太阳能基本知识

太阳能基本知识

作者：不详时间：2006-11-2 10:04:00

太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量，这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的。

太阳能的总量很大，我国陆地表面每年接受的太阳能就相当于1700亿吨标准煤，但十分分散，能流密度较低，到达地面的太阳能每平方米只有1000瓦左右。同时，地面上太阳能还受季节、昼夜、气候等影响，时阴时晴，时强时弱，具有不稳定性。根据太阳能的特点，必须解决以下四个基本技术问题，才能有效地加以利用。34

1、太阳能采集?

2、太阳能转换?

3、太阳能贮存?

4、太阳能输运

太阳能开发利用是当今国际上一大热点，经过最近20多年的努力，太阳能技术有了长足进步，太阳能利用领域已由生活热水，建筑采暖等扩展到工农业生产许多部门，人们已经强烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代——太阳能时代即将来到。

太阳能利用的基本知识

（1）、太阳的基本结构

太阳能是一个炽热气体构成的球体，主要由氢和氦组成，其中氢占80%，氦占19%。

（2）、太阳常数

太阳常数是指在太阳地球间平均距离外，在地球大气层以上垂直于太阳光线的平面上，单位面积，单位时间内的太阳辐射能的数值，该数值是个常数，一般取1367瓦/米2。（4920千焦/米2时）。

由于通过地球外大气层吸收反射，太阳光到达地面的辐射强度大大降低。

（3）、太阳辐射能和到达地球的太阳能

整个太阳每秒钟释放出来的能量是无比巨大的，高达3.826×1033尔格或37.3×106兆焦，相当于每秒钟燃烧1.28亿吨标准煤所放出的能量。

太阳辐射到达地球陆地表面的能量，大约为17万亿千瓦，仅占到达地球大气外层表面总辐射量的10%。即使这样，它也相当目前全世界一年内能源总消耗量的3.5万倍。

（4）、我国的太阳能资源

我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3以上的地区，年辐照总量大于502万千焦/米2，年日照时数在2000小时以上。

（5）、太阳能的特点

太阳能的优点

太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点：

第一，它是人类可以利用的最丰富的能源，据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%，可以说是取之不尽，用之不竭。

第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对

交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。

第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。

太阳能的缺点

太阳能的利用有它的缺点：

第一，能流密度较低，日照较好的，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。

第二，大气影响较大，给使用带来不少困难。

（6）、太阳能利用的技术领域

人类直接利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化学转换，此外，还有储能技术。

太阳光热转换技术的产品很多，如热水器、开水器、干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具。

浅析：“太阳能集热工程”组成及其原理

太阳能中央热水系统是由集热器、保温水箱、控制系统、自动上水控制箱、循环泵、管路配件等有机组合而成的集热供水系统。它是由集热器吸收太阳能辐射转换成热能，把冷水变成热水；由自动上水控制箱实现自动上水，并通过调节控制系统达到：

温差循环——提高集热效率；

管道循环——打开水嘴即出热水；

定时定温电加热措施——恒温供热水；

24小时恒温供水；

恒压供水（≤0.6Mpa）；

防冻装置——冬季照常使用。

整个系统自动运行，使用安全，维护方便。组合式结构，可根据用水量、安装场地、用户需求来进行灵活的排列组合。保温水箱内设有电加热装置，根据用户需要和实际情况，电加热功率可以适当增减，满足阴雨天及冬季用热水的要求，实现光电互补，微电脑智能化控制，确保全天候供应足量的热水。

太阳能工程常识

产品选型：作为工程使用的产品，不仅对产品质量有较高的要求，同时在产品设计上也要符合工程产品要求。不能把一般的产品运用在工程设计上，因为市面上零售的产品为家庭设计使用型，如果运用在工程中故障率较高，热效率低，达不到设计意图。

