太陽能在生態建筑中的應用太陽地球月亮2025/4/251荊有印nt2443@163.com太陽能在生態建筑中的應用1.利用太陽能的途徑及重要意義（1-9）

--我國太陽能資源分布

--利用太陽能供熱、制冷的途徑

--利用太陽能供熱、制冷的重要意義2.太陽能集熱器（10-46）3.太陽能熱水系統（46-53）4.太陽能熱水系統與建筑一體化（54-58）5.太陽能熱水采暖（59-65）6.太陽能制冷與空調（66-115）7.太陽能發展趨勢與前景（116-132）2007年保定啟動"太陽能之城"工程2009年河北“追風逐日”工程2025/4/252荊有印nt2443@163.com1.太陽能應用途徑及重要意義2025/4/253荊有印nt2443@163.com1.1我國太陽能資源分布2025/4/254荊有印nt2443@163.com1.1我國太陽能資源分布類別名稱全年日照時數(h)全年日照輻射量(MJ／cm2.a)主要包括地區Ⅰ豐富區3200～330O6700～8370青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地，特別是西藏，居世界第二位。Ⅱ較豐富區3000～32005860～6700河北西北部、山西北部、內蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。Ⅲ中等區2200～30005020～5860山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。Ⅳ較差區1400～22004190～5020湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。Ⅴ最少區1000～14003350～4190四川、貴州、重慶等地。2025/4/255荊有印nt2443@163.com1.1我國太陽能資源分布一、二、三類地區，年日照時數大于2000h，輻射總量高于5860MJ／cm2·a，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區，面積較大，約占全國總面積的2／3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。2025/4/256荊有印nt2443@163.com1.2利用太陽能供熱、制冷的途徑太陽能集熱器太陽能光伏發電2025/4/257荊有印nt2443@163.com1.3利用太陽能供熱、制冷的意義--北方城鎮建筑采暖用能1.5億噸標煤/年，相當于非發電用煤15%；空調用電日益增長；--過渡地區采暖需求增長；--南方建筑能耗主要為空調除濕（南方城市夏季空調用電占總電量40％以上）；--生活熱水用能急劇增加。

太陽能可在建筑生活熱水供應、采暖空調等高能耗環節發揮重要作用！2025/4/258荊有印nt2443@163.com1.3利用太陽能供熱、制冷的意義

?四季供應熱水?夏季空調?冬季采暖?強化室內自然通風?自然采光照明?部分電力供應。。。各類建筑是利用太陽能資源的良好載體2025/4/259荊有印nt2443@163.com2.太陽能集熱器2025/4/2510荊有印nt2443@163.com2.太陽能集熱器用太陽能加熱低溫熱水（＜100℃）的太陽能熱水系統，是當前太陽能熱利用中技術最成熟、經濟最具競爭力、應用最廣泛、產業化發展最快的領域。2025/4/2511荊有印nt2443@163.com2.太陽能集熱器太陽集熱器是一種吸收太陽輻射能量并向工質傳遞熱量的裝置。

--平板型太陽集熱器--真空管太陽集熱器

2025/4/2512荊有印nt2443@163.com

2.1平板型太陽集熱器（1）分類（按工質）

?液態集熱器

?空氣集熱器（2）特點?結構簡單，工作可靠，成本較低。

?可同時利用直射輻射和散射輻射。?熱流密度較低，故工質的溫度也較低，運行安全。2025/4/2513荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器（3）應用范圍

工業生產：如鍋爐進水預熱、牛奶加工、魚肉食品加工、制革續絲、印染及電影膠卷沖洗等。生活及服務業：如集體浴室、住宅、別墅、理發館、餐廳、醫院、旅館等。采暖、空調及制冷：美國、日本、西歐和中國都有采暖、空調及制冷示范工程，但成本較高。農業生產：農作物干燥、溫水養魚、溫室種植及養殖、中藥材干燥、傳統工藝品烘干等。游泳池加熱：國內已經建成或計劃興建全年使用的室內太陽能游泳池。2025/4/2514荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器（4）構造平板型太陽集熱器一般由吸熱板、蓋板、保溫層和外殼等組成，如圖所示。平板型太陽集熱器組成示意圖2025/4/2515荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器（5）工作過程陽光透過玻璃蓋板照射在表面有涂層的吸熱板上，吸熱板吸收太陽輻射能量后溫度升高，將熱量傳遞給集熱器內的工質，工質溫度升高后，作為有用能量輸出。2025/4/2516荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器（6）性能參數1）能量平衡方程平板型太陽集熱器實際上是一個熱交換器，是將太陽輻射能轉換成熱能的設備。其能量平衡，如圖所示。平板型太陽集熱器能量平衡圖--單位時間內集熱器的有用輸出能量；--單位時間內集熱器的能量損失；--單位時間內集熱器的熱容變化率。2025/4/2517荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器

--單位時間內集熱器吸收到的太陽輻射能量：--單位時間內集熱器的有用輸出能量；--單位時間內集熱器的能量損失；--單位時間內集熱器的熱容變化率。2025/4/2518荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器也可寫成

Ac--集熱器采光面積，m2；HR--太陽輻照度，W/m2；(τa)--蓋板透過率與吸熱板吸收率的乘積，％。2025/4/2519荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器

