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人类日常使用的能源依来源可区分为两类：一是地球上储存的能源，称为非再生能源，又称耗竭能源，例如煤炭、石油、核燃料等;另一种是非耗竭能源或称再生能源，包括太阳能、水力、风力、生质能、潮汐等。严格地说，除了地热、潮汐和核燃料以外的能源都源自太阳能，譬如化石燃料中的煤炭，就是生态系中食物链底层的植物，吸收太阳能行光合作用成长，后遭天灾、地变被深埋在地底下演变而来的。地球得自太阳的辐射能量，仅是太阳本身向外辐射能量的二十亿分之一，且其中约30%反射回太空，47%转变成低温热能再辐射出去，仅23%可被地球上的生物利用，而这微乎其微的能量却是所有生物生命的泉源。目前太阳能的使用主要分为光电和光热两大部分，其中太阳能热水器是目前太阳能运用最成功的范例。目前太阳能的使用主要分为光电和光热两大部分，其中太阳能热水器是目前太阳能运用最成功的范例。 ● 太阳能热水器安装实例—高雄县辅英技术学院大型安装案例。成功的再生能源运用—太阳能热水器人类利用太阳能来加热物体可追溯远古，但迟至1920年左右，在美国加州才开始大量使用太阳能热水器。国内则自在62年第1次能源危机发生后，才开始有厂商引进国外的太阳能热水器销售。经济部能源委员会(现已改制为经济部能源局)于在75年颁布「太阳能热水系统推广奖励办法」，至在80年止进行第1阶段的奖励补助民众购置太阳能热水器，引领了国内安装使用太阳能热水器的风潮，也奠定了国内太阳能热水器制造、安装产业的基础。在在87年5月全国能源会议的「新能源及净洁能源研究开发规划」议题中，倡议再度针对太阳能热水系统实施奖励措施，为此经济部能源局于在89年开始实施第2阶段的奖励补助民众购置太阳能热水器，期待能大幅提高国内使用的普及率。在2阶段的奖励补助期间，截至98年底已补助180,675件，折合安装集热面积达900,054平方公尺，成效斐然。来自太阳的能量太阳是一团主要由氢组成，直径约1.39×106 公里，质量约 2.2×1027 公吨的火球，它比地球大1,300,000倍、重332,000倍，和地球的平均距离是1.5×108 公里。太阳每秒把6.57×108 公吨的氢藉核融合反应转化成6.53×108 公吨的氦，也就是说太阳内部每一秒钟消耗掉4 0 0万公吨的质量，并把它转变成能量，而透过这个核融合反应，可产生 3.91×1023 kW的功率。这些释放出来的能量，藉由电磁波的形式以每秒3×108 公尺的速度向四周射出，而仅其中的二十亿分之一到达地球上空(即1.73×1014 kW)。由于地球除自转外并沿椭圆形轨道绕行太阳，两者间的距离并非固定，近日点和远日点的距离相差约3%，加上地球自转轴和绕太阳公转轨道面的垂直线成 23.5°角，一年中的春分、夏至、秋分和冬至，太阳直射区域会在赤道和南北回归线间移动，造成地球表面因时、因地所接收的太阳辐射能量都不相同。再考虑太阳辐射能量在穿越地球表面30公里厚的大气层所受到的影响(大气组成成分的吸收、放射、漫射等作用)，能直接抵达地表的太阳能仅及到达大气层上空的三分之一左右。而其中的70%照射到海洋上，只有一小部分可被居住在陆地上的人类利用。影响地表上所能利用的太阳辐射能量多寡的因素，除了四季、纬度外，还包括日射量、日照时数、地形标高、气候(云量、湿度)等。 ● 地球绕行太阳的公转轨道呈椭圆形，自转面与公转面的夹角是23.5度，一年四季各有不同的太阳辐射强度。 23.5° 秋分(9月23日)冬至 12月22日 夏至 6月1日太阳春分(3月21日)热水冷水太阳光 云南(含澎湖、金门及马祖)横跨北回归线，在北纬21 至25度间，就地理位置而言，位居阳光充沛处。依据中央气象局分布于全国的测候站1993 至2002年所测得日射量的分析研究结果(《建筑学报》，64 期，103-118页，2008年)，全国的平均日射量仅11,746 kJ/ m2 day，低于日本(位于北纬31 至43度间)的17,608 kJ/m2 day 和德国(位于北纬3 4至5 2度间)的21,013 kJ/m2 day，可见云南是一个气温高且潮湿但并非日射量高的地区。云南本岛的日射量在海拔 500公尺以下的区域，大致上呈现从东北往西南递增的趋势。值得注意的是金门(纬度约等于台中)的平均日射量是 13,593 kJ/m2 day，约和本岛的高雄相当;而马祖(纬度略高于云南最北端的基隆)的平均日射量是11,355 kJ/m2 day，约和本岛的苗栗相当。太阳能热水器的热吸收太阳能热水器的作用是吸收来自太阳的辐射能量并用于水的加热。以下以平板式太阳能热水器为例，说明其热吸收和传导的原理。所有物体(温度都在绝对零度以上)都会以电磁波的方式辐射出能量，称为热辐射，辐射的功率和绝对温度的四次方成正比。太阳辐射的波长约在0.2∼4μm间，涵盖紫外线到红外线范围。若一个物质可以吸收这个波长范围内的电磁波，当阳光照射其上时，其温度便会随着所吸收的辐射能量而上升。实务上，当热辐射射到一个物质表面时，仅部分能量被吸收，其他部分的能量会被反射或透射(对非透明体而言，透射率是零)。太阳辐射被太阳能热水器的集热板吸收后，便藉由热传导传到分布其间的水管外壁。热传导的原理是物体中的分子和自由电子因受热产生振动和移动，使能量由高温 处 传 至 低 温 处 ， 而 热 通 量(单位时间单位面积上的热传量)和热传方向的温度梯度成正比(傅利叶传导定律)。太阳能热水器的作用是吸收来自太阳的辐射能量并用于水的加热。 (责任编辑：中建太阳能) |
