太阳能的贡献-建筑节能课程论文

山西建筑职业技术学院山西建筑职业技术学院 建筑节能课程作业建筑节能课程作业 题题目：太阳能的贡献目：太阳能的贡献 姓姓名：张福建名：张福建 班班级：建筑设计级：建筑设计 10021002 班班 学学号：号：2121 指导教师：刘双英指导教师：刘双英 二一二年十二月二一二年十二月 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业论文摘要 i 摘要 摘要：太阳能是新能源和可再生能源中最引人注目、开发研究最多、应用 最广的清洁能源。太阳能具有安全、无污染、可再生、辐射能的总量大和分布 范围广等特点，越来越受到人们的重视，是今后可替代能源发展的战略性领域。 太阳能作为划时代的新型能源，它的使用价值和开发价值接近于无限。可 以说，如果预言未来能源使用的趋势，那么太阳能的利用一定会是未来能源的 主导。以其无限的蕴藏量，和产生的巨大能源价值，在利用之初，就会被寄予 厚望。所以太阳能将会是未来世界能源的主流。 关键词：太阳能；太阳能技术；太阳能热水系统；太阳能技术的普及；未 来发展前景及走向 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 1 太阳能的贡献 1 什么是太阳能及太阳能技术 太阳能就是太阳通过发光发热对地球进行辐射后，所产生的一种看不见的 清洁能源 太阳能技术是人类对太阳能的利用手段，通过人为的获取太阳能，并且将 之转换为可利用的能源，用来维持人们日常的生活，工作，学习。 2 太阳能技术在我国的实践 我国地处北半球的东部，太阳能资源十分丰富，为太阳能的利用提供了得 天独厚的条件，尤其是在西北，西南，华北地区，太阳能资源相对丰富，这些 地区，率先建立太阳能利用设施，并且将太阳能转化为生活中所需要的电能等 其他动能，使我刚对太阳能的利用成为可能，这个事实，将我国能源问题的弊 端，引致一个良好的事态上去，为我国进行彻底的能源改革，充分利用清洁能 源造福社会打下基础，同时，将改变我国能源利用单一的现状。 太阳能在这个能源紧张的时代,意义重大,随着国家节能政策的出台,各种 节能措施相继得以应用。如果建筑节能不利用无处不在、清洁无污染的太阳能, 实在是一个巨大的浪费。太阳能集热技术发展到今天,无论在技术上的集热效率 方面,还是商业上的性价比方面,都以具备了大规模推广使用的条件。但要达到 与住宅建筑一体化,在安装形式、安全性、寿命及建筑物的协调美观方面,还需 进一步改进,具体讲从以下几个方面:集热器必须作为建筑物的一部分,二者在 美学效果上有机结合。集热器寿命不小于建筑物寿命,至少在一定的维护下能达 到此寿命。贮水箱与集热器宜分体安装,强制循环,减少对建筑物本体的依赖,扩 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 2 大其利用范围。集热器应代替部分常规材料,降低总体造价。 目前，我国利用太阳能的方向主要是在集热和发电两方面上，当然也出现 过利用太阳能作为动力的汽车，但是由于技术上的难度，该品种汽车并未在社 会上进行普及开来，相反，人们反而更倾向于对传统能源的依赖，这也是我国 进行能源改革的原因。 我国的太阳能利用，最普遍的就是民众中的太阳能热水器，利用夏天天气 的炎热，将太阳能储存起来，从而达到对水加温的目的，一直以来，太阳能热 水器在我国经久不衰，主要是因为其价格低廉，方便实用，这个事实说明，太 阳能已经融入我们的生活，只是我们目前由于技术的限制，还不能将太阳能作 为生活中的主导能源那样进行普及。 其次，我国的另一项太阳能利用实例，就是利用太阳能进行发电，利用光， 热，电三者之间的转化，将太阳能转化为可用的电力，从而用于支持各地的电 能，缓解我国目前的用电紧张，大大降低了能耗。 3 太阳能的几种采集方式 传统的能源如今已经不能再满足人们日益提高的生活水平，同时，世界能 源紧缺，也是人类所面临的一个摆在眼前的重要问题， 面对日益严峻的能源危机，世界各国纷纷将目光放到可再生能源，清洁能 源上，对于目前人类所发现的能源中，太阳能成为首选。 下面将介绍几种太阳能的采集方式： 3.1 太阳房 太阳房利用“温室效应” ，将太阳能储存起来，从而达到采集太阳能的目的。 太阳房分主动式太阳房和被动式太阳房，而太阳房的历史，可以追溯到十九世 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 3 纪三十年代，当时西班牙就出现了世界上第一栋太阳房，这也是迄今为止关于 太阳房的最早记载。 太阳房的利用将太阳能“借”到房间里，从而对生活中的采暖，供热做出 贡献。 3.2 太阳能集热器 太阳能集热器的定义是：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的 装置。这短短的定义却包含了丰富的含义：第一：太阳能集热器是一种装置； 第二：太阳能集热器可以吸收太阳辐射；第三：太阳能集热器可以产生热能； 第四：太阳能集热器可以将热能传递到传热介质。 太阳能集热器虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是 组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动 式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都 离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的。 太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较 分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部 分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如 用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干 燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水 淡化器等等。太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水 泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供 电之需。太阳能集热器（solar collector）在太阳能集热系统中，接受太阳辐 射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 4 按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。另外还有一种真空集热 器：一个好的太阳能集热器应该能用 20 到 30 年。自从大约 1980 年以来所制作 的集热器更应维持 40 到 50 年且很少进行维修。 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能 热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。 此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚 可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负 载的管路等。 3.3 太阳能热水器 被普遍使用，也是造价最低廉的一种集热方式，显然它比其他能源对水的 加热来的更快。 