--單位時間內集熱器的能量損失：UL--集熱器總熱損系數，W／(m2.℃)；

tp,ta--吸熱板和環境溫度，℃。2025/4/2520荊有印nt2443@163.com2.1平板型太陽集熱器--單位時間內集熱器的有用輸出能量：--單位時間內集熱器的熱容變化率：tf.o,tf.i--集熱器的出、入口處介質溫度，℃；M--集熱器單位面積介質的質量流量，kg／(m2.h)；Cp--介質的定壓比熱，kJ／(kg.℃)；Cc--集熱器的熱容量，kJ/℃；τ--時間，s；t--溫度，℃。2025/4/2521荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器2.2真空管太陽集熱器采用高真空技術和優質選擇性吸收涂層，大大降低了集熱器的總熱損真空管太陽集熱器可以在中、高溫下運行，也能在寒冷的冬季及低日照與天氣多變的地區運行尤其在陰天及每天早晚和冬季具有比一般平板型太陽集熱器高得多的集熱效率。按真空管封裝結構分為：

--全玻璃真空管太陽集熱器

--金屬--玻璃真空管太陽集熱器2025/4/2522荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器⑴全玻璃真空管太陽集熱器由多根全玻璃真空太陽集熱管插入聯箱而組成。1--水箱外殼

2--保溫層3--水箱內膽4--排氣溢流孔5--密封膠圈

6--外水箱端蓋7--防塵圈

8--電加熱器預留孔9--真空集熱管10--進出水孔11--漫反射板12--護罩尾托

13--支架2025/4/2523荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器⑴全玻璃真空太陽集熱管1)構造由內、外兩層玻璃管構成內管外表面具有高吸收率和低發射率的選擇性吸收膜夾層之間抽成高真空，其形狀如一個細長的暖水瓶膽2025/4/2524荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器全玻璃真空集熱管1-外玻璃管2-內玻璃管3-真空4-有支架的消氣劑5-選擇性吸收表面2025/4/2525荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器全玻璃真空集熱管太陽能熱水器，是利用真空集熱管所具有高太陽能吸收比和低發射比涂層，將吸收的太陽輻射轉換成熱能，將管內的水加熱，利用冷水比重大、熱水比重輕的自然循環的原理，在真空管內形成冷水下沉、熱水上浮的自然循環，通過不斷的循環，最終使水箱內的水溫逐漸升高，并儲存與其中。2)工作原理：2025/4/2526荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器2）種類和特點全玻璃真空太陽集熱管盡管有許多優點，但由于管內裝水，在運行過程中若有1根管壞了，整個系統就要停止工作。為此人們開發了：

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全玻璃U形管真空集熱管

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全玻璃熱管真空集熱管2025/4/2527荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器全玻璃U形管真空集熱管2025/4/2528荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器全玻璃熱管真空集熱管2025/4/2529荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器2025/4/2530荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器真空管內沒有水，如果1支真空集熱管損壞，不會影響整個系統的運行。特點：不改變全玻璃真空太陽集熱管的結構，產品運行的可靠性提高。2025/4/2531荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器⑵金屬--玻璃真空管太陽集熱器同樣也是由多根同種類型的真空集熱管組合而成。根據集熱管的結構，可以分為：U形管式、同軸套管式、熱管式、內聚光式、直通式和貯熱式等。1）U形管式真空集熱管如圖所示。按插入管內的吸熱板形狀不同又分為平板翼片和圓柱形翼片。2025/4/2532荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器

U形管式真空集熱管平板翼片圓柱形翼片2025/4/2533荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器

2）同軸套管式真空集熱管同軸套管式真空集熱管又稱直流式真空集熱管，如圖所示。同軸套管式真空集熱管吸熱管是兩根內外相套的金屬管，外管與吸熱板加以焊接，外管底部封死，外管與玻璃熔封并引出真空管外，真空管內抽真空。2025/4/2534荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器工作時冷水從內管進入，經吸熱板加熱后，熱水通過內外管的夾層向外流出。特點：熱效率較高，運行可靠。3）熱管式真空集熱管根據吸熱板的不同，熱管式真空集熱管又分為：熱管--平板翼片結構和熱管--圓筒翼片結構。2025/4/2535荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器組成：由熱管、吸熱板、真空玻璃管組成。工作原理：太陽光透過玻璃照射到吸熱板上，吸熱板吸收的熱量迅速將熱管內的工質汽化，被汽化的工質升到熱管冷凝端，加熱水箱或聯箱中的水，同時工質放出汽化潛熱后冷凝成液體，在重力作用下又流回熱管的下端，如此重復工作，不斷地將吸收的輻射能及時迅速地傳遞給需要加熱的介質(水)。熱管--平板翼片熱管--圓筒翼片2025/4/2536荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器4）內聚光式真空集熱管內聚光式真空集熱管是在真空管內加聚光反射面的一種集熱管，如圖所示。組成：由聚光反射面、吸熱管和真空玻璃管等組成。特點：運行溫度較高，有時可達150℃以上；不需要跟蹤設備；制造比較困難。

