太阳能供暖现状与发展

太阳能供暖现状与发展（共6篇）

篇1：太阳能供暖现状与发展

太阳能采暖系统应用现状与发展

茂名学院 王倩 北京工业大学 高新宇

摘要：太阳能采暖系统是以太阳能作为热源，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。本文介绍了太阳能采暖系统国内外现状和主要设备的应用情况，指出了系统设计中存在的一些问题，提出了发展太阳能采暖系统的若干措施。

关键词：太阳能 采暖系统 太阳能集热器 节能

前言

随着国民经济的发展，能源需求量日益增加，能源利用情况紧张，而常规能源的大量使用必将对环境造成不利影响。太阳能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，同时又不会增加环境负荷，将成为未来能源结构中的重要组成部分。我国属太阳能资源丰富的国家之一，年辐射总量大约在3300-8300MJ/(m·a)，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000h，每年陆地接收的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤，具有太阳能利用的良好条件。在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当的比例，利用太阳能来满足生活热水、供暖这些低品位能耗的要求具有巨大的节能效益，因此，太阳能采暖技术越来越受到人们的重视。太阳能采暖系统概况 1.1 太阳能采暖系统原理

太阳能采暖系统是指以太阳能作为采暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能转换成热能，供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统。太阳能采暖可分为主动式和被动式两种方式。被动式太阳能采暖通过建筑的朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材2料和结构构造的恰当选择，使建筑物在冬季能充分收集、存储和分配太阳辐射热。主动式太阳能采暖系统主要由太阳能集热系统、蓄热系统、末端供热采暖系统、自动控制系统和其他能源辅助加热、换热设备集合构成，相比于被动式太阳能采暖，其供热工况更加稳定，但同时，投资费用也增大，系统更加复杂。随着经济和社会的发展，主动式太阳能采暖开始大规模应用。

1.2 国外应用现状

欧洲、北美对太阳能供热(热水、采暖)系统的工程应用已有几十年历史，过去主要用于单体建筑内的小型系统，近十余年来，包括区域供热在内的大型太阳能供热采暖综合系统的工程应用有较快发展。德国是应用太阳能供热技术较早的国家，太阳能采暖技术已经在德国居住区供热设置改造和配套建设中得到广泛推广和应用；欧洲大多数国家都积极鼓励支持利用太阳能，对安装太阳能装置的家庭实行补贴政策，一般补贴为系统造价的20%～50%；以色列80%住宅装有太阳能热水器，政府以立法形式规定高度27米以下新建住宅必须安装太阳能热水器。丹麦Marstal太阳能供热采暖工程是世界上最大的太阳能供热采暖系统，太阳能集热器设置在大面积空地上，集热器面积1.83万m，与社区热力网连接，1996年建成运行，年热负荷28GWh/y，同时使用2100m水箱、4000m水容量砂砾层及10000m地下水池蓄热。

1.3 国内应用现状

我国太阳能产业发展很快，截至2006年，我国太阳能热水器年生产能力达到1500万平方米，在用太阳能热水器总集热面积达l亿平方米，生产量和使用量居世界第一。虽然我国太阳能热水器应用已经相当广泛，但太阳能采暖工程应用却处于起步阶段，已建成的都是单体示范建筑，如北京清华阳光公司办公楼、天普新能源示范大楼等，太阳能区域供热采暖工程则还没有应用实践。

近年的太阳能采暖建设项目中，比较集中和有代表性的是北京周边郊区县新民居的太阳能采暖工程。由于农村住宅相对分散，密度低，不宜采用投资大、维护水平高的集中供暖模式，而传统的燃煤取暖方式又存在效率低、污染环境、费用较高等问题，在农村推广安全环保、运行费用低的太[3]

[4]

3[2]

233

[1]阳能采暖系统符合新农村建设的客观要求。太阳能采暖所需的集热面积远大于太阳能热水系统，安装位置要求较大，对于高层建筑或居住密度较大的城区存在安装建设条件不足的问题，限制了应用，而农村住宅一般建筑容积率较低，没有明显遮挡，具备建设太阳能采暖项目的良好条件。北京平谷区新民居太阳能采暖工程项目进展较早，有很多成功应用的经验2 太阳能采暖系统设备 2.1 集热器

常见的太阳能集热器有平板型和真空管型两种，其中，真空管型又可分为全玻璃真空管型、U型管真空管和热管真空管集热器。目前在我国太阳能热水器市场，平板太阳能热水器约占10%左右的市场份额，其余均为真空管太阳能热水器，而国外平板太阳能热水器则占90%以上的市场份额，中国与世界太阳能市场主流存在巨大差异。由于太阳能采暖系统与建筑结合紧密，因而对集热产品与建筑的结合、故障率、使用寿命等性能要求较高，平板集热器结构简单，抗压，抗外力冲击，适合承压运行，从整体外观、结构强度、安装运行等方面都非常适合与建筑相结合。在热性能方面，尽管平板集热器的保温性能不如真空管集热器，但由于其有效采光面大于真空管集热器，因此其热效率高于真空管集热器。早期平板集热器不能防冻过冬的缺点随着技术进步早已得到解决。太阳能采暖工程中，非采暖季能源过剩，真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题，而平板集热器则能较容易地解决这一问题，因此，目前北京地区太阳能采暖工程中，很多工程项目采用了平板型集热器。

2.2 辅助热源

为住宅提供采暖用热水的太阳能采暖系统与为住宅提供生活热水的太阳能热水系统在供水特点上是不同的，生活热水不需要连续供应而采暖用热水必须连续供应，而且要稳定可靠。太阳辐射受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件的限制和阴雨天气等随机因素的影响，存在较大的间歇性和不稳定性，因此在太阳能采暖系统中，必须设置辅助热源。辅助热源要根据当地太阳能资源条件，[7]

[5][6]

。常规能源的供应状况，建筑物热负荷和周围环境条件等因素，做综合经济性分析，以确定适宜的辅助热源及合理的太阳能供暖比例。太阳能采暖中可以选择的辅助热源主要有小型燃油(气)锅炉，城市热网或区域锅炉房、工业废热、电锅炉、电热管、地源热泵及生物质燃料等。在农村建没的太阳能采暖项目，由于城市热网及燃气管线不易到达，油、电价格又较高，因此，辅助能源的应用类型多为生物质燃料。如北京平谷区挂甲峪村，辅助热源用生物质锅炉提供，采用生物质压块成型设备，把当地的果木修剪枝条粉碎后压缩成燃料棒或燃料块，作为生物质锅炉燃料，同时还用作炊事燃料，这种生物质压缩成型燃料比传统的生物质燃烧密度高，燃烧效率高，储藏也较容易，使用时劳动强度小，是一种较好的辅助热源方式。

