关于太阳能在我国建筑中的利用文献综述 专业 ：过程装备与控制工程1001 学号 ：[1**********]9 姓名：孔令冲
【摘要】在现代节约型社会，太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源，是我国在经济现状下采取的建筑采暖及供热节能措施太阳能在现代民用建筑中正在被广泛利用，并且有广阔的开发前景。本文首先介绍太阳能在我国的开发利用概况；其次重点介绍了太阳能在我国民用建筑中的利用；最后观望太阳能热利用产业未来的发展。
【关键词】太阳能 建筑 开发利用 热水器
引言
太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，随着经济的快速发展，我国对于环境保护以及节约能源的问题日益重视，尤其是在国家提出建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种新型环保新能源，取之不尽用之不竭 ，是一种较为简单经济环保可靠的改善建筑环境的方法，是一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式，因此，在我国得到了大力推广和广泛利用。
1.太阳能在我国的开发利用概况
我国地处北半球欧亚大陆的东部,幅员辽阔,有丰富的太阳能资源。我国各地太阳辐射年
666总量大约在3.3 x 10~8.4×10千焦尔/ 平方米之间,平均值为5.9 x 10千焦尔/ 平方米。
[1]
利用太阳能转化为热能即太阳能热利用是实现能源替代、减少排放以及改善城乡居民生活条件的重要保障。“十一五”期间，我国太阳能热利用产业快速、健康、持续发展，正在从世界生产应用大国向世界强国迈进。国家“十二五”规划中明确提出“全面发展太阳能热利用”，这是对太阳能热利用产业的肯定，同时也是对该产业的极大鼓舞。太阳能热利用就是直接将太阳的辐射能转化为热能的应用。目前在中国的研究和应用主要包括太阳能热水器、太阳房、太阳灶、太阳干燥、太阳海水淡化、太阳能空调、太阳能热发电及其他工农业
[2] 生产应用。目前太阳能热利用已经商业化，取得了重大的社会、经济、环境效益。
2.太阳能在我国民用建筑中的利用
太阳能在民用建筑中的利用，主要是在建筑中采取一定措施，利用太阳能进行冬季采暖或夏季制冷。及在暖通方面太阳能的具体应用，包括利用太阳能进行采暖，利用太阳能进行
[3]制冷，利用太阳能进行除湿，太阳能集中供热水和太阳能通风等。
2.1主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来获取太阳能，并由热媒将所吸收的热量送入储热装置加以利用。这种方式可以用作冬季采暖以及制备生活热水 由于该方式对太阳能的利用效率高，所以在近几年得到广泛应用 ，尤其对于北方地区更为适用但缺点是初投资较高
[4]受天气影响较大。
2.1.1太阳能热水器系统
在民用建筑中应用最为普遍的就是利用太阳能来制备淋浴等生活用热水，由于淋浴用水要求水温不高（55℃~60℃ ），水质要求相对较低，使用较简单的处理设备即可实现 ，因此被广泛采用太阳能热水供应系统有两种方式，一种是集中供应方式，一般适用于较大的住宅小区或宾馆酒店等，太阳能集热系统统一设置，集中供应，利用锅炉房作为辅助热源 这种方式在统一的运行管理上和长期经济效益方面有较明显优势，缺点是初投资较高。另一种是独立供应方式，在别墅 住宅等小型建筑单体或大型建筑的小建筑单元中应用较多，这种方式灵活方便，设备简单，容易操作。
目前在我国市场上常见的太阳能热水器按其集热装置的不同分为以下几类：
1）平板式热水器：由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成，一般采用自然循环运行方式 热效率高，金属管板式结构，免维护 长寿命性价比高 对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的 平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。
2）真空管热水器：由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热真空集热管不但热损系数小，而且性价比也比热管 U型管等要高. 对于长江黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于 -20℃的地区，选用真空管太阳能集热器是比较合适的，既可以抗冻又具有较好的集热能力 但需要注意的是，真空管太阳能集热器有不承压易结水垢易爆裂等缺点。
