一年的太阳能发电量。太阳能的充电效率却极为有限,充电穹顶一年的太阳能发电量,也才能供行驶1750公里。而丰田给出的宣传是一汽丰田bZ4X搭载的太阳能穹顶,是一款全年可提供续航1750km。
太阳能跟踪装置国内外研究概况和发展趋势
太阳能热水器(Solarwaterheater)是指以太阳能作为能源进行加热的热水器。是目前与燃气热水器、电热水器相并列的三大热水器之一。家用太阳能热水器主要由利用太阳能把冷水加热的集热器、保持水温的保温储水箱、控制冷热水进出的控制系统、支架和辅助配置等构成。
①集热部分是太阳能热水器的能量接收装置,其功能相当于电热水器中的电加热器。太阳能热水器与电热水器、燃气热水器不同的是,太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量,故而加热时间只能在有太阳照射的时候。
全玻真空集热管是由具有太阳选择性吸收涂层的内玻璃管和同轴的罩玻璃管构成,内玻璃管一端为封闭的圆顶形状,由罩玻璃管内带吸气剂的支撑件支撑,另一端与罩玻璃管一端熔封为环状的开口端,全玻璃真空太阳能集热管结构及外观图如图1所示。
真空集热管是太阳能热水器的关键部件,目前中国市场上普及应用太阳能热水器为全玻真空集热管。其结构可分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。而国外成熟的集热器都是平板集热器,平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收等优点,由于目前国内生产的很多平板集热器性能不佳,影响了平板集热器的发展,但是平板集热器在太阳能光热行业的发展潜力是不可低估的。
全玻真空集热管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造,采用真空溅射选择性镀膜工艺。可分为铝氮单靶镀膜工艺和铜、铝、不锈钢三靶镀膜工艺。真空集热管质量的好坏直接影响到整个家用太阳能热水器的性能。真空集热管象一个被拉长的热水壶内胆,有一大一小两支玻璃管套合而成,外层为透明,内层为涂有对光普有选择性吸收的涂层,内外管之间抽成直空,可最大限度地吸收太阳光辐射后的热能。
②储水箱是贮存热水的装置,是太阳能热水器的重要部件,因为太阳能热水器只能在白天工作,而人们一般在晚上才使用热水,所以必须通过保温层把太阳能集热器在白天产出的热水储存起来。储水箱的容积是每天晚上用热水量的总和。储水箱的结构设计、保温材料的选择将直接影响太阳能热水器的性能和使用寿命。储水箱的外观为一个留有多个插孔的圆柱形物体,箱体由内外两层金属材料中间夹有保温材料组成,它的作用为储存热水。
太阳能热水器的储水箱由内胆、保温层、储水箱外壳三部分组成。水箱外壳采用0.5mm厚彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板,强度高,耐腐蚀。储水箱内胆采用0.5mm厚的304不锈钢板经自动氩弧焊焊接加工制成,304不锈钢板含碳量低,因此焊缝质量高,不易锈蚀。保温层采用45mm优质聚氨脂整体发泡形成,保证了太阳热水器的热效率大于50%;储水箱剖视图如图2所示。
内胆和保温层是储存热水的重要部分,其材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用,在寒冷的东北尤其重要。目前较好的保温方式是采用优质聚氨脂整体自动化发泡工艺。对太阳能热水器储水箱的要求是:保温效果好,耐腐蚀,对水质无污染,使用寿命可达到20年以上。