2.3 采暖末端

太阳能由于热密度较低，集热温度很难达到较高水平。普通散热器热媒温度要求较高(70℃以上)，而太阳能系统不易达到该出水温度要求，因此，在太阳能采暖系统中，通常采用地板辐射采暖的末端供热方式。地板采暖所需要的低温热水在35℃～55℃之间，正好是太阳能集热器所能提供的适合温度。地板采暖系统以整个地面作为散热面，热量主要以辐射方式传播，与以对流散热为主的散热器系统相比，舒适性更好，脚暖头凉的热感觉更符合人体的生理学调节特点，且可以在比末端采用散热器的系统低2℃～3℃的情况下获得同样的舒适感，节省供热能耗。夜间采暖负荷一般大于白天，但夜间却无太阳辐射，具有蓄热功能的地板采暖方式是非常适合的。因此，目前太阳能采暖系统普遍采用地板辐射采暖系统作为末端。太阳能采暖系统设计中存在的一些问题 3.1 太阳能与建筑一体化

太阳能采暖系统是为建筑服务的，应该作为一个子系统融入建筑之中，实现太阳能与建筑一体化。但以我国太阳能热水器发展来看：长期以来，太阳能热水器一直是房屋建成后才由用户购买安装的，这种做法带来很多问题，主要是对建筑外观和房屋相关使用功能的破坏，导致了一些城市出

[5]台不允许安装太阳能热水器的规定，严重制约了太阳能热水器的进一步发展。由于太阳能采暖工程集热器的面积远大于太阳能热水系统，因此，太阳能采暖系统与建筑的有机结合尤为重要。各建筑设计院过去很少设计太阳能采暖系统，这就要求设计人员在实践中不断将太阳能采暖技术融于建筑设计中，积累设计经验以取得太阳能与建筑功能、建筑美学的协调。

3.2 冬夏热量平衡问题

目前安装的太阳能采暖系统，每6-8平米建筑面积约配置1平方米太阳能集热器，此种配比条件下太阳能的冬季供暖的保证率相对较低，但同时夏季太阳能系统产生的生活热水远大于实际消耗量，这使得太阳能集热系统不得不采取闷晒、遮挡等方法来减少太阳得热，造成非采暖季太阳能利用率过低和因系统过热而产生安全隐患等问题，因此，解决冬夏热量平衡问题成为太阳能采暖系统发展的重要技术问题。

3.3 相关设计资料不完善

太阳能采暖系统设计主要由暖通工程师和建筑工程师来完成，由于过去很少进行此类设计，设计师希望有相关的标准、规范和设计手册可供使用，目前已出版了国家标准GB50364《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》和《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》，但太阳能采暖系统的设计资料还不够完善，各厂家的产品性能参数还需经权威检测部门检测后作为进行系统设计的重要依据。发展太阳能采暖系统的措施 4.1 加强建筑节能

建筑节能是实现太阳能采暖的先决条件，由于太阳能在单位面积上的能量密度较低，如果不通过加强围护结构保温等措施来有效降低建筑物的采暖负荷的话，太阳能采暖系统的集热面积将会很大，增加系统的初投资，使太阳能采暖系统完全不能发挥应有的节能效益。我国已陆续颁布实施了针对不同建筑气候区的建筑节能设计国家标准，这些标准的强制实施将大大降低建筑物的耗热量指标，减轻太阳能采暖系统所承担的负荷，形成太阳能供热采暖工程应用的有利条件。

4.2 提高太阳能集热系统的效率

目前建设的太阳能采暖工程中，集热器、水箱等关键产品还有较大的改进空间，如进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率等，企业应加强研发力量，提高产品质量和工艺水平，开发安全可靠、高效稳定的新产品以不断提高太阳能集热系统的效率。房屋设计之初就同步进行太阳能采暖系统的设计，使设计适合于太阳能设备或部件的应用，在不影响建筑物的条件下，达到太阳能集热性能的最佳。

4.3 提高太阳能利用率

太阳能采暖系统一定要提高太阳能利用率以缩短投资回收期。冬夏热量不平衡的问题可由太阳能制冷技术、跨季节蓄热技术和全年的综合利用来解决。目前，跨季节蓄热的理论和实验研究还很少，研究的较多的是利用太阳能产生的热水驱动吸收式制冷机的太阳能制冷，由于吸收式制冷机需要高温水(85℃以上)做热源，所以，应积极开发适用于太阳能空调系统的中高温太阳能集热器。在目前国内太阳能制冷技术和跨季节蓄热技术还没有市场化的条件下，可强调全年的综合利用，考虑适当降低系统的太阳能保证率，合理匹配供暖和供热水的建筑面积，如使系统供热水的建筑面积大于供暖的建筑面积。

4.4 政府制定鼓励支持政策

太阳能采暖系统具有较高社会效益，但存在投资相对较高，投资回收期较长的缺点，对房地产开发商而言，如果开发成本的增加不能带动房屋销售的话，则开发商的积极性不高。因此，政府应积极建设试点工程，针对生产厂商、房地产开发商、终端用户制定更完善、合理的鼓励、支持政策，积极推广试点工程经验，提高系统整体技术水平，促进太阳能采暖行业及市场的良性发展。(参考文献略)

篇2：太阳能供暖现状与发展

2011/6/24/11:7来源：中国太阳能网

【慧聪太阳能网】近年来，富民政策和新农村建设政策的落实，使农村百姓的生活发生着日新月异的变化，生活水平的提高，村里人也开始追求生活的便捷和舒适，太阳能行业的高速发展正是抓住了这个时机。相关数据显示，目前我国太阳能的市场零售，九成以上的销售业绩都来自农村市场。在燃气热水器、电热水器、太阳能热水器三者的对阵中，太阳能凭借节能、环保、容水量大、运行费用低、具备安装条件等优点，成为农村消费者的首选。

据调查了解，在很多地区甚至根本没有燃气热水器和电热水器产品出售。销售人员表示，燃热、电热在农村没有市场，所以根本没必要进货，由此可见百姓对太阳能热水器的认可度。这些年虽然太阳能在农村已经基本普及进了千家万户，但是每年冬天使用太阳能洗澡还是一个难题，要想实现冬季浴室的洗澡，必须解决浴室的取暖问题，而加装的燃煤或电暖气取暖既麻烦又浪费，燃煤排放的气体，又对周边的环境产生了一定程度的污染，丧失了使用太阳能热水器节能环保的优势，所以大部分村民不得不放弃太阳能冬季的使用。

福达高科公司“太阳能浴室卫生间厨房供暖热水解决方案”所解决的正是这一症结，把太阳能热水器产生的热能充分利用，通过系统的循环，源源不断地提供洗浴和生活用热水，同时也解决浴室的取暖及防冻，一举多得，既实现了高节能、零污染的愿望，又大幅降低了采暖、洗浴的成本，提高了太阳能的使用效率，改变了大多数村民过去冬季用不了太阳能热水的状况。

