《太阳能热利用基础》课件

太阳能热利用基础太阳能热利用是一种可持续的能源技术，将太阳能转化为热能，广泛应用于建筑物供暖、热水供应和工业过程。课程大纲太阳能热利用概述介绍太阳能热利用的基本概念、发展历程、应用领域和未来展望。太阳能基本知识讲解太阳辐射的性质、强度、测量方法以及太阳能资源分布。太阳能热能转换探讨不同类型太阳能集热器的原理、结构和性能参数，以及热能转换过程中的热力学分析。太阳能热利用系统重点介绍太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳能制冷系统的组成、工作原理、性能评价以及应用案例。太阳能热利用概述热水供应太阳能热水器利用太阳能加热水，为家庭、商业和工业提供热水。电力生产太阳能光伏发电系统将太阳能转化为电能，提供可再生能源。空间供暖太阳能供暖系统使用太阳能加热空气或水，为建筑物提供温暖。海水淡化太阳能蒸馏系统利用太阳能将海水蒸发，然后冷凝成淡水，解决水资源短缺问题。太阳能基本知识太阳太阳是地球能量的主要来源，为地球生命提供热量和光照。地球地球围绕太阳公转，接收太阳辐射能量，用于各种应用。太阳能太阳能是指来自太阳的辐射能量，可用于加热、发电、照明等。太阳能利用太阳能利用是指将太阳能转换为可利用的能源形式，如热能或电能。太阳辐射的性质太阳辐射是指太阳向外发射的电磁波，它包含了各种波长的辐射，其中可见光只占很小一部分。太阳辐射具有以下性质：1能量太阳辐射能量巨大，是地球能量的主要来源。2波长太阳辐射包含各种波长，从紫外线到红外线。3方向太阳辐射以平行光束的形式传播，方向为从太阳指向地球。4强度太阳辐射强度随着太阳高度角的变化而变化，中午最强。太阳辐射的测量辐射计辐射计用于测量太阳辐射强度。常用的辐射计类型包括热电偶辐射计、热电堆辐射计和光电二极管辐射计。测量方法直接测量是指直接测量太阳辐射强度，间接测量则是通过测量其他相关参数来推算太阳辐射强度。数据采集与处理测量数据需要进行采集、处理和分析，得到准确的太阳辐射数据。数据处理包括校正、滤波和插值等。测量环境影响太阳辐射测量受天气、地理位置和时间的影响。需要考虑这些因素对测量结果的影响。太阳能热能转换1热能转换太阳能转化为热能2热量收集利用集热器吸收太阳辐射热3热能存储将热能储存起来以备使用4热能利用将热能用于热水、采暖、制冷等太阳能热能转换过程包括热能收集、热能储存、热能利用三个步骤。太阳能热水器、太阳能采暖系统、太阳能制冷系统等都是利用太阳能热能转换技术实现的。平板集热器平板集热器是太阳能热利用中最常见的类型之一，也是最简单的类型。平板集热器主要由吸收板、玻璃盖板、保温层、集热器框等组成。平板集热器具有结构简单、价格低廉、易于安装等优点，被广泛应用于太阳能热水系统、太阳能采暖系统等。集热器类型和结构平板集热器平板集热器结构简单，成本低廉。广泛应用于太阳能热水系统，太阳能采暖系统，太阳能制冷系统等。真空管集热器真空管集热器热效率高，抗寒性能强。适用于寒冷地区或冬季热水需求较高的家庭。集热器热力学分析集热器热力学分析主要涉及热量传递和能量守恒原理，分析集热器在不同条件下的热效率和热损失。分析内容包括太阳辐射能量吸收、热量传递过程、热损失分析、热效率计算等，涉及热力学、传热学和流体力学等学科知识。集热器热性能影响因素11.环境因素太阳辐射强度、环境温度、风速等环境因素会影响集热器的热量吸收和传递。22.集热器结构集热器的尺寸、材料、角度、以及内部结构都会影响其热效率。33.流体参数流体的性质，例如流速、流量和温度，会影响热量传递的速率和效率。44.控制系统控制系统的性能和设置，如流量控制和温度调节，会影响集热器的热性能和效率。集热器热性能测试1测试环境准备测试环境需要模拟实际使用情况，包括阳光照射强度、环境温度、风速等因素。2热性能指标测试测试集热器效率、热损失系数、温度变化等指标，评估其性能表现。3数据分析与评估对测试数据进行分析，得出集热器性能评价结论，为优化设计提供参考。太阳能热水系统太阳能热水系统利用太阳能热水器将太阳能转化为热能，用于加热生活用水。