3）闷晒式热水器：它是集集热与贮热为一体的整体式热水器，一般由 2个至 3个涂黑的圆筒组成，维护方便，结构简单，造价低廉，缺点是夜间散热大，热水不能过夜使用且在冬季也不能使用 目前在我国的产量正逐步减少，但在农村地区有较多的应用。
4）热管式热水器：由热管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热在-40℃ 的低温状态下也不会冻裂，热管内介质工作压力低，即使管壁温度高达300℃ ，也不会 爆管 对于东北内蒙新疆等冬季气温低于-20℃ 地区选用热管式热水器就比较适合但缺点是热管的造价过高且热效率较低。
5）U型管热水器：U型管式太阳集热器主要针对温度要求较高的工业热水，一般温度在70℃~90℃ ，它不但可承压而且产水温度高，价格又比热管低但在民用建筑中应用较少。
目前还有热管真空管热水器真空管闷晒式热水器 U型管式真空管等类型，其实是上述几种
[4] 集热方式的综合利用。
2.1.2太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统一般是指利用以太阳能直接辐射能量和空气中所储存的太阳能作为蒸发器热源，辅以少量的电能驱动太阳能热泵而将换热器作为冷凝器的采暖系统 在夏季，热泵系统还可与空调系统相结合用于空调制冷 太阳能热泵采暖系统主要由热泵机组和太阳能集热系统组成 大致可分为两种方式，即直接膨胀式和间接膨胀式。
直接膨胀式系统即在太阳能集热管路中充注制冷剂，太阳能集热板吸收太阳辐射热量，传递给管路中的制冷剂 ，制冷剂经过压缩机压缩成为高温高压蒸汽，再经由冷凝器将热量传递给采暖热水回路，在这个循环系统中太阳能集热器充当了热泵机组的蒸发器。
间接膨胀系统则是在太阳能集热管路 中 充注水或者防 冻液 ，太阳能集热板吸收太阳辐射能量后使管路中的水温度升高，经过加热的水经过热泵机组的蒸发器端释放热量，热泵
[4]机组再将热量经过冷凝器传递给采暖系统回路。
2.2被动式太阳能采暖
被动式太阳能采暖技术是通过对建筑朝向和周围环境的合理布置内部空间与外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，无须使用机械动力 ，利用太阳能使建筑物具有一定的采暖功能的技术被动式太阳能采暖可根据太阳能利用的方式分为以下几种：
1）直接受益式：这种方式最为简单，直接利用南向大玻璃窗进行采光 ，太阳光透过玻璃照射到房间内，太阳辐射能转化为热能，使房间内温度升高。
2）集热蓄热墙式：集热蓄热墙是由法国科学家特朗勃在 1967年设计出来的一种特殊构造的吸热墙体主要由墙体和玻璃盖板构成，原理是利用集热蓄热墙吸收太阳辐射能，再经过空气对流将热能传递至房间内。
3）附加阳光间式：附加阳光间实际上就是在房屋主体南面附加的一个玻璃温室，从某种意义上说，附加阳光间被动式太阳房是直接受益式（南向的温室）和集热蓄热墙 式（后面带集热蓄热墙的房间）的组合形式 该集热蓄热墙将附加阳光间与房屋主体隔开，墙上一般开设有门窗或通风口，太阳光通过附加阳光间的玻璃后，投射在房屋主体的集热蓄热墙上由于温室效应的作用，附加阳光间内的温度总是比室外温度高 因此，附加阳光间不仅可以给房屋主体提供更多的热量，而且可以作为一个缓冲区，减少房屋主体的热损失 冬季的白天，
当附加阳光间内的温度高于相邻房屋主体的温度时，通过开门 开窗或打开通风口，将附加
[4]阳光间内的热量通过对流的方式传入相邻的房间，其余时间则关闭门窗或通风口。
2.3太阳能发电系统
家庭太阳能发电系统主要由逆变器控制器 蓄电池组成，其光电转换率可达到 19%~35%，逆变器是光伏发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电以供交流负荷使用控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充电；当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，以保护蓄电池 ，同时与市政供电系统网并保证用户的正常用电。
随着社会各界对低碳经济的重视，太阳能光伏发电应用也取得了飞速发展，国家已出台多项政策鼓励新能源产业发展，因此，新的太阳能光伏产品将会源源不断地出现。光伏发电技术的提高，以及人们对建筑节能的重视，在不远的将来，太阳能光伏发电系统将被有效地
[4]应用在绿色建筑中，一定会成为减少建筑能耗最可靠和可行的方法。
2.4太阳能在制冷方面的开发和设计