系统说明

1.本系统主要适用于10~20平米得小面积的农村浴室及厨房。太阳能热水器规格：Ø；58x30-36支（容水量300~360升）；

2.在解决浴室洗漱、洗澡用水、也可解决四季厨房用热水及生活用热水，解决冬季卫生间、厨房的供暖（防冻）；

3.使用本方案也需提高新农村百姓建筑结构的质量，如墙体双重保温，室内保温吊顶，加大向阳面开窗尺寸，窗户使用双层隔热玻璃等，使人们的居住水平得到进一步提高；

4.阴雨雪天光照不足时，则可用电辅助加热，冬季洗浴时视情况可提前打开浴霸，升高浴室温度，增加洗浴的舒适度。

运行模式

1.本系统采用定温循环，供暖循环，电加热辅助三种结合的运行方式，用福达高科太阳能专用单机进行集热，确保集热效果，保证全年任意时间段热水的供应。

2.系统采用定时或定温温差循环，当时间或温度达到控制仪的设定值时，系统自动进入循环模式，通过对循环水泵的控制，系统自动开始或者停止管路循环，使热量合理通过室内暖气终端，从而带动室内取暖，冬季达到防冻的效果。

3.系统的电补采用可调节控制方式，会根据用户的自行设定的数值运行，这样用户可以根据天气情况灵活调节控制仪的设定值，从而大大降低夜间及阴雨天太阳能热水器的耗电费用。

自动控制仪的功能

1.系统采用电脑控制仪智能控制，全自动运行，无需专人值守，控制仪上的水温显示、水位显示功能，使用户对太阳能热水器的状态一目了然。

2.太阳能自动上水功能，系统会根据太阳能用水情况或设定的时段，及时补水，全天候保证太阳能热水的供应。

3.温差循环及用水自动增压功能，保证供水管路热水温度，打开喷头很快就出热水，而且保证洗浴时水的流量，增加了洗浴舒适度。

4.防冻循环功能，系统会根据管路的温度，自动启闭防冻功能，包括防冻伴热带、电辅助加热及太阳能暖气片的水循环，做到尽量降低取暖及防冻的成本。

技术优势

太阳能洗浴加供暖系统的一次性投资明显低于燃油、燃煤锅炉等供热方式的初始投资，在同等供热情况下日常运行费用大大低于燃油、燃煤及气电锅炉，比土暖气、空调也便宜很多。实现全年的洗浴功能后，解决了太阳能热水器冬季的闲置，设备折旧加速的问题。在同样浴室及厨房的取暖面积和热水用量下，对比其他供暖方式，使用本系统3~6年可回收投资，在之后的10年左右时间，使用本系统的费用大大低于传统方式的投资与费用。太阳能供暖洗浴系统由高效太阳能集热系统和室内电脑智能控制系统组成，运行设定简单，在很多地区晴朗天气下，浴室及厨房全年就用太阳能供热即可。如果阴雨天或夜间感觉室内需要更高温度，则用电补充即可，而且可把日常费用降到最低。

全国各地条件不同，初始投资和运行费用也不相同。而太阳能洗浴加供暖系统的运行自身基本不需费用，而其他的供暖方式费用都在逐年提高。太阳能供暖洗浴系统，运行设定简单，在很多地区晴朗天气下，全天供热都用太阳能完成，无需启动电加热，每天24小时应用。每年根据气温想用多少天就用多少天，不用像使用燃气锅炉或空调等担心费用高而只能一天开上2个小时，其他时间则温度较低。本系统对于对于新农村家庭、门店、别墅等尤其适用。因为性价比的优势，假以时日一定会成为普通太阳能热水器之后第二个太阳能大面积应用的领域。

篇3：太阳能供暖现状与发展

太阳能具有普遍、量大、无污染等常规能源无法比拟的特点,开发利用太阳能已成为世界性的趋势。由于太阳能的分散性、不稳定性及利用效率低、成本高等缺陷,目前对太阳能的收集和利用一般多集中在太阳能热水器方面,即以水作为工质或者媒介来储存太阳能并提供生活或者工业用热水。若利用联合制冷供热供暖设备将大大提高能源综合利用率,因此随着集热蓄热技术的发展,开发利用联合制冷供热供暖设备将成为太阳能利用方向。

为解决单一系统效率低的问题,设计出了以太阳能热力驱动的吸收式制冷、供暖、供热水联供运行系统。该装置通过采用全玻璃真空太阳能集热管[1]和固液联合蓄热装置[2]对低品位的太阳能进行集热、蓄热处理,将太阳辐射能不断地收集,最终转换为较高品位的热能并存储,有效地解决太阳能的分散性和不稳定性问题,使吸收式制冷及房屋供暖成为可能。另外,针对效率低和成本高问题,该装置对同一套设备进行3个主体功能的应用,实现了该套设备装置的全年综合化利用,进而提高了设备利用率和综合效益,对降低成本、扩大使用规模起到积极作用。

1 系统设计方案

1.1 系统总图(见图1)

系统由3部分构成。

1)太阳能集热-蓄热部分:

为系统储能、供能;

2)储存的热能完成三个功能用途:

热力驱动吸收式制冷、供暖、供热水;

3)自动化控制及电路系统部分。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路;4-单向阀;5-阀门;6-三通阀门;7-控制电路;8-油性液体;9-砾石堆 注:蓄热装置2及其他需要加装保温装置的管道等的保温设备未在图中标注,箭头方向为工质流向。

1.2 主要功能

图1所示系统三大主要循环回路及功能如下:

回路1——以夏季运行为主,集热蓄热装置供给溴化锂吸收式制冷装置热能,实现制冷循环的热力驱动;

回路2——以冬季运行为主,集热蓄热装置供给房屋取暖所需热量;

回路3——全年运行,集热蓄热装置供给水箱中冷水升温所需热量。

1.3 工作过程

针对因气候等客观原因而导致的集热和蓄热能量不足问题,该装置增设辅助热源。当能量不能满足回路中溴化锂吸收式制冷、供暖及供热水所需热量时,启动辅助热源,此时关闭图1中的阀门5。

在以夏天为主的高温天气时,系统设备主要完成回路1溴化锂吸收式制冷和回路3供热水,此时图1中三通阀门6开启1回路并关闭2回路。在以冬季为主的低温天气时,系统设备主要完成回路2对房间的供暖和回路3供热水,此时图1中三通阀门6开启2回路并关闭1回路。通过控制回路3中循环泵(图1中未显示,具体将在下述中出现)的开闭,实现蓄热器中的热能经过换热器对水箱中冷水的加热。

对图1蓄热装置2中的液体蓄热器来说,当其中液体经太阳能热管加热转化为气体的压力超过设定的允许值时,单向阀门4打开,气体进入调压容器,进而将液体蓄热容器压力降低,当进入调压容器中的气体放热液化后再经管道流入蓄热容器。

自动控制装置部分将对整个系统实现实时、适时自动化控制,如控制系统图1中的部分阀门的开闭,控制系统各个循环中泵或风机的开闭和功率大小调整。

2 系统三大循环工作原理

2.1 热驱动溴化锂吸收式制冷循环(见图2)

