到流體的總傳熱系數(shù)U0（以管外表面積為基準(zhǔn)）為：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的集熱器的有用收益qu為：η0

——集熱器的光學(xué)效率；H

——投射在任何方位的單位水平表面上的直射或散射輻射，W/m2；R

——直射或漫射輻射轉(zhuǎn)換到集熱器平面上的轉(zhuǎn)換因子。有用收益用流體得到的能量表示為：212.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)2.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)利用太陽(yáng)能提供50

~

60

oC生活熱水；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本不高，是太陽(yáng)能熱利用中最基本、最有效、最成功的系統(tǒng)。2.5.1自然循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)依靠集熱器和貯水箱中的溫差形成系統(tǒng)的熱虹吸壓頭，使水在系統(tǒng)中循環(huán)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，無(wú)需動(dòng)力，成本較低；為了維持必要的虹吸壓頭，貯水箱必須置于集熱器的上方，這有時(shí)會(huì)給建筑布置、結(jié)構(gòu)承重和系統(tǒng)安裝等帶來(lái)一些麻煩。222.5.2強(qiáng)制循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)：在集熱器和貯水箱之間管路上設(shè)置水泵，作為系統(tǒng)中水的循環(huán)動(dòng)力；集熱器的有用能量收益通過(guò)加熱水，不斷儲(chǔ)存在貯水箱內(nèi)；系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)泵的啟動(dòng)和關(guān)閉必須要有控制，否則既浪費(fèi)電能又損失熱能；兩種取熱水的方法：頂水法和落水法；強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)可適用于大、中、小型各種規(guī)模的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。232.5.3直流式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)直流式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)由集熱器、蓄熱水箱、補(bǔ)給水箱和管道等組成；運(yùn)行時(shí)，水不斷地從補(bǔ)給水箱流入集熱器，經(jīng)加熱器加熱后匯集到貯水箱中，這種系統(tǒng)并不循環(huán)，所以稱為直流式；為使從集熱器出來(lái)的水具有足夠大的溫升，水的流量應(yīng)較??；直流式太陽(yáng)能熱水裝置的優(yōu)點(diǎn)是：(1)貯水箱不必高于集熱器之上，它可以置于室內(nèi)，水箱保溫容易；(2)貯水箱的熱水已具有足夠的溫度，箱中熱水可隨時(shí)取用。如果用戶是連續(xù)取水，則貯水箱可做得很小，熱損失也能進(jìn)一步減少242.5.4整體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)整體式（悶曬式）太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是人類最早使用的一種太陽(yáng)能熱水器；它的特點(diǎn)是集熱器與貯水箱合二為一，實(shí)際上就是一個(gè)外壁涂黑、充當(dāng)吸熱體的容器；依靠容器壁吸收太陽(yáng)輻射能加熱，水在容器中以自然對(duì)流方式流動(dòng)，經(jīng)過(guò)一整天，容器中的水被加熱到一定溫度，然后便可取用；悶曬式太陽(yáng)能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉；缺點(diǎn)是保溫性能差，熱水必須在當(dāng)天夜晚及時(shí)用完，所以應(yīng)用范圍受到很大限制。252.5.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能分析(1)熱水器內(nèi)水溫隨時(shí)間上升的特性設(shè)集熱器及其所屬水箱和連接管內(nèi)的水量為G[kg]，這個(gè)水量利用太陽(yáng)輻射和熱損耗的熱量之差來(lái)加熱。設(shè)dt時(shí)間內(nèi)水的溫度上升為dT

[℃]，則：或若將I寫成I(t)，則左式變成標(biāo)準(zhǔn)線性一階微分方程：式中26上式的通解可寫為：如果已知I(t)，將它代入上式積分，可求出T隨時(shí)間t的特性。2.5.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能分析(2)熱水器的日集熱量及平均集熱效率設(shè)熱水器每小時(shí)收集的凈集熱量Q

