太阳能热能转换过程PPT下载

这是一个关于太阳能热能转换过程PPT，这节课主要是了解1、热发电技术1.1 太阳能热发电概念和分类1.2 太阳能热发电类型 1.3 其它热发电技术 2、供暖技术2.1 采暖系统的构成2.2 太阳能采暖分类2.3 太阳能采暖应用实例3、制冷技术3.1 制冷实现3.2 太阳能制冷空调3.3 太阳能制冷冰箱等等介绍。太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能，其中约二十亿分之一到达地球大气层，是地球上光和热的源泉自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量，欢迎点击下载太阳能热能转换过程PPT哦。

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太阳能——热能交换技术5qz红软基地
1100811075qz红软基地
王丽5qz红软基地
2010.12.35qz红软基地
   主要内容5qz红软基地
1、热发电技术5qz红软基地
    1.1  太阳能热发电概念和分类5qz红软基地
    1.2  太阳能热发电类型5qz红软基地
    1.3  其它热发电技术  5qz红软基地
2、供暖技术5qz红软基地
       2.1   采暖系统的构成5qz红软基地
       2.2  太阳能采暖分类5qz红软基地
       2.3  太阳能采暖应用实例5qz红软基地
3、制冷技术5qz红软基地
      3.1   制冷实现5qz红软基地
      3.2  太阳能制冷空调5qz红软基地
      3.3  太阳能制冷冰箱5qz红软基地
1、太阳能热发电技术5qz红软基地
        太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何污染的能源。5qz红软基地
        太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物利用和太阳能光—光利用等。5qz红软基地
       但是太阳能的能流密度较低，还具有间歇性和不稳定性，给开发利用带来不少的困难。5qz红软基地
1、太阳能热发电技术5qz红软基地
图1－1 典型太阳能热发电站热力循环系统原理图5qz红软基地
概念：太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。5qz红软基地
分类：根据太阳能热动力发电系统中所采用的集热器的型式不同，该系统可以分为分散型和集中型两大类。5qz红软基地
   1.2  太阳能热发电类型5qz红软基地
分散型发电系统是将抛物面聚光器配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需的供热温度。5qz红软基地
集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。 5qz红软基地
1.2.1 太阳能槽式热发电技术5qz红软基地
图1－2 抛物面槽式太阳能热发电系统原理图5qz红软基地
直观认识5qz红软基地
Luz国际公司在美国南加州自1984年至1991年共建造了9个柱形抛物槽镜分散聚光系统的太阳能热发电站，总功率为354MW，约占当地电网容量的2%。9座电站中最大的容量为80MW，约有900条聚光槽组成。由于美国政府和州政府先后在1991年取消对太阳能电站的投资减免税优惠政策 ，迫使第10号电站停建，公司宣告破产。5qz红软基地
Solel公司也在致力于太阳能热发电，它于1992年接收了破产的Luz公司的技术，将开发市场瞄向澳大利亚、以色列和北美洲 。Solel公司自称具有建造300MW大型太阳能热发电站的能力。该公司已开始在澳大利亚建造 一座70MW的槽型太阳能热发电装置，并计划在以色列建一座200MW的电站，同时正在洽谈在 北美洲和另两洲建三座电站，每座200～300MW。Solel公司在澳大利亚的另一目标是2000年 的悉尼奥运会，它和米尔斯公司将合建一个太阳能热发电的联合体，为奥运村旅馆和运动会 主会场提供10MW的电。希腊政府1997年开始实施一项500MW的太阳能热发电 项目，2003年完工，是当时世界上最大的太阳能电站。5qz红软基地