图2中的吸收式制冷装置为无泵型溴化锂制冷机[3]。整套制冷装置除输送冷却水或者冷媒水及其控制部件外,不再有其他部件消耗电能。通过换热装置将蒸发器中的冷量送到储冷装置或者直接送入房间,此过程噪声较小,运行过程更具舒适感。溴化锂吸收式制冷机的发生器中所需热能来源于在蓄热装置中通过热交换所得热空气所承载的热能。如图2所示,热空气通过风机沿管路进行输送。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路;4-单向阀;5-阀门;6-油性液体;7-砾石堆;8-风机

该装置在溴化锂吸收式制冷中的运行原理和运行过程如下所述。

传统电力驱动制冷设备,以氟氯烃化合物作为工质,对环境臭氧层造成破坏及造成温室效应[4]。吸收式制冷以溴化锂水溶液为工质,无臭、无毒,有利于达到环保要求,噪声低,安装方便,维护简单,该制冷方式可以利用较低温度的低品位能源,如蓄积太阳能而得到的低品位热能。该装置符合国家的环保政策要求。

在夏季,全玻璃真空太阳能集热管接收太阳电磁辐射能,将沸点高于100℃的油性液体加热成蒸气状态,蒸气通过管道回到蓄热器中,将热量传递给外部的砾石堆。砾石堆具有成本低廉、易于取得等优点,且比热容较小,相对于水来说,易于获得较高的温度。当固液联合蓄热装置中的砾石堆储存一定的能量且达到合适的温度,开启风机,同时阀门5打开,利用空气在砾石床中加热并达到一定的温度时,再将热量输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器完成换热,供给制冷装置所需要的驱动热能。最后利用冷媒水将取得的冷量送入房间,以满足生活需要。

此装置系统适用于单户家庭,尤其是广大农村地区。在夏天,集热蓄热装置可以利用整个上午和下午蓄存的热能,分别满足单户家庭中午和晚上较短时间制冷负荷所需要的驱动热负荷。同样,当太阳能集热蓄热装置所得到的热量不能满足运行负荷要求时,可以开启辅助热源。常用的辅助能源加热形式有:内置式电加热器、电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤炉等。

该装置可以实现自动化控制,在蓄热装置中的砾石堆处安装有温度传感器,当达到一定温度时,风机启动,溴化锂吸收式制冷机开始工作,若无需利用冷量,可以加装一个蓄冷装置[5],将冷媒水的冷量存于蓄冷装置中。当房间需要冷量时,开启房间输冷设备,将冷量由蓄冷装置引入房间;当房间温度降低到设定值时,输冷设备关闭,实现自动化控制,有利于节约能源,提高能源的利用率。

2.2 房间供暖的热循环(见图3)

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-风机4-单向阀;5-阀门;6-油性液体;7-砾石堆

供暖工作过程中集热蓄热原理与上述一致。冬季,在房间中安装温度传感器,当温度低于设定值时,温度传感器将信号传递给控制器,控制器控制风机的开启,使得空气经过蓄热器中的砾石堆加热后将高温气体送入房间,当温度达到或超过设定值时,控制器使得风机停机,从而实现房屋供暖的自动化控制。当蓄热能量不能满足房间负荷时,开启辅助热源。房间中的热空气进口处位于房屋上端,冷空气出口位于房屋下端。

2.3 供热水循环(见图4)

供热水工作过程中集热蓄热原理与上述一致。与制冷和供暖不同的是,在该加热循环回路中,没有将空气作为传热工质,而是通过换热管将蓄热器中的热量传递给水箱。液体工质在管道中通过泵循环流动,在水箱中同样安装温度传感器,当温度低于设定值时,控制部分将泵打开,液体工质在管内开始循环流动,进而完成传热过程,当温度达到或者超过设定值,控制部分使泵停机。此装置根据实际需要,可以一年四季提供热水。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路4-单向阀;5-泵;6-油性液体;7-砾石堆

2.4 部分控制电路(见图5)

感温元件安放在房间、水箱等位置。调节对象为各个功能循环回路中的泵、风机、开关等设备。控制电路可以实现系统的自动化集中化控制,提高设备的运行可靠性和调节灵活性,使系统安全、高效、经济运行。

以上三种循环所用到的控制电路部分可以集中在同一个控制面板上。

3 系统的计算

3.1 设备参数计算

在吸收式制冷循环过程中,根据房间所需冷量负荷的大小q1及其溴化锂制冷装置的性能系数COP可以得到制冷所需热负荷Q2=q1/COP[6]。由热负荷Q2,再根据太阳能集热管的单位面积集热量a、集热效率b、蓄热装置的蓄热效率c,并除去系统的各种热损失d,进而计算出蓄热装置中蓄热物质的质量M或体积V,同时可以算出所需要的太阳能集热管的面积S。

在房间供暖循环、供热水循环过程中,可以采用上述相同的方法,计算出太阳能集热管的面积S和蓄热物质的质量M或体积V。通过比较各个独立的计算数值,并根据实际需要确定系统最终的太阳能集热管的面积S和蓄热物质的质量M或体积V。

3.2 设备经济性计算

在进行经济性分析的过程中,可以利用以上数据计算出太阳能集热管的价格、蓄热装置的价格、溴化锂制冷机的价格,及其各种管道等的价格,进而求出系统总的造价。

3.3 最优化设计

若该系统装置能够得到推广和规模应用,可以采用先进的系统优化设计软件PROE对该系统进行最优化设计,以期实现系统效能最高、造价最低。

4 应用范围

该系统装置适用于单户型家庭,要求其房屋顶部具有较为宽阔的面积。根据不同地区接受太阳能辐射量的大小,具体使用应因地制宜:对中原地区,其气候表现为冬冷夏热,四季分明,利用该套系统装置可以实现上述的三个循环,即夏季用吸收式制冷循环、冬季房间供暖、全年供给热水;对于东北地区,夏季温度不高,则上述系统装置只需考虑冬季供暖和供热水问题;对于华南地区,冬季温度较高,则上述系统装置只需考虑夏季供冷和供热水问题。

不同使用环境下,应该对系统装置及其相关部件进行针对性的设计,以提高系统设备的适应性。同时,可以将该装置与建筑进行一体化设计,实现装置和建筑的完美结合。为延长系统设备的使用寿命,要对系统的电路部分作优化设计,加装防雷设施,定期对设备进行维护。

5 结语

农村地区对生活质量的要求日益提高。与此同时,传统能源价格日益攀升以及社会环保意识的增强,两者矛盾逐渐凸显。该系统对解决上述矛盾具有重要的现实意义。对太阳能这种清洁、免费、可再生的能源进行收集和综合利用,可以部份替代传统能源,降低对环境的污染。

随着相关技术的进步,这种供冷、供暖、供热水联合技术有望在新农村建设中规模化应用。随着国家相继出台节能减排方面的政策,这项技术会搭上政策的“快车”,为降低能源消耗、保护环境、促进经济又好又快发展。

参考文献

[1]吴振一,窦建清.全玻璃真空太阳集热管热水器及热水系统[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2]崔海亭,杨锋.蓄热技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3]李跃智,吴裕远,孙韶华,等.无泵溴化锂热水型吸收式制冷系统设计[A].第六届全国低温与制冷工程大会会议论文集,2003.