目前，利用太阳能制冷空调有两种方法，一是先进行光电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光热转换，以热能制冷 前者系统比较简单，但其造价约为后者的3倍~4倍，因此，国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主，且多采用吸收式太阳能制冷系统吸收式制冷，是液体气化制冷的一种，它和蒸汽压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低压低温下气化以达到制冷的目的，所不同的是：蒸汽压缩式制冷是靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移；而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程 吸收式太阳能制冷系统的优点是：对热源温度要求低，可以在比较大的热源温度波动范围内工作。 该类系统的研究和利用得到了国际上极大的关注另外，太阳能喷射式制冷系统近几年也受到
[4]广泛的关注。
3.太阳能热利用产业未来的发展
十年的产业循环，是有据可依的。首先，目前太阳能热利用产业出现的亏损也好、“洗牌”也好，在其他新兴产业发展初期都轮番上演过，是市场之手对过度投资的修正，也是一个行业走向成熟的必经过程，热闹时的一哄而上，困难时的纷纷倒闭，更多地需要市场去调节、去决定，中国需要尽量平和地看待阶段性的低谷。在节能减排的大背景之下，人类要解决能源和环境问题，就必须发展新能源。而当风电已经发展到一定规模，核电发展又心有余悸时，从目前的技术水平看，发展太阳能是众望所归，困难只是暂时，发展太阳能热利用的
[5]脚步不会放缓。
[1]太阳能热利用的现状及我国的对策[J].Science and Technology Review,1993(7):43-44
[2]霍志臣,罗振涛. 中国太阳能热利用2011年度发展研究报告(上)[R],2011
[3]赵竹.太阳能除湿系统在建筑中的应用[J].建筑热能通风空调,2009(3)
[4]赵柏岩.谈太阳能在我国现代民用建筑中的利用[J].工程建设与设计，2011(11):101-102
[5]太阳能热利用产业未来十年依然向好[J].中国商业电讯
关于太阳能在我国建筑中的利用文献综述 专业 ：过程装备与控制工程1001 学号 ：[1**********]9 姓名：孔令冲
【摘要】在现代节约型社会，太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源，是我国在经济现状下采取的建筑采暖及供热节能措施太阳能在现代民用建筑中正在被广泛利用，并且有广阔的开发前景。本文首先介绍太阳能在我国的开发利用概况；其次重点介绍了太阳能在我国民用建筑中的利用；最后观望太阳能热利用产业未来的发展。
【关键词】太阳能 建筑 开发利用 热水器
引言
太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，随着经济的快速发展，我国对于环境保护以及节约能源的问题日益重视，尤其是在国家提出建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种新型环保新能源，取之不尽用之不竭 ，是一种较为简单经济环保可靠的改善建筑环境的方法，是一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式，因此，在我国得到了大力推广和广泛利用。
1.太阳能在我国的开发利用概况
我国地处北半球欧亚大陆的东部,幅员辽阔,有丰富的太阳能资源。我国各地太阳辐射年
666总量大约在3.3 x 10~8.4×10千焦尔/ 平方米之间,平均值为5.9 x 10千焦尔/ 平方米。
[1]
利用太阳能转化为热能即太阳能热利用是实现能源替代、减少排放以及改善城乡居民生活条件的重要保障。“十一五”期间，我国太阳能热利用产业快速、健康、持续发展，正在从世界生产应用大国向世界强国迈进。国家“十二五”规划中明确提出“全面发展太阳能热利用”，这是对太阳能热利用产业的肯定，同时也是对该产业的极大鼓舞。太阳能热利用就是直接将太阳的辐射能转化为热能的应用。目前在中国的研究和应用主要包括太阳能热水器、太阳房、太阳灶、太阳干燥、太阳海水淡化、太阳能空调、太阳能热发电及其他工农业
[2] 生产应用。目前太阳能热利用已经商业化，取得了重大的社会、经济、环境效益。
2.太阳能在我国民用建筑中的利用