內聚光式真空集熱管2025/4/2537荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器5）直通式真空集熱管如圖所示。按真空管內的吸熱結構，可分為吸熱管板結構與吸熱管結構。直通式真空集熱管吸熱管板吸熱管2025/4/2538荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器傳熱介質由吸熱管的一端流入，在真空管內加熱后，從另一端流出，故稱直通式。優點：運行溫度高和易于組裝。適合應用于大型太陽熱水工程。如果與聚光反射鏡結合使用，其溫度可達300-400℃，可用于太陽能熱發電。美國加州的KJC太陽能發電廠就是采用了該類產品，總裝機容量150MW。直通式真空集熱管吸熱管板吸熱管2025/4/2539荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器6）貯熱式真空集熱管如圖所示。它是將大直徑真空集熱管與貯熱水箱結合為一體的真空管熱水器，亦稱真空悶曬式熱水器。組成：由吸熱筒體、玻璃管金屬端蓋、支撐架和消氣劑等部件組成。特點：不需要水箱，結構緊湊，使用較為方便。貯熱式真空集熱管2025/4/2540荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器無論是真空管太陽熱水器或真空管太陽熱水工程，一般都是把多支真空集熱管通過聯箱組成集熱器單組模塊，根據需要設計多少組模塊組成整個裝置或系統，采用自然循環、定溫放水或強迫循環的方式獲得所需的熱水。下面以全玻璃真空管集熱器為實例進行介紹。⑶真空管太陽集熱器的結構2025/4/2541荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器1）全玻璃真空管集熱器的結構組成：由集熱管、反射板(有時也可不用)、聯箱、尾座和支架組成。分類：根據集熱管的安裝方位，可分為南北向放置和東西向放置。無論何種結構集熱器，平面與地面均有一個傾角。2025/4/2542荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器南北向放置的真空管集熱器東西向放置的真空管集熱器2025/4/2543荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器2）聯箱與真空集熱管的連接方式如圖所示。聯箱與真空管聯接示意圖聯箱根據需要可設計成方形或圓管形兩種，一面或兩面按設計的管間距開孔，聯箱兩端焊有進出水管，周圍應有保溫層和外殼，真空管開口端通過硅橡膠密封圈直接插入聯箱。2025/4/2544荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器

3）反射板設計由于真空集熱管成本較高，若采用密排，成本高且加工困難，為了既滿足系統熱效率和產水量的要求，又能降低成本，人們設計出各種各樣的反射板(器)。2025/4/2545荊有印nt2443@163.com2.2真空管太陽集熱器(a)平面漫反射器(b)V形反射器(c)V形與平面結合的反射器(J)圓柱面鏡反射器(e)圓柱拋物面反射器(f)復合鏡聚光反射器(g)復合拋物面反射器各種反射器與真空管的組合2025/4/2546荊有印nt2443@163.com3.太陽能熱水系統2025/4/2547荊有印nt2443@163.com3.太陽能熱水系統太陽能熱水系統指通過太陽能集熱器將水或其他傳熱工質加熱后由儲熱箱儲存，能提供生活熱水的系統。按集熱器傳熱工質的運動方式分為：

-循環式

-直流式

-悶曬式按生活熱水與集熱器傳熱工質的關系分為：

-直接式

-間接式2025/4/2548荊有印nt2443@163.com3.太陽能熱水系統

循環式：自然循環式、強制(機械)循環式。直流式：水一次通過集熱器就被加熱到所需溫度。亦稱一次式或變流量定溫放水式。悶曬式：悶曬定溫放水式、圓筒式。2025/4/2549荊有印nt2443@163.com3.1循環式太陽能熱水系統（1）自然循環式太陽能熱水系統自然循環式熱水系統原理圖儲熱水箱2.上循環管

3.集熱器;4.下循環管該系統依靠集熱器和儲熱水箱中的水溫不同產生的密度差進行溫差循環（熱虹吸循環），水箱中的水經過集熱器被不斷加熱升溫。為防止系統中熱水倒流及維持一定的熱虹吸壓頭，儲熱水箱必須置于集熱器的上方，不適合應用到大系統。2025/4/2550荊有印nt2443@163.com3.1循環式太陽能熱水系統（2）強制循環式太陽能熱水系統強制循環太陽能熱水系統運行原理圖儲熱水箱2.上循環管3.集熱器4.循環水泵;5.下循環管系統儲熱水箱的工質經下循環管路由循環水泵泵至太陽能集熱器加熱，溫度升高的工質則經上循環管路回到儲熱水箱，完成一個循環。必須由控制系統控制，以避免降溫循環現象的發生。2025/4/2551荊有印nt2443@163.com

3.2直流式太陽能熱水系統

直流式太陽能熱水系統，亦稱一次或變流量定溫放水式系統。水通過集熱器，一次被加熱到所需溫度。恒定的出口水溫通過控制集熱器入口電動調節閥的開度實現。優點：儲熱水箱不必高架于集熱器之上。缺點：控制裝置比較復雜，價格較高。2025/4/2552荊有印nt2443@163.com3.3悶曬式太陽能熱水系統（1）悶曬定溫放水式集熱器中的水不流動，當集熱器中的水悶曬到與設的溫度上限時，集熱器出入口的電磁閥全部打開，自來水進入集熱器同時將其中的熱水頂至儲熱水箱。當集熱器出口溫度逐漸降至預設溫度下限值時，電磁閥關閉，進入集熱器中的自來水重新被悶曬。適用集熱器分散在各個點，且面積比較大的系統。（2）其他方式開放式和圓筒式等。特點：集熱器和儲熱水箱合二為一，結構簡單，成本低廉，水溫不易維持。2025/4/2553荊有印nt2443@163.com4.太陽能熱水系統與建筑一體化2025/4/2554荊有印nt2443@163.com4.太陽能熱水系統與建筑一體化從太陽能熱水系統的集熱和熱水供應方式分為：