[4]王志远.制冷原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2009.

[5]陈胜立,童明伟.空调共晶盐高温相变蓄冷技术的分析[J].制冷空调与电力机械,2007,(28):27-29.

篇4：太阳能供暖现状与发展

关键词：供暖系统；太阳能-蒸汽源；锅炉；节能效益

中图分类号：TU833.+1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）05-0054-04

在当今世界，能源短缺及利用不合理引发了一系列环境问题，使得节能减排成为全球共同关心的热点。我国能源总量比较丰富，但人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。尤其在寒冷的地区，冬季供热的能源使用量大，使能源不足及大气环境问题凸显。供热工程发展必须提高效率，节约资源，发展绿色、清洁能源，以替代传统的化石能源。

我国正处于经济和建筑业快速发展的时期，能源消耗巨大。随着城市化进程的加快和人民生活质量的提高，建筑能耗占总能耗的比重也越来越大，既有建筑面积或新建建筑面积都名列世界之首。这些建筑通过采暖、空调、热水供应等，每天都消耗大量的能源。建筑能耗约占全社会总能耗的30%。做好建筑节能工作已迫在眉睫、刻不容缓。

通过分析以往传统采暖的不足，提出太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供暖系统，并根据呼伦贝尔地区的气候特点，对工程进行节能改造，探讨改造后的太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供暖系统的节能效果，旨在为严寒工业地区带有洗浴的民用建筑供暖提供参考。

1 太阳能-蒸汽与锅炉辅助供暖系统

该工程位于呼伦贝尔地区（东经119.45 °、北纬49.22 °），属于严寒地区，室外采暖温度为-31 ℃，年日照时长超过2 900 h，冬季可利用阳光百分比为68%。

1.1 太阳能系统

太阳能作为本系统的主要热能来源，相对于传统锅炉来说具有节能、环保、安全、经济效益高等优点。根据工程实际以及当地的地理气象条件，选用真空-玻璃型太阳能太阳能集热器，安装角为42.8 °，真空管规格为Ф58×1 800 mm，单组真空管1 600支，每组集热器采光面积260 m2。系统的总配置集热器为2组，使用真空管3 200支，实际集热器采光面积为520 m2。辅助设备中，水箱容量为100 m3；内胆采用进口SUS304食品级不锈钢1.5 mm板材，亚弧焊接而成，外皮为0.4 mm彩钢板装饰，中间为60.0 mm聚氨酯发泡保温填料；水泵为WILO品牌，型号为STAR-RS 15/6。

1.2 蒸汽源系统

蒸汽源系统选用长沙旺特公司生产的汽源热水器。在蒸汽加热水系统中，蒸汽与水直接混合是最高效、最经济的加热方法。传统方法是将蒸汽管直接通过简单的装置进入水中，加热效果不理想，噪声大。WTM型气源热水器是新一代产品，采用全新的设计理念和制作工艺，从根本上解决了上述问题，适用于生活热水、工艺加热等系统。汽源热水器工作原理见图1。

由于汽源热水器具有WTT微电脑恒温装置，可以根据水箱内水温自动启动、停止，所以能很好的完成辅助热源的任务。在本设计中，将4台WTM-40型汽源热水器置于水箱中。

1.3 锅炉系统

锅炉采暖部分的热媒为95/70 ℃热水，由工业场地新建锅炉房供给。散热设备选用钢制节能对流散热器。其中改造部分的散热器组数由16组30片改为4组30片、4组25片和8组28片。

1.4 系统连接安装

安装时，浴池及更衣室散热器改为由太阳能提供热源。汽源热水器插入水箱中后，在晚间、阴天出现阳光不足时，其自动温控系统启动汽源热水器，保证热源充足。当太阳能充足时，太阳能和锅炉联合为供暖提供能源。具体安装方法如图2和图3所示。

2 测试方法

测试时间为2014年1到4月，用自动记录仪器连续记录。测点地点分别位于更衣室及浴池几何中心1.1 m高处。室外测点位于建筑西侧，测试点在建筑的位置如图4所示。

2.1 天气晴朗时室内温度的变化

天气晴朗时，随室外气温及太阳辐射的热作用，室内气温波动如图5所示。

由图5可知，太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供热系统的室内温度明显高于传统锅炉系统，最大差值为1.7 ℃，最小差值为0.7 ℃，全天平均差值1.13 ℃。其中，被测系统的室内最高气温均出现在午后14时，温差达1.6 ℃；最低气温出现在上午5—8时，平均温差0.8 ℃。

与传统锅炉系统相比，该太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供热系统采取汽源热水器作为辅助能源，在有效吸收太阳辐射热并将其贮存，确保室内温度稳定。同时，辅助能源有效降低夜间的室内热量散失，维持较高的室内温度，确保采暖的有效性。

2.2 天气多云时室内温度的变化

室外天气多云时，随室外气温及太阳辐射的热作用，室内气温波动如图6所示。

由图6可知，在昼夜多云的天气条件下，室内气温波动较天气晴朗状态下平稳，但仍呈现出正弦曲线波的变化趋势。

无论天气晴朗还是多云，在汽源热水器辅助下的太阳能系统的供暖效果均好于传统锅炉。与普通传统采暖相比，新系统利用太阳能，并且在水箱中加入汽源热水器，可保证供暖效果。

与传统的锅炉采暖相比，太阳能-蒸汽源与锅炉辅助采暖系统的供暖能力更强、热稳定性更好，可在改善室内热环境的同时，达到节能效果。

3 节能效果分析

3.1 模型的建立

利用DeST能耗模拟软件建模，分析改造前后室内的热环境。理论模型东西宽9.3 m、南北宽42.0 m，房间朝向为正南正北，总建筑面积为390.6 m2，二户型基本相同。

nlc202309051800

3.2 室内计算参数及内扰设定

室外气象参数选择呼伦贝尔地区，设定最小换气次数为0.5次/h，最大换气次数为5.0次/h。内扰是指室内的设备、灯光、人员等可直接影响室内热环境的因素。设定人均发热量为53 W；灯光选总量指标最大功率360 W，作息取系统默认值；设备选平米指标，作息取系统默认值；窗帘作息设置分别为19∶00—6∶00和7∶00—18∶00。模拟结果如图7所示。

在寒冷的情况下，由于室外气温下降，建筑的热负荷增大，传统锅炉系统的采暖温度明显下降，而太阳能和汽源热水器联合供暖的新系统由于汽源热水器的存在，依然具有良好的供暖效果，确保室内采暖温度达到要求。

