太阳能技术范文精选

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”。

1太阳能建筑及相关概念界定

太阳能建筑是指利用太阳光的辐射能量代替一部分可消耗的常规能源，以达到可以被动或者主动式的能源建筑。被动式太阳能建筑是指被动的采暖设计，是利用围护结构的热阻，用以保持建筑的储热的性能。主动式太阳能技术是指利用太阳能转为热能或者电能进行利用，主要是取暖、烧水，供电的使用。

2被动式能源建筑的形式

按照太阳能建筑的利用方式可以把能源建筑分为直接受益型、集热蓄热墙型、附加型等几种形式，具体内容如下几个方面。

2.1直接受益型

直接受益型的擦暖形式是以太阳通过一定的透光材料直接进入室内，以太阳透过较大的南窗玻璃，通过存储热能到维护结构表面的墙和地上，再通过夜间对流辐射的方式和室内空间热传导进行释放。建筑要求：建筑正阳的南方要安装大面积的直接受阳的玻璃窗、围护结构需要有较大的热阻、室内需有蓄能较好的材料保证能量的积聚。

1概况及技术应用实施

1.1露天矿概况小龙潭露天矿地处于云南省红河州，矿区地理坐标东经103°11′52″,北纬23°48′45″，大气层密度低，阳光透过强，年太阳辐射量在5800MJ（/m2•a），海拔1086.32m，属太阳能资源丰富地区。气候是亚热带季风气候，全年雨、旱季十分明显，5月至10月为雨季，11月至次年4月为旱季，年日照时间长，矿坑面积3km2。为我露天矿推广和利用太阳能光伏发电技术解决生产组织管理中存在问题，具备了优越的气候条件。

1.2应用实施一利用太阳能光伏发电技术解决采场与排土场照明设施，实现安全供用电，露天矿工作面夜间生产、设备停放夜间看守和夜间排土场的生产均需要照明设施辅助生产。目前夜间生产面临的主要问题是：

1）液压挖掘机1日3班，东帮、西帮是主采区，目前工作面长700m，宽70m，高10m，夜间工作面生产点多，且分散，需要用电缆由供电变压器引至照明设施，电缆供电线路长，电缆道路口埋设地面60cm至80cm以下，长时间使用后容易被运输车辆碾压引发短路、漏电等的安全事故。

2）采用架空线路供电又存在线路长影响工作面的快速推进，改移线路费用高。线路长电力损耗大、压降大照明设施易损坏等情况的发生。

3）排土场远离采场，需架设供用电线路，且随着排土场不断增高，供电线路、供电点不断延深，势必增加架设费用。露天矿因地制宜结合实际采用了多晶硅薄膜太阳能光伏发电板、蓄电池组、LED灯、电子控制器等组建太阳能照明设施，通过计算选择太阳能板和蓄电池配置，以下是计算方式：1）计算出用电负载的电流。如12V蓄电池系统；30W的灯1盏，电流=30÷12=2.5A。2）计算出蓄电池容量的需求。若灯具每夜累计照明时间需要为满负载12h，（如晚7:00开启至次日早7:00关闭），连续阴雨天7d的照明需求。蓄电池=2.5×12×7=210Ah。另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右，放电余留20%左右。3）计算太阳能板功率的需求。每天的用电量=30×12=360Wh；安装点的平均峰值日照时数为4.5h；太阳能板功率=360/4.5=80W。再计算充放电损耗,以及每天需要给太阳能电池板的补充,补充系数取0.6。80/0.6=133.3W。目前国内市场中没有133.3W的太阳能板，考虑太阳能板采用数值大一些就够满足使用。主要部件选型为：①LED灯选用30W，色温6000K左右；②太阳能板选用平板150W；③蓄电池选12V200Ah胶体储能蓄电池组；④控制器选用SR-SDI10A；⑤灯杆底座采用雪橇式金属焊接连接，便于坑内移动和固定。

1太阳能光电技术

太阳能光伏发电系统主要由光伏电池板、控制器和逆变器三大部分组成。在太阳能的有效利用中，大阳能光伏是近些年来发展最快、最具活力的研究领域。硅是最理想的太阳能光伏板材料，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。“绿色凹宅”选用的太阳能光伏板是单晶硅光伏板。“绿色凹宅”采用52块260W(峰值功率)单晶硅光伏板满铺屋顶的策略，装机容量为13．52kW。“绿色凹宅”的光伏板以接面的3°铺设。在天气晴好的情况下，每天可以产生电能近62kWh，基本满足郊区家庭的日常生活需要。通过计算机模拟评估和现场比赛实测，“绿色凹宅”的整个太阳能系统可以产生比其耗电量还多1．5倍的电能回馈电网，可以说“绿色凹宅”是一个负能耗建筑。“绿色凹宅”采用的是并网型太阳能光伏发电系统，安装双向电表，余电由园区设置的蓄电池组统一储存;若自身发电不足以满足其用电需求，则可从园区蓄电池组或外电网取电。