，集熱器內(nèi)G

(kg)水的溫升為ΔT，則：設(shè)集熱器單位面積的集熱功率q，則有：取dt

＝1小時(shí)：假定該熱器在一天之內(nèi)僅工作Z小時(shí)，并取d該時(shí)間的集熱量為q

，則：Id

——每天受熱面的太陽(yáng)輻射量，W/m2；φ

——有效太陽(yáng)輻射量比(定義為集熱時(shí)間區(qū)間的太陽(yáng)輻射量與全天太陽(yáng)輻射量之比)；Tm

——在集熱時(shí)間內(nèi)集熱器中水溫平均值，℃；Tam

——環(huán)境溫度平均值，℃。qd表示熱水器一天的單位面積上集熱量，是熱水器一個(gè)重要特性值。熱水器內(nèi)水溫隨時(shí)間的變化情況可用下式近似：T1

——開始集熱時(shí)熱水器內(nèi)之水溫，℃；T2

——集熱結(jié)束時(shí)熱水器內(nèi)之水溫，℃；ΔTm

——集熱板的溫度和集熱器內(nèi)水溫的平均值之差在集熱時(shí)間內(nèi)的平均值(℃)。對(duì)于悶曬式取＝0，對(duì)自然循環(huán)可由實(shí)驗(yàn)決定。272.5.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能分析qd

可用下式表示集熱時(shí)間區(qū)間內(nèi)溫度的變化整理得這個(gè)集熱量與每天的受熱面太陽(yáng)輻射量Id之比是集熱時(shí)間內(nèi)的平均集熱效率若設(shè)282.5.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能分析則K值必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。令則29風(fēng)速對(duì)傳熱系數(shù)K的影響也較大，風(fēng)速越大，K值越小?？紤]到風(fēng)速的影響，則：式中C1

、C2和R均為待定系數(shù)。有了平均集熱效率后，不難求出每臺(tái)集熱器一天的集熱量Qd為：2.5.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能分析確定K值的方法：先假定一個(gè)K值，并就不同情況計(jì)算a值和b值。若將此時(shí)ηd的效率畫成下圖的曲線，得出這條曲線的傾角θ，根據(jù)tg

θ=K

便可確定K值，該直線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)與a值相等。如果，用這種方法求得的K值與開始假定的K值不同，則應(yīng)重新假定K值，并多次重復(fù)這過(guò)程，直到兩個(gè)K值大體上一致。302.5.6太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的防凍措施（1）自動(dòng)補(bǔ)熱在平板集熱器的下聯(lián)箱內(nèi)，裝一根絕緣良好的電熱絲，并設(shè)置溫度敏感元件。當(dāng)水溫降到0℃時(shí)，敏感元件發(fā)出信號(hào)，通過(guò)放大器合上電熱絲電路上的開關(guān)，使它對(duì)水加熱。這根電阻絲的功率可很小，只要能保證集熱器中的水不結(jié)冰即可。對(duì)于一平方米的集熱器，在-15℃的環(huán)境溫度下保持不結(jié)冰，所需功率僅為1.2

W。當(dāng)水溫超過(guò)1℃或

2℃時(shí)，溫控裝置便發(fā)出訊號(hào)，切斷電源。這種方法要消耗少量電能，一般適于氣溫不太低的地區(qū)。312.5.6太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的防凍措施（2）落水式強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)這種系統(tǒng)將集熱器放在貯水箱上方，貯水箱有通大氣的開口，系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)有通氣閥。由溫度差起動(dòng)器控制系統(tǒng)中的循環(huán)水泵的運(yùn)行及通氣閥的動(dòng)作。當(dāng)水箱底部和集熱板

間的溫差超過(guò)規(guī)定的上限位時(shí)，通氣閥閉合，水泵起動(dòng)，當(dāng)溫差低于規(guī)定的下限值時(shí)，水泵停止，通氣閥打開，集熱器中的水靠重力作用全部迅速返回水箱，一般的大型太

陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)常常采用這種方式防凍。322.5.6太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的防凍措施（3）采用防凍液的復(fù)合回路系統(tǒng)這種系統(tǒng)有兩個(gè)回路，一個(gè)回路由集熱器和換熱器所組成，此回路中使用不凍結(jié)的傳

