太阳能风能生物质能
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科普活动-太阳能
来源:中国绿色能源网 浏览:6696次 发布于2012-7-12

     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。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,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。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。

简介

太阳能能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能风能等也都是由太阳能转换来的。

  中材联建太阳能发电系统

中材联建太阳能发电系统

地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

  与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量,称为原子核能,简称核能,俗称原子能。它则来自于地壳中储存的等发生裂变反应时的核裂变能资源,以及海洋中贮藏的等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外,还可以用作其它类型的动力源、热源等。

  全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨,而实际可用的只是浅海区那一部分,每年约可折合为6000万吨煤。

  太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,太阳能是人类能源的宝库,如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。

  太阳能利用基本方式可以分为如下4大类。

  间接利用太阳能:化石能源(光能——---化学能)生物质能(光能——---化学能)

  直接利用太阳能:集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能——---内能)太阳能电池:(光能——---电能)一般应用在人造卫星、宇宙飞船、打火机、手表等方面。

技术原理

目前,太阳能的利用还不是很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡。地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102000TW 的能量,人类依赖这些能量维持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源(地热能资源除外),虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它

  清立太阳能工程图

清立太阳能工程图

在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤,每秒照射到地球的能量则为49940000000焦。地球上的风能水能海洋温差能波浪能生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如石油天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

  太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态,使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

太阳能分类

太阳能光伏

  光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋提供照明,并入电网供电。光伏板

  太阳能利用

太阳能利用

组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电能。近年,天台及建筑物表面均可使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

  [1]据调研显示由于产能过剩导致全球5大制造商利润缩水,2012年光伏组件安装量将有所减少,这是10余年来首次出现下降。据彭博6位分析师的平均预测全球家庭与商业机构将安装24.8GW的光伏组件。这相当于约20座核反应堆的发电量,但与去年新增27.7GW的光伏装机量相比下降10%。据彭博新能源财经估计,自1999年以来年均安装量已增长61%。

太阳能光热

  现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

利弊分析

优点

  (1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地海洋,无论高山岛屿,都处处皆有,可直接开

       (2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。

  (3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

  (4)长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。

缺点

  (1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。平均说来,北回归线附近,夏季在天气较为晴朗的情况下,正午时太阳辐射的辐照度最大,在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均,则只有200W左右。而在冬季大致只有一半,阴天一般只有1/5左右,这样的能流密度是很低的。因此,在利用太阳能时,想要得到一定的转换功率,往往需要面积相当大的一套收集和转换设备,造价较高。

  (2)不稳定性:由于受到昼夜季节地理纬度海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源,从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源,就必须很好地解决蓄能问题,即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来,以供夜间或阴雨天使用,但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

  (3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。

 

开发途径

光热利用

  它的基本原理是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同,而把太阳能光热利用分为低温利用(<200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃)。目前低温利用主要有太阳能热水器太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室太阳能空调制冷系统等,中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等,高温利用主要有高温太阳炉等。

太阳能发电

  清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。

  ①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换,后一过程为热—电转换。

  ②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池

光化利用

  这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。

  光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。

  植物靠叶绿素把光能转化成化学能,实现自身的生长与繁衍,若能揭示光化转换的奥秘,便可实现人造叶绿素发电。目前,太阳能光化转换正在积极探索、研究中。

光生物利用

  通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻。

开发历史

据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。

第一阶段

  第一阶段(1900~1920年),清立新能源在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。建造的典型装置有:1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置,采用截头圆锥聚光器,功率:7.36kW;1902 ~1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。

第二阶段

  第二阶段(1920~1945年),在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935~1945年)有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。

第三阶段

  第三阶段(1945~1965年),在第二次世界大战结束后的20年中,一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少, 呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展,并且成立太阳

  太阳能利用示意图

太阳能利用示意图

学术组织,举办学术交流和展览会,再次兴起太阳能研究热潮。在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有:1945年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础;1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件。此外,在这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有:1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。

