新能源利用

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能源与环境工程
舒新前
中国矿业大学（北京）
清洁能源与环境工程研究所
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E-mail：******@
第二章 新能源利用
1. 太阳能利用
2. 风能利用
3.
目前中国市场上最常见的是全玻璃太阳能真空集热管。结构分为外管、内管，在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铬等吸热膜，金属管焊接在集热板上，平板集热器较真空管集热器成本稍高，近几年平板集热器呈现上升趋势，尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。，选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。
保温水箱
储存热水的容器。通过集热管采集的热水必须通过保温水箱储存，防止热量损失。太阳能热水器的容量是指热水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。对承压式太阳能热水器，其容量指可发生热交换的介质容量。
太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。
水箱内胆是储存热水的重要部分，其用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保温效果，在寒冷季节尤其重要。目前较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。
保温水箱要求保温效果好，耐腐蚀，水质清洁。
支架及连接管道
支架是支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，稳定性高，抗风雪，耐老化，不生锈。材质一般为不锈钢、铝合金或钢材喷塑。
连接管道是平板热水器将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的管道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。
太阳能热水器至用户端也使用连接管道。热水管道必须做保温处理。
控制部件
一般家用太阳能热水器需要自动或半自动运行，控制系统是不可少的，常用的控制器是自动上水、水满断水并显示水温和水位，带电辅助加热的太阳能热水器还有漏电保护、防干烧等功能。目前市场上有手机短信控制的智能化太阳能热水器，具有水位水位查询、故障报警、启动上水、关闭上水、启动电加热等功能，方便了用户生活。
2 风能利用技术
在自然界的能源中，风能是极其丰富的。据粗略估计，近期可以利用的风能总功率约为106～107兆瓦，这个数值比全世界可以利用的水力资源大10倍。但是，这笔巨大的自然财富还有待人类去大力开发。
现代利用风能的主要方式是风力发电，它的核心是风轮机。风轮机可以分为水平轴和垂直轴两大类。风力机是把风的动能转换成机械能的机械设备。风力机通常由风轮、对风装置、调速（限速）机构、传动装置、作功装置、储能装置、塔架及附属部件组成。本讲以水平轴升力型风力机为例，介绍风力机的基本结构。
风轮
风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。风轮一般由叶片、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（如下图）。叶片横截面形状有3种：平板型、弧板型和流线型。风力发电机叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。
下面为风轮示意图：
对风装置
自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，就应设置对风装置，以跟踪风向的变化，保证风轮始终处于通风状况。常用的风力机的对风装置有尾舵（尾翼）、舵轮、电动机构和自动对风4种。
（1）尾舵
尾舵也称尾翼，是常见的一种对风装置，微型、小型风力机普遍应用此种装置。尾舵形状如图2所示，它的翼展与弦长之比为,2-5，对风向变化反应敏感，跟踪性好。
尾舵的面积多为风轮旋转面积的15%-20%，-。尾舵常处于风轮后面的尾流区里，为了避开尾流的影响，可将尾舵翘起安装，高出风轮。
（2）舵轮
在风轮后面装有两个平行的多叶片式小风轮，此为舵轮（见下图），其旋转面与风轮扫掠面相垂直。风力机工作时，风轮对准风向，舵轮旋转平面与风向平行，所以舵轮不转动。当风向变化时，舵轮与风向成某一角度，在风力作用下舵轮开始旋转，通过传动系统，使风力机的风轮再对准风向，舵轮旋转平面又恢复到与风向平行的位置，便停止转动。舵轮对风装置比尾舵工作地平稳，多用于中型风力机上。
（3）电动对风装置
电动对风装置常在中型和大型风力机上采用。
图4是国产FD--55型风力发电机组对风装置示意图。该装置的风向感受信号来自于装在机舱上面的风向标。在风向标的

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