1、太阳能热发电技术5qz红软基地
图1－3 塔式太阳能发电系统原理图5qz红软基地
1－定日镜； 2－接收器； 3－塔； 4－热盐槽； 5－冷盐槽5qz红软基地
6－蒸汽发生器； 7－汽轮发电机组； 8－凝汽器5qz红软基地
工作原理5qz红软基地
       在地面上布置大量的定日镜，一种自动跟踪太阳的球面镜群。在这一群定日镜中的适当位置建立一座高塔，高塔顶上放置锅炉。各定日镜均使太阳光聚集成点状，集中射到锅炉上，使锅炉里的传热介质达到高温，并通过管道传到地面上的蒸汽发生器，产生高温蒸汽，由蒸汽驱动汽转发电机组发电。5qz红软基地
          塔式发电站的运行温度约5O0℃，热效率15％以上。5qz红软基地
塔式太阳能发电5qz红软基地
自动追踪机构5qz红软基地
改进：5qz红软基地
日本采用“熔盆储能”的方法，即把晴天获得的太阳辐射能输入某种易熔的盆类(如硝酸盆等)，使盆类吸热熔化.而当熔盆凝固的时候，它就释放出热能，以在夜间和隔天产生蒸汽.这样就可以避免发电过程的中断.建造了一个容量10000千瓦的大规模太阳辐射能发电站。5qz红软基地
1.2.3 太阳能碟式发电5qz红软基地
      也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。5qz红软基地
碟式热发电系统在20世纪70年代末到80年代初，首先由瑞典US-AB和美国Advanco Corporation、MDAC、NASA及DOE等开始研发，大都采用Silver/glass聚光镜、管状直接照射式集热管及USAB4-95型热机。进入20世纪90年代以来，美国和德国的某些企业和研究机构，在政府有关部门的资助下，用项目或计划的方式加速碟式系统的研发步伐，以推动其商业化进程。5qz红软基地
抛物面盘式太阳热发电技术很适合于分散式发电，可以在偏远地区用作独立系统。作为太阳能供电的一种方式，太阳热发电技术在经济上是可行的， 而且有较大的市场潜力。在美国加州的太阳热发电站建造过程中，由于技术进步及容量的增大，电站的装机造价和发电成本显著下降，1984年Ⅰ号电站(14MW)造价为5979美元/kW，发 电成本26.5美分/kWh；到1990年的Ⅷ号电站(80MW)，造价降至3011美元/kW，发电成本降到 8.9美分/kWh。因此，抛物面槽式在太阳能丰富的地区，经济上已能与燃油的 火力电站竞争。5qz红软基地
我国西南电力设计院曾对西藏地区以引进Luz公司太阳能热电站进行估算，如果考虑设备的折旧和还贷，太阳能热电站和火力发电站的发电成本均为1.1元/kWh，如果 不考虑设备折旧，仅计入运行和维护费用，则太阳能电站的发电成本为0.1元/kWh，而火力发电站的成本为0.8元/kWh.5qz红软基地
1.3 其它太阳能热发电系统5qz红软基地
    1、抛物面盘式太阳能热发电系统5qz红软基地
    2、平板式太阳能热发电系统5qz红软基地
    3、太阳池热发电系统5qz红软基地
    4、太阳能热气流发电系统5qz红软基地
    5、太阳坑发电系统5qz红软基地
    6、太阳烟囱发电系统5qz红软基地
1.3.1 太阳坑发电技术 5qz红软基地
它是在地面挖一个球形大坑，坑壁贴上许多小反射镜，使大坑成一个巨大的凹面半球镜，它将太阳能聚焦到接受器，以获得高温蒸气。5qz红软基地
试验证实太阳坑发电的方案是可行的。 5qz红软基地
太阳坑发电示意图 5qz红软基地
1.3.2 太阳能烟囱发电 5qz红软基地
它是在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。5qz红软基地
2、太阳能供暖技术5qz红软基地
20世纪90年代，温室气体排放造成的全球变暖问题引起了国际社会的高度重视和广泛关注，利用可再生能源替代常规能源是改变目前能源结构最有效的途径。采暖在国内建筑用能中占据较大份额，北方地区采暖占家庭能耗的一半以上，同时利用原煤作为采暖能源是造成冬季大气污染的主要根源。因此，减少和替代采暖用煤最有效的途径是推广使用太阳能等可再生能源技术。5qz红软基地
2.1 太阳能采暖系统构成5qz红软基地
热能提供部分，即太阳能集热器和辅助能源5qz红软基地
储能和换热设备5qz红软基地
热能利用部分，提供生活热水和采暖5qz红软基地
2.2 太阳能采暖分类5qz红软基地
