太阳能的相关研究论文

建筑节能技术中太阳能的应用论文

摘要： 在建筑行业飞速发展与人们生活质量不断提升的背景下，清洁性能源—太阳能在现代建筑中得到广泛应用。鉴于此，本文主要结合太阳能的技术特征和应用优势，具体探讨了太阳能在建筑节能方面的应用方式，旨在缓解当前能源短缺的紧张局面，不断丰富现代建筑节能技术内容，从而营造节约型社会。

关键词： 建筑节能技术；太阳能；优势；应用

环境污染和能源短缺是全世界目前面临的重要挑战，严重限制了社会与经济的可持续发展。在人们生活质量逐渐提升的背景下，加剧了对建筑能源的耗费。现代建筑行业的发展方向，在于及时发现新能源，并应用到建筑节能设计中。而太阳能作为可再生能源的一种，在现代建筑节能设计中得到尤为广泛的应用。

1太阳能技术的特征、应用优势及必要性

太阳能技术特征

太阳能属于新型能源、可再生能源的一种，具备其他能源无法相比的功能特征。

1）普遍性。我国的太阳能资源较为丰富，国土面积中有2/3以上的年日照量超出2200小时，可以实现对太阳能资源的最大化利用[1]。

2）无污染。石油与煤炭等不可再生能源在燃烧过程中，容易形成废渣与有害、有毒气体，对环境造成严重污染。而太阳能资源的利用，不会对环境造成污染，也不会形成有害气体。

3）安全性。核能发电一旦出现安全事故，则会对环境造成严重污染，形成生态环境危机。而太阳能发电则全然不同，其可靠性与安全性不会对环境造成污染。

4）取之不尽，用之不竭。太阳内部通过裂变而释放出的能量，属于太阳能。在漫长的11亿年发展进程中，太阳对自身能量的消耗不超过20%[2]；因此，相对于人类短暂的生活年限而言，太阳能资源是取之不尽、用之不竭的。

太阳能的应用优势

1）能源蕴藏的丰富性。通过相关专家研究发现，太阳在漫长的11亿年间，只消耗了自身能源的20%左右。同时，太阳能资源在地球中的供应，可以保证几十亿年的使用或者更久，具备取之不尽且用之不竭的特征。

2）广泛的适用空间。太阳能资源的应用不会受到地域因素的制约。在地球任何地方都可以开发应用太阳能，不需要进行运输，为交通状况落后的农村、山区等提供了较大便利性。而我国处于地球北半球的东部，蕴藏的太阳能资源较为丰富。

3）使用的安全性与环保性。太阳能作为清洁能源的一种，在使用过程中存在较大便利因素。在利用与开发太阳能的过程中，不会形成有害气体、废渣、废水等，同样不会产生噪音污染，可以实现对生态环境平衡的维护，并降低环境污染。

太阳能应用于建筑节能技术中的必要性

在改革开放逐渐深入的背景下，人们的生活质量得到飞速提升，实现了对热水淋浴设备的广泛应用。在建筑能源消耗中，生活热水的能源消耗占据较大比重；由于煤气热水器、电热水器对煤炭与石油资源的消耗过大，面临能源短缺的紧张现状。而太阳能热水器属于我国建筑行业当前最为成熟完善的技术，可以切实解决居民住宅中对部分生活热水的利用问题。

2太阳能在建筑节能技术中的实际应用分析

太阳能空调方面

太阳能空调，主要是以太阳能为动力源，实现空调的正常运转；其工作原理主要分为两个方面，即吸收式制冷技术与吸附式制冷技术。

1）吸收式制冷技术。能够借助于吸收剂的蒸发与吸收功能，进行制冷工作。依据吸收剂的差异性，具体包括溴化锂—水吸收式制冷与氨—吸收式制冷两个方面；主要利用太阳能集热器对太阳能进行收集，形成热空气和热水，实现太阳能热空气或太阳能热水对锅炉热水输入制冷机的替代，进一步展开制冷工作。考虑到造价、工艺与效率等因素，需要保证制冷机尺寸的合理性，不可以过小。因此，吸收式制冷技术的太阳能空调系统，在中央空调中得到普遍应用，其规模相对较大。