广泛应用于家庭、宾馆、学校等场所，为人们提供清洁、高效的热水供应。太阳能热水系统组成11.集热器将太阳能转化为热能，并加热水。22.储水箱储存加热后的热水，确保持续供应。33.循环系统将热水从集热器输送到储水箱，并循环。44.控制系统控制热水系统的工作流程和温度。系统热力学分析热效率吸收的太阳能转化为有效热能的比例能量平衡分析系统各组件的能量输入、输出和损失热损失传热、对流和辐射造成的能量损失温度分布分析系统各组件的温度变化和热量传递情况热力学模型建立数学模型，模拟系统热力学行为系统性能测试与评价1实验测试通过实地实验，测量系统的性能指标。2数据分析分析测试数据，评估系统的效率和可靠性。3性能评价根据标准和指标，对系统性能进行综合评价。系统性能测试是评估太阳能热水系统运行效率和可靠性的重要手段。测试过程包括实验测试、数据分析和性能评价三个步骤。太阳能采暖系统太阳能采暖系统利用太阳能为建筑物提供热量，实现节能环保的采暖效果。系统主要包括太阳能集热器、储热装置、循环系统和控制系统等，通过太阳能集热器吸收太阳能，将热量储存在储热装置中，并通过循环系统将热量输送到建筑物进行采暖。太阳能采暖系统类型直接式太阳能采暖系统直接式系统利用太阳能直接加热空气或水，然后通过风机或水泵将热量输送到室内。直接式系统结构简单，造价低廉，但对气候条件要求较高，冬季寒冷地区效果不佳。间接式太阳能采暖系统间接式系统将太阳能转换为热能，存储起来，再通过热交换器将热量传递到室内。间接式系统不受气候条件限制，适合各种气候条件，但系统结构复杂，造价较高。系统热力学分析热损失分析传热损失对流损失热量平衡方程热量输入热量输出系统效率热量利用率能量转换效率系统性能影响因素气候条件太阳辐射强度、气温、风速等气候因素影响系统效率。系统设计集热器类型、面积、角度等参数对系统性能有重要影响。运行维护定期清洁、维护保养可保持系统高效运行。用户行为用户使用习惯、水温设定等因素也影响系统效率。太阳能制冷系统屋顶安装太阳能制冷系统通常安装在屋顶上，利用阳光直接照射到集热器上。空调系统系统将太阳能转化为热能，驱动吸收式制冷机，生产冷气。系统示意图包括集热器、吸收式制冷机、储热装置和控制系统等部分。太阳能制冷系统工作原理太阳能热能吸收太阳能集热器吸收太阳辐射，将太阳能转化为热能。制冷剂循环热能用于驱动制冷剂循环，制冷剂从低温环境吸收热量，并将其转移到高温环境。热量排放制冷剂在高温环境中释放热量，通常通过冷却塔或其他热交换器。低温环境制冷制冷剂在低温环境中吸收热量，从而实现制冷效果。系统构成及热力学分析集热系统利用太阳能集热器吸收太阳辐射，将太阳能转化为热能。制冷系统吸收式制冷机利用热能驱动制冷循环，产生冷量。储能系统储能系统用于储存白天收集的太阳能热量，以满足夜晚或阴天时的制冷需求。循环系统循环系统将热能传递至吸收式制冷机，驱动制冷循环。系统性能评价太阳能制冷系统性能评价主要评估其在不同工况下的运行效率和经济效益。这将包括对系统热力学效率、制冷量、能耗、经济性等关键指标的分析。80%热力学效率反映系统将太阳能转换为冷能的效率，一般用COP值表示。15kW制冷量指系统在特定条件下产生的制冷能力，单位为千瓦（kW）。$1000运行成本包括系统安装、维护、能耗等方面的费用。10年回报期指投资回收所需的时间，反映系统的经济效益。通过这些指标的综合分析，可以评估太阳能制冷系统的整体性能，并为设计优化和应用推广提供参考。太阳能热利用的发展趋势技术创新高效率太阳能集热器和储热系统不断涌现，提高系统性能。智能化应用太阳能热利用系统与智能家居、物联网相结合，实现智能控制和优化。多元化应用太阳能热利用技术应用领域不断扩展，涵盖建筑、工业、农业等。可持续发展太阳能热利用作为清洁能源技术，在应对气候变化、节能减排方面发挥重要作用。太阳能热利用技术应用太阳能热利用技术应用广泛，涵盖住宅、商业建筑、工业生产等各个领域。住宅应用包括太阳能热水器、采暖系统、制冷系统等。商业建筑应用包括太阳能空调、太阳能热水系统等。工业生产应用包括太阳能蒸汽发生器、太阳能干燥设备等。太阳