太阳能利用技术论文篇二

太阳能利用发展概述

【资料图】

摘要本文在综合论述太阳能各类应用，比较其优缺点之后，引入一种全新的太阳能应用模式。这种模式综合了空气能和太阳能，将空气源热泵引入应用领域之中。将传统的太阳能热利用划时代的提升了一个档次。尤为重要的是，这是一种可以在全社会大力推广应用的高效利用太阳能的典范。

关键词太阳能太阳能应用 太阳能空调 太阳能中高温应用

中图分类号：TK511文献标识码： A 文章编号

太阳能名词解释

光电效应

指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

太阳能光伏

利用光电效应，将太阳光辐射转换成电能。

太阳能光热

太阳能光热是指太阳能辐照的热能，利用热能发电，制冷 ，蒸馏等工业用热，以及农业。

太阳能空调

利用太阳能转化成电能，或者直接利用热能驱动空调，进行制冷或者供热。属于太阳能利用开拓的领域，有着巨大发展潜力。

集热器

利用镜面反射或吸收方式，对太阳能进行采集处用装置 。常用的集热器有平板式、反射式两大类。

吸收式制冷

吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。

太阳能利用现状

目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光电技术。

光电技术指的是光伏发电，是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。

光热技术是指直接利用太阳能辐射的热量，通过集热装置，对载体进行加热，将太阳能转化为机械能或者直接进行热交换。

光热利用更有应用价值，前景更好，在太阳能利用上将是主流，将成为代表太阳能应用最尖端、最先进、最有潜力的一种应用之一。

太阳能光伏利用

光伏应用项目主要有：

公路设施

光伏发电

各种信号灯电源

与建筑结合的小型屋顶联网光伏系统

卫星电视接收站及电视差转台光伏电源

优点：

常用于小功率场合

低能耗

用于航天

缺点：

转换功率不大

成本高

国内技术水平低

太阳能光热利用

太阳能光热利用按照利用温度的不同，大致分为低温利用、中文利用、高温利用，如图表所示：

太阳能光伏、光热技术介绍

太阳能光伏利用

太阳能光伏发电原理

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光照时，载流子数量会剧增，导电能力随之增强。

太阳光伏电池基本性质

光电转换效率

η% 评估太阳电池好坏的重要因素。

目前：实验室 η ≈ 24%，产业化：η ≈ 16%。

单体电池电压

V：0.4V——0.6V由材料物理特性决定。

标准光强与环境温度地面

AM1.5光强，1000W/m2 ，t = 25℃;

温度对电池性质的影响

例如：在标准状况下,AM1.5光强，t=25℃某电池板输出功率测得为100Wp,如果电池温度升高至45℃时，则电池板输出功率就不到100Wp

太阳能光伏电池分类

光伏电池效率比较

光伏系统组成分为四大部分

太阳能光电板：核心部分，将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

蓄电池(组)：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。

太阳能控制器：控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护。

逆变器：太阳能直接输出12/24/48VDC。需要将直流电转换成220VAC交流电,需要逆变器。

太阳能光伏发电应用

太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高;在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。

太阳能独立发电系统

太阳能并网式发电系统

太阳能光热利用之低温利用——非聚光集热器

太阳能光热利用之中高温利用——聚光集热器

槽式聚焦：槽式聚焦太阳能集热器作为中高温集热器的一种,能够获得较高的集热温度,可用于发电、制冷空调、采暖、海水淡化等生产和生活领域。传统槽式太阳能集热装置吸收器采用真空玻璃管结构,即内管采用金属管,管内走加热介质,金属管外涂覆选择性吸收涂层,再外面为玻璃管,玻璃管与金属管间抽真空以抑制对流和传导热损失。

塔式太阳能聚焦：将吸收到的太阳能射线集中到塔中，对传热工作物质加热进而发电。

碟式光热：利用抛物面反射镜，将入射太阳光聚集到集点上，焦点处旋转的斯特林发电装置进行发电。

菲涅尔式光热：工作原理类似槽式光热，只是采用菲涅耳结构的聚光镜代替抛面镜。这使得它的成本相对低。

太阳能光热集热器应用性能分析

重点推广：

槽式集热器是太阳能光热应用基础，太阳能高温的发展是建立在中温的基础上的。

槽式集热器在本世纪初就有应用。几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，槽式集热器能满足各种中、高温太阳能利用的要求。