太阳能在民用建筑中的利用，主要是在建筑中采取一定措施，利用太阳能进行冬季采暖或夏季制冷。及在暖通方面太阳能的具体应用，包括利用太阳能进行采暖，利用太阳能进行
[3]制冷，利用太阳能进行除湿，太阳能集中供热水和太阳能通风等。
2.1主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来获取太阳能，并由热媒将所吸收的热量送入储热装置加以利用。这种方式可以用作冬季采暖以及制备生活热水 由于该方式对太阳能的利用效率高，所以在近几年得到广泛应用 ，尤其对于北方地区更为适用但缺点是初投资较高
[4]受天气影响较大。
2.1.1太阳能热水器系统
在民用建筑中应用最为普遍的就是利用太阳能来制备淋浴等生活用热水，由于淋浴用水要求水温不高（55℃~60℃ ），水质要求相对较低，使用较简单的处理设备即可实现 ，因此被广泛采用太阳能热水供应系统有两种方式，一种是集中供应方式，一般适用于较大的住宅小区或宾馆酒店等，太阳能集热系统统一设置，集中供应，利用锅炉房作为辅助热源 这种方式在统一的运行管理上和长期经济效益方面有较明显优势，缺点是初投资较高。另一种是独立供应方式，在别墅 住宅等小型建筑单体或大型建筑的小建筑单元中应用较多，这种方式灵活方便，设备简单，容易操作。
目前在我国市场上常见的太阳能热水器按其集热装置的不同分为以下几类：
1）平板式热水器：由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成，一般采用自然循环运行方式 热效率高，金属管板式结构，免维护 长寿命性价比高 对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的 平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。
2）真空管热水器：由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热真空集热管不但热损系数小，而且性价比也比热管 U型管等要高. 对于长江黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于 -20℃的地区，选用真空管太阳能集热器是比较合适的，既可以抗冻又具有较好的集热能力 但需要注意的是，真空管太阳能集热器有不承压易结水垢易爆裂等缺点。
3）闷晒式热水器：它是集集热与贮热为一体的整体式热水器，一般由 2个至 3个涂黑的圆筒组成，维护方便，结构简单，造价低廉，缺点是夜间散热大，热水不能过夜使用且在冬季也不能使用 目前在我国的产量正逐步减少，但在农村地区有较多的应用。
4）热管式热水器：由热管太阳能集热装置和储热水箱构成，一般采用自然对流换热在-40℃ 的低温状态下也不会冻裂，热管内介质工作压力低，即使管壁温度高达300℃ ，也不会 爆管 对于东北内蒙新疆等冬季气温低于-20℃ 地区选用热管式热水器就比较适合但缺点是热管的造价过高且热效率较低。
5）U型管热水器：U型管式太阳集热器主要针对温度要求较高的工业热水，一般温度在70℃~90℃ ，它不但可承压而且产水温度高，价格又比热管低但在民用建筑中应用较少。
目前还有热管真空管热水器真空管闷晒式热水器 U型管式真空管等类型，其实是上述几种
[4] 集热方式的综合利用。
2.1.2太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统一般是指利用以太阳能直接辐射能量和空气中所储存的太阳能作为蒸发器热源，辅以少量的电能驱动太阳能热泵而将换热器作为冷凝器的采暖系统 在夏季，热泵系统还可与空调系统相结合用于空调制冷 太阳能热泵采暖系统主要由热泵机组和太阳能集热系统组成 大致可分为两种方式，即直接膨胀式和间接膨胀式。
直接膨胀式系统即在太阳能集热管路中充注制冷剂，太阳能集热板吸收太阳辐射热量，传递给管路中的制冷剂 ，制冷剂经过压缩机压缩成为高温高压蒸汽，再经由冷凝器将热量传递给采暖热水回路，在这个循环系统中太阳能集热器充当了热泵机组的蒸发器。
间接膨胀系统则是在太阳能集热管路 中 充注水或者防 冻液 ，太阳能集热板吸收太阳辐射能量后使管路中的水温度升高，经过加热的水经过热泵机组的蒸发器端释放热量，热泵
[4]机组再将热量经过冷凝器传递给采暖系统回路。
2.2被动式太阳能采暖
被动式太阳能采暖技术是通过对建筑朝向和周围环境的合理布置内部空间与外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择，无须使用机械动力 ，利用太阳能使建筑物具有一定的采暖功能的技术被动式太阳能采暖可根据太阳能利用的方式分为以下几种：
