太陽能基礎(chǔ)知識

關(guān)于太陽能基礎(chǔ)知識太陽輻射能資源地球上絕大部分有人區(qū)均有光照輻射是一種潔凈的能源，無污染可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題。地球繞太陽公轉(zhuǎn),地球本身已23.5度傾角自轉(zhuǎn)太陽的壽命長達50億年萬物之源綠色消耗可再生能源首選第2頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽的形狀特點1億5千萬公里5800℃體積130萬:1

質(zhì)量33萬:1第3頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽的能量地球只接受到太陽能量的22億分之一,每秒也有1.765×1017J,折合標(biāo)準(zhǔn)煤600萬噸第4頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能取之不盡、用之不竭，廣泛存在、平等給予和可以自由利用，但太陽輻射功率密度低，還受陰、晴、晝夜和季節(jié)等影響。散射輻射直射輻射30%23%47%1370w/m2太陽光輻射特點第5頁,共56頁，2024年2月25日，星期天我國太陽能我國太陽能資源十分豐富，全國有2/3以上的地區(qū)年輻射總量大于120萬千卡/米2，年日照時數(shù)在2000小時以上。第6頁,共56頁，2024年2月25日，星期天在北緯300~400地區(qū)，太陽能資源隨緯度的增加而增加。北緯400以北地區(qū)，太陽能資源自東向西逐漸增加。新疆地區(qū)的太陽能資源分布由于受天山山脈的影響，自東向西逐漸減少。臺灣地區(qū)的太陽能資源分布是由東北向西南逐漸增加。Ⅰ1000~1100w/m2

Ⅱ800~1000w/m2Ⅲ700~900w/m2Ⅳ500~700w/m2太陽輻射分布第7頁,共56頁，2024年2月25日，星期天資源及分布趨勢我國太陽能高值中心(高海拔7000~8000m水汽少)年日照3200~3300小時年總量160~200萬千卡/米2低值中心(青藏高原東麓背風(fēng)坡水汽大)緯度22°緯度35°第8頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能的缺點單位密度低,0~1100w/m2受云層空氣質(zhì)量遮擋潮氣影響大利用效率較低,光熱轉(zhuǎn)化弱第9頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽輻照角計算安裝角θ太陽高度角H最理想θ=90°-H考慮全年獲益安裝角應(yīng)取當(dāng)?shù)鼐暥取?0°第11頁,共56頁，2024年2月25日，星期天&=23.5090o太陽熱水器&=23.50HoＡＯＷＯ當(dāng)?shù)鼐暥龋祝惭b角度為Ｈ＝１８０－９０－Ａ＝９０－（９０－Ｗ－２３．５）＝Ｗ＋２３．５ＷＯ&=23.50冬至第12頁,共56頁，2024年2月25日，星期天90o太陽熱水器&=23.50HoＡＯＷＯ當(dāng)?shù)鼐暥龋?，安裝角度為Ｈ＝１８０－９０－Ａ-23.5

＝90-(90-W)-23.5＝Ｗ-２３．５ＷＯ&=23.50&=23.50夏至第13頁,共56頁，2024年2月25日，星期天熱水器安裝角設(shè)計原則{德州(緯度38o)為例}:1考慮冬天好用:38o+23.5o=61.5o2考慮夏天好用:38o-23.5o=14.5o

根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗:考慮冬天平均制熱效果一般選擇安裝角度為緯度+10度左右,考慮產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化需要,我司產(chǎn)品一般是50度居多.第14頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能利用第15頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能熱利用從溫度范圍分為：低溫應(yīng)用，小于100℃，如生活用水和采暖。中溫應(yīng)用，100—300℃，如工業(yè)熱和空調(diào)等。高溫應(yīng)用，大于300℃，如太陽能熱發(fā)電。第16頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能熱水器太陽能熱利用得到長足發(fā)展，太陽能熱利用技術(shù)較完善，也是最能創(chuàng)造效益、普遍被世人所接受的。太陽能熱利用的主要產(chǎn)品就是太陽能熱水器第17頁,共56頁，2024年2月25日，星期天由儲水箱、支架、集熱器、管路及其配件組成太陽能熱水器第18頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能熱水器工作原理全玻璃真空管集熱器非承壓運行設(shè)計原則為好用第19頁,共56頁，2024年2月25日，星期天1高硼硅玻璃外管2真空

3太陽吸收涂層4高硼硅玻璃內(nèi)管5不繡鋼支架和吸氣劑全玻璃真空管構(gòu)造和原理與傳統(tǒng)的杜瓦瓶類似兩管之間密封并抽成真空以減少對流和傳導(dǎo)的熱損太陽能吸收涂層鍍在內(nèi)管外表面上太陽輻射透過外管被太陽能吸收涂層吸收并轉(zhuǎn)化為熱能第20頁,共56頁，2024年2月25日，星期天熱水器保溫生產(chǎn)工藝太陽熱水器保溫材料發(fā)展史與聚氨酯保溫材料性能聚氨酯生產(chǎn)設(shè)備熱水器保溫材料常見缺陷及原因分析聚氨酯保溫材料的無氟替代路線及環(huán)保意義第21頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽熱水器保溫材料發(fā)展史

