太阳能应用.doc

结课论文太阳能应用学生姓名系别班级学号成绩2011 年 5 月 1 日浅论太阳能应用与建筑节能 摘要 介绍太阳能利用的研究现状，热转换、光电转换等几种主要的应用技术和在建筑节能上的应用和发展前景。指出太阳能与建筑一体化设计的太阳能利用方式有着巨大的发展潜力，必将在能源消费结构中占据越来越重要的地位，结合各类太阳能利用系统的特点，比较分析各种技术存在的问题，为建筑节能环保产品的设计开发提供考虑方向。 关键词 太阳能 建筑节能 建筑一体化设计 随着我国建筑经济的快速发展，建筑能源消耗随之加大，目前传统化石能 源供应紧张且不可再生。而能源的不合理利用也带来了一系列的环境污染，给 世界环境带来了极大的危害。所以寻求可再生能源的高效清洁利用，成了目前 人类面临的共同问题。 1 国内外太阳能研究现状 太阳能利用的研究，美国、德国、澳大利亚、西班牙、日本等国家开展的比较早。目前在光热、光电转换技术等方面的研究较为成熟。太阳电池自1954年在美国贝尔实验室诞生以来，一直是太阳能利用的重要形式之一。 太阳电池的光电转换，也是太阳能利用最成功的技术之一。按材料不同，太阳电池可以分为：晶体非晶硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷化镓电池等多种类型。在 1974到 1997年间，美国、日本等国家使硅太阳电池发电成本降低了一个数量级，但是光电池成本仍比传统能源发电高很多倍。目前，世界太阳电池的销售量逐年增加，而且太阳电池的最高光电转换效率已经提高到40以上，随着空间太阳能技术在地面的应用，像多节太阳能电池以及聚光太阳电池等技术，都能进一步提升光电转化的效率，推动太阳光电利用技术的发展。 相对于光电转换的太阳能利用技术，太阳能热利用的历史更长，利用的方式更多，成本也较为便宜。热利用的方式包括了太阳能热水器、太阳集热器、太阳干燥、太阳能海水淡化、太阳热发电以及太阳房太阳空调等。目前，美国、德国、班牙、澳大利亚等国都在深人开展太阳热发电的研究与开发。太阳能光热转换的研究技术日趋成熟，应用规模越来越大，应用领域也越来越广，而包含太阳房等在内的绿色太阳能节能建筑的研究，也成为了一个研究热点。 国内的光热转换研究始于20世纪70年代。90年代真空管集热器的出现真正推动了国内太阳能光热转换的应用。目前，中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产国、应用国和出口国，至2007年为止，集热器总保有量约为10800万平方米。中国也是世界上最大的太阳能热水器制造中心，由我国生产的集热器推广面积约占世界的76。另外我国的太阳能光电利用技术于20世纪80年代起，经历了较长时间的发展，在晶硅电池的生产等方面取得了很大的进步。2 太阳能利用的主流技术 截至目前，世界太阳能利用的主要途径为光电转换和光热转换两种方式，而通过光热或者光电转换实现高效的发电技术，是国际太阳能利用研究的一个主流。21 光电转换 通过太阳电池直接将太阳辐射的光能转换为电能，即光伏效应。太阳电池即根据光伏效应而设计，用半导体材料制成，有硅、化合物半导体、有机半导体等多种材料，按材料结晶形态有单晶、多晶和非晶态。在硅电池中，单晶硅太阳电池转换效率较高，实验室报道的光电效率最高可达247以上，在聚光情况下可达278左右。相对单晶硅材料，更为廉价方便的薄膜硅电池虽然效率较低，在9 16左右，但是制造简洁、能耗低、使用的原料更节省，也有很大的发展潜力。另外，多节电池、聚光电池技术由于其突出的转换效率，也已经成为现阶段国际研究的重点关注领域。当然，太阳能光电利用技术的发展还存在一些问题，像太阳电池造价高，常用电池的发电效率不高(在15左右)。发电成本约为火电的10倍，电池制造的能耗高等，都需要在未来的研究中重点关注解决。 22 光热转换及太阳能热发电技术光热转换是将太阳辐射能转换为热能的过程。由于其成本较低、技术上更容易实现，适用面广，所以世界上很多国家都把它作为太阳能利用的首选。