-分散式供熱水系統

-集中式供熱水系統

-集中-分散式供熱水系統2025/4/2555荊有印nt2443@163.com4.1分散供熱水系統采用分散的太陽能集熱器和分散的貯水箱供給各個用戶所需熱水的小型系統（家用太陽能熱水器）。特點：建筑物內的每個住戶或用戶擁有獨立的太陽能集熱和供熱水裝置，不同住戶或用戶間的太陽能熱水裝置彼此沒有關聯。分散供熱水系統2025/4/2556荊有印nt2443@163.com4.2集中式供熱水系統采用集中的太陽能集熱器和集中的貯水箱供給一幢或幾幢建筑物所需熱水的系統。特點：以一個單元或整棟建筑為單位共用一套太陽能熱水系統，共用太陽能集熱器和儲熱水箱。集中式供熱水系統2025/4/2557荊有印nt2443@163.com4.3集中-分散式供熱水系統采用集中的太陽能集熱器和分散的貯水箱供給一個單元或一幢建筑物所需熱水的系統。特點：以一個單元為設計單位安裝太陽能熱水系統，共用集熱器，每個住戶擁有獨立的儲熱水箱。集中集熱分戶供熱水系統集中集熱集中-分戶供熱水系統2025/4/2558荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖2025/4/2559荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖太陽能熱水采暖系統與太陽能熱水供應系統區別：-生活熱水不需要連續供應

-采暖熱水須連續供應，且要穩定可靠。

-太陽輻射受晝夜、季節、緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰雨天氣等隨機因素的影響，存在較大的間歇性和不穩定性，在太陽能熱水采暖系統中，必須設置輔助熱源。輔助熱源要根據當地太陽能資源條件，常規能源的供應狀況，建筑物熱負荷和周圍環境條件等因素，做綜合經濟性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。2025/4/2560荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖輔助熱源：

-小型燃油（氣）鍋爐

-城市熱網或區域鍋爐房

-工業廢熱

-電鍋爐

-電熱管

-地源熱泵

-生物質燃料。。。2025/4/2561荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖在農村建設的太陽能采暖項目，由于城市熱網及燃氣管線不易到達，油、電價格又較高，因此，輔助能源的應用類型多為生物質燃料。

-北京平谷區掛甲峪村，輔助熱源用生物質鍋爐提供，采用生物質壓塊成型設備，把當地的果木修剪枝條粉碎后壓縮成燃料棒或燃料塊，作為生物質鍋爐燃料，同時還用作炊事燃料。2025/4/2562荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高（70℃以上），而太陽能系統不易達到該出水溫度要求。地板采暖所需要的低溫熱水在35-55℃之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。地板采暖系統以整個地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對流散熱為主的散熱器系統相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學調節特點，且可以在比末端采用散熱器的系統低2－3℃的情況下獲得同樣的舒適感，節省供熱能耗。2025/4/2563荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖夜間采暖負荷一般大于白天，但夜間卻無太陽輻射，具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。目前太陽能采暖系統普遍采用地板輻射散熱系統作為末端。低溫地板輻射采暖散熱器采暖2025/4/2564荊有印nt2443@163.com5.太陽能熱水采暖太陽能熱水采暖系統具有較高社會效益投資相對較高，投資回收期較長房地產開發商積極性不高2025/4/2565荊有印nt2443@163.com6.太陽能制冷與空調2025/4/2566荊有印nt2443@163.com6.太陽能制冷與空調隨著我國國民經濟的迅速發展和人民生活水平的逐步提高，在全國用能量不斷增加的同時，溫室氣體的排放量也正在快速增長，我國已成為世界溫室氣體排放第二大國。因此，節約能源、減少溫室氣體排放是一項需要全社會做出不懈努力的重要任務。2025/4/2567荊有印nt2443@163.com6.1概述太陽能是一種取之不盡、用之不竭的潔凈能源。在太陽能熱利用領域中，不僅有太陽能熱水和太陽能采暖，而且還有太陽能制冷空調。換句話說，在太陽能轉換成熱能后，人們不僅可以利用這部分熱能提供熱水和采暖，而且還可以利用這部分熱能提供制冷空調。從節能和環保的角度考慮，用太陽能替代或部分替代常規能源驅動空調系統，正日益受到世界各國的重視。2025/4/2568荊有印nt2443@163.com6.1概述當前，世界各國都在加緊進行太陽能空調技術的研究。據調查，已經或正在建立太陽能空調系統的國家和地區有意大利、西班牙、德國、美國、日本、韓國、新加坡、香港等，這是由于發達國家的空調耗能在全年民用耗能中比發展中國家占有更大的比重。因此，利用太陽能進行空調，對節約常規能源、保護生態環境都具有十分重要的意義。2025/4/2569荊有印nt2443@163.com6.1概述