③连接管路。连接管路将热水从集热器输送到储水箱、将冷水从储水箱输送到集热器,使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管路对太阳能热水器是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管路必须做保温处理。管路质量必须符合标准,保证有20年以上的使用寿命。
④支架。支架的作用是支撑储水箱;固定集热器,保证二者联为整体。支架设计应合理,应有足够的强度和刚度才能确保有足够的承重能力。对太阳能热水器支架的要求是:结构牢固,抗风吹,耐老化,不生锈。支架的材质一般为彩钢板或铝合金,使用寿命要求达到20年。
⑤辅助配置是用来提升太阳能热水器性能,简化操作,有助于实现太阳能热水器自动全天候运行。一般情况,厂家都是根据产品性能提供相应的辅助配置,以使辅助装置与产品相结合达到合理使用,既能发挥最大效能,而又不会产生浪费。
太阳能热水器结构及部件如图3所示,为了提高太阳能热水器的效能以及方便实用,对太阳能热水器各各部分使用的材料以及结构进行优化设计。
全玻璃太阳能真空集热管的国家标准是
以下是国内外对于太阳跟踪装置的研究。
美国Blackace,在1997年研制了单轴太阳跟踪器,完成了东西方向的白动跟踪,而南北方向则通过手动调节,接收器的热接收率提高了15%。1998年美国加州成功的研究了ATM两轴跟踪器,并在太阳能面板上装有集中阳光的涅耳透镜,这样可以使小块的太阳能面板硅收集更多的能晕,使热接收率进一步提高。Joel.H.Goodman研制了活动太阳能方位跟踪装置,该装置通过人一南径回转台使人阳能接收器可从东到西跟踪太阳,这个方位跟踪器具有人直径的轨迹,通风窗体是自昼光照鼓膜ii’i构窗体,窗体上面是圆顶结构,成排的太阳能收集器可以从为、到西跟踪太阳,以提高夏人季’l’里能举的获取率。2002年2月美国亚利桑那人学推出了新型太阳能跟踪装置,该装置利用控制电机完成跟踪,采用铝型材框架结构,结构紧凑,重量轻,人人拓宽了跟踪器的应用领域。1994年在德国北部,太阳能厨房投入使用,该厨房也采用了单轴太阳能跟踪装置121。捷克科学院物理研究所则以形状记忆合金调节器为基础,通过日照温度的变化实现了单轴被动式太阳跟踪。图1.1,1.2为两种太阳跟踪装置。
手头有一篇关于太阳能跟踪装置的论文,有一节是讲国内外研究概况和发展趋势的,留个邮箱,我可以发给你,不过要用CAJViewer才能打开。
资源短缺已经成了现在的大问题,我们应该如何节能呢?
为了保证全玻璃真空太阳集热管的产品质量,促进太阳热水器产业的健康发展,有利于与国际市场接轨,经国家技术监督局批准,于1997年11月3日发布了《全玻璃真空太阳集热管》国家标准(GB/T17049—1997),并于1998年4月1日贯彻实施。为了帮助读者更好地了解该标准,现就标准的重要章节作一些说明。
一、关于产品的结构与尺寸
引用标准:
4.1.1产品结构
全玻璃真空太阳集热管由具有太阳选择性吸收涂层的内玻璃管和同轴的罩玻璃管构成。内玻璃管一端为封闭的圆顶形状,由罩玻璃管封离端内带吸气剂的支承件支承;另一端与罩玻璃管一端熔封成为环状的开口端。
1.内玻璃管2.太阳选择收涂层3.真空夹层4.罩玻璃管5.支承件6.吸气剂7.吸气膜
4.1.2结构尺寸
说明:
1�按照标准的制定规范,此标准应订为两个标准:一个为热性能与测试方法标准,另一个为产品技术条件标准。但由于规范产品的急需,将应是两个标准的内容综合成了一个标准,其中包括了产品标准的内容。而产品标准原则上对产品的规格尺寸应做出规定,而且国内该产品的规格尺寸也较乱,从实际状况来看也应做出规定。
2�产品规格尺寸是在对1975年以来国际上主要研究和生产单位使用的全玻璃真空太阳集热管的玻璃罩管和内管直径进行认真分析比较之后制定的。