熱介質(zhì)，它可將集熱器收集到的太陽(yáng)能通過(guò)換熱器傳遞給水箱中的水。這一回路一般

采用強(qiáng)制循環(huán)，對(duì)于一些小型系統(tǒng)，也采用自然循環(huán)方式。另一個(gè)回路是供熱水回路。通過(guò)這樣達(dá)到防凍目的。33太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)2.62.6太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)342.6.1太陽(yáng)能工業(yè)熱水系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在太陽(yáng)能工業(yè)應(yīng)用中占較大的比重，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。一種典型的預(yù)熱系統(tǒng)如右圖所示：該系統(tǒng)將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)結(jié)合，利用太陽(yáng)能集熱器對(duì)水進(jìn)行預(yù)熱，提高鍋爐的給水溫度，降低鍋爐的能耗。系統(tǒng)所產(chǎn)生的蒸汽可用于推動(dòng)汽輪機(jī)做功或其他工業(yè)過(guò)程。該系統(tǒng)可有效降低傳統(tǒng)鍋爐系統(tǒng)的能源消耗，減少二氧化碳及其他有害氣體的排放，并充分利用了原有設(shè)備，保證了系統(tǒng)的可靠性。案例：CPC中溫太陽(yáng)能工業(yè)熱力系統(tǒng)在集熱器內(nèi)將15℃左右的冷水加熱至95℃，再通過(guò)鍋爐將95℃熱水加熱成150℃蒸汽以供工業(yè)生產(chǎn)。該系統(tǒng)總安裝面積8400

m2，采光面積5200

m2，

CPC中溫集熱器95℃時(shí)平均效率約為60%，日均提

供95℃熱水138噸，所提供熱量約占鍋爐所需熱量的10%。整個(gè)系統(tǒng)每年可節(jié)約標(biāo)煤1156噸，減排二氧化碳3005噸，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。352.6.2太陽(yáng)能蒸汽系統(tǒng)中高溫蒸汽廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。由于需要獲取相對(duì)較高的溫度，太陽(yáng)能蒸汽系統(tǒng)通常采用拋物槽式太陽(yáng)能集熱器（PTC）。太陽(yáng)能蒸汽系統(tǒng)通常可以分為以下三類：

閃蒸蒸汽系統(tǒng)：加壓水在集熱器中加熱，然后使其降壓，產(chǎn)生閃蒸蒸汽。

直接蒸發(fā)系統(tǒng)：在集熱器內(nèi)允許兩相流動(dòng)，通過(guò)集熱器加熱直接產(chǎn)生蒸汽。

導(dǎo)熱油系統(tǒng)：利用太陽(yáng)能加熱導(dǎo)熱油使之溫度升高，之后將熱量傳遞給換熱器內(nèi)的水以產(chǎn)生蒸汽。閃蒸蒸發(fā)系統(tǒng)直接蒸發(fā)系統(tǒng)導(dǎo)熱油系統(tǒng)36利用領(lǐng)域合成橡膠木材加工公路建設(shè)化學(xué)工業(yè)用途膠合板制備熱壓纖維板融化瀝青化學(xué)處理熱能形式蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽溫度200℃造紙工業(yè)食品工業(yè)煙草行業(yè)牛皮紙漂白干燥

消毒

濃縮

干燥

制絲蒸汽蒸汽

150℃蒸汽蒸汽蒸汽（空氣）蒸汽紡織工業(yè)染色蒸汽372.6.2太陽(yáng)能蒸汽系統(tǒng)中高溫蒸汽生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域2.6.3太陽(yáng)能熱風(fēng)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中，很多領(lǐng)域，如紡織、木材和食品等都需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行干燥；

太陽(yáng)能熱風(fēng)系統(tǒng)可以滿足干燥負(fù)荷的要求，是一種行之有效的方法，對(duì)節(jié)約常規(guī)能源、避免環(huán)境污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面均能起到積極作用；空氣流經(jīng)太陽(yáng)能集熱器獲得熱量，溫度升高，可用于干燥或其他工業(yè)過(guò)程；

太陽(yáng)能熱風(fēng)系統(tǒng)受天氣的影響較大，因此，在系統(tǒng)中配置適當(dāng)?shù)膬?chǔ)熱裝置和輔熱裝置是必要的。38習(xí)題39簡(jiǎn)述平板型太陽(yáng)能集熱器的基本特點(diǎn)簡(jiǎn)述集熱器效率因子的定義簡(jiǎn)述真空管太陽(yáng)能集熱器的基本特點(diǎn)簡(jiǎn)述太陽(yáng)能空氣集熱器的基本特點(diǎn)簡(jiǎn)述聚焦型太陽(yáng)能集熱器的基本特點(diǎn)簡(jiǎn)述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的種類及其各自特點(diǎn)簡(jiǎn)述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的防凍措施簡(jiǎn)述太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)的種類及應(yīng)用場(chǎng)景謝