1.太陽能空調的優點太陽能空調的最大優點是季節適應性好。

--夏季烈日當頭，太陽輻射能量大，人們迫切需要空調

--夏季太陽輻射能量增加，用太陽能來驅動空調系統可產生更多的冷量。太陽能制冷空調可以用多種方式來實現2025/4/2570荊有印nt2443@163.com6.1概述傳統的壓縮式制冷機以氟里昂為介質，對大氣層有一定的破壞作用；吸收式制冷機以不含氟氯烴化合物的溴化鋰為介質，無臭、無毒、無害，有利于保護環境。壓縮式制冷機的主要部件是壓縮機，具有一定的噪聲；吸收式制冷機，除功率很小的屏蔽泵之外，無其他運動部件，運轉安靜，噪聲低。太陽能吸收式空調系統具有夏季制冷、冬季采暖和其他季節提供熱水三種功能，提高了太陽能系統的利用率和經濟性。太陽能吸收式空調系統與常規的壓縮式空調系統進行比較，除了季節適應性好這個最大優點之外，它還具有以下幾個主要優點：2025/4/2571荊有印nt2443@163.com6.1概述現有太陽集熱器價格較高，太陽能空調系統的初始投資偏高。在自然條件下太陽能輻照密度不高，使太陽集熱器采光面積與空調建筑面積的配比受到限制，目前只適用于層數不多的建筑。太陽能空調已開始進入實用化示范階段，但都是大型溴化鋰吸收式制冷機，目前只適用于單位的中央空調。2.太陽能空調在現階段的局限性2025/4/2572荊有印nt2443@163.com6.2制冷的基本概念及分類制冷：就是使某一系統的溫度低于周圍環境介質的溫度并維持這個低溫。根據熱力學第二定律，熱量只能自發地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳向高溫物體。人工制冷過程，就是在外界的補償下將低溫物體的熱量向高溫物體傳送的過程。2025/4/2573荊有印nt2443@163.com6.2制冷的基本概念及分類以使用的補償過程的不同，制冷可以分為兩大類：消耗熱能制冷：用熱量由高溫傳向低溫的自發過程作為補償，來實現將低溫物體的熱量傳送到高溫物體的過程。消耗機械能制冷：用機械做功來提高制冷劑的壓力和溫度，使制冷劑將從低溫物體吸取的熱量連同機械能轉換成的熱量一同排到環境介質中，從而完成熱量從低溫物體傳向高溫物體的過程。太陽能空調在建筑中的應用，屬于太陽能制冷的一種特例。2025/4/2574荊有印nt2443@163.com6.3太陽能制冷系統的類型從理論上講，太陽能制冷可以通過太陽能光電轉換制冷和太陽能光熱轉換制冷兩種途徑來實現。太陽能光電轉換制冷：太陽能→太陽能電池→電能→驅動壓縮式制冷機→制冷。太陽能光熱轉換制冷：太陽能→熱能(或機械能)→熱能(或機械能)作為外界的補償→低溫。按消耗熱能及消耗機械能，太陽能制冷系統可分為：

--太陽能吸收式制冷系統（消耗熱能）

--太陽能吸附式制冷系統（消耗熱能）

--太陽能除濕式制冷系統（消耗熱能）

--太陽能蒸汽壓縮式制冷系統（消耗機械能）

--太陽能蒸汽噴射式制冷系統（消耗熱能）2025/4/2575荊有印nt2443@163.com太陽能空調流程示意2025/4/2576荊有印nt2443@163.com吸附式吸收式固體除濕空調液體除濕空調太陽能熱驅動制冷2025/4/2577荊有印nt2443@163.com6.4吸收式制冷的工作原理吸收式制冷：利用兩種物質所組成的二元溶液作為工質來運行的。這兩種物質在同一壓強下有不同的沸點，其中高沸點的組分稱為吸收劑，低沸點的組分稱為制冷劑。常用的吸收劑--制冷劑組合形式：

--溴化鋰--水（通常適用于大中型中央空調）

--水--氨（通常適用于小型家用空調）溴化鋰水溶液是由溴化鋰和水兩種成分組成，它的性質跟純水不相同。純水的沸點只與壓力有關，而溴化鋰水溶液的沸點不僅與壓力有關，而且與溶液的濃度有關。2025/4/2578荊有印nt2443@163.com6.4吸收式制冷的工作原理溴化鋰吸收式制冷機組成:

