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太阳能热水工程的概况及其工作原理

   太阳能,是指太阳光辐射所产生的能量,在当今一般用作加热、发电等,最成熟的应用当然还属太阳能光热的利用,即太阳能热水工程。地球形成生物以来就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物体,并作保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用和光电转换两种方式。用太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等。

  能源是来自地球外部天体的能源,人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是在古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。 

 地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。与地球内部的热能有关的能源,我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。

  目前,太阳能热水工程的利用还不是很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳能电池为人造卫星提供能源方面得到了成功的应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应时所产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡,地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102000TW 的能量,人类就是依赖这些能量维持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源,太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳能;即使是地球上的化石燃料从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常多,狭义的太阳能利用则限于光热、光电和光化学的直接转换。太阳能是可再生能源,它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态,使人类进入一个节约能源减少污染的新时代。


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