新能源思考题

新能源利用技术思考题河北工业大学能环热能C103班冯昭 1904890070第一讲新能源基本概念1、新能源的概念是什么？正在研发利用、但尚未普遍利用的能源2、新能源就是可再生能源吗？不一定，可再生能源是在自然界中不会随着本身的转化或人类利用而日益减少，能在较短周期内得到补充的能源。

3、可再生能源是取之不尽用之不竭的吗？注意时间尺度问题，在很短的时间尺度上，即使是可再生能源也会枯竭。

第二讲太阳能基础知识1、我们感觉到早晚的太阳辐射强度要比正午时弱，原因是什么？大气质量不同（太阳光在大气中的衰减路程不同）造成的2、太阳能热水器的集热器方位角和倾角应该如何设置以适应季节的变化？全年使用时，取集热器倾角等于当地纬度，冬季使用时，取倾角为当地纬度+10度，夏季使用时取当地纬度-10度。

方位角在正南±5度。

3、在当地时间正午12点时，太阳正好在我们的头顶正上方，这句话对吗？不对，在正午12时，只有一个地方的太阳高度角为90度，其余地方太阳都不是正好在头顶正上方。

而且，当地时间与真太阳时是有偏差的，所以，按照当地时间的正午去评判太阳的位置更是不合适的。

4、几个基本概念的理解：太阳赤纬角、太阳高度角、太阳天顶角、太阳方位角、时角、真太阳时、太阳入射角太阳赤纬角δ：由地心指向日心的连线与地球赤道平面之间的夹角太阳高度角αs：观察者所在地平线与观察者和太阳连线之间的夹角太阳天顶角θz：观察者所在地的天顶与观察者和太阳连线之间的夹角太阳方位角γs：自观察者所在地朝正南的水平线和观察者与太阳连线在地平面上的投影之间的夹角时角ω：观察者与太阳连线在赤道平面的投影与m轴（自地心指向观察者所在子午圈与赤道平面的交点）之间的夹角真太阳时：真正太阳升起降落的时间太阳入射角θ：太阳光线与接收表面法线之间的夹角5、河北工业大学北辰校区节能楼（ 39.238 ︒N，117.066︒E ）屋顶布置的集热器倾角为25︒，方位角为-21 ︒，试计算：（1）5月1日和12月1日的日出、日落北京时刻，以及日出、日落太阳方位角；（2）在5月1日和12月1日该集热器能接收到太阳辐射的北京时间。

解：第三讲 太阳能热利用——太阳能集热器1、聚光型集热器依靠跟踪器使得聚光镜的采光面与太阳直射保持垂直，所以聚光型集热器获得的太阳辐射强度比非聚光型集热器高，聚光型集热器的效率比非聚光型的大，对吗？不对，考虑太阳光的直射散射问题太阳直射时，聚光型集热器效率较高，而对于散射太阳光，非聚光型集热器效率较高2、平板型、真空管型、聚光型集热器各有何特点？它们的热量损失有何不同？ 平板型：结构简单，不需要跟踪；工作可靠，成本较低；可同时接收直射辐射和散射辐射；热流密度较低，工质温度较低，运行安全。

能量损失主要是吸热板与透明盖板之间的对流损失和辐射热损失真空管型：吸热体与透明盖层之间抽成真空；减少集热器的传导、对流和辐射热损失；集热器基本单元为圆管形状，而不是平板。

由于真空使得传导对流和辐射热损失大大减少聚光型：利用反射器、透镜或其他光学器件将进入采光口的太阳辐射改变方向并会聚到吸热体上；只能聚焦直射光，通常设置跟踪装置，保持聚光镜的采光面与太阳直射相垂直。

