美国太阳能热水工程概况(2)


中温集热器通常是平板,由低铁覆盖玻璃和玻璃纤维或聚异氰脲酸酯绝缘材料绝缘。盖玻片中阳光的反射和吸收会降低低温差异下的效率,但是要求玻璃在较高温度下保持热量。使用将铜管焊接到散热片的铜吸收板。为了减少来自收集器的辐射损失,吸收板经常用黑色镍选择性表面处理,该表面在短波太阳光谱中具有高吸收率,而在长波热光谱中具有低发射率。截至2004年,中温系统的集热面积成本为90至120美元/平方英尺。
 
抽空的玻璃管的特写镜头视图有里面黑铜吸收器的镀。
高温系统在接收管周围使用真空管,以提供高水平的绝缘,并经常使用聚焦曲面镜来聚集阳光。吸收式冷却或发电需要高温系统,但也可用于中温应用,例如商业或公共场所的热水系统。由于需要使聚焦镜保持面向太阳的跟踪机构,因此高温系统通常非常大,并安装在邻近设施的地面上。抽空的集热管本身的成本约为75美元/平方英尺,但使用曲面镜和规模经济则可以使大型系统的成本降至40至70美元/平方英尺的相对较低的成本(2004年)。
太阳能收集器的效率取决于收集器入口温度相对于周围空气温度的温暖程度。下图显示了三种收集器类型的典型效率曲线。请注意,廉价的无釉集热器在低环境温度下非常有效,但效率会随着温度升高而迅速下降。它们为低温应用提供最佳性能,但需要玻璃集热器才能有效达到更高的温度。为了达到更高的水温,必须使用真空管,这是冷却和某些工业过程加热应用所需要的。
太阳能热水系统的类型
太阳能热水系统的类型分为以下几种:
积极的。需要电源才能启动泵和/或控制装置。
被动的。依靠浮力(自然对流)而不是电力来循环热水。热虹吸系统位于太阳能收集器上方的储水箱中,而集成式收集器-储存收集器则将储存器放置在收集器内部。
直接。直接在收集器中加热饮用水。
间接的。加热收集器中的丙二醇或其他传热流体,并通过热交换器将热量传递给饮用水。
技术成本
系统成本将因地理位置,用水量和公用事业费而异。集热器的每平方英尺安装成本从用于热池的低温系统的低至10美元到单个,小型住宅规模的系统的高至225美元不等。大型中央设备系统可用于加热具有大量高温水需求的大型设施,从而实现最低成本。但是,大多数釉面水加热系统的安装成本在每平方英尺集水区60至150美元的范围内。由于减少了安装费用,因此新的建筑系统通常比翻新项目具有更好的经济性。新型低成本塑料太阳能热水套件已大大降低了安装成本,但它们并没有
成本将根据地理位置和系统大小而有所不同。完整系统的每平方英尺安装成本从太阳能行业竞争激烈的大型系统的每平方英尺60美元到偏远地区的小型系统的每平方英尺225美元不等。成本还取决于系统类型,未上釉的低温集热器的成本要比更好的绝缘集热器低得多。
应用
在确定太阳能热水系统是否适合特定建筑项目时,必须考虑几个因素。太阳能热水系统在全国各地的许多应用中都是可行的,但应特别考虑以下项目:
避免的能源成本高(没有天然气,电价超过$ 0.034 / kWh)
有可靠,一致的热水需求(例如,入伍的宿舍,实验室或医院)
倾斜表面上的日平均太阳辐射率相当高(超过4.5 kWh /m²/天,尽管可以避免的成本足够高,但在大多数气候下太阳能加热都是有效的)
能源安全很重要(例如,在可能中断能源供应的国际基地上)。
对于大型设施,最常使用主动,间接系统。对于气候温和,冻结威胁适中的小型设施,被动直接或间接系统也是可行的选择。
联邦能源管理计划(FEMP)的《在联邦建筑中整合可再生能源指南》提供了有关评估可再生能源选择的更多信息。
经济学
安装太阳能热水器所节省的资金取决于多种因素,包括气候,该地点使用多少热水,传统燃料成本,所需的水温以及系统性能。但是,平均而言,安装太阳能热水器将使水费减少50%至80%。
联邦机构的一般经验法则是,安装太阳能发电设备后,在停电后10到15年内即可收回投资。根据2007年《能源独立与安全法》的规定,用于生命周期分析的太阳能热水系统的预期寿命为40年,这意味着工厂可以期待多达30年的“自由”能源。
(责任编辑:中建太阳能)