太阳能利用拓展探索——太阳能空调

图一、太阳能空调分类

综上所述，太阳能深度开发利用的重点应是利用槽式中高温太阳能集热器，收>150℃太阳能，驱动“GARX循环氨吸收式太阳能空调设备”或“溴化锂吸收式(双效)太阳能空调设备”。这种太阳能利用的组合方式，开发技术难度较小、能效比较高、市场大面积推广前景广阔，定能成为节能环保的重要力量，为人与自然的和谐发展做出巨大贡献。

参考文献：

GB50787—2012，民用建筑太阳能空调工程技术规范;

GB50019—2003，采暖、通风与空气调节设计规范;

GB50243—2002，通风与空调工程施工质量验收规范;

《奇威特太阳能应用技术指南》

《奇威特太阳能热水、采暖、空调工程技术规范》

个人简历：何风林，汉族，1981年12月26日出生。受聘于山东奇威特人工环境有限公司，从事大型中央空调、太阳能空调的系统研发与应用工作。

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自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。下面是小编整理的太阳能利用技术论文，希望你能从中得到感悟!

太阳能利用技术论文篇一

浅谈太阳能的利用技术

摘要： 本文介绍了我国 目前 太阳能 建筑的现实状况， 分析 了其中的节能潜力，并介绍了太阳能建筑节能的相关 内容 和实现技术，探讨太阳能建筑节能的可持续 发展 道路。

关键词： 太阳能 建筑 热量

随着改革开放和 经济 发展，我国太阳能建筑的面积日趋增大，建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋向，也是当代建筑 科学 技术的一个新的生长点。抓住机遇，不失时机地推进建筑节能，有利于国民经济持续、快速、健康发展，保护生态环境，实现国家发展的第二步和第三步战略目标，并引导我国建筑业与建筑技术随同世界大潮流迅速前进，太阳能建筑的节能具有很好的前景，大有可为。

我国地域宽广，房屋建筑规模巨大，约有一半建筑位于北方“三北”地区，由于气候原因，每年约有4— 6个月的采暖期，该地区规定设置集中采暖系统，以往习惯称之为集中采暖地区。中部地区(冬冷夏热地区)，即长江流域地区，虽然冬季平均气温高于0℃，但相对湿度较高，冬季湿冷，而夏季又酷热。该地区属于 中国 经济发达地区，包括长江上游在内，涉及18个省、自治区、直辖市，总面积180万k平方米，人口近4 亿。年工农业总产值占全国40%，人均产值及人均收入均高于全国平均水平。以往由于经济上的原因，该地区一般城镇住宅围护结构无保温措施，也不设置采暖设施，因此冬夏季室内热环境条件相当差。南方属于亚热带气候，夏季气候炎热，降温则是主要解决的 问题 。

与发达国家相比，集中采暖地区城镇住宅围护结构保温、气密性较差，供热系统效率较低，单位面积的采暖能耗要高得多。我国已成为世界上建房最多的国家，近年来每年全国建成城镇住宅2 亿平方米以上，随着人民生活的不断改善，人们对于建筑热环境的舒适性要求愈趋迫切，中部地区冬季采暖势在必行，各地“空调热”也日渐高涨。所以，如何尽量利用太阳能、合理建筑设计，对北方集中采暖地区可以减少采暖、空调能耗;而对于中部及南部地区，改善室内热环境条件，达到低水平的室内舒适参数，已成为一个重要的课题。

我国从80 年代起，对城镇多层住宅 应用 被动太阳能进行采暖及降温技术已有 研究 ，先后在石家庄、滩纺及杭州等处建成了试点建筑，较好的改善了室内热环境条件。当时的技术路线是由热工外算开始，进而建造示范建筑以验证效果。国外从70年代初期起，投入了相当的力量进行 计算 机软件的开发工作，应用动态模拟计算，进行建筑热工参数计算分析，进而可以预测室内环境参数，获得应用被动太阳能的最佳建筑设计方案，同时也建设示范建筑以验证软件的可信性。这类从合理建筑及热工设计着手，在增加有限的建设投资下，尽量利用被动太阳能来达到低水平的室内冬夏热环境条件的住宅，这里称为“节能住宅”。

一、各种参数对空温的 影响

为了进行参数研究，首先确定了一个基础方案，即对条状住宅建筑模型，取其南向主立面外窗的窗墙比为30.3%，单层窗，外墙与屋面传热系数均为0.83w/ (℃??*平方米)，换气次数为1.1次h，不考虑内部蓄热量。在进行参数分析时，固定其他参数，仅变化一个参数来分析对室温的影响。