溴化鋰吸收式制冷機工作原理示意圖--由發生器、冷凝器、蒸發器和吸收器等幾部分組成，如圖所示。2025/4/2579荊有印nt2443@163.com6.4吸收式制冷的工作原理當溴化鋰水溶液在發生器內受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝結；隨著水的不斷汽化，發生器內的溶液濃度不斷升高，進入吸收器；當冷凝器內的水通過節流閥進入蒸發器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷的目的。溴化鋰吸收式制冷機工作原理示意圖2025/4/2580荊有印nt2443@163.com6.4吸收式制冷的工作原理低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的濃溴化鋰溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由溶液泵送回發生器，完成整個循環。如此循環，連續制取冷量。由于這種制冷方式是利用吸收劑的質量分數變化來完成制冷劑循環的，所以被稱為吸收式制冷。溴化鋰吸收式制冷機工作原理示意圖2025/4/2581荊有印nt2443@163.com6.5太陽能吸收式制冷的工作原理所謂太陽能吸收式制冷，就是利用太陽集熱器將水加熱，為吸收式制冷機的發生器提供其所需要的熱媒水，從而使吸收式制冷機正常運行，達到制冷的目的。太陽能吸收式空調系統主要由太陽集熱器、吸收式制冷機、空調箱(或風機盤管)、鍋爐、貯水箱和自動控制系統等幾部分組成。由此可見，太陽能吸收式空調系統是在常規吸收式空調系統的基礎上，再增加太陽集熱器、貯水箱和自動控制系統等主要部件。2025/4/2582荊有印nt2443@163.com太陽能驅動溴化鋰-水吸收式系統太陽能集熱器2025/4/2583荊有印nt2443@163.com6.5太陽能吸收式制冷的工作原理太陽能吸收式空調系統可以實現夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活熱水等多項功能，其工作原理如圖所示。太陽能吸收式空調系統工作原理示意圖2025/4/2584荊有印nt2443@163.com6.5太陽能吸收式制冷的工作原理在夏季，被太陽集熱器加熱的熱水首先進入貯水箱，當熱水溫度達到一定值時，由貯水箱向吸收式制冷機提供熱媒水；從吸收式制冷機流出并已降溫的熱水流回到貯水箱，再由太陽集熱器加熱成高溫熱水；吸收式制冷機產生的冷媒水通向空調箱（或風機盤管），以達到制冷空調的目。當太陽能不足以提供高溫熱媒水時，可由輔助鍋爐補充熱量。太陽能吸收式空調系統工作原理示意圖2025/4/2585荊有印nt2443@163.com6.5太陽能吸收式制冷的工作原理在冬季，同樣先將太陽集熱器加熱的熱水進入貯水箱，當熱水溫度達到一定值時，由貯水箱直接向空調箱（或風機盤管）提供熱水，以達到供熱采暖的目的。當太陽能不能滿足要求時，也可由輔助鍋爐補充熱量。在非空調采暖季節，只要將太陽集熱器加熱的熱水直接通向生活用貯水箱中的熱交換器，就可將貯水箱中的冷水逐漸加熱以供使用。太陽能吸收式空調系統工作原理示意圖2025/4/2586荊有印nt2443@163.com6.5太陽能吸收式制冷的工作原理正因為太陽能溴化鋰吸收式制冷系統具有夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活熱水等多項功能，所以目前在世界各國應用較為廣泛。不過，由于我國目前尚未實現小型溴化鋰吸收式制冷機的商品化生產，這就在一定程度上限制了太陽能吸收式空調的推廣應用。2025/4/2587荊有印nt2443@163.com6.6太陽能吸附式制冷系統太陽能吸附式制冷系統：是將太陽集熱器與吸附器合二為一。太陽能吸附式制冷系統多用于制冰，也有用于空調，而且主要應用于小型家用空調。太陽能吸附式制冷系統的吸附劑--制冷劑組合可以有不同的選擇，如

--沸石--水

--活性碳--甲醇。。。這些物質均無毒、無害，也不會破壞大氣臭氧層。2025/4/2588荊有印nt2443@163.com6.6太陽能吸附式制冷系統太陽能吸附式制冷系統主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、蒸發貯液器、風機盤管等部分組成，如圖所示。太陽能吸附式制冷系統工作原理示意圖2025/4/2589荊有印nt2443@163.com6.6太陽能吸附式制冷系統白天太陽輻照充足時，太陽能吸附集熱器吸收太陽輻射能后，吸附床溫度升高，使制冷劑從吸附劑中解吸，太陽能吸附集熱器內壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經冷卻介質(水或空氣)冷卻后凝結為液態，進入蒸發貯液器。這樣，太陽能就轉化為代表制冷能力的吸附勢能貯備起來，實現化學吸附潛能的貯存。太陽能吸附式制冷系統工作原理示意圖水或空氣2025/4/2590荊有印nt2443@163.com6.6太陽能吸附式制冷系統夜間或太陽輻照不足時，環境溫度降低，太陽能吸附集熱器通過自然冷卻后，吸附床溫度下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產生制冷效果。產生的冷量一部分通過冷媒水從風機盤管(或空調箱)輸出，另一部分貯存在蒸發貯液器中，可在需要時根據實際情況調節制冷量。太陽能吸附式制冷系統工作原理示意圖2025/4/2591荊有印nt2443@163.com6.7太陽能除濕式制冷系統從形式上看，除濕式制冷原理與吸附式制冷原理似乎有些相近，二者都是利用吸附原理來實現降溫制冷的。但兩者畢竟有所不同