謝！Thank

You

for

Your

Attention!第二章 太陽(yáng)能光熱利用大綱□2.1太陽(yáng)能資源□2.2太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換基本原理□2.3太陽(yáng)能集熱器□2.4聚焦型太陽(yáng)能集熱器□2.5太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)□2.6太陽(yáng)能熱能系統(tǒng)□2.7太陽(yáng)能空調(diào)制冷□2.8太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)□2.9太陽(yáng)能空氣取水與海水淡化太陽(yáng)能空調(diào)制冷2.7工質(zhì)對(duì)驅(qū)動(dòng)溫度蒸發(fā)溫度模塊化吸附式冷水機(jī)組硅膠-水5℃單/雙效吸收式冷水機(jī)組溴化鋰-水5℃吸附式制冷機(jī)氯化鈣/活性炭-氨1.n效吸收式冷水機(jī)組溴化鋰-水5℃吸收式制冰機(jī)水-氨-30℃2.7太陽(yáng)能空調(diào)制冷1太陽(yáng)能制冷是一種直接利用熱能驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)的制冷方式。常用的太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)有：太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)、太陽(yáng)能吸附式制冷系統(tǒng)和太陽(yáng)能除濕制冷系統(tǒng)。太陽(yáng)能空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)：

季節(jié)適應(yīng)性好，太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力是隨著太陽(yáng)輻射能量的增加而增大的，這正好與夏季人們對(duì)空調(diào)的迫切需求相匹配；采用非氟氯烴化合物為工質(zhì)，對(duì)大氣層無(wú)破壞作用,有利于環(huán)境保護(hù)；系統(tǒng)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)安靜，噪聲很低；

可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節(jié)提供熱水三種功能結(jié)合起來(lái)，做到一機(jī)多用，四季常用，從而可以顯著地提高太陽(yáng)能系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟(jì)性。常見的幾種太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)及其匹配熱源溫度如下表：2.7.1太陽(yáng)能吸收式制冷

太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)：利用太陽(yáng)能集熱器提供吸收式制冷循環(huán)所需要的熱源，保證吸收式制冷機(jī)正常運(yùn)行達(dá)到制冷的目的。太陽(yáng)能吸收式制冷包括兩大部分：太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)及吸收式制冷系統(tǒng)。

整個(gè)太陽(yáng)能吸收式空調(diào)系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱器、吸收式制冷劑、輔助加熱器、水箱和自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)可提供夏季制冷、冬季采暖以及生活熱水。22.7.1太陽(yáng)能吸收式制冷

吸收式制冷原理：吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二元溶液作為工質(zhì)來(lái)運(yùn)行的。這兩種物質(zhì)在同一壓強(qiáng)下有不同的沸點(diǎn)，其中高沸點(diǎn)的組分稱為吸收劑，低沸點(diǎn)的

組分稱為制冷劑。吸收式制冷就是利用溶液的濃度隨其溫度和壓力變化而變化這一

物理性質(zhì)，將制冷劑與溶液分離，通過(guò)制冷劑的蒸發(fā)而制冷，又通過(guò)溶液實(shí)現(xiàn)對(duì)制

冷劑的吸收。由于這種制冷方式利用吸收劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化來(lái)完成制冷劑循環(huán)，所

以被稱為吸收式制冷。常用的吸收劑-制冷劑組合有溴化鋰-水和水-氨組合。太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)的制冷性能系數(shù)（亦稱熱力系數(shù)ζ）可表示為：32.7.1太陽(yáng)能吸收式制冷根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，理想吸收式循環(huán)的熱力系數(shù)ζmax為：4太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)在發(fā)生器內(nèi)受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化；發(fā)生器內(nèi)的溴化鋰水溶液濃度逐步升高，進(jìn)入吸收器；水蒸氣進(jìn)入冷凝器，被冷凝器內(nèi)的冷卻水降溫后凝結(jié)，成為高壓低溫的液態(tài)水；當(dāng)冷凝器內(nèi)的水通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，急速膨脹而汽化，并在汽化過(guò)程中