太陽熱水器保溫材料隨著太陽熱水器生產(chǎn)工藝的發(fā)展，保溫材料主要經(jīng)歷了以下的幾次變革：礦渣棉、玻璃絲棉（巖棉）膨脹蛭石、珍珠巖聚苯乙烯泡沫塑料聚氨酯玻璃棉強度低，耐水性差，珍珠巖成型性差，聚苯乙烯耐溫性差，這些材料現(xiàn)已淘汰，因聚氨酯保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)較底且具有良好耐溫、耐水、易成型、強度好等特點，成為我們目前最常用的保溫材料。第22頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯保溫材料的基本知識聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，符號“PU”。聚氨酯是由二元或多元異氰酸酯與多元醇化合物相互作用制得。聚氨酯特點：強度高、重量輕、彈性好、耐溶劑、隔熱效果好耐低溫、易成型。聚氨酯應(yīng)用：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、人造革。第23頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯構(gòu)成

聚氨酯由異氰酸酯與組合聚醚反應(yīng)制得。異氰酸酯俗稱黑料，組合聚醚（也稱為聚醚多元醇）俗稱白料，二者反應(yīng)生成聚合物俗稱發(fā)泡料，即外觀為乳黃色的閉孔型泡沫。

水箱保溫材料第24頁,共56頁，2024年2月25日，星期天異氰酯與組合聚醚異氰酸酯顏色較深，英文代號為ISO，設(shè)備區(qū)分顏色標(biāo)示為紅色。異氰酸酯的密度一般為1.23——1.24*103千克/m3組合聚醚的顏色為淺黃色，其英文代號為PLY，設(shè)備區(qū)分顏色標(biāo)示為黃色。組合聚醚的密度一般為1.16—1.17*103千克/m3第25頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)過程混合乳白時間凝膠時間（起發(fā)時間）不粘時間（脫粘時間）固化時間（熟化時間）＋其中，混合效果決定泡沫的均勻度，乳白時間和起發(fā)時間決定料液在模腔的流動性和流平性，不粘時間和固化時間決定著脫模時間。第26頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能聚氨酯泡沫的理性指標(biāo)泡沫密度，自由泡為（28—32）㎏/m3。壓縮強度≥140kPa/㎝2

。尺寸穩(wěn)定性：70℃，48小時≤1%、-20℃，24小時≤1%。導(dǎo)熱系數(shù)（熱導(dǎo)率）≤0.022W/（m.k)箱體泡密度一般為（40—49）㎏/m3。閉孔率≥90%。吸水率≤1%。第27頁,共56頁，2024年2月25日，星期天1.各種場合對聚氨酯密度的要求

密度是聚氨酯泡沫塑料的一項重要性質(zhì)。據(jù)資料介紹，冰箱用密度為30kg/m3

左右，建筑用板材為30kg/m3以上稍大一點，非承重的設(shè)備與管道為30--40kg/m3，埋于地下管道受負荷選用60kg/m3?？紤]到太陽熱水器工作環(huán)境為室外，內(nèi)外使用溫差可達100℃以上，并且在使用過程中要承受一定的重量，經(jīng)過大批的實驗和實際檢測密度選為為40--49kg/m3范圍較為合理。第28頁,共56頁，2024年2月25日，星期天2.壓縮強度

壓縮強度：硬泡的壓縮強度與配方和泡孔方向、密度有關(guān)。因此，一般情況下是以壓縮樣品厚度10％時的應(yīng)力為該樣品的壓縮強度。單位是MPa

密度和壓縮強度成正比第29頁,共56頁，2024年2月25日，星期天

密度增大時壓縮強度提高。溫度變化時，泡孔內(nèi)氣體由于膨脹或收縮造成泡孔內(nèi)壓力與外界大氣壓間的壓差。若壓縮強度小于此壓差，則會變形。實驗證明，泡孔內(nèi)氣體完全冷凝最大壓差值不會超過0.1Mpa。因此，對于有實用價值的閉孔型硬質(zhì)泡沫來說，壓縮強度不應(yīng)小于0.1Mpa，否則，溫度變化時會產(chǎn)生尺寸變化現(xiàn)象。就是我們所說的縮泡或漲裂。說明：第30頁,共56頁，2024年2月25日，星期天3.熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）