太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。5qz红软基地
主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。5qz红软基地
被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。 5qz红软基地
2.2.1 被动式太阳房的示意图 5qz红软基地
这种太阳房构造5qz红软基地
   简单，取材方便，5qz红软基地
   造价便宜，无需5qz红软基地
   维修，有自然的5qz红软基地
   舒适感，特别适5qz红软基地
   合发展中国家的5qz红软基地
   广大农村。5qz红软基地
被动式太阳能供暖过程 5qz红软基地
在蒸发器吸热后其工质的高温低压过热气体在压缩机中经过绝热压缩变为高温高压的气体，经冷凝器定压冷凝为低温高压的液体，放出工质的气化热，与冷凝水进行热交换，使冷凝水被加热为热水，供用户使用，同时液态工质再经过降压阀绝热节流后变为低温低压液体，并回到蒸发器定压吸收热源热量， 蒸发变为过热蒸汽，完成一个循环过程。5qz红软基地
蓄热壁5qz红软基地
被动太阳能供热（PSH）提供什么？5qz红软基地
20%-50%的采暖需求5qz红软基地
…而且…5qz红软基地
更加舒适5qz红软基地
更好的光照5qz红软基地
可降低致冷成本5qz红软基地
降低窗户的结露5qz红软基地
可允许小型的供热/冷却厂5qz红软基地
PSH运行原理5qz红软基地
被动太阳能供热项目的考虑因素5qz红软基地
大多数新建筑物是经济有效的5qz红软基地
自由确定窗户朝向赤道避免朝西5qz红软基地
可降低供热系统大小和对周边的加热5qz红软基地
如果要更换窗户，采用新式窗户是经济有效的5qz红软基地
相比于致冷负荷，在供热负荷高的地方大多数是经济有效的5qz红软基地
在中等到寒冷气侯低的住宅最佳5qz红软基地
商业和工业建筑具有较高的内部收益5qz红软基地
将窗户与否封袋的支持结合考虑5qz红软基地
实例: 加拿大和美国低能耗建筑物5qz红软基地
被动太阳能技术结合到传统外貌的建筑物中5qz红软基地
经济考虑通常不是极为重要的：舒适，消除噪音，崇尚质量和环境5qz红软基地
实例: 德国和莱索托自足的太阳能房5qz红软基地
更多的玻璃，更多的热质和对空气配送的控制5qz红软基地
所有的采暖需求可由太阳能满足5qz红软基地
先进的窗户技术可更灵活地安装窗户，从漫射的辐射获得热能5qz红软基地
2.2.2 主动式太阳能采暖 5qz红软基地
它利用集热器产生的热水采暖，结构简单，蓄热器置于室外，室内又是由地板供暖，故不占用室内居住面积，是这种系统的一大优点。5qz红软基地
无辅助锅炉的主动式太阳房 5qz红软基地
主动式太阳能采暖系统 5qz红软基地
通过太阳能集热器收集太阳辐射能，使其中的热媒被加热，热水沿供热管道送往热用户的散热设备，散热设备将热量散给房间。太阳能集热器相当于常规采暖的热源，当集热器的集热量不足时，则由辅助热源进行补充;当集热器的集热量超过用户的需热量时，则将多余的热量储存在贮热器中。5qz红软基地
太阳能锅炉工作原理5qz红软基地
家居供暖模型图5qz红软基地
屋顶计划5qz红软基地
太阳能建筑5qz红软基地
第一阶段：被动式太阳房5qz红软基地
          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5qz红软基地
第二阶段：主动式太阳房5qz红软基地
          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5qz红软基地
第三阶段：加上太阳电池应用5qz红软基地
          为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求的）称为“零能房屋”5qz红软基地
2.3 太阳能供暖应用实例 5qz红软基地
1.拉萨火车站太阳能供暖系统实例：由中国建筑设计研究院承担主体设计，总建筑面积19504m2，2006年7月正式使用。室内以地板辐射采暖为主的方式，热源采用太阳能，集热器布置在建筑的屋面上，大部分集热器按照18度角度布置。按照典型设计日全天热平衡的思路，在白天，利用太阳能直接供热，同时将白天多余的集热量以热水形式蓄存，用于不同时刻（如夜间）的供暖需要。本工程采用部分负荷水蓄热方案。经计算：典型设计日白天供热量：14763kwh，蓄热量为：4560kwh，在考虑蓄热水温差为5℃和15%的蓄热损失的条件下，计算要求的蓄热水箱体积约为：1000m3。集热系统的水温要求是：供水温度：40℃，出水温度50℃。5qz红软基地
