寒冬腊月,每当天气晴朗,很多家庭会把棉被放到阳台或者前院翻晒。棉纤维吸收大量热量后,在寒夜里散发出一种特别的味道,这是阳光的味道,温暖的味道,也是家的味道。这就是人类利用太阳能的方法中,最原始也是最充满人情味的一种。
太阳能是指太阳的辐射能量,是地球上光和热的源泉。现代科技所说的太阳能利用,是指利用太阳能为热水器、暖气提供能源或者发电。
太阳能光热
太阳光热比较好理解,我们在冬天晒太阳、晒棉被都是对太阳能光热的利用。现代的太阳能光热应用是将阳光聚集起来,利用其能量加热水,产生蒸汽,然后利用蒸汽发电。例如,建造房屋时,设计巨型的南向窗户,使用能吸收和释放太阳能光热的建筑材料。再如,建造海上太阳能船舶时,将反射的阳光都自动聚集到甲板的中央,加热锅炉里的水,产生高温高压蒸汽,推动发电机发电。
太阳能热水器实际上是一种光热转换器,区别于传统的自然利用(如晾晒、采光),它主要应用了两项关键技术黑体和真空绝热。
●冬天穿深色衣服暖和,夏天穿浅色衣服凉快,这是因为黑色的材质能吸收太阳光里各个波段的光,而白色则反射各个波段的光。
●我们常用的保温杯、保温瓶,有内胆和外胆之分,内胆与外胆间被抽成真空,并涂有水银。热传递分三种途径:对流传热、接触传热、辐射传热。前两种传热途径都需要传热介质,真空中没有介质,从而阻止了前两种热传递的发生。而辐射传热是通过在瓶内壁涂上水银来阻止的。
太阳能热水器中的真空管分两层,其内层与外层间抽成真空,这有点像保温瓶,不同的是其内层外表涂的是黑体材料(黑色吸热层,如黑铬镀层或黑色涂漆),具有很好的吸热能力,可以吸收辐射在它上面95%以上的太阳能。黑体材料经光线照射后,会吸收光能转化为热能,再传给中间铜管中的热媒,使热媒的温度升高。
被加热的热媒沿着铜管往上进入保温储水桶,把热量传给桶内的水,使储水桶内的水不断加热。