大量吸收蒸發(fā)器內(nèi)的溴化鋰濃溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環(huán)泵送回發(fā)5生器，完成整個(gè)循環(huán)。如此循環(huán)不息，連續(xù)制取冷量。為了提高整個(gè)裝置的熱效率，在系統(tǒng)中增加一個(gè)換熱器，讓發(fā)生器流出的高溫濃溶液與吸收器流出的低溫稀溶液進(jìn)行熱交換，提高稀溶液進(jìn)入發(fā)生器的溫度。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)(1)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)6太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)(2)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的兩級(jí)溴化鋰吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)多級(jí)循環(huán)采用的是簡(jiǎn)單復(fù)迭方式，具有各自的發(fā)生器、吸收器、冷凝器和蒸發(fā)器的一個(gè)吸收式系統(tǒng)迭置于處于不同壓力或濃度下另一個(gè)或多個(gè)吸收式系統(tǒng)上，這種布置方式可以使得系統(tǒng)所需的高溫?zé)嵩礈囟冉档汀?太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)(3)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的雙效溴化鋰吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)多效循環(huán)則是對(duì)于高溫?zé)嵩吹臒崃坑枰远啻卫?，使得系統(tǒng)COP有明顯的提高。高溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)高壓發(fā)生器后所解吸出的高壓制冷劑氣體在冷凝器中釋放出的冷凝熱用于驅(qū)動(dòng)低壓發(fā)生器，因而熱能被有效地利用了2次。在實(shí)際系統(tǒng)中“高壓冷凝器”可以布置低壓發(fā)生器內(nèi)，系統(tǒng)實(shí)際上只有1個(gè)冷凝器、1個(gè)蒸發(fā)器和2個(gè)發(fā)生器(溫度和壓力不同)。COP較高（>1）；驅(qū)動(dòng)能源溫度較高（>150℃）;主要應(yīng)用真空管集熱器和聚焦型集熱器8太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)9多效溴化鋰-水吸收式制冷機(jī)性能曲線太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)(4)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的變效溴化鋰-水吸收式制冷系統(tǒng)10太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)(4)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的變效溴化鋰-水吸收式制冷系統(tǒng)主要組成部件：高壓發(fā)生器HG，高壓吸收器HA，高壓冷凝器HC，第一低壓發(fā)生器LG1，第二低壓發(fā)生器LG2，冷凝器C，低壓吸收器LA，蒸發(fā)器E和溶液熱交換器SHX。11太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)12(4)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的變效溴化鋰-水吸收式制冷系統(tǒng)低發(fā)生溫度

中間發(fā)生溫度當(dāng)發(fā)生溫度較低，只足夠單效吸收制冷運(yùn)行的工況下，可以停止循環(huán)中高壓吸收器、高壓冷凝器、第一低壓發(fā)生器和第二低壓發(fā)生器的工作，將高壓發(fā)生器和冷凝器之間的節(jié)流裝置打通，使該循環(huán)按傳統(tǒng)的單效制冷循環(huán)工作。當(dāng)熱源溫度較高，足夠驅(qū)動(dòng)雙效吸收制冷運(yùn)行的工況下，停止高壓吸收器和第二低壓發(fā)生器之間的換熱，仍然保持高壓冷凝器和第一低壓發(fā)生器的工作，使循環(huán)以傳統(tǒng)雙效制冷循環(huán)的模式工作。當(dāng)熱源溫度介于二者之間時(shí)，高壓吸收器、高壓冷凝器、第一低壓發(fā)生器和第二低壓發(fā)生器都工作，循環(huán)以1.n效制冷模式工作。高發(fā)生溫度太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的氨-水吸收式制冷系統(tǒng)13在氨-水吸收式制冷機(jī)中，以氨為制冷劑，以氨水溶液為吸收劑，可以制取冷水供冷卻工藝或空氣調(diào)節(jié)過(guò)程使用，也可以制取低達(dá)-60

C的冷量供冷卻或冷凍工藝過(guò)程使用。當(dāng)氨的蒸發(fā)溫度大于-34

C時(shí)，機(jī)組的壓力保持在大氣壓力之上。A-吸收器C-冷凝器E-蒸發(fā)器F-節(jié)流閥G-發(fā)生器H-溶液熱交換器P-溶液泵PC-預(yù)冷器R-精餾器太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的氨-水吸收式制冷系統(tǒng)1.太陽(yáng)能集熱器；2.發(fā)生器；3.精熘器；4.冷凝器；5.補(bǔ)液裝置；6.觀察窗7.過(guò)冷器；8.膨脹閥；9.蒸發(fā)器；10.吸收器；11.溶液泵；12.過(guò)濾器；13.溶液熱交換器142.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷

吸附式制冷原理：利用固體吸收劑在低溫時(shí)吸附制冷劑和在高溫時(shí)解吸制冷劑的原理進(jìn)行工作的。吸附劑-吸附質(zhì)（在制冷中稱為制冷劑）工質(zhì)對(duì)的選擇是吸附式制冷中最重要的因素之一。常用的吸附劑有硅膠、氯化鈣、沸石和活性炭；制冷劑有水、甲醇和氨，與吸附劑配對(duì)使用。常用的工作對(duì)有沸石-水、活性炭-甲醇、氯化鈣-氨和活性炭-乙醇等。吸附式制冷系統(tǒng)的制冷性能系數(shù)為：對(duì)太陽(yáng)能吸附式制冷系統(tǒng)，也可用太陽(yáng)能制冷性能系數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)的整體性能：152.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷(1)基本型吸附式制冷循環(huán)太陽(yáng)能吸附式制冷機(jī)主要包含太陽(yáng)能集熱器，吸附器／發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、閥門、貯液器，其中閥和貯液器對(duì)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不必要的。晚上當(dāng)吸附床被冷卻時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑被吸附而蒸發(fā)制冷，待吸附飽和后，白天太陽(yáng)能加熱吸附床，使吸附床解析，然后冷卻吸附，如此反復(fù)完成循環(huán)制冷過(guò)程。162.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷(2)連續(xù)回?zé)嵝臀绞街评溲h(huán)假定對(duì)吸附器A加熱，對(duì)吸附器B冷卻，當(dāng)吸附器A充分解吸，吸附器B吸附飽和后，使吸附器A冷卻，吸附器B加熱，吸附器A、B交替運(yùn)行組

成了一個(gè)完整的連續(xù)制冷循環(huán)。為了提高能量的利用率，在兩過(guò)程切換中，利用高溫吸附器冷卻時(shí)放出的顯熱和吸附熱來(lái)加熱另一個(gè)吸附器，即進(jìn)行回?zé)?。這樣可減少系統(tǒng)的能量輸入并提高COP。172.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷(2)連續(xù)回?zé)嵝臀绞街评溲h(huán)連續(xù)回?zé)嵫h(huán)熱力圖18192.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷(3)回?zé)峄刭|(zhì)吸附式制冷循環(huán)1-熱水出口,2-熱水進(jìn)口,3-左吸附床,4-左冷凝器,5-左隔離器,6-甲醇,7-蒸發(fā)器,8-冷凍水入口,9-冷卻水出口,10-冷卻水入口,11-閥門組件,12-回質(zhì)真空閥,13-機(jī)組外殼,14-右吸附床,

15-右冷凝器,16-制冷劑(水),17-右隔離器,18-冷凍水出口,19-冷凝器出口,20-左吸附床入口,21-左吸附床出口,22-右吸附器出口,23-右吸附器出口,24-冷凝器入口回?zé)峄刭|(zhì)循環(huán)：在一個(gè)吸附/解吸周期結(jié)束且加熱/冷卻切換尚未進(jìn)行時(shí)，將兩床直接連通，使得解吸床內(nèi)壓力降低和吸附床內(nèi)壓力升高，進(jìn)而導(dǎo)致解吸床的解吸率和吸附床的吸附率

大大提高，實(shí)現(xiàn)制冷劑的質(zhì)量回收，最后提

高系統(tǒng)的循環(huán)吸附量和整體性能。與此同時(shí)，回質(zhì)過(guò)程中高溫制冷劑氣體從高溫床轉(zhuǎn)移到

低溫床，可以回收部分的顯熱熱量。在采用65℃熱水驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以獲得6

kW制冷量，對(duì)應(yīng)COP約為0.35；如果采用85℃熱水驅(qū)動(dòng)，可以獲得10

kW制冷量，COP=0.4。2.7.2太陽(yáng)能吸附式制冷(3)回?zé)峄刭|(zhì)吸附式制冷循環(huán)

