太陽能的利用與應(yīng)用?

優(yōu)質(zhì)回答： 近年來，我國應(yīng)用太陽能采暖發(fā)展迅速，節(jié)能效果明顯。在 建筑物的能耗結(jié)構(gòu)中，其中75％的能源用于建筑采暖和熱水供 應(yīng)。將太陽能利用與建筑節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，可以降低能源消耗， 減少環(huán)境污染，是建筑節(jié)能的一個(gè)重要途徑。 　　被動(dòng)式太陽能是指不借助風(fēng)扇、泵和復(fù)雜的控制系統(tǒng)而對(duì)太陽能進(jìn)行收集、儲(chǔ)藏和再分配的系統(tǒng)。這種功能建立在對(duì)建筑設(shè) 計(jì)的綜合研究之上，那些建筑的基本要素，如窗、墻、樓板等都盡 可能地負(fù)擔(dān)著各種不同的功能。例如，墻不僅起支撐屋頂和圍護(hù) 的作用，還負(fù)擔(dān)著熱能的儲(chǔ)存和釋放作用。每一個(gè)被動(dòng)式太陽能 采暖系統(tǒng)至少要有兩個(gè)構(gòu)成要素：朝南的玻璃采集器和通常由砌 塊、巖石或水等保溫材料組成的能量?jī)?chǔ)存構(gòu)件。根據(jù)這兩個(gè)要素 之間的關(guān)系，被動(dòng)式太陽能系統(tǒng)主要的幾種形式有：直接獲取系 統(tǒng)、圖洛姆(Trombe)保溫墻、太陽室、屋頂水池、現(xiàn)代園藝溫室等。 1.直接獲取系統(tǒng) 　 在直接獲取系統(tǒng)中，每個(gè)朝南的窗戶都是一個(gè)直接獲取太陽 能的系統(tǒng)，而其他朝向的窗戶在冬季所喪失的熱量比其獲取的熱 量要多。在直接獲取系統(tǒng)中，溫室效應(yīng)能夠起到一個(gè)熱調(diào)節(jié)閥的 作用，它使太陽的短波輻射進(jìn)入，同時(shí)又阻止了熱量的喪失。建筑 內(nèi)部的保溫材料能夠吸收這些熱量，同時(shí)可以防止白天室內(nèi)溫度 過高，而夜晚則將儲(chǔ)存的熱量釋放出來，如果設(shè)計(jì)合理，保溫墻散 發(fā)的熱量將能夠使房間在整個(gè)夜晚感覺非常舒適。因此，保溫材 料的面積和南向玻璃面積之比在直接獲取系統(tǒng)中是非常關(guān)鍵的。 2.圖洛姆(Trombe)保溫墻系統(tǒng) 圖洛姆保溫墻系統(tǒng)是將保溫墻置于南向玻璃窗內(nèi)側(cè)。由于 它是由法國太陽能實(shí)驗(yàn)室主任Felix Trombe教授研制成功的， 因此又常常稱它為Trombe wall(圖洛姆墻)，當(dāng)圖洛姆墻應(yīng)用于 建筑物向室外排風(fēng)時(shí)，也稱它為太陽能煙囪。其原理均是在朝南 向陽墻的外表面涂以深色選擇性涂層，并在離墻外表面10 cm左 右處裝上玻璃或透明塑料薄片以形成空氣間層，利用“溫室效應(yīng)” 原理加熱夾層空氣，從而產(chǎn)生熱壓來驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)。冬季 可以通過打開集熱墻上、下兩個(gè)通風(fēng)口形成循環(huán)對(duì)流來對(duì)室內(nèi)空 氣加熱，當(dāng)需要新鮮空氣或室外氣溫比較合適時(shí)，也可打開玻璃 下面的進(jìn)風(fēng)口、關(guān)閉集熱墻下面的風(fēng)口來對(duì)室外新鮮空氣先加熱 后再流入室內(nèi)。夏季，則只打開玻璃上風(fēng)口與集熱墻下風(fēng)口，利用 夾層空氣的熱壓流動(dòng)來預(yù)防室內(nèi)過熱，同時(shí)帶走室內(nèi)的部分余熱。 　 同時(shí)，由于圖洛姆保溫墻很厚，通常為12英寸左右，延續(xù)時(shí) 間長(zhǎng)，熱量到晚上才能傳到墻體的內(nèi)表面。如果有足夠的保溫材 料，整個(gè)晚上圖洛姆保溫墻體都能起到散熱器的作用。 　 一般說來，僅在需要太陽熱量而不需要太陽光的情況下才選 擇圖洛姆保溫墻這種方式。因?yàn)檫@種情況很少出現(xiàn)，所以圖洛姆 保溫墻多與直接采暖方式結(jié)合使用。 3.太陽室 太陽室是一種為建筑物主體采暖而設(shè)計(jì)的房間，其用途猶如 第二起居室。這種概念源自18世紀(jì)～19世紀(jì)流行的“暖房”。今 天太陽室常被人們稱為“日光浴室”。 　 因?yàn)樘柺腋魺峒罢陉柕男Ч?，所以不能加熱或制冷。機(jī) 械采暖和制冷需要太多的能量，而太陽室則是損失能量快于獲取 能量。它存在溫度變化幅度過大的問題，當(dāng)溫度達(dá)到最高時(shí)，太 陽室將暫時(shí)不能使用。