我國(guó)太陽(yáng)能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景(編輯修改稿)
2025-08-23 15:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、太陽(yáng)池發(fā)電等新領(lǐng)域的研究也有進(jìn)展。( a) 太陽(yáng)能煙囪發(fā)電太陽(yáng)能煙囪發(fā)電技術(shù)由溫室、煙囪和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)三者結(jié)合為一體,該系統(tǒng)由集熱棚、 煙囪、發(fā)電系統(tǒng)組成。集熱棚用玻璃或塑料等透明材料建成,并用金屬框架作為支撐,集熱棚四周與地面留有一定的間隙,大約90%的可見(jiàn)光能夠進(jìn)入集熱棚,被棚內(nèi)地面吸收, 同時(shí)由于溫室效應(yīng),集熱棚能夠很好地阻隔地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射。這樣集熱棚就成了一個(gè)有效的捕捉和儲(chǔ)存系統(tǒng)。棚內(nèi)被加熱的地面與棚內(nèi)空氣之間的熱交換使集熱棚內(nèi)的空氣溫度升高,受熱空氣由于密度下降而上升,進(jìn)入集熱棚中部的煙囪,帶動(dòng)煙囪內(nèi)安裝的渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)棚外的冷空氣通過(guò)四周的間隙進(jìn)入集熱棚,這樣就形成了集熱棚內(nèi)空氣的連續(xù)流動(dòng)。太陽(yáng)能煙囪發(fā)電系統(tǒng)可建于人口稀少地區(qū),其設(shè)備較其它發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)單, 運(yùn)行費(fèi)用低,而且設(shè)備規(guī)模越大,功率越大, 發(fā)電的功率也越高。不但白天能夠發(fā)電, 而且晚上也能釋放能量, 保證發(fā)電機(jī)組的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 因此特別適合于我國(guó)西部荒漠地區(qū)。( b)太陽(yáng)池發(fā)電簡(jiǎn)單地說(shuō), 太陽(yáng)池是一種池內(nèi)水體加鹽( 一般用NaCI、 CaCh、 MgCl Na2CO,和芒硝等鹽類)使對(duì)流受到抑制的太陽(yáng)能集聚工程。它可以兼作太陽(yáng)集熱器和儲(chǔ)熱器, 并且構(gòu)造簡(jiǎn)單, 操作方便,宜于大規(guī)模開發(fā),所以近年來(lái)得到快速發(fā)展。太陽(yáng)池發(fā)電的突出優(yōu)點(diǎn), 一是建造發(fā)電站的成本較低,幾乎無(wú)需使用價(jià)格昂貴的不銹鋼、 玻璃等材料,只需要一處淺水池和發(fā)電設(shè)備即可。二是由于它能夠儲(chǔ)存大量的熱能, 再利用池中特定介質(zhì)汽化后相互對(duì)流產(chǎn)生的能量推動(dòng)氣輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電,所以對(duì)光照的強(qiáng)度要求不高,即便是在夜晚和陰雨雪天也能照常進(jìn)行工作。太陽(yáng)池的應(yīng)用也有一定的局限性:一是在高緯度地區(qū), 只能水平設(shè)置的太陽(yáng)池接收的太陽(yáng)輻射較少。二是在某些有地下流動(dòng)含水層的地區(qū),如果太陽(yáng)池發(fā)生泄露, 會(huì)造成水源污染和嚴(yán)重的熱損失。 三是大型太陽(yáng)池只能建造在土壤貧瘠又無(wú)礦藏的地區(qū),以免占用耕地、 影響開礦以及引起生態(tài)環(huán)境和地球物理方面的變化[ 6 ]。除上述方法外, 還有太陽(yáng)能熱離子發(fā)電、太陽(yáng)能磁流體熱發(fā)電、太陽(yáng)能海水溫差發(fā)電等。 太陽(yáng)能制冷實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷有兩條途徑: 一是太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換, 以電制冷。一是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換, 以熱制冷。前一種方法成本太高,應(yīng)用較少,所以目前普遍采用以熱制冷。太陽(yáng)能以熱制冷研究主要在三個(gè)方向上進(jìn)行,即太陽(yáng)能吸收式制冷、 太陽(yáng)能吸附式制冷和太陽(yáng)能噴射式制冷。其中吸收式制冷和噴射式制冷都已經(jīng)進(jìn)入了應(yīng)用階段, 吸附式制冷還處在研究階段。由于吸收式制冷系統(tǒng)龐大,運(yùn)行復(fù)雜。吸附式制冷則停留在實(shí)驗(yàn)室階段,因此對(duì)吸收式制冷的小型化和吸附式制冷的實(shí)用化是目前研究的熱點(diǎn)。