供暖系统考虑的问题5qz红软基地
辅助能源5qz红软基地
太阳能保证率5qz红软基地
系统防冻问题5qz红软基地
系统的过热问题5qz红软基地
采暖系统的储热水箱5qz红软基地
采暖系统的控制5qz红软基地
2.4 供暖难点及改进设想5qz红软基地
就太阳能热利用设备和技术本身而言，已经趋于成熟并在不断提高和改进。由于太阳能热利用设备和技术应用存在无日照甚至是阴冷天气时无法使用等弊端，不能满足建筑连续供热的需求，往往需要配备储热装置和辅助热源，增加了成本和系统的复杂程度，而且与建筑配合起来有一定的困难。 5qz红软基地
现在有人提出太阳能与风力发电联合供热系统，在冬季，我国严寒地区、寒冷地区以及沿海地区的风力资源相当丰富。如果在这些地区的建筑屋顶和外墙以及附近设置一定数量的风力发电设备，就近直接连接电热设备，或与太阳能集热设备有机结合组成联合供热系统，满足建筑物供暖及热水供应的需求，不仅有利于建筑节能，而且有利于环境保护。5qz红软基地
3. 太阳能制冷技术5qz红软基地
太阳能属于低品位、低密度热源，太阳能制冷系统不同于蒸气压缩式制冷系统。5qz红软基地
从原理上看主要包括两种：5qz红软基地
          一种是以热能为驱动能源，如吸收式、吸附式、喷射式制冷等；5qz红软基地
         另外一种是以电能为驱动能源，先把太阳能转化成电能，然后再利用电能来制冷，如光电式制冷，热电制冷等。5qz红软基地
太阳能制冷具体实现方法5qz红软基地
利用太阳能制冷主要有两大途径:5qz红软基地
一是利用太阳能集热器等实现光热转换，以热制冷;5qz红软基地
二是利用光电转换器等实现光电转换，以电制冷。5qz红软基地
3.1 太阳能进行光─热转换实现制冷5qz红软基地
    太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。5qz红软基地
光─热转换实现制冷主要从以下几个方向进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能除湿制冷、太阳能蒸汽压缩式制冷和太阳能蒸汽喷射式制冷。其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷还处在试验研究阶段。5qz红软基地
3.1.1 太阳能吸收式制冷5qz红软基地
太阳能吸收式制冷的研究最接近于实用化，其最常规的配置是：采用集热器来收集太阳能，用来驱动单效、双效或双级吸收式制冷机，工质对主要采用溴化锂- 水，当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉来进行辅助加热。系统主要构成与普通的吸收式制冷系统基本相同，唯一的区别就是在发生器处的热源是太阳能而不是通常的锅炉加热产生的高温蒸汽、热水或高温废气等热源。5qz红软基地
3.1.2 太阳能吸附式制冷5qz红软基地
太阳能吸附式制冷系统的制冷原理是利用吸附床中的固体吸附剂对制冷剂的周期性吸附、解吸附过程实现制冷循环。太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。常用的吸附剂对制冷剂工质对 有活性炭- 甲醇、活性炭- 氨、氯化钙- 氨、硅胶- 水、金属氢化物- 氢等。太阳能吸附式制冷具有系统结构简单、无运动部件、噪声小、无须考虑腐蚀等优点，而且它的造价和运行费用都比较低。 5qz红软基地
3.2 太阳能制冷和空调5qz红软基地
利用太阳能作为动力源来驱动制冷或空调装置有着诱人的前景，因为夏季太阳辐射最强，也是最需要制冷的时候。这与太阳能采暖正好相反，越是冬季需要采暖的时候，太阳辐射反而最弱。 5qz红软基地
3.2.1 国内外发展现状5qz红软基地
       佛罗里达大学的法伯教授就着手于这方面的研究，并投入了实际运行，他采用氨吸收式制冷机，冷却水为21℃的井水，据认为制冷系数有0.45左右。5qz红软基地
