農(nóng)業(yè)太陽能利用工程太陽能簡介

利用太陽的輻射能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活提供能源的工程設(shè)施。廣義的太陽能還包括因太陽輻射引起大氣層和水體運動產(chǎn)生的風(fēng)能和潮汐能，以及通過光合作用形成的生物質(zhì)能等?，F(xiàn)代太陽能利用主要有下列能量轉(zhuǎn)換類型。

光-熱轉(zhuǎn)換 把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能,是利用技術(shù)比較成熟、應(yīng)用比較普遍的一種方式，其形式包括：①太陽灶。主要有兩類。一是熱箱式太陽灶，陽光通過透明玻璃蓋板進入保溫箱,使箱內(nèi)溫度達到150～200℃,將食物用蒸、燜方式烹熟(圖 1)。另一類是聚光式太陽灶，由鍋具、采光面、機架和太陽高度及方位跟蹤調(diào)節(jié)裝置組成。它利用拋物曲面聚光原理(圖2)將陽光匯聚在鍋具上加熱食物。 聚光倍數(shù)由幾十到數(shù)百，采光面積一般為2平方米,在焦斑處可獲得 400～900℃的高溫，可提供1千瓦的有效功率。

②太陽能熱水器。在中國推廣應(yīng)用的主要有管式悶曬熱水器和平板型熱水器兩大類。平板型熱水器又分管板式、扁匣式、瓦楞式、翼管式、真空管式等多種類型。熱水器的組裝利用又可以分為自然循環(huán)式(圖3)和強制循環(huán)兩種系統(tǒng)。1平方米采光面積的熱水器，一個晴天可提供50～60℃熱水80～100千克,在農(nóng)村常用于加熱溫室、烘干農(nóng)副產(chǎn)品和家用熱水（見彩圖）。

③太陽房。用太陽能采暖并采取保溫措施。自然循環(huán)采暖的稱被動太陽房，外加動力運行的采暖房稱主動太陽房。被動太陽房又分直接受益式和間接受益式兩種(圖4)。設(shè)計良好的太陽房采暖利用保證率達60～70%，每戶每年可節(jié)省煤炭 1噸左右。

④太陽能干燥裝置。有箱式、溫室式和組合整體式等多種，可縮短干燥時間，提高干燥質(zhì)量和殺死害蟲。此外還有日光溫室和塑料棚，利用采光可在冬季生產(chǎn)蔬菜或提前、延遲其生長季節(jié)。（見彩圖）　光-電轉(zhuǎn)換 把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能,太陽能發(fā)電站就是這種類型。也可先將光能轉(zhuǎn)換成熱能，再由熱機發(fā)電產(chǎn)生電能，稱兩次轉(zhuǎn)換類型。中國在農(nóng)業(yè)有將太陽能電池用于電牧欄（見彩圖）等的。大多為硅電池?！〈送猓柲芤部杀晦D(zhuǎn)換成化學(xué)能。植物界的光合作用就是最常見的。但可以利用這種能量轉(zhuǎn)換方式的人工設(shè)施大多尚在試驗階段。

《太陽能利用:原理·技術(shù)·工程》全面介紹了太陽能利用技術(shù)，分為原理篇、技術(shù)篇、工程篇三部分，共15章。原理篇介紹太陽能利用的基礎(chǔ)知識，以及太陽能工程的光學(xué)設(shè)計原理和傳熱分析原理，這是一切太陽能利用技術(shù)所共同需要的基礎(chǔ)；技術(shù)篇講述光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)、光伏轉(zhuǎn)換技術(shù)、光化學(xué)制氫轉(zhuǎn)換技術(shù)、太陽能表面技術(shù)、太陽能材料、太陽能儲存等，涵蓋了太陽能利用的光熱、光伏和光化學(xué)制氫三大主題，目的是構(gòu)建太陽能利用的工程技術(shù)基礎(chǔ)；工程篇講述太陽能熱利用工程、溫室工程、熱動力發(fā)電工程、光伏發(fā)電工程、生態(tài)工程等，詳細(xì)介紹各種太陽能利用專項工程的設(shè)計與分析，最后收尾到工程經(jīng)濟分析。

《太陽能利用:原理·技術(shù)·工程》力求說理清晰，文字通順，希望能使讀者對太陽能利用的原理、技術(shù)、工程有全面而正確的了解和掌握。

《太陽能利用:原理·技術(shù)·工程》可作為研究機構(gòu)從事太陽能利用研發(fā)的科技人員和高等院校師生的參考用書，也可供有關(guān)管理人員和新能源愛好者閱讀與參考。

原理篇

第1章 太陽能利用基礎(chǔ)知識

1.1 太陽能利用的發(fā)展過程

1.1.1 太陽能利用發(fā)展簡史

1.1.2 太陽能利用的現(xiàn)狀和未來展望

1.2 太陽

1.2.1 太陽的結(jié)構(gòu)

1.2.2 太陽輻射

1.3 日地天文關(guān)系

1.3.1 幾個重要天文參數(shù)的定義

1.3.2 天球與天球坐標(biāo)系

1.3.3 地球繞太陽的運行規(guī)律

1.4 太陽常數(shù)