玻璃内管和罩管外径偏大时,对于水在玻璃管中的集热器,水的热容量过大,而内管和罩管的外径偏小时,则有效采光面积过小。1985年以来,由清华大学推出的玻璃内管和罩管的外径为37和47的设计方案,实践表明效果良好。
3�无论玻璃罩管与排气管连接收细是呈球面状或锥面状,全玻璃真空太阳集热管的长度确定为从环状开口端至排气封离端玻璃管外径为15mm处的距离,在目前产品长度较乱而且不好测量的情况下,这一方法是较好的方法,它解决了“定量”和“便于测量”两个问题。
二、关于玻璃管材料
引用标准:
5.1.1玻璃管材料应采用硼硅玻璃3.3,其性能符合ISO3585∶1991要求……。
说明:
1�玻璃管材料的要求是此标准的重点,有人提出对材料不做规定,显然是不对的。
2�玻璃管材料应符合国际标准ISO3585∶1991硼硅玻璃3.3和我国这种玻璃的行业标准。由于有国际标准和行业标准作为支持,故采用这种玻璃符合标准的制定原则。
3�硼硅玻璃3.3具有耐急冷急热、优良的抗腐蚀性以及高强度等特点,可保证运用过程中的安全,并能和国际市场接轨。
同时改革开放以来,我国已具备生产硼硅玻璃3.3的技术,且拥有较大的年产量,而其它品种的玻璃目前还没有标准可循,性能上是否能满足要求,还无把握。
随着人类科学的进步,人们的生活水平大大的提高,物质生活水平有了大的提高,科技水平也是一日千里。但是,这些成就的背后是我们对不可再生资源的大量耗用。资源的短缺已是一个十分严重的问题。为了解决这个问题,人们也想了很多办法,人们想到了利用核能源,利用太阳系中的小行星能源,甚至有人想移民外星球,从而避免能源不足的麻烦。但这一切,都还有很长的路要走,节约能源,是现实中最有效也最容易实现的。如果我们每个人都能节约能源,随着地球气候的改变,也许我们要根本不需要移民外星球呢,下面几个节约能源的方式,你用了几个?
屋顶太阳能电池板
用光伏(PV)面板生产可再生能源是最流行和最有效的方法之一。面板通常放置在屋顶或院子里,在那里它们捕获太阳的能量并将其转换成电。能产生多大的电量,这取决于你的纬度和面板的方向。你可以每平方英尺产生10瓦特或更多的瓦特。
获得太阳能光伏系统有两种常见的方式:太阳能租赁和完全所有权。您可能已经收到来自提供免费太阳能租赁系统的公司的邮件。这些系统是免费的,包括太阳能电池板和安装。这些交易被称为电力购买协议(PPA),这是它们的工作方式:第三方雇佣安装人员并覆盖太阳能系统的成本。它只对系统产生的太阳能收费。费率锁定在一段特定的时间内,通常比你目前支付的公用事业公司低很多。正如前面提到的,关键的好处是您不需要支付安装或维护的费用。然而,你也没有资格获得任何税收抵免或退税;那些直接进入租赁公司。
拥有完全的所有权,你可以得到系统产生的太阳能的100%。缺点是你必须支付整个系统的费用,包括面板、安装和维护。然而,大多数业主通过降低电费在几年内收回成本,而且如果系统产生多余的电能,可以更快地返还给公用事业公司。
这里有一个屋顶安装太阳能板的替代方案:如果你的屋顶已经接近生命的尽头,你可能会考虑投资太阳能板。太阳能板,也被称为建筑集成光伏(BIPV),是薄的,扁平的太阳能电池板,取代了屋顶上现有的许多瓦。因此,BIPV比传统的PV板更不引人注目和更光滑,它们安装在您当前屋顶的顶部。太阳能屋顶瓦目前可从多家公司获得。当然,太阳能的缺点是它只在太阳升起的时候工作。如果你想在太阳下山时给你的家供电,你需要支付电网电力或者投资第二类可再生能源。
风力涡轮机
风力涡轮机最常见于大型露天土地,称为风力发电场,或漂浮在海上。但是,如果你有足够的房地产,你可以安装小型风力发电机在你的地盘上为你的家供电。