(a) 太陽(yáng)能吸收式制冷吸收式制冷技術(shù)是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進(jìn)行制冷的技術(shù),根據(jù)吸收劑的不同,分為氨一水吸收式制冷和溴化鋰一水吸收式制冷兩種。它以太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)能產(chǎn)生熱水或熱空氣,再用太陽(yáng)能熱水或熱空氣代替鍋爐熱水輸入制冷機(jī)中制冷。由于造價(jià)、 工藝、 效率等方面的原因,這種制冷機(jī)不宜做得太小。一般用于較大型的制冷設(shè)備,如中央空調(diào)系統(tǒng)、 大型冷凍庫(kù)等。(b)太陽(yáng)能吸附式制冷吸附式制冷技術(shù)是利用固體吸附劑對(duì)制冷劑的吸附作用來(lái)制冷, 常用的有分子篩一水、活性炭一甲醇吸附式制冷。吸附式制冷循環(huán)方式的研究有基本型、 連續(xù)型、連續(xù)回?zé)嵝?、熱波型和?duì)流熱波型,前三種已有樣機(jī)研制成功,后兩種尚處在理論模擬和實(shí)驗(yàn)室階段。由于現(xiàn)今國(guó)際上的太陽(yáng)能吸附制冷裝置大多以水或甲醇等低飽和蒸汽壓液體作為制冷劑, 如何長(zhǎng)期保證系統(tǒng)較高的真空度是太陽(yáng)能吸附制冷技術(shù)走向應(yīng)用的一個(gè)難題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,劉震炎等人研制了一種新型非金屬太陽(yáng)能制冷管。其殼體采用高透過(guò)率的玻璃管, 一根冷管即為一個(gè)制冷單元。冷管的上端為吸附床段, 其內(nèi)填充中空?qǐng)A柱型復(fù)合吸附劑塊。 中部為冷凝段,外接水箱利用水的自然對(duì)流進(jìn)行冷卻；下端的蒸發(fā)器內(nèi)填充制冷劑。冷管型太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)具有下述優(yōu)點(diǎn):因吸附床直接吸收太陽(yáng)能,減少了換熱的中間環(huán)節(jié),有利于提高制冷系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的利用率；冷管殼體采用玻璃管, 易于密封及長(zhǎng)期維持較高的真空度。實(shí)現(xiàn)了加熱與制冷在一根管子上進(jìn)行,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于模塊化。這些使冷管型太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)具有良好的實(shí)用性。(c) 太陽(yáng)能噴射式制冷噴射式制冷是太陽(yáng)能經(jīng)集熱器產(chǎn)生一定壓力的蒸汽來(lái)完成噴射制冷。噴射式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單,但制冷系數(shù)較低,因而出現(xiàn)了用電能輔助提高噴射器的引射壓力以提高系統(tǒng)性能的趨勢(shì)。利用太陽(yáng)能集熱器獲得較高溫度的熱水為熱源, 采用低沸點(diǎn)工質(zhì)輔以機(jī)械壓縮噴射制冷循環(huán)稱為太陽(yáng)能增強(qiáng)型噴射制冷系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要以提高引射流壓力來(lái)提高噴射器性能,它綜合了機(jī)械壓縮式制冷循環(huán)和蒸汽噴射式制冷循環(huán)的優(yōu)點(diǎn), 具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性,其COP 比傳統(tǒng)的噴射制冷高50%[7]。 太陽(yáng)能熱泵將太陽(yáng)能作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)稱為太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)。其工作原理為:在蒸發(fā)器吸熱后,其工質(zhì)的高溫低壓過(guò)熱氣體在壓縮機(jī)中經(jīng)過(guò)絕熱壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w,經(jīng)冷凝器定壓冷凝為低溫高壓的液體,放出工質(zhì)的氣化熱,與冷凝水進(jìn)行熱交換, 使冷凝水被加熱為熱水, 供用戶使用。同時(shí)液態(tài)工質(zhì)再經(jīng)過(guò)降壓閥絕熱節(jié)流后變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w,并回到蒸發(fā)器定壓吸收熱源熱量,蒸發(fā)變?yōu)檫^(guò)熱蒸
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