能量损失产生的原因较多：镜面不完全反射，镜面光学误差，方位误差，吸热体表面的反射，吸热体的长波辐射和对流损失3、同一台集热器，冬天和夏天的效率哪个更高？为什么？ 夏天效率高，集热器效率：G U f 0a T T η--=η相比较于冬天，夏天环境温度高，因而温差a T T -f 小，太阳辐照度G 大，因此夏天集热器效率高于冬天4、用于计算集热器效率的面积有哪几种？分别是什么含义？采光面积a A ：非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积轮廓采光面积c A ：太阳光投射到集热器的最大有效面积吸热体面积AN A ：对于非聚光型集热器，是指吸热体的最大投影面积对于聚光型集热器，是指用于吸收太阳辐射的吸热体表面积集热器总面积G A ：整个集热器的最大投影面积5、聚光比的概念 聚光比：AR A A C ==吸热体面积采光面积 聚光比越大，集热温度越高第四讲太阳能热利用——太阳热水系统1、太阳热水系统的类型有哪些？各种系统有何优缺点？自然循环热水系统：优点：结构简单，运行安全可靠，不需要循环水泵缺点：蓄水箱必须置于集热器的上方，造成建筑物或构架的重负；集热效率随水温升高而下降强制循环热水系统：优点：水箱低于集热器位置，安装方便，水循环速度增加，集热器效率高，便于防冻缺点：驱动水泵耗电，存在控制系统需要维护，断电失灵不能工作，水质易被污染直流式热水系统：优点：补水来自自来水，具有压头，保证水循环动力，不需设置水泵；贮水箱可以放在室内，减轻了屋顶载荷，有利于贮水箱保温，减少热损失；完全避免了热水与集热器入口冷水的掺混；可以取消补给水箱；阴天只要见晴，就可得到一定量的适用热水；便于实现冬季夜间系统放空防冻；可用热水时间比自然循环式要早缺点：系统较复杂2、什么是太阳能保证率？太阳热水系统设计中应如何取值？太阳能保证率f：太阳能热水系统中由太阳能部分提供的能量占系统总负荷的百分率f=40%—80%在太阳能资源丰富区，太阳能热水系统的年太阳能保证率宜大于60%；较富区宜大于50%；一般区宜大于40%；贫乏区应进行技术经济分析，可降至40%以下。

3、太阳热水系统设计原则是什么？太阳热水系统设计应遵循节水节能、经济适用、安全可靠、维护简便、美观协调、便于计量的原则。

根据使用要求、耗热量及用水分布情况，结合建筑形式、其他可用能源种类和热水需求量等条件，来选择太阳热水系统形式。

4、太阳热水系统形式选择应考虑哪些因素？太阳热水系统类型的选择，不仅要考虑建筑美观，合理设计集热器安装位置，还要结合建筑功能及其对热水供应方式的需求，综合考虑环境、气候、太阳能资源、常规辅助能源类型和可供给条件、施工条件等诸多因素，比较不同类型太阳热水系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析，在充分综合比较后，酌情选择适用的、性能价格比高的太阳热水系统类型。

5、太阳热水系统设计包括哪些内容？设计思路是什么？热水系统类型的选择；集热器倾角、方位角、集热面积的确定；贮热水箱容积确定；循环水管与水箱的连接问题；集热器的布置选择类型→确定集热器面积（根据水箱容积600L）→确定贮热水箱容积→研究水管水箱连接问题→研究集热器连接方式第五讲太阳能热利用——干燥与采暖系统1、太阳能干燥与传统干燥相比有何特点？产品质量有何不同？提高生产效率；提高产品质量；节约常规能源；保护自然环境。

对于产品质量：太阳能干燥是在相对密闭的装置内进行，可以使物料避免风沙、灰尘、苍蝇、虫蚁等的污染，也不会因天气反复变化而变质。

2、太阳能干燥有几种方式?简述其工作原理温室型：闷晒式：在太阳辐照下，干燥器内空气中的水汽含量逐渐增多。

由于透明盖层的温度较低，所以当干燥器内的水汽含量增多到一定程度时，就会有水滴凝结在上面，然后水珠沿着倾斜放置的透明盖层汇集到中间的低凹处，最后滴落到引水槽中并流到干燥器的外面起到干燥目的。