4 节能计算

本工程以太阳能为主要节能装置，供热系统用水泵使热媒水在蓄热水箱和太阳能集热器之间循环加热。故太阳能系统的年节能量为：

Qsave=Ac×JT×ηcd （1）

式中： Qsave为年节能量，MJ；Ac为太阳能集热器面积，m2；JT为集热器采光面上年总太阳能辐射量，MJ/m2；ηcd为集热器全日集热效率，%。

根据工程数据可知，Ac为520m2，JT为53 080 MJ/m2，ηcd为53.85%，得太阳能系统的年节能量为

14 863 461.6 MJ。

节能率计算公式为：

ζ=ΔEg/Egj×100% （2）

式中：ζ为节能率，%；ΔEg为节能改造前后的节能总量，（kW·h）/m2；Egj为节能改造前能耗总量，（kW·h）/m2。

工程改造前后的节能部分为太阳能产生的能量。改造部分洗浴供热和采暖负荷总量为40.1 kW·h。采暖期的总负荷为35.1×177×3 600 000=22 365 720（MJ）。由式2可得出系统的节能率ζ=66.46%。

5 结论

通过测试分析太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供暖系统改造前后的室内热环境，研究室内温度变化趋势，利用DeST建模并通过计算得到改造节能率。

在冬季采暖期，对系统中改装前（下转第59页）（上接第56页）后的两个房间更衣室及浴池进行实测，结果表明，新系统可明显改善室内热环境，采暖温度显著上升。虽然忽略了浴池和淋浴对室内热环境的影响，但其对室内环境的热影响是正面的，室内气温平均上升6.58 ℃。

利用建筑能耗模拟软件DeST建模，得到两类建筑改装前后的建筑能耗情况，对其进行分析发现，与传统供暖系统相比，改装后的太阳能-蒸汽源与锅炉辅助供暖系统升温效果显著，尤其是在天气寒冷室内热负荷增加时。在汽源热水器的辅助下，改装后的系统能够很好地完成采暖任务，且节能效果明显，节能率可达66.46%。

参考文献

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[2] 王宝民，苗慧民，李靖.屋面保温隔热材料在我国村镇住宅中的应用研究[J].建材技术与应用，2010（1）：7-11.

[3] 成志明.我国建筑节能现状及节能措施[J].山西建筑， 2011（23）：189-190.

[4] 中国气象局气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用数据气象集[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

篇5：太阳能供暖现状与发展

摘要：本文综述了平板型太阳能集热器的发展现状，对平板型太阳能集热器的国内外市场进行了分析，并分析了平板型太阳能集热器的技术优势和有待解决的问题，展望了平板型太阳能集热器的市场前景。

关键词：太阳能，平板集热器，建筑一体化

0引言

我国拥有全球最大的太阳能热水器（系统）生产能力，也是全球最大的太阳能热水器（系统）的应用市场。根据我国的可再生能源发展规划，2020年太阳能热水器（系统）的安装量将达到3亿m2，每千人拥有量为203 m2[1]。目前，随着世界能源价格的不断上涨和全世界环保意识的增强，面对严峻的节能减排形势，我国正在加速发展和利用可再生能源，太阳能技术和产品的进步以及太阳能热水器与建筑结合技术的发展，将使太阳能热水器（系统）继续保持快速增长的势头。其中平板型太阳能集热器（以下简称平板集热器）因其固有优势而逐渐受到高度关注。

1国内外平板集热器的发展概述

1.1 我国平板集热器发展现状

平板集热器早在17世纪后期就被发明，是历史上最早出现的太阳能集热装置。尽管如此，但直到1960年以后它才真正被深入研究并进入实际应用。

在我国的太阳能光热应用中，平板集热器也是最早得到应用的产品，而且一度发展得很快。但由于初期产品技术和结构的缺陷，使得平板集热器从上世纪80年代的市场统治地位逐步下滑到12%左右的市场份额。首先，作为集热器核心部件的太阳能吸热材料的光热转换效率低，直接导致了太阳能集热器效率的低下；其次，由于结构上的特点，这种集热器组成的热水器平均热损系数较大，从而导致热水器的整体热效率不高；另外，我国的太阳能热水器（系统）基本上都采用直接加热太阳能集热器中水的方法。如果集热器中的水一旦冻结将直接影响集热器的正常运转，严重时还会导致集热管的涨裂。而随后发展起来的真空管太阳能热水器因冬天管内的水在不排空的情况下基本不结冰或不冻坏而受到了市场的欢迎。同时，由于全玻璃真空管技术的不断创新，使其成本大幅度降低，生产企业迅速增加，促进了全玻璃真空管型太阳能热水器市场的迅速扩大。

另外，在商业运作方面，全玻璃真空管热水器被生产厂及商家宣传为热性能远高于平板太阳能热水器的产品。其主要理由是真空绝热，这一宣传极易为我国大众接受。因此，目前

家用热水器国内市场格局是由于产品的特点和价格等因素形成的，可以预见在家用热水器中低端市场中全玻璃真空管热水器仍将占据主流。

目前，随着太阳能光热利用技术的不断成熟，以及人们对于太阳能光热产品的要求不断提高，特别是太阳能与建筑一体化技术的提出，平板集热器的优势日渐突出，其市场份额在近两年中也在逐步上升。

1.2 国外平板集热器的发展现状

据霍志臣、罗振涛对欧洲15个国家、美洲2个国家、大洋洲1个国家、亚洲3个国家(21个国家)的统计，国外生产平板式太阳能热水器的厂家(含经销商)共401家,占企业总数的92.61%;真空管太阳热水器12家,占企业总数的2.77%;简易太阳能集热器20家,占企业总数的4.62%。显然,平板型太阳能热水器生产经营企业远远多于其它产品类型企业数量。国外市场中，2003年平板太阳能热水器占市场销售份额的94.88%,真空管太阳能热水器占

2.46%。

究其原因主要是国外太阳能热水系统设计理念的不同，国外系统一般采用间接式系统、分体式系统和闭式承压系统，这类系统的初期投资一般较高，但系统可靠、维护成本低、水质不会污染和系统寿命长。针对这类系统，平板集热器体现出其自身的技术优势：

第一，国外太阳能系统设计理念的不同。国外系统一般采用间接系统、分体式系统和闭式承压系统，有些发达国家太阳能热水器基本上都是双回路承压型分体结构。这类系统一般初投资高，但系统可靠、维护成本低、水质不会污染和系统寿命长。

第二，国外平板太阳能集热器采用高吸收率及低发射率的可选择涂层。

国际上发达国家，尤其是欧洲，平板集热器所使用的选择性吸收涂层主要有两种方法，其一是采用真空镀膜技术，其二是采用卷绕式连续镀膜方式。即使是湿法镀膜也采用连续镀膜工艺，产品的光学性能及耐候性都很理想。

真空镀膜技术生产工艺不存在污染问题，涂层光学性能优良，但连续化生产线投资较大，涂层生产成本较高，北京融德绿能科技有限公司生产的平板集热器板芯涂层就是采用这种工艺生产加工的。湿法镀膜技术采用电化学方法生产，涂层（如黑铬涂层）连续化生产线投资较小，涂层具有优良的光学性能而且也具有非常优异的耐热耐湿耐候性能，也是一种性价比较高的太阳能选择性涂层。