--除濕式制冷是利用干燥劑來吸附空氣中的水蒸氣以降低空氣的濕度進而實現降溫制冷的

--吸附式制冷則是利用吸附劑來吸附制冷劑以實現降溫制冷的。除濕式制冷系統使用的干燥劑是具有吸水性的物質，有

--固態干燥劑（如硅膠）

--液態干燥劑（如氯化鈣、氯化鋰）2025/4/2592荊有印nt2443@163.com6.7太陽能除濕式制冷系統對于固態干燥劑，除濕器可采用蜂窩轉輪形式；對于液態干燥劑，除濕器可采用填料塔形式。太陽能除濕式制冷系統主要由太陽集熱器、除濕器、換熱器、冷卻器、再生器等幾部分組成，如圖所示。太陽能除濕式制冷系統工作原理示意圖2025/4/2593荊有印nt2443@163.com6.7太陽能除濕式制冷系統太陽能除濕式制冷系統工作時：處理的濕空氣進入轉輪除濕器，被干燥劑絕熱除濕，此時由于空氣中水蒸氣的潛熱轉化為顯熱，因而成為溫度高于入口溫度的干燥熱空氣。干燥熱空氣經過換熱器被冷卻，再經過冷卻器進一步冷卻到要求的狀態，然后送入室內，使室內達到降溫制冷的目的。2025/4/2594荊有印nt2443@163.com6.7太陽能除濕式制冷系統吸濕后的干燥劑需要加熱進行再生，太陽集熱器可為再生器提供熱源。太陽能除濕式制冷系統，既可采用平板型太陽集熱器，也可采用真空管太陽集熱器。2025/4/2595荊有印nt2443@163.com6.7太陽能除濕式制冷系統室外空氣經過冷卻器后被冷卻，再進入換熱器去冷卻干燥的熱空氣，同時自身又達到預熱狀態；此空氣在再生器被加熱到需要的再生溫度，然后進入轉輪除濕器，使干燥劑得以再生；干燥劑中的水分釋放到再生氣流里，此濕熱的空氣最終排放到大氣中去。2025/4/2596荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統蒸汽壓縮式制冷是一種傳統的制冷方式。蒸汽壓縮式制冷機主要由壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器等幾部分組成，各部分之間用管道連接成一個封閉系統，如圖所示。蒸汽壓縮式制冷機工作原理圖1．蒸汽壓縮式制冷的工作原理2025/4/2597荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統當蒸汽壓縮式制冷機工作時：壓縮機將蒸發器所產生的低壓（低溫）制冷劑蒸汽吸入壓縮機汽缸內，經壓縮后，制冷劑蒸汽壓力升高（溫度也升高）到稍大于冷凝壓力，然后再將高壓制冷劑蒸汽排至冷凝器。在冷凝器內，溫度和壓力較高的制冷劑蒸汽與溫度較低的冷卻介質（水或空氣）進行熱交換而冷凝成液體。2025/4/2598荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統這部分液體經節流閥節流降壓（同時降溫）后進入蒸發器，在蒸發器內吸收待冷卻物體的熱量而汽化。這樣，待冷卻物體便得到冷卻，從而實現了制冷的目的。蒸發器所產生的制冷劑蒸汽又被壓縮機吸走。因此，制冷機在系統中經過壓縮、冷凝、節流、汽化這樣四個過程，完成一個制冷循環。如果循環不斷進行，便實現連續制冷。2025/4/2599荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統常規的蒸汽壓縮式制冷機中的壓縮機是由電機驅動的，太陽能蒸汽壓縮式制冷系統中的壓縮機是由熱機驅動的。太陽能蒸汽壓縮式制冷系統的組成：由太陽集熱器、蒸汽輪機和蒸汽壓縮式制冷機等三大部分組成。它們分別依照太陽集熱器循環、熱機循環和蒸汽壓縮式制冷機循環的規律運行，如圖所示。2．太陽能蒸汽壓縮式制冷的工作原理2025/4/25100荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統太陽能蒸汽壓縮式制冷系統工作原理示意圖2025/4/25101荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統在太陽集熱器循環中，水或其他工質被太陽集熱器加熱至高溫狀態，先后通過汽液分離器、鍋爐、預熱器，分別幾次放熱，溫度逐步降低，然后又進入大陽集熱器再進行加熱。如此周而復始，使太陽集熱器成為熱機循環的熱源。2025/4/25102荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統在熱機循環中，低沸點工質由汽液分離器出來時，壓力和溫度升高，成為高壓蒸汽，推動蒸汽輪機旋轉而對外作功，然后進入熱交換器被冷卻，再通過冷凝器而被冷凝成液體。該液態的低沸點工質又先后通過預熱器、鍋爐、汽液分離器，再次被加熱成高壓蒸汽。由此可見，熱機循環是一個消耗熱能而對外作功的過程。2025/4/25103荊有印nt2443@163.com6.8太陽能蒸汽壓縮式制冷系統在蒸汽壓縮式制冷機循環中，蒸汽輪機的旋轉帶動了制冷壓縮機的旋轉，然后再經過上述蒸汽壓縮式制冷機中的壓縮、冷凝、節流、汽化等過程，完成制冷機循環。在蒸發器外側流過的空氣被蒸發器吸收其熱量，從較熱的空氣變為較冷的空氣，將這較冷的空氣送入房間內而達到降溫空調的效果。2025/4/25104荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統蒸汽噴射式制冷與蒸汽壓縮式制冷不同，蒸汽壓縮式制冷是通過消耗機械能作為補償來實現制冷的，而蒸汽噴射式制冷是利用具有一定壓力的蒸汽消耗熱能作為補償來實現制冷的。蒸汽噴射式制冷機的組成：由蒸汽噴射器、蒸發器和冷凝器等三部分組成，如圖所示。蒸汽噴射式制冷機工作原理示意圖1．蒸汽噴射式制冷的工作原理2025/4/25105荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統其中，蒸汽噴射器又包括噴嘴、吸入室、混合室和擴壓室等部分，如圖所示。蒸汽噴射器結構示意圖2025/4/25106荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統當蒸汽噴射式制冷機工作時，一定壓力（通常為4~8bar）的蒸汽通過蒸汽噴射器的噴嘴，在噴嘴出口處得到很高的流速（通常為1000~1200m/s)，并降到很低的壓力，于是便將蒸發器抽吸成一定的低壓。循環水泵將制冷系統的空調回水送入蒸發器后，進行噴淋。2025/4/25107荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統在蒸發器中，部分空調回水在低壓下蒸發成水蒸汽。這部分水在汽化時，從未汽化的水中吸收熱量，從而使那部分未汽化的水溫度降低，成為空調的冷媒水。冷媒水通過空調箱（或風機盤管），又使周圍空氣的溫度降低，進入房間后就達到降溫空調的效果。2025/4/25108荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統由于蒸發器中的蒸汽連續地被蒸汽噴射器抽走，使蒸發器始終保持一定的真空，這樣就使空調回水在蒸發器中不斷地蒸發而得到冷卻。蒸汽噴射器將從蒸發器抽來的蒸汽送入噴射器的混合室，在混合室與工作蒸汽混合。混合蒸汽進入噴射器的擴壓室后，速度降低，壓力升高，使混合蒸汽的動能變成勢能，然后進入冷凝器。混合蒸汽被冷卻水冷凝后成為液體，從冷凝器的下部排入冷卻水池。2025/4/25109荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統太陽能蒸汽噴射式制冷系統的組成：由太陽集熱器和蒸汽噴射式制冷機兩大部分組成，如圖所示。太陽能蒸汽噴射式制冷系統工作原理示意圖2．太陽能蒸汽噴射式制冷的工作原理2025/4/25110荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統在太陽集熱器循環中，水或其他工質被太陽集熱器和鍋爐先后加熱，溫度升高，再去加熱低沸點工質至高壓狀態。高壓蒸汽進入蒸汽噴射式制冷機后放熱，溫度迅速降低，然后又回到太陽集熱器再進行加熱。如此周而復始，使太陽集熱器成為蒸汽噴射式制冷機循環的熱源。2025/4/25111荊有印nt2443@163.com6.9太陽能蒸汽噴射式制冷系統在蒸汽噴射式制冷機循環中，低沸點工質的高壓蒸汽通過蒸汽噴射器的噴嘴，因流出速度高、壓力低，就吸引蒸發器內生成的低壓蒸汽，進入混合室。此混合蒸汽流經擴壓室后，速度降低，壓力增加，然后進入冷凝器被冷凝成液體。該液態的低沸點工質在蒸發器內蒸發，吸收冷媒水的熱量，從而達到制冷的目的。2025/4/25112荊有印nt2443@163.com7.太陽能發展趨勢與前景2025/4/25113荊有印nt2443@163.com7.太陽能發展趨勢與前景制約太陽能開發利用的因素聚能式太陽能能量傳輸與利用太陽能供熱與制冷技術低成本規模化應用多能互補的太陽能復合能量利用系統前景展望2025/4/25114荊有印nt2443@163.com7.1制約太陽能發展的主要因素能量密度低，大面積收集困難能流不穩定，利用具有間斷性開發成本高，商業化競爭力弱

