太陽能-光熱轉換 周杭超

1、太陽能-光熱轉換 機械工程 周杭超 張圣杰 太陽能的利用 太陽能-光熱轉換1太陽能光熱轉換的基本理論2平板太陽能集熱器工藝流程3平板太陽能集熱器的發(fā)展現狀 4對本專業(yè)的啟發(fā)目錄太陽能光熱轉換在太陽能工程中占有重要地位，其基本原理是通過特制的太陽能 采光面，將投射到該面上的太陽能輻射能作最大限度地采集和吸收，并轉換為熱能，加熱水或空氣，為各種生產過程或人們生活提供所需的熱能?；驹碛捎谔柲鼙容^分散，必須設法把它集中起來，所以，集熱器是各種利用太陽能裝置的關鍵部分。太陽能集熱器 太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產生的熱能傳遞到傳熱介質的裝置。 太陽能集熱器雖然不是直接面向消費者的終端產品，但是太

2、陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統的關鍵部件。無論是太陽能熱水器、太陽灶、主動式太陽房、太陽能溫室還是太陽能干燥、太陽能工業(yè)加熱、太陽能熱發(fā)電等都離不開太陽能集熱器，都是以太陽能集熱器作為系統的動力或者核心部件的。非聚光集熱器:如平板集熱器和真空管集熱器,能夠利用太陽輻射中直射輻射和散射輻射,集熱溫度較低。聚光集熱器:能將太陽光聚集在面積較小的吸熱面上,可獲得較高的溫度,但只能利用直射輻射,且要跟蹤太陽。按太陽能集熱器是否聚光：聚光集熱器、非聚光集熱器太陽能集熱器種類圖 太陽能集熱器的基本類型a）直曬式平板集熱器，溫升010 b）透明蓋板式集熱器（水），溫升050 c）透明蓋板式集熱器（空氣

3、），溫升050 d）真空管集熱器，溫升10150, e）點聚焦集熱器，溫升100 f）線聚焦集熱器，溫升50150平板型集熱器主要由吸熱板,透明蓋板,隔熱層和外殼等.平板集熱器工作原理：當平板集熱器工作時,太陽輻射穿過透明蓋板,投射在吸熱板上,吸熱板吸收并轉換成熱能,然后將熱量傳遞給板內的傳熱工質,傳熱工質溫度因而升高,作為集熱器的有用能量輸出, 與此同時, 吸熱板由于溫度升高不可避免地要通過傳導,對流和輻射等方式向四周散熱,造成集熱器的熱量損失。 平板型集熱器 組成和工作原理材料:主要有平板玻璃和玻璃鋼板, 平板玻璃應用最廣泛.主要功能：透過太陽輻射，使其投射在吸熱板上,保護吸熱板,使其不受

4、灰塵及雨雪的侵蝕,形成溫室效應,阻止吸熱板在溫度升高后通過對流和輻射向周圍環(huán)境散熱。材料特性：對太陽透射比高；材料對太陽輻射的吸收率和反射率要較小。透明蓋板作用：吸收太陽能并將其內的集熱介質加熱。提高集熱效率的措施：吸熱板常經特殊處理或涂有選擇性涂層，以提高集熱板對太陽光的吸收率。吸熱板本身的熱輻射要很小，以減少吸熱板對環(huán)境的散熱。太陽能吸收涂層概念：為使吸熱板最大限度地吸收太陽輻射能并將其轉換成熱能，在吸熱板上覆蓋深色的涂層，稱其為太陽能吸收涂層。吸熱板平板太陽能集熱器吸熱體可分為管板式、翼管式、扁盒式等 太陽能吸收涂層分類非選擇性吸收涂層：是指其光學特性與輻射波長無關的吸收涂層。選擇性吸收

5、涂層：是指其光學特性隨輻射波長不同有顯著變化的吸收涂層。隔熱層隔熱層分布在集熱板的底部和側面，可防止集熱器向周圍散熱。外殼外殼它是集熱器的骨架，應具有一定的機械強度，良好的水密封性能和耐腐蝕性能。返回目錄平板太陽能集熱器的制造主要涉及到是保溫層的制造。工藝流程陽極氧化涂層的生產保溫層的制造 陽極氧化板芯制作陽極氧化涂層的生產工藝流程翼管式陽極氧化板芯制作工藝流程邊框、保溫層、板芯各部件的整體裝配工藝當板芯、邊框、保溫層三個大部件都完成后，將三大部件結合玻璃蓋板、密封膠條組合起來構成平板太陽能集熱器，在目前形勢下，平板太陽能集熱器總裝工藝主要以手工為主，有少數企業(yè)根據邊框型式不同可采用自動生產線

6、裝配。 平板集熱器生產工藝流程圖返回目錄平板太陽能集熱器的發(fā)展現狀 國內平板集熱器發(fā)展現狀 平板集熱器早在17世紀后期就被發(fā)明，是歷史上最早出現的太陽能集熱裝置。盡管如此，但直到1960年以后它才真正被深入研究并進入實際應用。 在我國的太陽能光熱應用中，平板集熱器也是最早得到應用的產品，而且一度發(fā)展得很快。但由于初期產品技術和結構的缺陷，使得平板集熱器從上世紀80年代的市場統治地位逐步下滑到12%左右的市場份額。 首先，作為集熱器核心部件的太陽能吸熱材料的光熱轉換效率低，直接導致了太陽能集熱器效率的低下; 其次，由于結構上的特點，這種集熱器組成的熱水器平均熱損系數較大，從而導致熱水器的整體熱效

7、率不高; 另外，我國的太陽能熱水器(系統)基本上都采用直接加熱太陽能集熱器中水的方法。如果集熱器中的水一旦凍結將直接影響集熱器的正常運轉，嚴重時還會導致集熱管的漲裂。 而隨后發(fā)展起來的真空管太陽能熱水器因冬天管內的水在不排空的情況下基本不結冰或不凍壞而受到了市場的歡迎。 同時，由于全玻璃真空管技術的不斷創(chuàng)新，使其成本大幅度降低，生產企業(yè)迅速增加，促進了全玻璃真空管型太陽能熱水器市場的迅速擴大。國外平板集熱器的發(fā)展現狀 據霍志臣、羅振濤對歐洲15個國家、美洲2個國家、大洋洲1個國家、亞洲3個國家(21個國家)的統計，國外生產平板式太陽能熱水器的廠家(含經銷商)共401家，占企業(yè)總數的92. 61%;真空管太陽熱水器12家，占企業(yè)總數的2. 77%;簡易太陽能集熱器20家，占企業(yè)總數的4. 62%。顯然，平板型太陽能熱水器生產經營企業(yè)遠遠多于其它產品類型企業(yè)數量。國外市場中，2003年平板太陽能熱水器占市場銷售份額的94. 88%，真空管太陽能熱水器占2. 46%。 究其原因主要是國外太陽能熱水系統設計理念的不同，國外系統一般采用問接式系統、分體式系統和閉式承壓系統，這類系統的初期投資一般較高，但系統可靠、維護成本低、水質不會污染和系統壽命長。主要優(yōu)點：它是金屬流道集熱器，單位平方米成本最低，壽命最長，在世界部分地區(qū)，平板集熱器全年總得熱量高于其它形式集熱器。金屬板芯平板集