第四阶段

  第四阶段(1965~1973年),这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。

第五阶段

  第五阶段(1973~1980年),自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素,1973年10月爆发中东战争石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗争,维护该国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家,在经济上遭到沉重打击。于是,西方一些人惊呼:世界发生了“能源危机”(有的称“石油危机”)。这次“危机”在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持,在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年,美国制定了政府级阳光发电计划,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”,其中太阳能的研究开发项目有:太阳房 、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划,日本政府投入了大量人力、物力和财力。

  70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮,对中国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员,纷纷投身太阳能事业,积极向政府有关部门提建议,出书办刊,介绍国际上太阳能利用动态;在农村推广应用太阳灶,在城市研制开发太阳能热水器,空间用的太阳电池开始在地面应用……。1975年,在河南安阳召开“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”,进一步推动了中国太阳能事业的发展。这次会议之后,太阳能研究和推广工作纳入了中国政府计划,获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所,纷纷设立太阳能课题组和研究室,有的地方开始筹建太阳能研究所。当时,中国也兴起了开发利用太阳能的热潮。这一时期,太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期,具有以下特点:

  各国加强了太阳能研究工作的计划性,不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为,支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃,一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。

  研究领域不断扩大,研究工作日益深入,取得一批较大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。

  各国制定的太阳能发展计划,普遍存在要求过高、过急问题,对实施过程中的困难估计不足,希望在较短的时间内取代矿物能源,实现大规模利用太阳能。例如,美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范卫星电站,1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上,这一计划后来进行了调整,至今空间太阳能电站还未升空。

  太阳热水器太阳电池等产品开始实现商业化,太阳能产业初步建立,但规模较小,经济效益尚不理想。

第六阶段

  第六阶段(1980~1992年),70年代兴起的开发利用太阳能热潮,进入80年代后不久开始落潮,逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是:世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力;太阳能技术没有重大突破,提高效率和降低成本的目标没有实现,以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心;核电发展较快,对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。受80年代国际上太阳能低落的影响,中国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱,有人甚至提出:太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广,认为太阳能是未来能源,主张外国研究成功后中国引进技术。虽然,持这种观点的人是少数,但十分有害,对中国太阳能事业的发展造成不良影响。这一阶段,虽然太阳能开发研究经费大幅度削减,但研究工作并未中断,有的项目还进展较大,而且促使 人们认真地去审视以往的计划和制定的目标,调整研究工作重点,争取以较少的投入取得较大的成果。

第七阶段

  第七阶段(1992年~至今),由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下,1992年联合国巴西召开“世界环境与发展大会”,会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》, 《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件,把环境与发展纳入统一的框架,确立了 可持续发展的模式。这次会议之后,世界各国加强了清洁能源技术的开发,将利用太阳能与环境保护结合在 一起,使太阳能利用工作走出低谷,逐渐得到加强。世界环发大会之后,中国政府对环境与发展十分重视,提出10条对策和措施,明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”,制定了《中国21世纪议程》,进一步明确 了太阳能重点发展项目。

  1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》 在(1996 ~ 2010年)制出,明确提出中国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。这些文件的制定和实施,对进一步推动中国太阳能事业发挥了重要作用。1996年,联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”,会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言 》,会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》(1996 ~ 2005年),《国际太阳能公约》,《世界太阳能战略规划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心,要求全球共同行动 ,广泛利用太阳能。

  1992年以后,世界太阳能利用又进入一个发展期,其特点是:太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合,全球共同行动,为实现世界太阳能发展战略而努力;太阳能发展目标明确,重点突出,措施得力,有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端,保证太阳能事业的长期发展;在加大太阳能研究开发力度的同时,注

  太阳能污水厂

太阳能污水厂

科技成果转化为生产力,发展太阳能产业,加速商业化进程,扩大太阳能利用领域和规模,经济效益逐渐提高;国际太阳能领域的合作空前活跃,规模扩大,效果明显。通过以上回顾可知,在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦,一般每次高潮期后都会出现低潮期,处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同,人们对其认识差别大,反复多,发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大,短时间内很难实现大规模利用;另一方面也说明太阳能利用还受矿物能源供应,政治和战争等因素的影响,发展道路比较曲折。尽管如此,从总体来看,20世纪取得的太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都快。爱迪太阳能如今是人们生活中不可缺少的一部分。