聚氨酯硬泡重要的特性之一就是熱導(dǎo)率小，太陽能就是利用了這一特性進行水箱保溫的。硬泡的導(dǎo)熱系數(shù)由以下幾個因素決定泡孔內(nèi)氣體自身的熱導(dǎo)率：固體（形成泡孔的聚合物筋絡(luò)與泡孔薄壁）的熱導(dǎo)率。輻射傳熱與對流傳熱的熱導(dǎo)率。第31頁,共56頁，2024年2月25日，星期天

以氟里昂為發(fā)泡劑的聚氨酯硬質(zhì)泡沫，氣體導(dǎo)熱約占50—65%，35—50%是固體導(dǎo)熱和輻射傳熱所致。而輻射傳熱作用的大小與泡孔壁的透明度和泡孔大小有關(guān)，當(dāng)泡沫密度小于30時，泡孔壁變的很薄，輻射傳熱對整體的導(dǎo)熱系數(shù)影響增大，對于孔徑很小的硬泡，泡孔內(nèi)氣體對流傳熱可以忽略，孔徑大于3㎜，對流傳熱才有作用，泡孔越大對流傳熱越快，所以說太陽能發(fā)泡過程中空洞和裂縫是致命的缺陷。第32頁,共56頁，2024年2月25日，星期天導(dǎo)熱率對發(fā)泡劑的要求氣體自身導(dǎo)熱率要小。在泡沫聚合物基體中溶解度要小。通過泡孔壁的擴散能力弱。要生成閉孔泡沫說明CFC—11（一氟三氯甲烷）是對臭氧層破壞作用發(fā)現(xiàn)前的一種公認的理想發(fā)泡劑，一些發(fā)展中國家仍在使用，不過國際環(huán)保組織已經(jīng)指定了禁氟期限，我們現(xiàn)在也要積極準(zhǔn)備無氟替代的生產(chǎn)過渡。第33頁,共56頁，2024年2月25日，星期天

泡沫密度熱導(dǎo)率202025193018.235184018.14518.25018.35518.56018.765197019.57520泡沫密度密度為35時導(dǎo)熱系數(shù)最佳第34頁,共56頁，2024年2月25日，星期天4.尺寸穩(wěn)定性

聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料受冷或受熱，尺寸和體積會發(fā)生一定變化。變化率的大小與原料的類型、結(jié)構(gòu)、密度，成型條件等因素有關(guān)，通用硬泡，在100℃范圍尺寸不會發(fā)生明顯變化，降低密度后，尺寸穩(wěn)定性有所下降，但通過調(diào)整配方，可使尺寸穩(wěn)定性保持在規(guī)定范圍內(nèi)，即70℃，48小時≤1%，-20℃，24小時≤1%。第35頁,共56頁，2024年2月25日，星期天太陽能熱水器為什么使用聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫？太陽能水箱采用閉模式整體發(fā)泡，由于聚氨酯強度較高，外殼與內(nèi)膽之間不需要其他支撐材料，因而不存在“熱橋”確保了水箱優(yōu)異的絕熱效果，泡沫與內(nèi)膽和外皮材料粘接牢固、無縫隙，絕熱層一體化。這些優(yōu)點其他材料無法與之相比。第36頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯硬質(zhì)泡沫的結(jié)構(gòu)形狀對性能的影響：硬質(zhì)聚氨酯泡沫是一種高度交聯(lián)、熱固性材料，泡孔結(jié)構(gòu)大部分為閉孔型，機械強度與密度關(guān)系密切，一般使用溫度范圍為-200—150℃，短時接觸可達250℃。泡孔結(jié)構(gòu)形狀：形狀：硬泡的結(jié)構(gòu)對性能有很大影響。泡孔有聚合物筋絡(luò)與薄壁組成，筋絡(luò)與薄壁支撐著泡沫形體，泡孔的大小和形狀因發(fā)泡條件而異，泡沫呈多邊形結(jié)構(gòu)的橢圓型，近似地被認為是橢圓或圓形。第37頁,共56頁，2024年2月25日，星期天2.泡沫形狀與性能：橢圓型泡沫的長徑方向是泡沫的上升方向，平行與上升方向的壓縮強度是垂直方向的兩倍左右，而斷裂的伸長率則為二分之一，反應(yīng)較慢或起發(fā)時不受環(huán)境周圍的阻力者，泡孔接近球型，即球型的偏差程度與發(fā)泡速度和泡沫上升受到的阻程有關(guān)，發(fā)泡速度越快，上升受阻越嚴重，泡孔拉長程度越大，這就是邊緣的泡孔與中心泡孔的差異。發(fā)泡時，原料流經(jīng)的空腔其截面較小者，泡孔上升受到較大的摩擦阻力，泡孔拉長程度增加。3.開孔與閉孔：絕熱用的硬泡基本上是閉孔的，開孔泡僅占到總泡孔數(shù)的5%—10%，既閉孔率90%—95%，因為閉孔率對導(dǎo)熱率、吸水率、抗壓強度和尺寸穩(wěn)定性均有一定的影響，所以是判定泡模不可忽視的一項重要指標(biāo)。第38頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯生產(chǎn)模具的設(shè)計要求要求料液以層流進入模具必要時將混合頭送來的料液進行再混合提供制件的外觀形狀、結(jié)構(gòu)并保證表觀質(zhì)量能夠承受發(fā)泡時的壓強及脫模時的扯斷力（約1MPa）活動件的配合間隙，不能讓液體透過。模具應(yīng)有分布合理的排氣孔，正常情況下設(shè)置在液流的終端模具的密封邊應(yīng)盡可能窄，通常密封間隙越30——50微米。因發(fā)泡過程中有可能產(chǎn)生空隙和夾帶空氣，模具設(shè)計時脫模角不允許有尖角，需用圓角取代。第39頁,共56頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯硬泡制件的脫模劑定義：為了防止泡沫粘于沫腔，要在模腔內(nèi)涂抹一些能成膜的起隔離作用的制劑，就是脫模劑。成分：脫模劑是分散在溶劑中的微細晶蠟或包括硅油在內(nèi)的其他成分。常用的種類：有蠟質(zhì)和油質(zhì)兩類，主要是脂肪酸酯、高級脂肪酸金屬鹽。如硬脂酸鋅的脂肪酸溶液、硬脂酸鋅的脂肪族胺溶液。幾何形狀簡單的制件可用聚苯乙烯或聚乙烯薄膜做內(nèi)襯代替脫模劑我們以前使用的脫模劑還有鈣基酯、鋰基酯，凡士林等。第40頁,共56頁，2024年2月25日，星期天我們的產(chǎn)品第41頁,共56頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)桶材料3042B,厚度0.31MM，寬度1140MM水箱內(nèi)膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關(guān)重要，我們采用加厚食品級SUS304-2B不銹鋼，采用先進的焊接工藝，在各種水質(zhì)或各種環(huán)境耐腐蝕性能第42頁,共56頁，2024年2月25日，星期天外桶材料材質(zhì)：彩鋼板顏色：珠光白/金黃寬度：1200MM厚度：0.32MM第43頁,共56頁，2024年2月25日，星期天支架、端蓋優(yōu)質(zhì)鍍鋅板，紅色/綠色/金黃色，厚度為1.5mm靜電噴塑或烤漆；鋁合金原色，1.5mm。支架前腳寬度為8cm，后腳寬度為10cm、平行撐寬度為7.5cm、斜撐寬度為4cm、彎撐寬度為7cm、外加多條增強筋。以達到產(chǎn)品牢固、穩(wěn)重、合理、美觀。第44頁,共56頁，2024年2月25日，星期天電加熱本公司選用優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)厚壁無縫不銹鋼管、美國進口高溫氧化鎂粉及封口材料，使電熱管耐溫達900℃，電熱管在暫時脫水狀態(tài)下干燒不會損壞；并采用氣氛保護發(fā)黑網(wǎng)帶爐經(jīng)1060℃高溫滲氮處理工藝，提高了電熱管的耐高溫和耐腐性，確保使用壽命。產(chǎn)品特點:1.具有良好的熱效率，發(fā)熱均勻；2.耐高溫、耐腐蝕；3．具有良好的安全性能；4.使用壽命長：主要技術(shù)指標(biāo)按JB/T2379-93《金屬管狀電熱元件》和JB/T4088-99《日用管狀電熱元件》執(zhí)行，產(chǎn)品使用壽命≥4000h。第45頁,共56頁，2024年2月25日，星期天真空管1、采用特硬高硼硅3.3玻璃（Pyrex），管材透射比≤0.89，彎曲度≤0.12%。2、太陽選擇性吸收涂層的太陽吸收比α≥96%；太陽選擇性吸收涂層的半球發(fā)射比εh≤5%（70℃）。3、空曬性能參數(shù)，太陽輻照度G≥700w/m2，環(huán)境溫度5℃≤ta≤28℃，以水為傳熱工質(zhì)，空曬溫度ts，空曬性能參數(shù)Y=（ts-ta）/G，Y≥185m2℃/Kw。4、悶曬太陽曝輻量，太陽輻照度G≥700w/m2，環(huán)境溫度5℃≤ta≤28℃，以水為傳熱工質(zhì)，初溫不低于環(huán)境溫度，悶曬至水溫增加35℃所需太陽曝輻量H≤3.0MJ/m2。4、真空夾層內(nèi)的氣體壓強p＜3.0×10-3Pa。5、內(nèi)管的未鍍膜長度＜20mm，進一步擴大集熱管的吸熱面積，降低熱損系數(shù)。第46頁,共56頁，2024年2月25日，星期天溫控儀第47頁,共56頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品圖樣及賣點第48頁,共56頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共56頁，2024年2月25日，星期天華鼎世