管道设计：工程联接管材的设计特别重要，如果系统管道设计不合理容易出现水头阻力太大，出水量小，热水供应量不足，有时可能出现热水短路等问题。严重的影响了系统的正常运行，管道设计上尽量要求水路平衡，管道口径要求与系统设计匹配，计算管道合理流量。

辅助能源：太阳能集热器是靠天吃饭，如果遇到阴雨雾雪天气太阳能光照不足，集热器无法获取足够的能量，这时太阳能工程不能满足正常用水要求，这时需要第二能源作为辅助。一般太阳能工程选择电加热管、电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉等辅助能源设备，设备型号选用要考虑到阴雨雾雪最大热水需求量，必免影响正常的热水需求，同时又要实现投资的经济合理性。

控制系统：电气控制是太阳能工程的重要组成部分，它可以实现热水工程的智能化控制，比如：自动上水，水满自停，显示水温水位，自动或定时电加热、定时出水、管道循环以及增压等控制。控制系统选用特别重要，因为电气有一定的不稳定性，故障率较高，需要特别维护。控制系统要求正规厂家进行生产，这样才有系统质量保证。降低系统故障率，提高太阳能工程的整体性能。

补水系统：太阳能工程能够提供出连续不断的热水，这就须要有充足的水源进行补充。一般采用浮球箱作为补水工具，浮球箱可以起到限流限压作用，对太阳能工程补水稳定，安全可靠。在北方寒冷季节，需要对浮球箱进行保温必要时在内部增加电加热，保证冷水能够及时补充，不影响系统正常运行。

太阳能工程常见问题

一、设计之前了解的问题：

1、单位的建筑条件：

建筑物集热面积的大小、形状、建筑物高度以及允许放置水箱的位置（楼顶、地面、地下室等）大多不一样而不相同。

2、用户单位要求情况：

日均用水总量；用户是每日定时一次使用还是随时使用；要求用水温度；用水使用位置；实际用途：洗浴用水、浴池加温、鱼池加温、环境（种植或养殖大棚）加温。.COM

3、地理位置及条件：

根据用户的地理纬度和冬季最低环境温度、四季日照条件、朝阳的方向是否有遮挡，分析安装条件。

4、用户单位辅助能源的条件：

确定采用（电加热器，电锅炉，燃油、燃气锅炉，水源、地源或空气源热泵机组等）一种方案或二种以上的组合方案。

5、用户单位的水压与电压：

了解用户单位的水压与电压以及供应情况。

二、常见的几种设计方案

1、家用太阳能热水器的串并联方案。

在用户要求不是很高的情况下较为常见，适宜在用户条件比较简单的环境使用。安装数量太多则载荷过重，对于建筑物会有不利影响。设计中注意上下水主管路的直径与串并联数量关系，避免补水量与用水量产生矛盾。

2、自然循环设计方案。

在小吨位用水量中也很普遍，不适于大吨位用水量方式。这种方式比较简单，有一定的要求，水箱与太阳能集热器的高度问题，水箱的支架要计算载荷问题和防风问题，符合《钢结构设计规范》，无论是采用什么方式的太阳能集热器，其串并联的数量要求合理，应符合《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》。

3、定温放水设计方案。

通过集热器与水箱之间的温差，控制进凉水方式将达到设定温度的热水顶入水箱，水箱的热水注满后通过温差循环继续增温，这也是很多太阳能公司目前使用的方案。这种方式在日照条件好时一般没有问题，在日照条件较差时，应注意在这种方案中及时补水，使水箱内应具有一定的水量，防止电加热器干烧。当水箱的水温低于设定温度时，要求辅助能源设备及时启动，保证用户的正常使用。另外，在设计中根据用户的使用要求不同，分别设定采用每日定时加热方式与定温随时加热方式。在北方要有低温防冻保护功能。

4、温差循环设计方案。

通过控制器的设定，使水箱一次注满水，达到最高水位，采用太阳能集热器与水箱内的温差，