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摘要：現(xiàn)代社會應是節(jié)約型的社會，而社會生活也應是節(jié)約能耗的生活。與此同時總理也于2005年6月30日提出并強調加快建設節(jié)約型社會的方針。而太陽能作為一種取之不盡的新型環(huán)保能源已成為世界各國世界上能源研究工作中的一個重要課題。是我國在經濟現(xiàn)狀下采取的較為簡單、經濟、環(huán)保、可靠的建筑采暖及供熱節(jié)能措施。本文總結了太陽能在民用建筑中的利用并對今后的開發(fā)和利用提出了一些見解.

關鍵詞：太陽能新能源太陽能采暖太陽能建筑

太陽能作為一種熱輻射能源，是一種無污染的清潔能源，對于太陽能的開發(fā)利用已經成為世界各國索取和利用新能源，進行節(jié)能、環(huán)保的重要研究項目之一，取得了較大的進展并已進入實用階段。近幾年隨著我國經濟的快速發(fā)展和對環(huán)境保護的重視，特別是在今年提出的建設節(jié)約型社會的方針后，太陽能作為一種取之不盡用之不竭的新型環(huán)保新能源，一種較為簡單、經濟、環(huán)保、可靠的改善建筑環(huán)境的方法，一種很適合我國經濟現(xiàn)狀的采暖及供熱方式，在我國得到了大力的推廣和廣泛的使用。

1主動式太陽能采暖

主動式太陽能采暖主要是通過集熱裝置來吸收太陽能并由熱媒將所吸收的熱量送入儲熱裝置并加以利用。它對太陽能的利用效率較高，不僅可以供暖、供應熱水，還能用于制冷等方面，但存在陰雨天氣集熱效率嚴重下降等缺點。近幾年已在我國的城鄉(xiāng)得到了廣泛的推廣與使用。

1.1太陽能熱水器系統(tǒng)

在民用建筑中主要使用的是熱度不高的熱水，而將太陽能轉化為溫度不高的熱水只要用簡單的裝置即可實現(xiàn)，因此被廣泛采用。供應熱水可以采取集中的方式，也可以用于單獨的住宅中。集中供應熱水，需要有一定物業(yè)投資，可以采取染油或燃氣鍋爐的作為輔助加熱系統(tǒng)，可以取得顯著的經濟和社會效益，適用于人口較集中的城鎮(zhèn)小區(qū)、賓館等民用建筑。單獨供應熱水，設備簡單，不需要專門的管理人員，適用于城鄉(xiāng)各類民用建筑。目前在我國市場上常見的太陽熱水器按其集熱裝置的不同分為以下幾類:

1.1.1平板式熱水器

由平板式太陽能集熱裝置和儲熱水箱組成，一般采用自然循環(huán)運行方式。熱效率高，金屬管板式結構、免維護、長壽命、性價比高。對于珠江流域等冬天不結冰的南方地區(qū)，選取用平板式太陽能集熱器是非常合適的。平板型太陽能集熱器的缺點是不抗凍。

1.1.2真空管熱水器

由真空管太陽能集熱裝置和儲熱水箱構成，一般采用自然對流換熱。真空集熱管不但熱損系數(shù)小，而且性價比也比熱管、U型管等要高。對于長江、黃河流域冬天會結冰但冬天氣溫高于-20°C的地區(qū)，選用真空管太陽能集熱器是比較合適的，既可以抗凍又具有較好的集熱能力，但是真空管太陽能集熱器的主要缺點是：不承壓、易結水垢、易爆裂。

1.1.3悶曬式熱水器

是集集熱與貯熱為一體的整體式熱水器，一般由二至三個涂黑的圓筒組成，維護方便，結構簡單、造價低廉，缺點是夜間散熱大，熱水不能過夜使用且在冬季也不能使用。目前在中國的產量正在逐步的減少，但在農村有較大的應用面積。

1.1.4熱管式熱水器

由熱管太陽能集熱裝置和儲熱水箱構成，一般采用自然對流換熱。具在-40℃的低溫狀態(tài)下也不會凍裂，熱管內介質工作壓力低，即使管壁溫度高達300℃，也不會“爆管”。對于東北、內蒙、新疆等冬季氣溫低于-20℃地區(qū)的選用熱管式熱水器就比較適合。但缺點是熱管的造價過高且熱效率較低。

1.1.5U型管熱水器

U型管式太陽集熱器主要針對于溫度要求較高溫度工業(yè)熱水，一般溫度在70-90°C，它不但可承壓而且產水溫度高，價格又比熱管低。但在民用建筑里的應用比較少。

1.1.6其他類型熱水器

熱管真空管熱水器、真空管悶曬式熱水器、U型管式真空管等，其原理不過是前面幾種集熱方式的綜合，這里不再做專門的論述。

1.2太陽能熱泵采暖系統(tǒng)