内部蓄热量

蓄热量会影响室温，特别是对最高室温有影响。冬季，内部蓄热量会使月最高温度降低，而使月最低温度升高，至于月平均温度，则略有升高。显然，内部蓄热量可以改善冬季室内热环境条件。对夏季来说，蓄热量同样也降低了月最高温度及升高了月最低温度，而月平均温度则无多大影响。当建筑模型中一个住户内蓄热量相当于100平方米、200mm厚混凝土墙时，可使八月份住宅最高温度下降3c左右，可使一月份住宅最低温度升高2.8℃，这将对室内热环境有较大的改善。

换气次数

可以预见，增加换气次数会使冬季室内热环境变差，但能改善夏季室内热环境。对夏季来说，换气次数由1.1次h增加到10次h，可使八月份月最高温度降低4.4℃、月平均温度下降4.8℃，月最低温度下降7.8C.显然，冬季换气次数越低越好，如果园护结构、门窗密闭性好，换气次数可以降低到1.5次/h，此时与1.1次h相比，室温可提高2—3C.

增强夜间通风

降低夏季室温的一个措施是增强夜间通风，计算了三种方案，一是全天以1. 1次/h换气，第二种方案全天以10次/hh换气，第三种方案则采取白天(早6一晚2l时)1.1次h换气，夜间(晚21一晨6时)加强通风至10次h.计算结果表明，对于内部蓄热量较大时，第三方案与第一方案相比，月最高温度下降3.7C，月平均温度下降5.2℃，而月最低温度下降达7.7℃。可见增强夜间通风对改善夏季室内热环境是十分奏效的。

南窗面积

窗户开启面积既与热损失量有关，也与通过窗户玻璃进入室内的太阳得热量有关。太阳辐射得热量与窗户朝向有密切的关系，相比之下热损失与朝向的关系就不那么密切了。这里分析南向窗户面积对室温的影响。计算三种不同的窗墙比，它们分别是9.3%、30.3%及60.5%。冬季工况计算表明，窗墙比由19.3%增大至60.5%后，一月份最高温度升高3.6℃，平均温度升高2.7℃，而最低温度提高2.5℃的夏季来说，月最高温度、月平均温度及月最低温度分别要提高1.6℃、0.9℃及0.4℃。

由此可见，南向窗墙比大且具有较大内部蓄热量时，可以改善冬季室内热环境条件;至于夏季，南向窗户面积增大会提高一点室温，使室内热环境条件略为变差—点。

主立面朝向

主立面朝向不仅对冬季有影响，而且对夏季也有影响。主立面朝东及朝西时室温相同，与主立面朝南及朝北相比，室内热环境条件都要来得差。对于冬季来说，主立面朝南为最佳。

水平遮阳板伸出长度

夏季除了采用加大通风量来降低室温外，另一条途径是在窗户上方设置遮阳板，以减少太阳入射量。计算了不同伸出长度(水平方向)一月及八月份室温情况。由计算可以得出，水平遮阳板对夏季有明显改善室内热环境的作用，但遗憾的是，同时也使冬季室内热环境变差。夏季时，水平遮阳板的伸出长度由0，0.4，0.9及1.5m变化时月平均温度可分别降低1.0，2.0及2.2℃，但冬季却也相应降低了月平均温度0.2，0.7及 2.2℃。

窗户的层数

增加窗户层数将减少热损失，但也在一定程度上减少了太阳得热量。采用单层宙及双层宙作计算比较，发现双层窗对冬季室温略有改善(一月份平均室温增加0.9℃)，但同样使夏季室温略有变差(八月份平均室温升高0.7℃)。

外墙、屋面外表面颜色

外墙、屋面外表面涂成白色会有助于降低夏季室温。进行二种方案比较 计算 ，一种采用吸收率为o. 8的深色外表面，另一种吸收率为浅色外表面。计算结果表明，浅色表面可使夏季室内热环境得到明显改善，但同时也使冬季情况变差。在二方案中外墙及屋面传热系数均采取0.83w平方米，八月份平均室温可降低2℃，但一月份平均室温也降低了1.3℃。外墙与屋面保温越好，这种 影响 将越小。