因此，一個(gè)好的太陽室設(shè)計(jì)應(yīng)使其在一年 中可以有較多的時(shí)間令人感到舒適。 熱泵技術(shù)是一種新型的節(jié)能型空調(diào)制冷供熱技術(shù)，是利用 少量高品位的電能作為驅(qū)動(dòng)能源，從低溫?zé)嵩次〉推肺粺崮埽?并將其傳輸給高溫?zé)嵩?，以達(dá)到泵熱的目的，從而轉(zhuǎn)能質(zhì)系數(shù)低 的能源為能質(zhì)系數(shù)高的能源，節(jié)約高品位能源，是一種能夠提高 能量品位的技術(shù)。 　 將太陽能作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)稱為太陽能熱泵系統(tǒng)。太陽能熱泵應(yīng)用的主要研究領(lǐng)域?yàn)槎咎柲軣岜谩匕?輻射供暖系統(tǒng)和非采暖季太陽能熱泵供熱水系統(tǒng)的研究。 2.太陽能制冷技術(shù) 在太陽能的利用中，太陽能制冷空調(diào)是一個(gè)極具發(fā)展前景的 領(lǐng)域，也是當(dāng)前制冷技術(shù)研究中的熱點(diǎn)。太陽能制冷具有以下三 個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1)節(jié)能；2)環(huán)保；3)熱量的供給和冷量的需求在季節(jié)和數(shù) 量上能夠高度匹配，太陽輻射越強(qiáng)，氣溫越高，冷量需求也越大。 太陽能制冷還可以設(shè)計(jì)成多能源系統(tǒng)，充分利用余熱、廢氣、天然 氣等其他能源。 　 目前，關(guān)于太陽能制冷系統(tǒng)的研究較多，從原理上看主要包 括以下兩種：1)以熱能為驅(qū)動(dòng)能源，如吸收式、吸附式、噴射式制 冷等；2)以電能為驅(qū)動(dòng)能源，先把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，然后再利用 電能來制冷，如光電式制冷、熱電制冷等。 3.建筑光電一體式系統(tǒng)(BIPV) 目前，在歐美等發(fā)達(dá)國家，一些公用事業(yè)公司通過大型中心 光電場(chǎng)以增加他們的電能，而另一些電力公司則通過建立靠近用 戶的小型光電場(chǎng)達(dá)到這個(gè)目的。有的光電陣列集電板布置在毗 鄰建筑的地方，有的布置在屋頂上，或者干脆整個(gè)結(jié)合到建筑的 圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。在這種情況下，建筑光電一體式系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生， 簡(jiǎn)稱為BIPV。這種BIPV光電設(shè)備可以充當(dāng)建筑的屋頂、外壁 板、幕墻、玻璃窗或者雨篷等特殊元件。 　 建筑光電一體式系統(tǒng)作為一項(xiàng)新領(lǐng)域有如下優(yōu)點(diǎn)：1)能夠減 少電量輸送過程的費(fèi)用，而這部分費(fèi)用有時(shí)高達(dá)總電價(jià)的50％； 2)能夠減少電量輸送過程的能耗；3)避免了放置光電陣板的額外 占用空間；4)可以省去建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的部分費(fèi)用；5)與建筑結(jié)構(gòu) 合二為一，可以省去單獨(dú)為光電設(shè)備提供的支撐結(jié)構(gòu)；6)使用新 型建筑圍護(hù)材料，發(fā)揮美學(xué)潛力；7)以不破壞環(huán)境的方式生產(chǎn)全 部或部分的建筑所需電力。 　 由于建筑光電一體式系統(tǒng)具有如上所述的一系列優(yōu)點(diǎn)，并且 隨著光電技術(shù)研究的進(jìn)步、光電設(shè)備價(jià)格的下降，在不久的將來， 將有越來越多的建筑表面將采用光電覆面。 　　太陽輻射能作為一種自然能源，以其儲(chǔ)量豐富且無污染性顯 示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已被國際公認(rèn)為未來最具競(jìng)爭(zhēng)性的能源之一。 　　我國陸地面積接收的太陽輻射總量在3．3×103 kJ／( m2·年)～ 8．4×10 kJ／(m2·年)之間，相當(dāng)于2．4×10 億t標(biāo)準(zhǔn)煤，屬太陽能資源豐富的國家之一，太陽能利用前景十分廣闊。在人口膨 脹、資源緊張等問題困擾人類的今天，開發(fā)利用太陽能，提倡建造 綠色建筑，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展和人類回歸自然的理念。