简易太阳能热水杯的设计及节能分析.pdf

节 能 2006年第9期 一40一 ENERGYCONSERVATION (总第290期) 简易太阳能热水杯的设计及节能分析 任龙杰。魏民祥 (南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016) 摘要：介绍一种通过太阳能选择性吸收涂层将光能转化为热能的新型太阳能热水杯。分析了太阳能热 水杯的太阳能加热能力和节能作用。 关键词：太阳能；水杯；节能 中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1004—7948(2006)09—0040—02 1引言 低廉而加热效率高，可以满足人们日常饮水对水温 太阳能的开发与利用已经成为一种趋势。考虑 要求，且符合使用习惯。 到太阳能分散而持久的特点，我们需要一种广泛和 3太阳能热水杯的太阳能加热性能试验 机动的利用方式。太阳能热水杯只需要在普通杯子 为了验证太阳能加热水的可行性，做了对比试 的基础上稍作改进便可使用，尤其适合户外工作人 验。限于试验条件，以酚醛黑板漆代替了太阳能吸 员使用。有望成为下一种利用太阳能的产品。 收能力强的选择性吸收涂层。这种涂料型涂层其吸 2太阳能热水杯的设计 收率一般在0．9以上，发射率在0．3以下H』，特点是 太阳能的利用方式可以分为聚光式和非聚光 吸热快，散热也快。 式。由于水是透明介质，本身无法吸收聚光后的光 3．1有、无涂层的对比试验 点能量，除非用另外的吸能材料吸收光点能量，然后 涂层位于内层玻璃内侧。试验用双层玻璃杯的 再将热量传递给水。这种方式势必受制于聚光质 量，并且造成结构复杂、成本高昂，不适合日常饮水 明杯子竖放和横放加热效果接近，因此采用通常状 用的杯子。相比之下，不如直接利用吸能材料吸收 态下的竖放。试验结果见表1。 太阳能。 表1太阳能热水杯有、无涂层加热性能试验 本文介绍的太阳能热水杯的主体结构与双层真 空保温杯相似，即用两层透明的杯体材料构成中间 的真空层。与普通保温杯不同的是：其内层材料外 壁还附着有太阳能选择性吸收涂层，如图1所示。 这种设计使太阳能热水杯结构紧凑、制造简便、成本 注：试验地点：南京航空航天大学；试验时间：2005月11月23日；天 气：晴，少云，微风。 杯体外层 3．2内、外侧涂层的对比试验 真空层 试验用单层玻璃杯，参数为：高160．Omm，直径 吸能涂层 70．Omm。试验结果见表2。 3．3试验结果总结 杯体内层 由表1可知，虽然酚醛黑板漆的太阳能吸收率 相对选择性吸收涂层较低而发射率相对较高，且试 验环境存在微风，但是水温还是在半个小时内升高