太阳能热水器最普遍的就是在热水器表面涂上一层吸热材料，不必花大价 钱，安装什么太阳能电池板，从而大大降低了资金的投入，这也是有些地方最 普遍最直接的集热方士，作为生活中离我们最近的太阳能，它的普及应该说可 以追溯到古代，古时的河流，被太阳一晒，变得温热起来，正好方便人们洗澡。 太阳能热水器以其造价低廉，方便实用，着实为人们生活带来一丝曙光， 改变的不仅仅是传统的能源上的高能耗问题，同时也是对环境的保护，所以， 这项发明的普及绝对是人类历史上的一大进步，也是对人类社会未来前景的指 路石。 3.4 太阳能发电 利用太阳能发电有两大类型， 一类是太阳光发电， 另一类是太阳热发电。太 阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 5 化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏 电池、光电解电池和光催化电池。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能再将热能转化成电能。它有两种 转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发 电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电 等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规 热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为 电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件） 、 控制器和逆变器三大部分组成它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件， 所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲， 光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大 到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。 3.5 太阳能制冷 它是利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系 统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制 冷。这种制冷方式的前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必 须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。 太阳能半导体制冷。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来供 给半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式。半导体制冷的理论基础是 固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将 产生吸热或放热现象。如何改进材料的性能，寻找更为理想的材料，成为了太 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 6 阳能半导体制冷的重要问题。太阳能半导体制冷在国防、科研、医疗卫生等领 域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小 型恒温器等。目前太阳能半导体制冷装置的效率还比较低COP 一般约 0.2 到 0.3，远低于压缩式制冷。 光电压缩式制冷。光电压缩式制冷过程首先利用光伏转换装置将太阳能转 化成电能制冷的过程是常规压缩式制冷。光电压缩式制冷的优点是可采用技 术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。光电压缩式制冷系 统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生 活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环高约 3 到 4 倍。随着光伏转换装置效 率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。 3.6 太阳能热源热泵系统 一种可以将太阳能储存起来，并且有加热功能的一种热泵，实际上也是对 太阳能的一项集中采集，形式和工作原理上都有很大的改变与突破，可以说是 人们将太阳能转化为热能的另一种方式。 以上六种采集太阳能的方式，已经大致说明了一点，那就是人类已经认识 到太阳能能源的价值以及开发前景，作为新能源，清洁能源的主导，太阳能的 利用无疑是人类历史上的又一大进步。 4 太阳能利用的弊端 作为新型的能源，无疑给人类社会带来许多便利，从集热到发电，进入二 十一世纪的今天，生活中已经离不开太阳能了，虽然还未达到处处可见的地步， 但是太阳能作为一种能源，确实为人类社会做出不小的贡献。 不论是对能源危机问题的缓解，还是引导新型科技的研发，但是不能否认 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 7 一个事实，那就是以前只能在科幻小说里才看到的情景，如今已经成为现实， 这是人类社会不断进步的结果。 然而，再好的东西，他也有不好的地方，诸如古话月有阴晴圆缺一样，世 界上没有完美的东西。 太阳能的最致命的弊端，相对于人类来说，那就是太阳能的间断性，因为 太阳能利用的是太阳的能源，太阳并不是每天都在天上的，他也有夕阳西下的 时候，那时候，太阳能的一切利用活动都将会停止。 虽然，人类一直致力于提高白天太阳能的存储量，但是由于技术上的难题， 这个问题收效甚微，人类利用太阳能也只能在白天。 研究发现，任何存储装置，在人类技术未达到突破以前，都不会对太阳能 存储太多，相反反而会消耗太阳能。 面对这个弊端，唯一的解决方法，那就是未来科技进步后，出现能够大量 存储太阳能的装置，到时，太阳能将会真正成为世界能源的主导。 5 太阳能未来发展畅想 时间进入二十一世纪的今天，人类社会的科技突飞猛进的速度，着实让人 类自身震惊，同时值得自豪的是，正是由于人类社会科技的不断进步与发展， 才将不可能化为可能，将许多只能在科幻小说里出现的场景搬到现实中来，确 实，人类科技的进步在一点一滴的推动者社会的进步。 关于能源利用方面，人类做到了创新，从单一依靠煤炭资源等一些高能耗， 高污染的能源之初，再到如今的利用清洁能源，可再生能源，再到提出可持续 发展的理念，可以说，时代的进步，推动的不只是科技，还有人的意识观念。 如何将太阳能普及到生活中的方方面面呢，人类的意识，人类的观念，决 山西建筑职业技术学院建筑与艺术系作业正文 8 定这一切。 但是，前提是，科技已然进不到我们所期望的那种程度，到时，科技的发 展，带动的能源改革，首先就会将太阳能列入第一历程来，为什么，因为太阳 能是人类历史发现的最清洁，最无限，利用价值远远超过地球上任何一种能源 的终极能源。 的确，太阳能从利用之初就蕴含了不止带来能源改革这一层含义，而且， 还涵盖了对未来能源科技的预见性及可行性。 对太阳能的利用，将会带人类进入一个全新的历史纪元，那将会是一个崭 新的历史，崭新的文明，崭新的观念，崭新的历史，总之，未来在等着人类。 山