1.5 太陽輻射在地球大氣層中的衰減

1.5.1 Bouguer"para" label-module="para">

1.5.2 均質(zhì)大氣概念的近似

1.5.3 大氣光學(xué)質(zhì)量

1.5.4 大氣透明度

1.6 地球表面上太陽輻射能的計算

1.6.1 地面上太陽輻射強度的計算

1.6.2 月平均日太陽輻射總量的計算

1.7 太陽輻射的測量

1.7.1 世界太陽輻射測量標(biāo)準(zhǔn)

1.7.2 太陽輻射測量儀器

1.8 中國的太陽能資源

1.8.1 太陽能資源的計算

1.8.2 中國太陽能資源區(qū)劃

1.9 太陽能利用的特點、 方法和內(nèi)容

1.9.1 太陽能利用的特點

1.9.2 太陽能利用的方法和內(nèi)容

第2章 太陽能工程光學(xué)設(shè)計原理

2.1 概述

2.2 物體及其表面的光輻射性質(zhì)

2.2.1 物體的輻射性質(zhì)

2.2.2 物體表面的光輻射性質(zhì)

2.3 太陽能聚光設(shè)計原理

2.3.1 太陽能聚光方式簡介

2.3.2 太陽能聚光設(shè)計原理

2.3.3 太陽能聚光器的聚光比

2.4 反射式聚光設(shè)計

2.4.1 槽形拋物面聚光

2.4.2 旋轉(zhuǎn)拋物面聚光

2.4.3 復(fù)合拋物面聚光（CPC）

2.4.4 球面聚光

2.4.5 固定條形平面聚光

2.4.6 圓漸開線聚光

2.4.7 V形面聚光

2.5 折射式聚光設(shè)計

2.5.1 菲涅耳透鏡的演化由來

2.5.2 菲涅耳透鏡的基本設(shè)計公式

2.5.3 太陽能工程用菲涅耳透鏡

第3章 太陽能應(yīng)用傳熱分析原理

3.1 導(dǎo)熱

3.1.1 平壁導(dǎo)熱

3.1.2 圓筒壁導(dǎo)熱

3.1.3 肋片導(dǎo)熱

3.1.4 導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的情況

3.2 對流換熱

3.2.1 對流與對流換熱的物理基礎(chǔ)

3.2.2 對流換熱問題的分類

3.2.3 對流換熱問題的求解

3.2.4 管內(nèi)對流換熱

3.2.5 單根圓管橫向繞流換熱

3.2.6 平板夾層有限空間自然對流換熱

3.2.7 平板外掠受迫對流換熱

3.2.8 堆積床中的對流換熱

3.3 輻射換熱

3.3.1 熱輻射

3.3.2 輻射換熱中常用的幾個基本物理概念的定義

3.3.3 黑體間的輻射換熱

3.3.4 角系數(shù)的解析

3.3.5 角系數(shù)的代數(shù)分析計算法

3.3.6 灰體間的輻射換熱

3.4 太陽能工程中幾個特定的傳熱問題

3.4.1 光伏組件的傳熱分析

3.4.2 聯(lián)集管導(dǎo)流強化對流換熱設(shè)計

3.4.3 空腔開口的輻射換熱損失

3.4.4 蜂窩結(jié)構(gòu)的傳熱

技術(shù)篇

第4章 光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)

第5章 光伏轉(zhuǎn)換技術(shù)

第6章 光化學(xué)制氫轉(zhuǎn)換技術(shù)

第7章 太陽能表面技術(shù)

第8章 太陽能材料

第9章 太陽能儲存

工程篇

第10章 太陽能熱利用工程

第11章 太陽能溫室工程

第12章 太陽能熱動力發(fā)電工程

第13章 太陽能光伏發(fā)電工程

第14章 太陽能生態(tài)工程

第15章 太陽能工程經(jīng)濟分析

附錄A 以太陽能轉(zhuǎn)換原理為準(zhǔn)區(qū)劃的太陽能利用系統(tǒng)與工作內(nèi)容匯總

附錄B 疊層玻璃太陽能平板空氣加熱器換熱模型

附錄C 太陽總輻射度AM1.5G的Pspice網(wǎng)單

參考文獻2100433B

本書共15章，從太陽能利用的發(fā)展史與現(xiàn)狀開始講述，順次為太陽能自身的量能變化規(guī)律，光、熱設(shè)計基本原理，光熱、光伏、光化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)，太陽能材料，太陽能儲存，太陽能工程應(yīng)用，直到最后的太陽能工程經(jīng)濟，始終沿著太陽能技術(shù)自身內(nèi)在規(guī)律的主線，作為一個系統(tǒng)整體，從理論到實踐，盡可能由淺入深，按序剖解分析，以求一得。 很多太陽能應(yīng)用系統(tǒng)中具有不少共同的技術(shù)內(nèi)容，例如，太陽能熱利用中的傳熱問題，太陽能光伏發(fā)電中的光伏方陣問題，太陽能吸收的表面技術(shù)問題等，都屬共同的技術(shù)內(nèi)容，需要集中論述，講清道理，才可靈活應(yīng)用。讀者融會貫通了，則可應(yīng)用自如。