其中太阳能热力发电是当今世界太阳能利用研究的主题之一，该类系统通过太阳集热设备代替常规锅炉，用太阳能热力系统带动发电机发电。由于太阳能的分散性和间断性，太阳能热发电技术一般需要配有辅助系统来确保其工作的连续性和稳定性。而大功率的太阳能热力发电系统，需要极大的占地面积。3 太阳能利用与建筑节能 作为迄今人类所认识的最清洁的可再生能源，太阳能与建筑一体化设计将在建筑节能中扮演着越来越重要的作用我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出23倍，仅以建筑供暖为例，我国北方地区一个采暖期的平均能耗约为30Wm2，而相近气候条件的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为 11Wm2。相比而言，仅北方采暖地区每年就多耗标准煤2000万t，所以大力推进建筑节能已迫在眉睫。31 太阳能与建筑一体化技术特点 (1) 太阳能与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，使太阳能设施成为建筑的一部分，如利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响； (2) 对屋顶造型无特殊要求，平屋顶或斜屋顶均适用，仅安装方法不同，取代了原来屋面的隔热保温，既美观，又实用；(3) 适用范围广，适用于各种形式的建筑，例如：住宅小区、高层楼群、别墅等等；32 太阳能与建筑一体化技术现状 (1) 分布式综合利用技术 将各种太阳能利用技术结合建筑一体化设计，建立具有分布式能源供应能力的绿色节能建筑的思路，也已经成为国内外研究的热点。其中光伏发电由于其便捷性与灵活性，很早就有了与建筑物集成化的利用，并且很快成为热门课题。在建筑物屋顶上安装的太阳能系统，通常采用与公共电网并网的形式，并网光伏系统不需配备蓄电池，这样可节省投资。同时由于不受蓄电池荷电状态的限制能充分利用光伏系统所发出的电力，而且在夏季用电高峰时太阳辐射量最大，光伏系统发电量最多，这对电网还可起到调峰作用。建筑物上有大量空置的屋顶及外墙空间，可以安装太阳能利用装置，这种分布式的利用技术不需要长途输送，节省了输配电设备，减少了电力损耗，其广阔的应用前景已引起人们的高度关注。(2) 我国在建筑节能方面的应用一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的应用都是政府和企业的梦寐追求。太阳能利用与建筑节能的完美结合，创造的低能耗、高舒适度的健康居住环境，不仅让企业(家庭)工作(生活)得更自然更环保，而且能节能减排。对实现社会可持续发展具有重大意义。在人类面临生存环境破坏日益严重和能源危机的今天，如何开发利用环保节能的绿色住宅以及配套节能产品，就成了一个焦点话题。太阳能作为一种免费、清洁的能源，在建筑节能中的利用，将关系到可持续发展的战略，可谓意义深远。经过数年的研究和开发太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器在全行业中现已拥有企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大，而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。4 结束语 太阳能由于其周期性强、稳定性和能量密度不理想等特点，其常规利用技术还存在很多问题和困难。应该说任何一种太阳能利用技术都不是完全独立的个体，只有通过加强各种技术间的综合应用，才能够克服很多单一技术的缺陷，实现更好更高效利用太阳能的目标。随着人们对可再生能源认识的提高以及太市场的逐渐成熟，太阳能光电转换、热转换以及太阳能热电联用等在建筑节能上的应用，其发展前景将十分广阔。毫无疑问，太阳能技术将成为新能源技术最重要的组成部分之一，为节能环保建筑产品的开发利用提供了诱人的前景参考文献 1罗运俊,