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一、集热器(collector)基本组成 1 n( g6 h: \1 U; f
吸热板(absorber)表面涂上选择性吸收膜,吸收太阳辐射能量。其上有管路导引工作流体(一般常用水作为工作流体),将吸热板上所吸收之太阳热能传输至使用端利用。 0 J8 y( Y# A2 \* ^9 Y
' O6 R* n4 ^. B0 X4 A. |0 x3 B选择性吸收膜(Selective Surface Coating)具有高吸收率、低放射率之光学特性,主要将太阳辐射能大量吸收,并降低辐射损失。 9 @; j8 J& C4 [( Y: L. P
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由於吸热板吸收太阳辐射能量,集热板表面温度提高,为降低与表面空气之对流损失(或受风影响)及热传导损失,因此,吸热板上方以透明面盖大气隔离;集热器周围及底部因太阳光并直接非照射,所获能量有限,故以保温材料包覆,以降低热损失。 ! Y- k. W* A, r; ^) M
- \$ T/ W9 q0 X& } i' i. P& W( H二、储热桶(Storage Tank)
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由於太阳能并非稳定供应,为供应阴雨天、夜间时之负载需求,需藉由储热桶储存热能,稳定供应负载热能。储热桶一般依外型长宽比分为卧式与立式两种。
2 C1 P8 s m) w% k; W: |5 l
) i6 I5 L; t, j3 P0 U* k三、集热器种类(Types of Collectors)
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商用集热器可分为平板式集热器、真空管式集热器、热管式集热器、储置式热水器。
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+ z: s& E2 P# W; d ^1. 商用平板式集热器之集热板形式一般为铜板铜管、铜鳍片铜管、不锈钢板管、非金属板管(高分子化合物)等。依用途、操作温度及设置成本之考量,透明面盖成为非必要元件,因此,又分为有面盖式集热器及无面盖式集热器。一般非金属平板集热器主要由EPDM 或Copolymer 等制成,用於温水游泳池。 ; p1 l8 v( d- r% J$ w* _! l
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2. 商用真空管集热器之集热板形式有玻璃管、铜鳍片铜管、铜管等。集热板周围以透明材(玻璃管)包覆,内部抽制成真空状态,以降低内部空气造成之传导热损。由於真空管式集热器之上下四周均为透明材,因此,有些产品配合聚光用反射板,将太阳光有效集中在集热板上,提高收集能力。 $ x" g! n* r) z& H
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3. 热管式集热器是将集热板之导管做成热管形式,以提升集热板在寒地、高山、防结垢应用方面之适用能力。因此在集热器外型结构上有平板式热管集热器及真空热管式集热器。 - g$ M8 a0 Y X7 Q
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4. 储置式集热器在结构上是将集热器与储热桶结合在一起之复合体。换句语说,储置式集热器是一种兼具集热储热功能之集热器。
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8 S% H: E, B3 e$ L i! b- W四、系统种类pes of Systems)
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太阳能集热器之应系统主要依循环系统分类,分为自然循环式系统(passivesystem)与强制式循环系统(active system)两种,太阳能集热器系统之功能当然在于收集太阳热能、传输此一热能、及储存热能,以供应使用。而自然循环式系统之传热(循环)之动力方式系利用虹吸原理,以工作流体之密度因温度改变(受重力影响)造成之对流动力,驱动工作流体循环传输热能。强制循环式系统是利用控制器控制泵浦,以驱动工作流体循环,传输热能。因此,对于虹吸特性低之系统设计,均以强制循环式为主,其系统特性如储热桶之底部较集热器顶端低。
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太阳能集热器之应用系统依工作流体性质分类,分为太阳能空气加热器与太阳能热水器两种。太阳能空气加热器主要以空气为工作流体,在集热器中吸收太阳热能,以热空报导利用在干燥、除湿等。太阳能热水器主要以水为工作流体,在集热器中吸收太阳热能,以热水方式利用在盥洗、养殖、工业预热等。 * l( p) E/ y3 y& J k+ }( Q
A" ]: d9 u& B太阳能集热之应用系统依工作流体之加热循环形式,分为直接(循环)加热式及间接(循环)加热式。由於水在90oC 以上或10oC 以下之相态变化,对系统造成复杂性,因此,往往在水中加入抗冻液、或直接使用热媒油,以降低工作流体之相态变化现象及提升操作温度范围。此类系统之工作流体若因不适合直接利用,而必须利用热交换器引进另一循环系统来使用者,称为间接循环加热系统。在另一方面来说,不需利用热交换器介入另一循环系统,以集热器内之工作流体,加热后(吸收太阳热能)直接利用者,称为直接循环加热式系统。 ' }, M8 Y7 E" K+ i
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五、应用种类(Types of Applications) * }, f! ~' }% v0 k9 m: m3 l. t
: ?3 c$ Y8 n! w3 R& K太阳能热水器系统:
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" k: f, `- q6 F$ E" z$ n' _! S* M5 u. t*鱼类养殖业(25~28oC) * }7 Q( K# Q. v, j+ d
" q! @# j" x/ H3 s' | n7 M*暖房(25~28oC)
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9 z3 z2 K1 }4 L$ g*温水游泳池(28~30oC)
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*家用、宿舍、旅等盥浴(55~60oC)
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2 K) @( {( }" [$ d5 R*工业过程预热(80oC 以上) + S5 ^0 |/ r, D& ?' a) I
" u& d, R: w; y+ s* 除湿(80oC 以上)
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, q' C$ H/ _# |7 ~6 p2 z2 z) }& {太阳能空气加热器系统: 0 A4 i: I0 M9 }4 Q
# `' I! W8 o& j4 i/ f; T*暖房(25~28oC)
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*温室栽培(25~28oC) # _: J5 t. W9 `
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*农业、木材乾燥(80oC 以上) |
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