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石墨烯與太陽能應(yīng)用篇一

目前，家裝熱水器市場主要有三類主題產(chǎn)品，分別為燃?xì)鉄崴鳌㈦姛崴鳌⑻柲軣崴鳌Ｌ柲軣崴魍ǔＳ杉療崞鳌⒔^熱貯水箱、連接管道、支架和控制系統(tǒng)組成。而支架是用于支起太陽能熱水器集熱真空管、水箱、以及其他附件的架子，多為矩形管，材質(zhì)不固定。豪華型產(chǎn)品支架一般為200系列管材。

在區(qū)域產(chǎn)能分布排名上，從高到底的依次為：江浙滬，山東和西部并列，北京地區(qū)，豫皖地區(qū)，云南地區(qū)，其他地區(qū)總量加起來排第二。

據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計：2004年底，我國太陽能熱水器生產(chǎn)量已突破1200萬平方米，增幅為18%，保有量突破6000萬平方米。使用真空管數(shù)估計在560萬臺上下，行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)120個億。2006年市場增長27%左右，市場銷量達(dá)到1900萬平方米。到2015年，我國太陽能熱水器普及率將達(dá)到20%～30%，約2.32億平方米的市場擁有量，年產(chǎn)值438億元。到2020年，太陽能熱水器集熱面積，將由現(xiàn)在的6400萬平方米發(fā)展到3億平方米。以下是不同的太陽能企業(yè)對不銹鋼管使用情況：

1)明星企業(yè)(如皇明、清華陽光年產(chǎn)在十萬臺以上，目前，全國范圍內(nèi)只有15家)明星企業(yè)對不銹鋼的需求量大，大部分此類企業(yè)都有自己固定的采購渠道，部分企業(yè)可以與鋼廠的銷售部門直接聯(lián)系，采用直購的形式，降低采購成本。

明星企業(yè)對不銹鋼管的用量較多，年用量在150噸—200噸之間。

2)大型企業(yè)(如上海七喜陽光、南京寧志年產(chǎn)三萬臺以上，目前，全國氛圍內(nèi)約有近60家)此類企業(yè)已初具規(guī)模，對材料的要求也比較嚴(yán)格，甚至為樹立品牌自身形象而不惜打壓自身的利潤空間。此類企業(yè)部分有自己固定的采購渠道，但也不是一成不變的，他們也會在質(zhì)量要求允許的條件下，有效的氛圍之內(nèi)，合理地降低采購成本。

采購清單：內(nèi)膽：為進(jìn)口304/2b，厚度不低于0.31mm。

外桶：進(jìn)口304/2b、或430/2b，有光澤度要求。

豪華型產(chǎn)品支架：為200系列管材，反光板為430/ba。

此規(guī)模企業(yè)年需不銹鋼管在20噸—100噸之間，20噸-40噸范圍數(shù)目較多。3)中型企業(yè)(此規(guī)模企業(yè)數(shù)目眾多，約400—500家，年產(chǎn)量在一萬臺左右)此規(guī)模企業(yè)的特點(diǎn)不是很鮮明，目前在全國范圍內(nèi)約有400—500家，總銷量占市場總份額的60%左右。此類企業(yè)經(jīng)營模式也比較靈活，選用材料時相對較謹(jǐn)慎，大多有自己的采購渠道，但變動性很強(qiáng)。

此類廠家年消費(fèi)不銹鋼管數(shù)量不大，一般情況下在50噸左右，規(guī)模略大點(diǎn)的，或許會突破100噸/年。

4)小型企業(yè)(此規(guī)模企業(yè)數(shù)目十分龐大，占整個行業(yè)三分之二，年產(chǎn)量均在一萬臺以下)此等規(guī)模企業(yè)采購缺少行業(yè)規(guī)范，隨意性強(qiáng)，使用不銹鋼的型號也多有變動，部分企業(yè)甚至?xí)榱双@得更大的利潤而以犧牲產(chǎn)品的質(zhì)量為代價。

此類廠家對不銹鋼管的選用沒有固定的要求，特別是一些的小的作坊加工式企業(yè)，采購更是隨意，部分企業(yè)有以次充好、以劣代優(yōu)、用含鎳、鉻量底的規(guī)格代替高鎳、鉻不銹鋼管規(guī)格的采購現(xiàn)象。

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石墨烯與太陽能應(yīng)用篇二

太陽能采暖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展

茂名學(xué)院 王倩 北京工業(yè)大學(xué) 高新宇

摘要：太陽能采暖系統(tǒng)是以太陽能作為熱源，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統(tǒng)。本文介紹了太陽能采暖系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀和主要設(shè)備的應(yīng)用情況，指出了系統(tǒng)設(shè)計中存在的一些問題，提出了發(fā)展太陽能采暖系統(tǒng)的若干措施。

關(guān)鍵詞：太陽能 采暖系統(tǒng) 太陽能集熱器 節(jié)能

前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規(guī)能源的大量使用必將對環(huán)境造成不利影響。太陽能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環(huán)境負(fù)荷，將成為未來能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，年輻射總量大約在3300-8300mj/(m·a)，全國2/3以上面積地區(qū)年日照小時數(shù)大于2000h，每年陸地接收的太陽輻射能相當(dāng)于2.4萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，具有太陽能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當(dāng)?shù)谋壤锰柲軄頋M足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節(jié)能效益，因此，太陽能采暖技術(shù)越來越受到人們的重視。太陽能采暖系統(tǒng)概況 1.1 太陽能采暖系統(tǒng)原理