高效、低成本、規模化是進一步推進太陽能利用的關鍵！難以實現對化石能源的大規模替代2025/4/25115荊有印nt2443@163.com7.2聚光系統及其應用2025/4/25116荊有印nt2443@163.com7.2聚光系統及其應用線聚焦太陽能集熱器2025/4/25117荊有印nt2443@163.com7.2聚光系統及其應用聚光太陽能即可用來集熱、發電，也可用來驅動熱化學反應和光催化、光電化學反應等。由于能夠以較低成本獲得較高效率，聚光太陽能技術已受到越來越多的重視，正在成為國際太陽能利用技術的重要發展方向聚光太陽能技術研究：烝待解決的核心科學問題之一是長壽命鏡面、選擇性吸收涂層、防反射膜材料的設計、制備與構造原理等研究2025/4/25118荊有印nt2443@163.com7.2聚光系統及其應用聚能器、集熱系統傳熱過程（傳熱、對流、輻射）研究；聚能器、集熱系統（聚光器、吸收器）優化設計與新型集熱器的開發；高溫、高熱流密度條件下的安全傳熱與測量技術。太陽能聚能、集熱理論與技術研究：目的：減少熱損、提高效率、降低成本、增加可靠性2025/4/25119荊有印nt2443@163.com7.2聚光系統及其應用聚能太陽能轉換利用的理論極限：2025/4/25120荊有印nt2443@163.com7