1）直接受益式：这种方式最为简单，直接利用南向大玻璃窗进行采光 ，太阳光透过玻璃照射到房间内，太阳辐射能转化为热能，使房间内温度升高。
2）集热蓄热墙式：集热蓄热墙是由法国科学家特朗勃在 1967年设计出来的一种特殊构造的吸热墙体主要由墙体和玻璃盖板构成，原理是利用集热蓄热墙吸收太阳辐射能，再经过空气对流将热能传递至房间内。
3）附加阳光间式：附加阳光间实际上就是在房屋主体南面附加的一个玻璃温室，从某种意义上说，附加阳光间被动式太阳房是直接受益式（南向的温室）和集热蓄热墙 式（后面带集热蓄热墙的房间）的组合形式 该集热蓄热墙将附加阳光间与房屋主体隔开，墙上一般开设有门窗或通风口，太阳光通过附加阳光间的玻璃后，投射在房屋主体的集热蓄热墙上由于温室效应的作用，附加阳光间内的温度总是比室外温度高 因此，附加阳光间不仅可以给房屋主体提供更多的热量，而且可以作为一个缓冲区，减少房屋主体的热损失 冬季的白天，
当附加阳光间内的温度高于相邻房屋主体的温度时，通过开门 开窗或打开通风口，将附加
[4]阳光间内的热量通过对流的方式传入相邻的房间，其余时间则关闭门窗或通风口。
2.3太阳能发电系统
家庭太阳能发电系统主要由逆变器控制器 蓄电池组成，其光电转换率可达到 19%~35%，逆变器是光伏发电系统的核心部件，负责把直流电转换为交流电以供交流负荷使用控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充电；当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，以保护蓄电池 ，同时与市政供电系统网并保证用户的正常用电。
随着社会各界对低碳经济的重视，太阳能光伏发电应用也取得了飞速发展，国家已出台多项政策鼓励新能源产业发展，因此，新的太阳能光伏产品将会源源不断地出现。光伏发电技术的提高，以及人们对建筑节能的重视，在不远的将来，太阳能光伏发电系统将被有效地
[4]应用在绿色建筑中，一定会成为减少建筑能耗最可靠和可行的方法。
2.4太阳能在制冷方面的开发和设计
目前，利用太阳能制冷空调有两种方法，一是先进行光电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光热转换，以热能制冷 前者系统比较简单，但其造价约为后者的3倍~4倍，因此，国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主，且多采用吸收式太阳能制冷系统吸收式制冷，是液体气化制冷的一种，它和蒸汽压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低压低温下气化以达到制冷的目的，所不同的是：蒸汽压缩式制冷是靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移；而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程 吸收式太阳能制冷系统的优点是：对热源温度要求低，可以在比较大的热源温度波动范围内工作。 该类系统的研究和利用得到了国际上极大的关注另外，太阳能喷射式制冷系统近几年也受到
[4]广泛的关注。
3.太阳能热利用产业未来的发展
十年的产业循环，是有据可依的。首先，目前太阳能热利用产业出现的亏损也好、“洗牌”也好，在其他新兴产业发展初期都轮番上演过，是市场之手对过度投资的修正，也是一个行业走向成熟的必经过程，热闹时的一哄而上，困难时的纷纷倒闭，更多地需要市场去调节、去决定，中国需要尽量平和地看待阶段性的低谷。在节能减排的大背景之下，人类要解决能源和环境问题，就必须发展新能源。而当风电已经发展到一定规模，核电发展又心有余悸时，从目前的技术水平看，发展太阳能是众望所归，困难只是暂时，发展太阳能热利用的
[5]脚步不会放缓。
[1]太阳能热利用的现状及我国的对策[J].Science and Technology Review,1993(7):43-44
[2]霍志臣,罗振涛. 中国太阳能热利用2011年度发展研究报告(上)[R],2011
[3]赵竹.太阳能除湿系统在建筑中的应用[J].建筑热能通风空调,2009(3)
[4]赵柏岩.谈太阳能在我国现代民用建筑中的利用[J].工程建设与设计，2011(11):101-102
[5]太阳能热利用产业未来十年依然向好[J].中国商业电讯