      日本也报道了他们研制的太阳能供冷系统，该系统由面积32.2平方米的平板集热器，7kW的溴化锂制冷机和2.5立方米的储热水罐组成。数据表明，该系统可提供冬天供热所需的全部能量和夏天典型日内为驱动吸收式制冷机所需的能量的70%。5qz红软基地
       沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能空调，采用溴化锂制冷机进行制冷，并公开了其性能。5qz红软基地
天津大学1975年研制的连续式氨一水吸收式太阳能制冰机，日产冰量可达5.4kg。5qz红软基地
      北京师范学院（现首都师范学院等）1977年研制成功1.5m2平板型间歇式太阳能制冰机，每天可制冰6.8-8kg；1979年又研制出8m2平板型自动跟踪连续式太阳能冷藏柜。5qz红软基地
     华中工学院（现华中理工大学）研制了采光面积为1.5m2，冰箱容积为70升，以氨一水为工质对的小型太阳能制冷装置，可维持冰箱0℃10小时左右。5qz红软基地
    上海交通大学制冷与低温工程研究所在太阳能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一种太阳能供热与制冷联合循环的复合机装置。5qz红软基地
实例：青岛奥林匹克帆船中心5qz红软基地
            青岛奥林匹克帆船中心在建设过程中大量采用了一些国际先进技术，减少厂能源消耗，实现了环境保护。媒体中心率先采用海水源热泵技术，物流中心使用太阳能空调机组技术，运动中心采用先进太阳能集热技术;另外，基地内还大量采用了太阳能光伏发电路灯、风能路灯等技术;在港池内浮码头的施工中，采用了世界上最先进的技术，保证了在大潮差的情说下，浮码头的稳定性。5qz红软基地
太阳能吸附空调机组5qz红软基地
实例5qz红软基地
德国 小城弗赖堡 （Freiburg）5qz红软基地
       “世界上只有两种人，一种是住在Freiburg的人，而另一种则是想要住进Freiburg的人。”这是德国小镇Freiburg的宣言，虽然这话乍听有些趾高气扬，但Freiburg确是欧洲最具生态意识的小城，它位于德国南部，环保与绿化在全德排第一位。这个25万人口小城收集的太阳能几乎等于整个英国的太阳能源总额，它是 世界上第一批完全使用新能源供给居民的小镇，并在探索生态社区的新型组织方式。这几乎就是现实版的“模拟人生”，Freiburg人正在过着30、40年后人类的生活。德国建筑师Rolf Disch设计的房子每年只需要加热一周，需要付费仅是电能，其余皆由房顶上的太阳能板提供。 5qz红软基地
Feiburg是太阳能也可以在德国南方使用的活证据。它既充分利用太阳能，如太阳能光伏、太阳热能（热水）、日光浴室或冬日花园，同时也开发被动太阳能设计，如太阳能冷却，透明太阳能绝热（把照射在墙上的太阳能转化成可利用的热源）等。5qz红软基地
存在的问题5qz红软基地
       因受太阳能集热器的影响，太阳能空调普遍存在着效率低、价格高的问题。5qz红软基地
       从集热器、制冷机等相应的成本分配来看，集热温度、冷水温度及冷却水温度应各为多少，才能建立一个最为经济合理的太阳能空调系统，也是尚待解决的课题。5qz红软基地
      由于太阳能的收集存在着时效问题，蓄热技术也必须得到很好地解决。5qz红软基地
       没有太阳能空调系统的计算机设计软件、控制芯片、技术标准、统一的配套设备和零部件。5qz红软基地
3.3 太阳能制冷冰箱5qz红软基地
          在节能冰箱技术方向上，中国家用电器协会姜风理事长曾提出零耗能冰箱概念，而吸附式太阳能冰箱便是可以实现零耗能目标的冰箱。这种冰箱的技术原理是利用自然能源即太阳能热来驱动，实现制冷的目的。5qz红软基地
  吸附式太阳能冰箱的技术原理5qz红软基地
          工作过程由热解吸和冷却吸附组成，基本循环过程是利用太阳能热源，使吸附工质处于解吸状态，放出高温高压的制冷剂气体，制冷剂进入冷凝器，冷凝出来的制冷剂液体经节流后进入蒸发器。当吸附工质被冷却时，吸附工质处于吸附状态，吸附来自蒸发器的制冷剂。制冷剂蒸发时吸收热量，产生制冷效果，蒸发出来的制冷剂气体进入吸附层，从而完成一次吸附制冷循环过程。这个过程中，吸附层发挥的作用相当于冰箱压缩机的作用。5qz红软基地
谢谢！5qz红软基地
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