第八阶段(未来)

  全世界光伏板并网,贮能难的问题就有改善。

  开发经济问题

  第一,世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要,而又不危及后代人前途的社会。因此,尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源,是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化,常规能源的贮量日益下降,其价格必然上涨,而控制环境污染也必须增大投资。

  第二,中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭约占商品能源消费结构的76%,已成为中国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的,向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看,太阳能利用技术和装置的大量应用,也必然可以制约矿物能源价格的上涨。

太阳能热利用

就目前来说,人类直接利用太阳能还处于初级阶段,主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电、太阳能无线监控等方式。

太阳能无线监控系统

  随着现代化企业制度在我国的普及和深化发展,企业的信息化建设不断深入,利用数字视频技术对企业进行安全防范工作已是大势所趋,结合太阳能技术的发展,我公司推出真正的Winncam零布线无线监控解决方案。

  在现代化工业园中,实施视频监控系统,安全保卫部门可以实现在工业园区门口、主要道路、办公楼、周界围墙等地点进行实时全天候视频监控;相关部门可以了解现场情况,加强园区安全保卫管理,提高工作效率;相关管理部门可以实时了解各个监控点的情况;企业领导在办公室利用桌面微机,可以随时了解各主各个监控点实时状况,处理突发事件,亦可以记录多天前的情况,进行追踪分析,除本地建立网络监控系统外,还可对分支机构进行集中远程视频监控.随时考察员工的实际生产劳动纪律众诚天合公司案根据园区的实际需求,有些点取电困难,我们采用太阳能供电,参照有关国际标准和国家标准,并结合我公司对工业园区监控所积累的经验,编制出这套零布线太阳能无线监控技术方案。

  设计原则

  操作因素,并为今后的发展、扩建、改造留有扩充的余地。

  1、先进性与适用性

  该系统方案集国际众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术

  的最新发展水平,适应时代发展的要求。同时系统面向各种管理层次使用,其功能的配置以

  能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作简便易学。

  2、经济性与实用性

  充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和

  适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案,通过严密、有机的组合,实现最佳的性能价

  格比。

  3、可靠性与安全性

  系统的设计具有较高的可靠性,在系统故障或事故造成中断后,能确保数据的准确性、

  完整性和一致性,并具备迅速恢复的功能,同时系统具有一整套完成的系统管理策略,可以

  保证系统的运行安全。

  设计规范和依据

  1、《中华人民共和国安全防范行业标准》GA/T74-94

  2、《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/70-94

  3、《信息技术设备(包括电气事务设备)的安全》GB4943-95

  4、《陆地用太阳能电池组件总规范》GB/T 14007-92

  5、《太阳能电池组件参数测量方法》GB/T 14009-92

  6、《太阳能电能直接转换 陆地使用的观点系数 一般标准》NF C57-100-1986

  整体解决思路

  通过对现场的分析我们得出结论,整套系统我们采用Winncam无线网桥2.4 和5.8 的无线网桥混合组网,通过点对点和点对多点的组网方式,组建三级无线传输网络,使得音视频能流畅的在网络中穿行;设备的前端我们建议采用红外网络摄像机,后端接受可以用电脑,也可用DVR;但是DVR 需要用解码功能。最后我们在后端可以随时查看和管理整套系统。

太阳能无线连接

  太阳能无线连接拓扑图

 

  太阳能无线监控

太阳能无线监控

 

太阳能无线监控

  太阳能无线监控安装效果图

 

  太阳能监控安装效果图

太阳能监控安装效果图

 

太阳能集热器

  太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。太阳能集热器(solar collector)在太阳能集热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20~30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40~50年且很少进行维修。

太阳能热水系统

  早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种:

  1.自然循环式:

  此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像,促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。

  2.强制循环式:

  热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。

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