风力涡轮机有一些缺点,使得它们在住宅区不那么受欢迎。首先,它们并不是那么吸引人,有些可能很吵。但是如果这些缺点对你不适用,风能是一个巨大的财富。风力发电比太阳能更稳定,风力发电机的尺寸也合适。容易产生大部分或全部的电力需求。在一些地区,风能可能是比太阳能电池板更好的可再生能源。
一般来说,你需要持续风速至少每小时10英里(英里每小时),以产生大量的电力。当然,能源生产也随着风速的增加而增加。一个12英里每小时的风将产生大约70%英里的能量比10英里/小时的风。风速也受涡轮机高度的影响。一台10千瓦的风力涡轮机安装在100英尺高的塔内,比60英尺的塔楼发电量高出30%。
太阳灶
也许你还没有准备好投资足够的可再生能源来为你的整个家供电。也许因为其他原因,太阳能和风能是不可行的。没关系,你仍然可以用你的房子供电太阳灶 。
太阳能烤箱通过捕捉阳光加热食物来工作。你可以买太阳能灶或建立你自己的从一些纸板,绝缘和铝箔。太阳能烤炉是有意义的,因为典型的家用电烤箱使用相当多的能量。利用太阳能来被动烹调食物是在可再生能源领域起步的一个好方法。
太阳能烤箱有几个好处:它可以免费烹调食物,即使在停电或紧急情况下,它几乎在任何地方都能工作。你所需要的只是一些阳光,而且你永远不必吃冷餐。
水力发电
现在这个选项对大多数人都不管用,但是如果你的财产含有流水的话,你就很幸运了。你可以分流或河流的部分或全部流过水轮发电机为你的家创造电力。
有很多方法可以做到这一点,但在最基本的情况下,你要找到最大的垂直距离的水,使其流经发电机以受控的方式。根据水的数量和垂直距离,你可以通过这种方式产生大量的电力。建立水电发电机并不容易,你可能需要一个专业的安装团队。如果你有一些工程知识,你甚至可以从头开始建造它。
水电的优势是巨大的。与太阳能和风能不同,水力是相对稳定和连续的,这意味着无论怎样,你总是能得到相同的输入。只要水在流动,你就不用担心你的发电机不能为你的家供电。这种想法可能值得承担一个小工程项目。
太阳能热水器
太阳能热水器类似于PV太阳能电池板,除了代替发电,它们加热水。它不需要很多太阳能板来显著减少甚至消除传统的燃气或电热水器所使用的能量。
太阳能热水器利用太阳来加热水的储备,然后通过你的散热器或水龙头和喷头泵送。这个系统比使用燃气或电来加热你的水要便宜得多,而且比太阳能电池板更容易安装。如果你不愿意完全承诺用可再生能源为你的整个家庭供电,太阳能热水是一个很好的选择,可以帮助你削减每月的能源开支。
太阳能空调
用用太阳能来冷却你的家,你可能觉得很奇怪,但这正是太阳能空调所能做到的。太阳能空调采用与太阳能热水器相同的原理,但在空调系统中使用热水 。
传统的空调比家庭中的任何其他机械系统或电器使用更多的电力,如果你不想生活在炎热的天气中。太阳能空调可以降低制冷成本,每年节省大量的资金。并且许多太阳能AC系统也可以被配置为加热家庭并生产家用热水。
管状天窗
虽然管状天窗不能真正地创造电力,但它们确实为你的家生产免费的自然光,这可以削减你的电灯费用。管状天窗,常被称阳光隧道,由一个清晰的屋顶安装圆顶,圆形金属管,和天花板扩散器。金属管在屋顶上的圆顶和安装在天花板上的扩散器之间流动。该管的内表面具有高反射性、镜面状的涂层,反射超过90%的阳光并通过扩散器将其传递,从而产生自然光的柔和辉光。
管状天窗与传统天窗相比有许多优点:它们安装起来更快、更容易、更便宜;不必从屋顶向下建一根轻型轴;管状天窗带有刚性或柔性管子,它们可以安装在小空间中,必要时在阁楼周围绕过障碍物。管状天窗的缺点当然是晚上不工作。
当然,这些节能装置会随着你的生活环境的不同,有的会合适你,也有的不适合你,但我想,只要有节约能源的意识,你一定有办法去节约的。大家还有什么节能的好办法吗?欢迎大家留言讨论。
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