2）吸附式制冷技术。通过固体吸附剂对制冷剂形成的吸附作用进行制冷，对分子筛—水以及活性炭—甲醇吸附质制冷技术的应用较广泛。由上述论述可知，在建筑节能技术不断成熟完善的背景下，太阳能空调在建筑节能工程中发挥着尤为关键的影响及作用。

太阳能热水器方面

在人们的日常生活中，对太阳能热水器的应用较为普遍，可以通过太阳能热水器获取相应的生活热水。对太阳能热水器的充分利用，能够有效缓解建筑能源的短缺局面，最大限度节约建筑能源[3]。比如，某一居民住宅区将太阳能供热系统安装在中央热水系统中，对小区内4栋住宅建筑与1栋写字楼的热水进行供应。在安装工作完成后，日出水量较稳定，通过对太阳能热水器的应用，该小区在1年以内节约了10万元左右。

太阳能发电方面

利用太阳能电池，光伏发电可以借助半导体界面具备的光生伏特特点，实现光能向电能的直接转变。在串联太阳能电池之后，展开封装保护工作，可以组成大面积的太阳能电池构件，并结合功率控制设备构成光伏发电装置。光伏行业方面要结合自身丰富的发展经验，适当扩大生产量与生产规模，并降低成本。其中，发电成本需要具体参考经济使用年限、整体系统价格、利率、运行费用与维护、保险费用等因素，对成本造价进行合理预算。现阶段，我国现代居民住宅区内部的工程照明系统，选用太阳能发电为辅助性电源。通过太阳能发电，在一定程度上实现了对能源消耗量的降低，同时降低了太阳辐射能带来的影响，实现了对生态环境的优化与保护。此外，太阳能热发电内容主要是将太阳辐射能直接转变为热能，然后利用热能进行发电，在建筑节能技术方面同样得到广泛应用。

太阳能沼气技术方面

太阳能的转换形式丰富多样，其中，植物秸秆属于重要的转换形式之一。通过生物质实现对建筑物的照明活动与供暖活动，构建了集成太阳能恒温沼气池系统，可以视为太阳能在现代建筑节能技术中的应用手段之一[4]。太阳能沼气技术在我国农村得到普遍应用，其工作原理体现在：通过部分太阳光线进行的加热与加热发酵。分析发酵过程发现，可以展开连续工作且具备一定规模的发酵池，极少需要采用辅助加热措施。所以不难发现，现代太阳能沼气技术的功能优势，不是采光与加热功能，而是较小的土建工程，并且构建成本不高。通常在照明、炊事、保鲜、储粮以及发电等多方面的生产与生活活动中，沼气的应用较为普遍。一般的沼气池为6立方米，每天可以生产出立方米左右的沼气，同时每立方米的沼气等同于原煤的公斤，可以实现对水的煮沸，充分满足1个家庭1天之内的'生活用水量。此外，沼气还可以进行照明工作，每一立方米的沼气可以将一盏沼气灯的照明时间保持在6h范围内。由太阳能在建筑节能技术中的应用可见，建筑物能源的消耗比重过大，尤其是照明、供暖以及空调方面对能源的消耗比重最为明显。在现代建筑节能设计中对太阳能技术的应用，在降低能源消耗的同时，可以实现对生态环境的保护。将太阳能技术应用在供电、供暖以及照明等活动中，有助于改善现代人们居住的生活环境，如对排放温室气体而形成的“热岛效应”的改善。

3结束语

综上所述，在现代建筑节能工作中，太阳能技术已经成为建筑节能的关键所在。尽管目前对太阳能的利用依然停留在热水设备阶段，在光电转换过程中依然存在高成本、低效率的问题。通过国家方面对建筑节能环保工作的大力支持，充分借助太阳能资源巨大的功能优势，可以有效改善这一现状。同时，建筑节能是现代科技进步的关键标志，太阳能资源的高效利用在推动建筑行业可持续发展方面发挥着关键作用，需要相关领域的专业人才不断完善新型的太阳能利用方案与技术、产品等，严格遵循“因地制宜”的原则合理应用太阳能，从而为建筑物可以大规模使用太阳能资源提供可靠保障。

参考文献

[1]中国储能网新闻中心.我国太阳能辐照资源分布概况[EB/OL]..

