利用太阳能取暖试验和研究2012.12.23绝密

1、 摘要摘要一、概述一、概述二、利用太阳能取暖的实验二、利用太阳能取暖的实验三、节能计算三、节能计算四、结论四、结论 太阳光照在黑色物体上，这个物体的温度就会升高，从而太阳光照在黑色物体上，这个物体的温度就会升高，从而太阳能转变为热能。太阳能转变为热能。 户外安装凹面镜或平面镜反射太阳光，使更多的太阳光照户外安装凹面镜或平面镜反射太阳光，使更多的太阳光照进室内，节约煤的数量就可以成倍的增加。这样不仅节约进室内，节约煤的数量就可以成倍的增加。这样不仅节约了不可再生的能源资源，也就是减少了对大气的污染。了不可再生的能源资源，也就是减少了对大气的污染。 太阳照射在地球上的能量非常巨大，大约40分钟照射

2、在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。太阳能的缺点一是密度小，二是受白天、夜晚、天气阴晴等条件的影响大。 太阳能的利用目前主要是用于太阳能的利用目前主要是用于发电、供热水（太阳能热水发电、供热水（太阳能热水器）、温室大棚、太阳灶等。器）、温室大棚、太阳灶等。 实验目的：不同颜色的物质吸收太阳能能力的强弱对比。实验目的：不同颜色的物质吸收太阳能能力的强弱对比。 实验猜想：用深色物质吸收太阳能的效果比用浅色物质效果好。实验猜想：用深色物质吸收太阳能的效果比用浅色物质效果好。 实验器材：刻度尺，温度计三支，面积大小、材料相同的白色和黑色实验器材：刻度尺，温度计三支，面积大小、材料相同的白

3、色和黑色 布料各一块。布料各一块。实验方法：将布对折一次，把温度计放在两层布的中间（这是为了测实验方法：将布对折一次，把温度计放在两层布的中间（这是为了测量布的温度），再把他们放在阳光照射的室内水平地面上，并将温度量布的温度），再把他们放在阳光照射的室内水平地面上，并将温度计如图计如图1放置（一支测量室温，另两支测量黑布和白布的表面温度）。放置（一支测量室温，另两支测量黑布和白布的表面温度）。经过一段时间后，待三支温度计示数均不再发生变化后，读出三支温经过一段时间后，待三支温度计示数均不再发生变化后，读出三支温度计的示数，并记录在下列表格中。度计的示数，并记录在下列表格中。不同颜色的物质吸收太

4、阳能后的温度记录表不同颜色的物质吸收太阳能后的温度记录表黑布t1白布 t2室温 t3温度302720 放热量计算公式放热量计算公式 在太阳光的照射下布放出的热量可按下列传热学公式计算：在太阳光的照射下布放出的热量可按下列传热学公式计算：Q=F(tQ=F(tt t3 3) )。 (1)(1)式中：式中：Q Q：为每小时从布上传给空气的热量：为每小时从布上传给空气的热量, ,单位：大卡单位：大卡/ /小时；小时；：为放热系数，单位：大卡：为放热系数，单位：大卡/ /米米2 2 小时小时，按参考文献，按参考文献2 2给出的数值，在加热和冷却空给出的数值，在加热和冷却空气时气时=1=15050大卡大卡

5、/ /米米2 2 小时小时。在计算时取。在计算时取=30=30大卡大卡/ /米米2 2 小时小时。t t：为布面温度，单位：为布面温度，单位：，t t3 3：为空气温度，即室内温度，单位：为空气温度，即室内温度，单位：。F F：为阳光照射面积，即布的面积，单位：米：为阳光照射面积，即布的面积，单位：米2 2。 黑布和白布吸收热能效率的比较黑布和白布吸收热能效率的比较对于黑布和白布在太阳光照射下放热量多少的比较，可以由（对于黑布和白布在太阳光照射下放热量多少的比较，可以由（1 1）式）式推出。推出。Q Q白白=F(t=F(t2 2t t3 3) )Q Q黑黑=F(t=F(t1 1t t3 3)

6、)Q Q白白/Q/Q黑黑=F(t=F(t2 2t t3 3)/F(t)/F(t1 1t t3 3) )（t t2 2-t-t3 3)/(t)/(t1 1-t-t3 3) )代入数字得：代入数字得：Q Q白白=0.7Q=0.7Q黑黑所以在相同的光照强度下，黑布放出的热量比白布多所以在相同的光照强度下，黑布放出的热量比白布多30%30%。 (3)(3)太阳能取暖节能计算太阳能取暖节能计算在冬季，室内节能采用这种取暖方法，可以节约多少能源？这个数字用公式（在冬季，室内节能采用这种取暖方法，可以节约多少能源？这个数字用公式（1）计算。在计算中以黑）计算。在计算中以黑布为例，设太阳光从两个窗户进来，取黑

7、布的总面积为布为例，设太阳光从两个窗户进来，取黑布的总面积为6平方米，把实验数据代入公式（平方米，把实验数据代入公式（1）得：）得：Q=30.0大卡大卡/米米2 小时小时6.0 m2（30.020.0）=1800大卡大卡/小时小时。在北京，冬季太阳照射到室内的时间按从上午在北京，冬季太阳照射到室内的时间按从上午9：00到下午到下午4:00共计共计7小时，故在室内一天太阳能放出小时，故在室内一天太阳能放出的热量的热量Q天天按下式计算按下式计算：Q天天=QT=1800大卡大卡/小时小时7小时小时=12600大卡大卡每一公斤标准煤的发热量为每一公斤标准煤的发热量为3000大卡。那么采用这种取暖方法每

8、天节约煤的质量大卡。那么采用这种取暖方法每天节约煤的质量：M=Q天天/3000大卡大卡=4.2公斤公斤。北京冬季的供暖时间为四个月，即北京冬季的供暖时间为四个月，即120天，但是考虑到冬季时阴天、下雨、下雪天，但是考虑到冬季时阴天、下雨、下雪的天气除外，在计算时取的天气除外，在计算时取80天。那么一户采取太阳能取暖方法整个冬天可节约天。那么一户采取太阳能取暖方法整个冬天可节约336公斤煤公斤煤。北京约有。北京约有550万户，经过计算北京市一年能节约煤万户，经过计算北京市一年能节约煤184.8万吨万吨。 黑布的温度高于白布的温度可以知道黑颜色的物体吸太阳黑布的温度高于白布的温度可以知道黑颜色的物体吸太阳能的能力强。能的能力强。 取暖过程中应使用黑色物体收太阳能。取暖过程中应使用黑色物体收太阳能。 有一种用塑料或布作成的太阳光反射体就很适合用于作太有一种用塑料或布作成的太阳光反射体就很适合用于作太阳光反射镜。阳光反射镜。利用太阳能取暖不仅节约了不可再生的能源资源，对环保也是非常有利用太阳能取暖不仅节约了不可再生的能