太陽能熱泵采暖系統(tǒng)一般是指利用以太陽能直接輻射能量和空氣中所儲存的太陽能為作為蒸發(fā)器熱源，輔以少量的電能驅動太陽能熱泵而將換熱器作為冷凝器的采暖系統(tǒng)。并可與制冷系統(tǒng)相結合用于夏季制冷。太陽能熱泵采暖系統(tǒng)主要由熱泵機組、輔助熱源系統(tǒng)和太陽能集熱系統(tǒng)三部分組成。太陽能集熱板放置于室外平地或屋頂，板內有制冷劑流動，通過吸收太陽輻射能和空氣中的熱能汽化，再經壓縮機壓縮制熱后，與管殼式熱交換器中的水換熱，將水加熱到60℃用于供暖或生活用水。冬季太陽輻射量較小，環(huán)境溫度很低，使用熱泵進行太陽能低溫集熱，直接收集太陽能進行采暖。太陽能熱泵采暖系統(tǒng)主要特點是花費少量電能就可以得到幾倍于電能的熱量，同時可以有效地利用低溫熱源，這是太陽能采暖的一種有效手段。例如利用雙向式熱泵技術，冬天向建筑供暖，投入1KWH的電力，可得到約4KWH的熱能，夏天在向建筑提供冷能的同時提供衛(wèi)生熱水，投入1KWH的電力，可得到約7KWH的熱能和冷能。熱泵供熱系統(tǒng)節(jié)能高達70%，節(jié)能效果非常顯著。

2被動式太陽能采暖

最簡單的被動式太陽能設計是那種之間獲得式設計，即讓陽光直接照射到建筑上并加熱它。太陽光的熱量儲存在建筑物固有的蓄熱體里，如混凝土、大理石地面或是石墻，都能儲存并緩慢地釋放熱量。被動式太陽能采暖一個共同特征就是,朝南開一扇大窗,并采用保溫性能好的建筑材料做墻體，且蓄熱體一般置于這種好的保溫材料做成的隔熱墻之中。蓄熱體一般指可以儲存熱量的集熱體，多采用附屬于隔熱墻的形式存在于建筑物的墻體之間。隔熱墻是由8到16英寸厚涂黑的石墻、熱吸收材料、覆蓋并距涂黑石墻3/4到6英寸距離的單層或雙層玻璃。太陽光的熱被儲存在玻璃和黑材料之間的空氣中，通過涂黑的石墻慢慢地傳導到建筑物的內部。

3太陽能發(fā)電系統(tǒng)

家庭太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由逆變器、控制器、蓄電池組成，其光電轉換率可達到19%-35%。逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，負責把直流電轉換為交流電以供交流負荷使用。控制器對所發(fā)的電能進行調節(jié)和控制，一方面把調整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當所發(fā)的電不能滿足負載需要時，控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充電。當蓄電池所儲存的電能放完時，控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池，同時并網市政供電系統(tǒng)，保證用戶的正常用電。

4太陽能在制冷方面的開發(fā)和設計

目前，利用太陽能制冷空調不外有兩種方法，一是先實現(xiàn)光-電轉換，再以電力推動常規(guī)的壓縮式制冷機制冷；二是進行光一熱轉換，以熱能制冷。前者系統(tǒng)比較簡單，但以目前的價格計算，其造價約為后者的3—4倍，因此國內外的太陽能空調系統(tǒng)至今仍以第二種為主，而后者又多采用吸收式太陽能制冷系統(tǒng)，一般來說吸收式制冷是液體氣化制冷的一種，它和蒸汽壓縮式制冷一樣，是利用液態(tài)制冷劑在低壓低溫下氣化已達到制冷的目的，所不同的是：蒸汽壓縮式制冷是靠消耗機械功使熱量從低溫物體向高溫物體轉移；而吸收式制冷則靠消耗熱能來完成這種非自發(fā)過程。并且吸收式太陽能制冷系統(tǒng)具有對熱源溫度要求低，可以在比較大的熱源溫度波動范圍內工作的優(yōu)點。該類系統(tǒng)的研究和利用得到了國際上極大的關注。其他例如太陽能噴射式制冷系統(tǒng)近幾年也取得了廣泛的關注。

5今后太陽能利用的發(fā)展前景

現(xiàn)在太陽能的利用已得到世界各國的普遍重視，太陽能的利用也到了一個新的發(fā)展階段，這一階段是加上太陽電池應用，為建筑物提供采暖、空調、照明和用電，完全能滿足這些要求，稱為“零能房屋”，并采用新的建筑一體化和模塊化的設計從而實現(xiàn)太陽能技術和建筑藝術完美結合。這種一體化的設計思想是由美國太陽能協(xié)會創(chuàng)始人施蒂文、斯特朗20年前所倡導的，由于當時太陽能電池過于昂貴，無法實施。如今隨著太陽能技術的不斷進步和完善，其一體化思想的實現(xiàn)已成為可能。目前已經在我國建成經過了特殊設計太陽能建筑，該建筑是完全依賴太陽能提供熱水、制冷、取暖、照明的“零能耗”的新型太陽能建筑示范樓。其建筑物耗熱量指標小于10W/m2，建筑自身節(jié)能水平達到75%，考慮太陽能等可再生能源的利用，綜合節(jié)能率超過了90％。建筑熱工設計指標遠高于國家節(jié)能50%標準并且達到歐洲現(xiàn)行最高的節(jié)能標準。從建筑使用中節(jié)約的能源費用角度去計算是具有明顯效益的經濟和社會效益的。由于采用了一體化和模塊化的設計思想，使太陽能技術和建筑藝術取得了完美的結合。

參考文獻:

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