當(dāng)吸附器1解吸/吸附器2吸附過(guò)程臨近結(jié)束時(shí)，回質(zhì)真空閥打開，吸附器1內(nèi)的制冷

劑蒸汽就會(huì)在較大的壓差作用下迅速進(jìn)入吸附器2，實(shí)現(xiàn)二次解吸和吸附，以提高

系統(tǒng)制冷性能。

當(dāng)兩吸附器內(nèi)的壓力接近平衡時(shí)，關(guān)閉回質(zhì)真空閥，打開相應(yīng)閥門進(jìn)行兩個(gè)吸附器之間的回?zé)帷?/p>

吸附器1內(nèi)的熱水進(jìn)入吸附器2中，將其管路中的冷水排出并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，以提高20太陽(yáng)能熱水的利用率。對(duì)應(yīng)圖中g(shù)3→a1

→a1→e

及a3→g1

→g1→e段。

吸附器1吸附/吸附器2解吸的過(guò)程與上述相似。通過(guò)兩個(gè)吸附器的交替吸附和解吸，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)制冷。e→g2及e

→a2段對(duì)應(yīng)吸附器1加熱解吸、吸附器2冷卻吸附過(guò)程，g2→g3及a2→a3段對(duì)應(yīng)從吸附器1到吸附器2的回質(zhì)過(guò)程?；?zé)峄刭|(zhì)型吸附制冷循環(huán)熱力圖2.7.3太陽(yáng)能除濕制冷

太陽(yáng)能除濕制冷系統(tǒng)是利用除濕劑吸收空氣中的水蒸氣以降低空氣的溫度，然后利用空氣加濕來(lái)產(chǎn)生制冷效果。

除濕制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一種節(jié)能環(huán)保型制冷技術(shù)。但它的制冷效率低，制冷量較小，且受到環(huán)境空氣初始和能達(dá)到的濕度的限制。一般只適用于空氣干燥的地方除濕制冷系統(tǒng)可分為兩大類：固體除濕制冷系統(tǒng)和溶液除濕制冷系統(tǒng)。(1)太陽(yáng)能固體除濕制冷212.7.3太陽(yáng)能除濕制冷22(2)太陽(yáng)能液體除濕制冷液體除濕劑：金屬鹵鹽溶液。例：溴化鋰、氯化鈣、氯化鋰和氯化鈣/氯化鋰的混合溶液。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)2.82.8太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能熱發(fā)電：利用工質(zhì)將太陽(yáng)輻射能先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，然后再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?.8.1太陽(yáng)能蒸汽熱動(dòng)力發(fā)電太陽(yáng)能蒸汽熱動(dòng)力發(fā)電是利用聚光器將太陽(yáng)能聚焦后加熱某種工質(zhì)使之成為蒸汽，蒸汽再推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。根據(jù)聚光太陽(yáng)能集熱器的類型，可以將太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)大致分為三大類型：

槽式系統(tǒng)——利用槽形拋物面反射鏡，將太陽(yáng)輻射聚焦到真空管集熱器，對(duì)傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，然后在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

塔式系統(tǒng)——利用多臺(tái)平面反射鏡，將太陽(yáng)輻射反射集中到一個(gè)高塔頂部的接收器上，轉(zhuǎn)換成熱能后傳給工質(zhì)，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)熱裝置，再輸入熱動(dòng)力機(jī)，帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電。

碟式系統(tǒng)——利用盤狀拋物面反射鏡，將太陽(yáng)能聚焦到位于焦點(diǎn)出的接收器，直接驅(qū)動(dòng)裝置在該處的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。2.8.1太陽(yáng)能蒸汽熱動(dòng)力發(fā)電參數(shù)規(guī)模槽式系統(tǒng)塔式系統(tǒng)碟式系統(tǒng)運(yùn)行溫度/℃390565750年容量因子/%25峰值效率/%202324年凈效率/%三種類型太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要性能參數(shù)2.8.1太陽(yáng)能蒸汽熱動(dòng)力發(fā)電槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)：利用槽形拋物面反射鏡，將太陽(yáng)輻射聚焦到真空管集熱器對(duì)傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，然后在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。聚光集熱器由許多分散布置的槽形拋物面反射鏡集熱器串、并聯(lián)組成。系統(tǒng)有單