2太阳能光伏光热一体化

技术光伏光热一体化太阳能系统在电力输出的同时提供生活热水。光电光热一体化板在光伏模块背面设置吸热表面和流体通道，构成光伏光热模块，这样既有效地降低了光伏电池的温度，提高了光电效率，又有效地利用了余热，获得了热水。光伏光热一体化系统由光伏光热模块、直流循环水泵、水箱、连接管道及支撑框架组成。该一体化系统与传统的太阳能热水器相比，效率(约为50%)相差不大。由于水流吸收了使硅电池转换效率下降的余热，光伏阵列的工作温度有所降低，从而使系统的发电效率比传统的光伏系统有很大提高。可采用热效率与电效率之和来综合评价系统的能量利用特性。如果系统有较高的热效率和电效率，则其年综合性能效率大于60%，比单一热水系统或光伏系统效率显著提高。“绿色凹宅”在屋顶中央铺设了3块光伏光热一体化太阳能板。“绿色凹宅”在晴天产生的热水量可充分满足日常生活的要求;在阴雨天气，系统与空调的热回收相结合，使热水系统即使在相对恶劣的情况下也可以达到180L45℃热水的标准，可满足日程起居生活的需求。

3其他太阳能技术

“绿色凹宅”的中庭是一个阳光房，面向户外4m高的玻璃折叠门，三面分割中庭和室内的推拉门占满庭院屋顶的采光窗，其中两扇在智能控制系统下可以自动开启，引导风向。冬季时可以合上门窗，形成阳光房，热量被暖房储存，进而辐射入室内，有效降低了房屋的能耗。

1农业机械空调技术现状与趋势

目前，极少量农业机械操作室安装了空调，它们均是由发动机驱动工作的．需要机器工作时才能制冷，当机器停止工作了，空调也就停了，因此，当机器停放在太阳下时间长后。操作室内温度就会上升，特别是夏季，最高温度达60℃．操作人员根本无法进人工作，不得不先发动机器，启动空调降温后，方可进人。基于发动机动力的农机驾驶室空调，不具备节能和环保的特点．而如果利用太阳能来为空调提供能量．则不仅符合国家的能源政策，而且能做到节能和环保，降低了农机的使用成本。尽管太阳能在汽车领域已有一定的研究r5]。但是，在农业机械中尚未得到足够的关注，因此，农业机械太阳能空调技术的研究和开发具有明显的应用价值。纵观当今世界的农业机械总体水平和我国农业机械的具体现状，结合不断进步的高新性科学技术，农业机械太阳能空调的出现了多个研究方向。如研究人员开展了太阳能半导体制冷器在卡车驾驶室内的应用研究[。利用太阳能电池板产生的蒸汽被助推器转换成为机械能，机械能再用来驱动冷却机，冷却机吸收操作室中的潮湿的热空气。热空气经过压缩和扩展．被冷却到25℃左右，为操作室降温。利用太阳能集热器和太阳能真空平板等，把太阳能转化为蒸汽的机械能．从而带动冷却机工作[s-。当然。随着今后技术的发展．直接利用太阳能提供空调工作也是有可能的。但是，考虑目前现有的技术以及农业机械的自身特点，对现有农业机械上面的空调系统进行太阳能化的改进．是比较贴近实际的。也是比较经济的。一般来说，是利用太阳能电池板把太阳能转化为电能，再由电能提供空调工作。

2农业机械驾驶室太阳能空调系统结构

结合现有实际，本文提出一种适用于农业机械驾驶室的太阳能空调技术方案(如图1所示)。该太阳能空调包括装设于农业机械驾驶室外部的太阳能电池板、蓄电池、小型直流电动机、空调室内机、装设于机器外部的空调压缩机。该太阳能电池板、蓄电池、小直流电动机均与一电路控制装置相连，并由该电路控制装置控制。此外，还包括一个装设于驾驶室内部并由电路控制装置控制的负离子发生器。该电路控制装置的控制面板上设有室内温度显示仪、制冷制热控制开关、太阳能电池对蓄电池进行充电的充电控制开关、有室内温度进行适时调控的控制旋钮以及控制排风扇的转速及换气量的调节旋钮。

3农业机械驾驶室太阳能空调的实施办法

太阳能电池可以装设于操作室的顶部适当位置，以最大程度地接受太阳光线，且可使用薄膜状太阳能电池直接贴在顶部。空调室内挂机装设于驾驶室适当位置。负离子发生器、小直流电动机电路控制装置相连，并由其控制。与电路控制装置相连的蓄电池由太阳能电池充电。此外，该电路控制装置还与农业机械发动机自身的发电机相连，天气不好的情况下，可控制由发电机为空调系统中的蓄电池充电。在机器停止工作时，可以由太阳能电池为蓄电池充电．并由电路控制装置来启动直流电动机工作．带动空调压缩机为室内降温。以及启动负离子发生器来改善室内的空气质量，使得室内空气保持新鲜，有利于健康。该空调可以保证空调的电力供应．它能在机器工作和停放时均能提供制冷，无需使用车载能源。