外墙与屋面热工设计

采用三种方案进行比较计算，

第一方案为外墙与屋面的传热系数及均为0.83w/ (℃。m)，

第二方案外墙K=0.83w/(℃。m)，屋面K=0.28w/(℃。m)，

第三方案外墙与屋面K值均为0.28w/(℃。平方米)。

由计算可以看出，屋面保温对降低夏季顶层室温的影响尤其大，第二方案与第一方案相比，八月份月最高温度下降7℃，平均温度下降0.4℃，但月最低温度上升了 6℃。从冬季情况看，保温改善有利于室温提高，第三方案与第一方案相比，一月份平均室温升高1.1℃，5最低温度升高了2.4℃，但月最高温度有所下降 (5℃)。顶层天花板表面温度受屋面保温影响甚大，对于屋面有很好保温的场合K=0.28w/(℃。m3)，在年最热日下午14时，天花板内表面温度仅只比室温高0.5℃，但K=0.83w/(℃。m)的屋面来说，要高出3.8℃。如果采用外墙及=0.74w/(℃。m)，屋面X=0.63w/ (℃。m)，并具有较大的内部莆热量， 应用 双层窗，加强夜间通风(晚21时至凌晨6时，换气次数为10次/h)，此时最热日下午14时室温为37.2℃，天花板内表面温度只有33.6℃，室内热环境可以得到明显的改善。

二、节能住宅设计原则

根据以上参数 研究 ，提出如下设计原则：

1. 冬季换气次数应该尽可能低，而夏季则尽可能高。

2. 如果具有较大的内部蓄热量，对夏季来说，较好的方案是白天(早6时至晚2l时)维持较低的换气次数，面夜间(晚2l时至晨6时)宜加强通风增加换气次数。

3. 内部蓄热量对冬、夏季来说均能减少室温的波动幅度，即降低最高温度，升高最低温度，但对平均温度影响甚小，总的来说，内部首热量能改善室内热环境。

4. 采用水平遮阳板来降低夏季室温并不是好的措施，因为它同时较冬季室内效环境变差，除非遮阳板在冬季时可以移开。

5. 尽管外墙、屋面外表面涂以浅色可以降低夏季室温，但同时也降低了冬季室温，因面不推荐这种做法。

6. 采取南立面大比例的窗墙比，并设计成具有较大内部蓄热量境，对夏季稍为不利。

7. 主立面窗户朝南为最佳，朝东及朝西效果最差。

8. 窗户、外墙及屋面保温能改善冬季室内热环境，特别是屋面保温可以明显地改善夏季室内热环境。

三、几个推荐的节能住宅方案

被动太阳能(房)节能住宅方案

参数研究优化计算了北京地区应用被动太阳能采暖的可能性，即研究了是否可能在不设置采暖设备时月平均室温达到16℃。计算结果表明是可能的，其建筑设计参数如下：

1. 南立面宙墙比60.5%。

2. 具有较大内部蓄热量，相当于户(建筑面积73.1平方米)具有200mm厚混凝土墙体的苦热量

3. 双层窗。

4. 外墙与屋面的传热系数K=0.28w/(℃。平方米)。

5. 冬季换气次数0.5次/h，夏季早6一晚21时换气次数1.1次/h，晚21次/h.

四、节能住宅方案设计原则

由参数研究的结果提出如下设计原则：

1. 冬季换气次数宜低(v=0.8次/h)，夏季换气次数宜高(v=20次h)(借助于打开宙户利用 自然 穿堂风)。

2. 从防止出现结露危险性观点来看，冬季换气次数至少保持0.8次h.

3. 增加内部蓄热量可使室内温度被动减弱，使夏季及冬季的最高温度下降，使最低温度升高，不过，内部蓄热量对平均温度的影响甚微。总之，内部蓄热量可以使室内热环境条件得到改善。

4. 与较小的南向窗户相比，加大南向窗户面积，并配以相对较高的内部蓄热量，可以较好的改善冬季室内热环境条件。这种做法只是稍微使夏季室内热环境条件变差。

5. 选择建筑南向主立面为最佳，而主立面东向或西向为最差。

6. 南向窗户上部的水平遮阳板对改善夏季室内环境的作用不明显，除非在冬季时可以移开。

7. 为了避免冬季卧室及起居室出现结露，在安排厨房、浴室、厕所位置时要注意与主要使用房间的隔断，并合理利用穿堂风，最好设置机械排风装置。

太阳能建筑的节能具有很好的前景，大有可为。但是在其 发展 阶段，资金投入是一个主要的障碍。太阳能建筑的长远发展必须符合市场 经济 的 规律 。简单来说就是要作到“分担投入、共享收益”。

所谓“分担投入”就是要从多个渠道解决太阳能建筑节能所需要的前期投入。比如建筑业主承担主要部分，专业化的节能改造公司承担一部分，政府支持的低息银行贷款一部分，这样可以促进太阳能建筑节能工作的全面开展。

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