通风式：当干燥器受到太阳辐照后，物料中的水分便蒸发出来，箱内空气的温度和湿度都相应地提高。

由于热空气的密度较小，它就从四周的通风孔逸出；冷空气的密度较大，通过底部的通风孔补入，这样就可以使物料逐渐干燥。

集热器型：在太阳辐照下，太阳能空气集热器收集能量加热空气，再由风机将热空气送入干燥室内进行干燥作业。

集热器-温室型：综合温室型和集热器型两种干燥方式，被干燥物料不仅直接吸收透过玻璃盖板的太阳辐射，而且又受到来自空气集热器的热空气冲刷，从而达到干燥效果。

整体式：将空气集热器与干燥室两者合并在一起成为一个整体；干燥室本身就是空气集热器，同样，空气集热器中放入物料构成干燥室3、太阳能干燥过程中其物料的传热方式有几种？热传导，对流，热辐射4、按照收集太阳能的方法的不同太阳能采暖系统有哪些类型？各有何优缺点？主动式太阳房：优点：供暖质量高，可与常规能源供暖系统媲美；缺点：一次性投资大，设备利用率低，控制系统较复杂，需要专业技术人员进行维护管理。

被动式太阳房：优点：结构简单，造价低廉，管理运行简便，节能效果好；缺点：吸热量少，室温不高且波动大，舒适性差。

在夜晚、室外温度较低或连续阴天时需要辅助热源来维持室温。

5、按照集热与供暖的形式不同，被动式太阳房有哪些形式？各种形式的适应性如何？直接受益式：适用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间，如教室、办公室、住宅的起居室等。

如果窗户有较好的保温措施，也可用于住宅的卧室等房间。

集热蓄热墙式：常和直接受益式及附加阳光间式组成各种不同用途的房间供暖形式，可调整集热蓄热墙的面积，满足各种房间对蓄热要求的不同，这种组合适用于各种房间的要求。

集热墙式：适宜于在白天使用、早上需要尽快提高房间温度的建筑类型。

附加阳光间式：适宜种花卉、果树的房间，也可成为毗连种植温室，还可晒衣物。

屋顶集热蓄热式：适用于南方冬季不结冻地区。

6、被动式太阳房设计时需要注意的问题有哪些？建筑物本身的合理方位和布局，太阳能可利用的条件，建筑选址与太阳能利用的关系，太阳房外形对保温的影响，太阳房性能指标的估计（日平均室内气温、全天室温波动率、太阳能保证率SHF、太阳房节能率SSF、负荷集热比LCR），太阳房的热性能分析和热系统的选择。

7、太阳能热水供暖系统与普通太阳能热水工程（系统）有何不同？太阳能热水供暖系统：供暖系统注重采暖季节使用，然而，一年中最需要采暖的季节即冬季太阳辐照低并且环境温度低，因此太阳能热水供暖系统效率不高，热损失较大。

普通太阳能热水工程：热水工程几乎一年均可使用，虽然冬季效果较差，但是夏季效果很好，一年平均来看，热效率较高，经济回收效益也较好。

第六讲太阳能利用——温室、制冷及热发电技术1、太阳能温室应如何设计才可以获得较好的采光效果？温室的方位：基本上是东西延长、坐北朝南，为了早见阳光可向南偏东10︒。

北纬40 ︒以北的地区，冬天早上气温过低，为接受太阳光而过早打开苫布得不偿失。

在严寒地区，为延长午后光照蓄热时间以利于夜间保温，以南偏西10︒左右为好。

前屋面倾角：北纬40︒以南，取为23︒～25︒，北纬40︒以北，倾角大于25︒。

采光屋面形状：采光屋面的水平投影占温室跨度的比例在6/7～2/3范围内。

后坡短而采光面所占比例大的温室采光效果好。

采光面形状主要有半圆拱形、椭圆拱形、两折式（大小双斜面式、一斜一立式）和三折式4种形式。

2、太阳能制冷与常规制冷相比有何优点？采用的工质不含氟里昂，硅胶、活性碳、甲醇、溴化锂等均无毒无害，对大气层的保护意义明显。

太阳能制冷设备几乎不消耗电能等常规能源，因此运行成本几乎可以忽略不计，非常节能。