第三，平板集热器最有利于实现太阳能热水器与建筑相结合。实现太阳能热水器与建筑相结合是太阳能热水器产业发展的必然趋势。以平板集热器为主体的家用太阳能热水器和公用太阳能热水系统，无论从整体外形、结构强度，还是从安装调试、维护保养等各个角度[3]

考虑，平板集热器都是最适合实现太阳能与建筑相结合，因而也是最受建筑设计师欢迎的产品。

第四，国外平板太阳能热水产品的产品热性能好，系统安全可靠，有效采光面积大。平板太阳能集热器在国外的研发已有多年，其产品的热性能已接近真空管太阳能集热器。

第五，国外平板太阳能热水产品材料的可再生利用率高。平板太阳能集热器材料以铜、铝或符合材料为主，回收利用率高。

第六，平板集热器多以铜铝等金属材料为主，其产品材料的回收利用率高。

第七，产品热性能好。平板集热器在国外已研发多年，其产品热性能已等同或超过全玻璃真空管集热器。

因此，国外太阳能集热器市场格局并没有因全玻璃真空管太阳能集热器的引入而发生重大变化，直至今日平板太阳能集热器、热水器仍占主流地位，并且继续稳步发展。2平板集热器的发展前景及技术革新方向

平板集热器在我国已有20多年的生产和应用经验。现在，平板集热器和热水器在华南大部分地区仍占据市场的主体地位，即使在北方地区也有不少用户。近年来由于使用中出现炸管、冻裂、管内结垢和泥沙沉积、密封胶圈漏水以及热水工程不能承压运行等问题，直插式全玻璃真空管集热器在实际使用中受到了限制。于是，平板集热器得到了一个新的发展机会。此外，随着技术的进步，平板集热器及热水器的高效涂层、高透过率盖板及密封保温等技术已达到较高的水平，产品的性能大幅提高，市场竞争力也在进一步增强。我国平板太阳能集热器、热水器的发展已呈现出诱人的前景。

平板太阳能集热器的优势是易与建筑有机结合，且十分可靠，同时，平板集热器还能够代替传统物的屋顶和屋面，显著降低成本[4]。这一优势也已逐渐为建筑师、建筑商所认同。我国平板太阳能集热器、热水器发展已显现新的商机，如能借鉴国外成功经验，发挥自己的优势，扬长避短，进行实事求是的宣传推广，平板集热器一定能发展起来。这对于完成我国的可再生能源规划，实现我国节能减排的阶段性目标，有着非常重要的意义。

平板太阳能集热器关键技术革新方向

第一，应针对平板型集热器研发新型保温材料，改进生产工艺,在各个环节控制散热，采用多重保温处理技术使太阳能系统更加稳定，免去客户在使用其他太阳能热水产品会产生的系统不稳定等后顾之忧。

第二，平板太阳能生产企业应学习借鉴国内外先进的生产加工工艺，结合自身特点，勇于不断创新，采用高吸收率低发射率的太阳能集热板芯镀膜技术，从而提高平板集热器的集

热效率。

第三，采用高透过率低反射率的新型玻璃盖板，使采光效率更高。采用高效低铁玻璃，可见光直透率高达94％，太阳光直透率高达91.5％。

第四，采用先进防水处理，将集热器玻璃盖板与集热器边框实现无缝隙紧密结合，有效的防止雨水的渗透对集热器的影响。

第五，采用先进的加工设备并不断创新生产工艺，在保证集热产品质量的前提下减少生产运行成本。

3结论

平板型太阳集热器和热水器在太阳能光热利用中，特别是在应对世界环境和完成节能减排的指标中有着极大的优势。随着社会和技术的不断进步,在太阳能与建筑一体化方面,平板型太阳能热水器近年来已取得了较大的技术进步。居民生活水平的提高也使得开发、生产高品质的太阳能热水器产品成为今后的发展方向。我们也相信，通过我们的不断努力，将会把制约我国平板太阳能产品的几大问题逐一攻克。随着平板型太阳能集热器和热水器技术水平的提高，平板型太阳能集热器和热水器将会获得更大的发展,在市场中所占的份额也将不断增加。

参考文献：

篇6：太阳能利用现状与趋势

地球上的化石能源主要有石油、煤、天然气和海底甲烷水合物，目前，人类使用的能源主要是化石能源．由于这些矿物燃料的大量消耗，已导致全球气候变暖，引起严重的生态环境问题，而且化石能源贮量有限，分布不均，有朝一日，必然枯竭．人类今后使用何种能源，这已成为摆在我们面前的问题．太阳能遍布地球，取之不尽，用之不竭，对环境无污染，这是人类未来能源的最佳选择．

1.太阳能电池

1．1 太阳能电池 将太阳能转化为电能，一直是人类美好的理想．1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此，人类这一理想就逐渐转变为现实．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件，具有强大的内部电场．内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动，正、负电荷分别聚集而产生电动势rtl，即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流．例如以N半导体砷化掠和碳组成的电池(N。GaAs[K2Se—KzSe《OH[C]就是一种典型的太阳能电池．近年来，太阳能电池得到飞速发展，20世纪80年代以来，发展为以硫化镐、砷化掠等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份普(又称都花普)、酞普及叶绿素等为基材的有机太阳能电池．太阳能电他的效率(即光能转化为电能的比例)也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6．0％提高到24．7％；薄膜蹄化锦太阳能电他的效率为16．4％；在单晶硅片上、下表面分别沉积P型和N型非晶硅薄膜制成的HIT型电池，效率已达21．0％．当今世界上光电转化效率最高的当属砷化掠多结太阳能电池，它在聚油船倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35．0％，并向40．0％的高峰攀升．

现以硅电池为例介绍太阳能电池的制作：首先在硅片上制作一个平面州结，然后在硅片的正面和背面分别制作电极，为了增加对阳光的吸收，有时还在上表面制备一层减反射膜．为了对电能进行大功率输出，须将大量的单个太阳能电他用串联和并联的方式连接起来．为了保护太阳能电池，安装时还需用钢化玻璃将太阳能电池封装起来．封装起来的多个太阳能电池形成的太阳能电池方阵，就称太阳能电池板．太阳能电池的研究方兴未艾，目前研究工作主要集中于提高大阳能电他的光电转化效率，寻找新型材料和改进制作工艺及降低成本等方面．

1．2太阳能建筑 1941年美国麻省理工学院就建立了第一批太阳能建筑并取得专利．澳大利亚悉尼市政府为了举办2000年奥运会，建筑了665套永久性太阳能住宅和500座太阳能活动房，供各国运动员下塌，并且在悉尼奥运村中的宴会厅和自助餐厅的屋顶上安装了太阳能电池，此举开创了“绿色奥运”的先河．此外在悉尼奥林匹克林荫大道上，排列着19座太阳能灯塔，灯塔上的太阳能电池，白天将阳光的光能转化为电能，贮存于蓄电池中；当暮色降临时，蓄电池中的电能自动释放，将路灯点亮．这项技术在航海灯塔上也已得到应用．