[2]刘彤.太阳能在建筑节能技术中的广泛应用[J].林产工业,2015,42(3):562-563.

[3]朱学荣.太阳能热水系统的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013,(5):119-121.

[4]李金平,马思聪，刁荣丹等.新型农村绿色建筑的构建与能耗分析[J].中国沼气,2012,30(6):28-32.

科技小论文:《太阳能的优缺点》太阳能（Solar）一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期，就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。1、太阳能的优点（1）普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 （3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 （4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。2、太阳能的缺点（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1／5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

太阳能长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致"温室效应"和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。1974年至1997年，美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级：从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为，要使太阳能电站与传统电站（主要是火电站）相比具有经济竞争力，还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池，为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8．3％面积（约8000平方千米）建成太阳池，为600兆瓦的发电机组供热。今年6月，亚美尼亚无线电物理所的专家宣布，已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的，而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机，装机容量仅100千瓦，但发电成本仅0．5美分／千瓦小时，效率高达40％—50％。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合，给太阳池附设冰槽等设施，设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计，一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池，便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想，即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来，使太阳池发电的成本大大下降，在北高加索地区能与火电站竞争，并且一年四季都可用，夏天可用于空调，冬天可用于采暖。对于淡水资源缺乏的国家来说，太阳池还有另一项不可多得的好处：据专家测算，在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深米的太阳池，可为10吉瓦的发电机组供热，并可每年产淡水2立方千米。在欧美一些先进国家，目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”，这是一种将太阳能转换硅片密封在（尤如夹层玻璃）双层钢化玻璃中，安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家，各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年，政府已批出了首个太阳能计划，在澳洲政府“海外援助计划”的协助下，在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划，整个计划耗资4800万美元，是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期，受惠的除了民居外，还包括25个灌溉系统、97个净水及分配系统、68间学校和社区中心，及35间诊所。由此看来，全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前，包括到太空去收集太阳能，把它传输到地球，使之变为电力，以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步，这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地，该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体，一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力，填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白，并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析，国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国内目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有兆瓦（注：1兆瓦（MW）为1000千瓦），工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达％，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持，国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一。于1998年在国内首家引进了76千瓦国际上先进的屋面太阳能发电系统，至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12千瓦时以上，可满足1个小康之家用电要求。该集团还与瑞士的ATLANTIS公司合资组建了北京-阿脱兰太阳能科技有限公司，合资生产太阳能光伏发电组件和屋面发电组件两大系列、多个品种的光伏发电产品，并将这一世界领先的太阳能利用新技术引入了中国。河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿（Piikington）太阳能国际有限公司在中国独家总代理，现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料，如德国凯米特化学制品有限公司的优质湿法玻璃层压设备、湿法灌浆液（封装介质）等。振海集团的基地于1999年11月已在我国率先安装了100多平方米的光电玻璃幕墙示范建筑物，现已竣工投入应用，其运行使用效果良好，已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。太阳能集热管是清华大学的一项专利技术，经清华阳光公司的产业化生产，目前其年产量为世界第一，其产品性能为世界领先，清华阳光公司的晒乐牌太阳能集热管及集热装置，用六七年时间完成了小试、中试到大规模生产，目前已经建成世界上生产规模最大的集热管生产厂，每年可生产500万支全世界集热效率最高的全玻璃真空集热管，预计这个项目的经营额再过不久将达到10亿元。