左然太阳能建筑采暖和太阳能农业温室

1、太阳能建筑采暖和太阳能农业温室江苏大学能源动力学院左然2009.9提纲一、太阳能热利用简介二、太阳能建筑三、太阳能系统的研制(太阳能空气集热器/建筑采暖/农业温室/辐射降温一、太阳能热利用简介到达地球表面的太阳辐射功率 八千五百万MW 全球发电量的数十万倍!地球表面太阳辐射 1000W /m2 太阳能利用的范围光-电转换(单晶硅/多晶硅/薄膜硅光伏电池 光-化学转换/生物质能转换(光催化制氢、光合作用等光-热转换太阳能热水器太阳能采暖和太阳能干燥太阳能空调太阳能海水淡化、太阳灶、太阳能热发电建筑采暖中的能源建筑能耗在在发达国家约占总能耗的40%。我国的城镇(不包括农村建筑采暖用能约占全国商品能

2、源总消耗的30%。随着城市住宅的扩张,建筑用能急剧增加。二、太阳能建筑被动式大阳房:它是一种完全通过建筑物结构、朝向、布置以及相关材料的应用进行集取、储存和分配太阳能的建筑,原则上不消耗任何电能。主动式太阳房:它是一种以太阳能集热器与风机、泵、散热器等组成的太阳能采暖系统或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统的建筑。零能房屋:与太阳电池结合,为建筑物提供采暖、空调、照明和用电,完全自我提供能源的房屋。被动式大阳房-特隆布墙原理 太阳能建筑存在的问题(1被动式太阳房技术含量低,室内温度低(通常不到12,无蓄热,也未考虑夏季降温。(2被动式太阳房必须采用特殊建筑材料,从地基盖起,不适于现有的

3、民房或商用房的改造;需增加建筑造价约20%,故经济效益不大,难以推广。(3主动式太阳房(或利用太阳电池造价贵,结构复杂,目前仍在试验阶段。难以广泛推广。加拿大Conserval公司的太阳墙(Solar Wall “半主动式” GM battery plant in Oshawa, Ontario, air was preheated for the plant successfully since 1991. 太阳墙用于学校Thetford Elementary SchoolThetford,VT 三、太阳能系统的研制(空气集热/建筑采暖/温室供热研制内容:研制主动式太阳能采暖系统(空气集热器

4、、储热装置、管道连接与控制装置寻找最佳集热器材料(选择性涂层、透明隔热材料、保温材料优化集热器结构(V形板形状、角度和透明盖板结构等试验测定太阳能采暖系统的性能和热效率。目标:提高太阳能空气集热器的热效率和耐候性,实现研究成果向实用产品转化。3.1 平板型太阳能空气集热器结构简单,造价低。热效率甚至高于真空管热水器。(因为在相同的采光面积内,平板型的吸热面积比真空管大。平板型空气集热器不存在过冬问题。 空气热容量小,但时间响应极快。平板型的热损失较真空管型大。(因为目前真空平板玻璃难以实现。江苏大学研制的太阳能空气集热器(选择性镀膜+玻璃钢蜂窝TIM+保温材料 3.2 太阳能建筑采暖屋顶式太阳

5、能空气采暖系统原理图 试验太阳房 实时测量的屋顶集热式太阳房温度曲线 3.3 太阳能农业温室(主动式集热+土壤蓄热 京口区蔬菜研究所示范项目京口区蔬菜研究所示范项目 温室试验大棚内气温变化情况实验时间:2008年12月8日9:0012月10日21:00 两个温室内地下30cm和40cm处地温变化情况(实验时间:2008年12月8日9:00 12月10日21:004. 辐射制冷目标:寻找一种材料作为辐射体,其在813µm波段的发射率接近1,在其余波段的反射率接近1,则物体在常温下发出的辐射将透过大气层辐射到外太空,而来自太阳的辐射将被反射掉,从而造成能量收支不平衡,实现制冷。 (a理想辐射体的能量收支图(b理想辐射体的辐射特性辐射制冷系统 静态对比试验连续抽气试验 太阳能建筑采暖和降温系统产业化目标1. 研制一种可方便铺设在建筑物屋顶和南墙的“半主动式”太阳能空气集热装置,将太阳辐射转化为空气热能,输送到室内并加以储存,实现建筑物冬季采暖。2. 研制一种太阳能空气集热/土壤储热系统,白天利用太阳能集热器加热空气,利用风机把热空气送入地下,将热量传给土壤储存。夜间利用风机把地下贮存的热量通过气流带到地上,实现温室夜间供暖。3. 研制一种红外吸收/辐射系统,利用建筑物与大气窗口之间的温差,白天将建筑物内发出的红外辐射吸收并储存,夜晚将