太阳能电池向建筑供电的形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿．安装在美国纽约第四时代广场35—48层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了1*5％的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上．世界上最大的太阳能屋顶位于德国Hema，功率为1MW．

上海交通大学太阳能研究所在该校阅行校区建设的生态能源房，为单层建筑，建筑面积245m2，内设展示厅、休息室、物品存放室、厕所和太阳能浴室等．该生态能源房安装了功率4kW的太阳能电池、1kW的风能发电机、10m2的太阳能集热器和2kW的地热泵等设施．由这些绿色能源系统向生态能源房供电、供热和供冷*其中太阳能和风能发出的电能充入蓄电池，转变成220V交流电后，向室内的电灯、电视、空调、传真机、计算机和洗衣机等供电，2kW的地热泵用井水循环，可对室内供冷、供热，而10m2的太阳能集热器可为室内24喉供热水．这对未来住房设计是一种有益的探索.1.3 太阳能交通工具 太阳能电池应用非常广泛，也能较好地应用于交通工具．最近，美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”．该机质量只有700kg，翼展74m，机翼上面装有6．5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到24．7km的高空，理论飞行高度可达30．9km*该飞行器的研制是航天航空技术领域的一次革命，显示了太阳能电池在飞行器上的广阔应用前景*太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功，例如，日本京都陶瓷公司和Kitami理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车技力赛上表现非常突出．澳大利亚的太阳能汽车Auroral01，外型新颖别致，像个飞碟，行程3*010Mm，仅耗时41*1h，平均速度达72*96knVh*1996年日本人肯尼兹·霍维也号驾驶一条由回收废罐头盒制成的太阳能光电动船，整条船上的船篷都装有太阳能电池，从厄瓜多尔航行到日本，航程16Mm，历时120d，此举充分显示了太阳能电池的广阔应用前景．

1．4 太阳能电池在航空航天和通讯上的应用 太空中只有白天，没有黑夜，太阳光强度也不受天气变化和季节更替的影响*最初太阳能电池主要是广泛应用于人造卫星和航空航天领域，如人造卫星、宇宙空间站上的能源都是由太阳能电池提供．近年世界上正在研制一种现代化通讯工具“太阳能平流层平台”．它是一架长240m，直径80m的巨型飞艇．飞艇内充满氮气，由浮力克服重力，将飞艇锁定在20km的高空，飞艇上螺旋桨的推力来平衡平流层内速度高达30m／s的气流，使飞艇在高空定位，由飞艇上安装的微波通讯发射和接收系统来代替全球卫星定位系统，确保所辖区域的各种地面微波通讯的可靠运行．这一设施可能不久就会面世．

太阳能电池的应用远不止上述各方面，白1973年能源危机爆发后，太阳能电池的应用领域不断扩展．目前，甚至还建立了很多完全由太阳能电池供电的设施，如微波中转站、航海灯塔、路灯、捕虫器、公共汽车站牌等等．太阳能电池的应用可见一斑.2 太阳能光能热利用发电 太阳能炉灶和太阳能热水器等是太阳能光能利用方面除日常生活应用之外的较简单的形式．太阳能的光能热利用的发电形式主要有太阳能烟筒发电、塔式发电、碟式发电和槽式发电等．

2．1 太阳能烟筒发电 太阳能烟筒是最简单的发电方法．在一块空旷圆型的土地上盖满透明的玻璃，正中建一个烟筒，烟筒内安装涡轮式发电机，在阳光照射下，玻璃下的地面吸收阳光，产生热气，热气从烟筒中上升，形成气流，气流驱动涡轮机而发电.2．2 塔式发电 太阳能塔式发电是在空旷的平地上建立高大的坚塔，塔顶安装接收器(相当于锅炉)，以塔为中心在其周围安置许多大阳追踪镜(又称定日镜)*定日镜将日光聚集并反射到塔顶接收器上，太阳光产生的热能使接收器内的水产生高温蒸汽，以蒸汽推动汽轮机来发电*1981年在日本四国建成的世界上首座电塔开始运行，电站总面积13000m2，装有定日镜800多面，发电功率1MW．世界上最大的试验性电塔(太阳1号电塔)1982年于美国加利福尼亚州落成，发电功率10MW．后改为太阳2号电塔，其中央接收器用太阳光聚焦方法加热到约556cC，融化硝酸盐，并利用其热量使水沸腾和产生蒸汽，推动汽轮机发电，为加利福尼亚州1万个家庭供电．

2．3 碟式发电和槽式发电 对分散的太阳光线，可利用一组抛物形碟状反射镜或槽状反射镜来聚集太阳光，并聚焦到一系列的接收器上，抛物形碟把太阳光聚集于一个焦点，而抛物形槽则沿着一条线聚集太阳光，这些圆形或条形的接受器用管道串通，抽上来的水被强烈的阳光加热至高温，得到热水或蒸汽，既可提供热量，也可发电．座落在美国加利福尼亚州华纳泉附近的一个碟式太阳能发电系统，功率达4MW． 太阳能海水淡化

地球可供人类直接利用的淡水不足地球总水量的0．36％LZ—3i，且水量的时空分布极为不均，与人口、耕地、矿产资源的分布也不相匹配．在内陆的某些干旱地区、苦咸水地区、沿海盐碱地区和海岛，淡水供应严重不足．对于沿海和海岛海水充足或内陆苦咸水丰富的地方，海水(或苦咸水)淡化是解决这些地区缺水矛盾的一个重要途径，利用太阳能作为淡化海水(或苦咸水)的能源，比利用其它能源更环保，对于用水量小且地处偏僻分散的地方来说也更经济．

太阳能海水淡化一般都采用蒸馏法，目前太阳能蒸馏装置主要有被动式蒸馏系统和主动式蒸馏系统．被动式蒸馏系统最典型的例子是盘式太阳能蒸馏器，其结构简单，取材方便，人类对其应用研究已有近100沥史．目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中在新材料的选用、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面*现在较为理想的盘式太阳能蒸馏器的日产水量一般为3—4kdm2r4I*若在海水中添加木炭等黑色吸热物质，产水量还有很大提高．被动式太阳能蒸馏系统一个严重的缺点是工作温度低，产水量不高，也不利于在夜间、阴雨天工作及利用其他余热*1976年由S01iman等人最先提出主动式太阳能蒸馏器的设想，经过多年的研究和发展，目前的主动式太阳能蒸馏系统有多种*总而言之，是在被动式太阳能蒸馏系统中增加一些其他附属设备，使其运行温度得以大幅度提高，其内部传质过程得以改善，并且大部分设备都能主动回收蒸汽在冷凝过程中释放的潜热，使其能得到比传统太阳能蒸馏器高出一倍甚至数倍的产水量，因而目前受到广泛重视．

4太阳能制氢