太陽能采暖系統(tǒng)是指以太陽能作為采暖系統(tǒng)的熱源，利用太陽能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統(tǒng)。太陽能采暖可分為主動式和被動式兩種方式。被動式太陽能采暖通過建筑的朝向和周圍環(huán)境的合理布置，內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理，以及建筑材2料和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使建筑物在冬季能充分收集、存儲和分配太陽輻射熱。主動式太陽能采暖系統(tǒng)主要由太陽能集熱系統(tǒng)、蓄熱系統(tǒng)、末端供熱采暖系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和其他能源輔助加熱、換熱設(shè)備集合構(gòu)成，相比于被動式太陽能采暖，其供熱工況更加穩(wěn)定，但同時，投資費(fèi)用也增大，系統(tǒng)更加復(fù)雜。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，主動式太陽能采暖開始大規(guī)模應(yīng)用。

1.2 國外應(yīng)用現(xiàn)狀

歐洲、北美對太陽能供熱(熱水、采暖)系統(tǒng)的工程應(yīng)用已有幾十年歷史，過去主要用于單體建筑內(nèi)的小型系統(tǒng)，近十余年來，包括區(qū)域供熱在內(nèi)的大型太陽能供熱采暖綜合系統(tǒng)的工程應(yīng)用有較快發(fā)展。德國是應(yīng)用太陽能供熱技術(shù)較早的國家，太陽能采暖技術(shù)已經(jīng)在德國居住區(qū)供熱設(shè)置改造和配套建設(shè)中得到廣泛推廣和應(yīng)用；歐洲大多數(shù)國家都積極鼓勵支持利用太陽能，對安裝太陽能裝置的家庭實(shí)行補(bǔ)貼政策，一般補(bǔ)貼為系統(tǒng)造價的20%～50%；以色列80%住宅裝有太陽能熱水器，政府以立法形式規(guī)定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽能熱水器。丹麥marstal太陽能供熱采暖工程是世界上最大的太陽能供熱采暖系統(tǒng)，太陽能集熱器設(shè)置在大面積空地上，集熱器面積1.83萬m，與社區(qū)熱力網(wǎng)連接，1996年建成運(yùn)行，年熱負(fù)荷28gwh/y，同時使用2100m水箱、4000m水容量砂礫層及10000m地下水池蓄熱。

1.3 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，截至2006年，我國太陽能熱水器年生產(chǎn)能力達(dá)到1500萬平方米，在用太陽能熱水器總集熱面積達(dá)l億平方米，生產(chǎn)量和使用量居世界第一。雖然我國太陽能熱水器應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，但太陽能采暖工程應(yīng)用卻處于起步階段，已建成的都是單體示范建筑，如北京清華陽光公司辦公樓、天普新能源示范大樓等，太陽能區(qū)域供熱采暖工程則還沒有應(yīng)用實(shí)踐。

近年的太陽能采暖建設(shè)項目中，比較集中和有代表性的是北京周邊郊區(qū)縣新民居的太陽能采暖工程。由于農(nóng)村住宅相對分散，密度低，不宜采用投資大、維護(hù)水平高的集中供暖模式，而傳統(tǒng)的燃煤取暖方式又存在效率低、污染環(huán)境、費(fèi)用較高等問題，在農(nóng)村推廣安全環(huán)保、運(yùn)行費(fèi)用低的太[3]

[4]

3[2]

233

[1]陽能采暖系統(tǒng)符合新農(nóng)村建設(shè)的客觀要求。太陽能采暖所需的集熱面積遠(yuǎn)大于太陽能熱水系統(tǒng)，安裝位置要求較大，對于高層建筑或居住密度較大的城區(qū)存在安裝建設(shè)條件不足的問題，限制了應(yīng)用，而農(nóng)村住宅一般建筑容積率較低，沒有明顯遮擋，具備建設(shè)太陽能采暖項目的良好條件。北京平谷區(qū)新民居太陽能采暖工程項目進(jìn)展較早，有很多成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)2 太陽能采暖系統(tǒng)設(shè)備 2.1 集熱器

常見的太陽能集熱器有平板型和真空管型兩種，其中，真空管型又可分為全玻璃真空管型、u型管真空管和熱管真空管集熱器。目前在我國太陽能熱水器市場，平板太陽能熱水器約占10%左右的市場份額，其余均為真空管太陽能熱水器，而國外平板太陽能熱水器則占90%以上的市場份額，中國與世界太陽能市場主流存在巨大差異。由于太陽能采暖系統(tǒng)與建筑結(jié)合緊密，因而對集熱產(chǎn)品與建筑的結(jié)合、故障率、使用壽命等性能要求較高，平板集熱器結(jié)構(gòu)簡單，抗壓，抗外力沖擊，適合承壓運(yùn)行，從整體外觀、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安裝運(yùn)行等方面都非常適合與建筑相結(jié)合。在熱性能方面，盡管平板集熱器的保溫性能不如真空管集熱器，但由于其有效采光面大于真空管集熱器，因此其熱效率高于真空管集熱器。早期平板集熱器不能防凍過冬的缺點(diǎn)隨著技術(shù)進(jìn)步早已得到解決。太陽能采暖工程中，非采暖季能源過剩，真空管集熱器易發(fā)生爆管、真空度降低等問題，而平板集熱器則能較容易地解決這一問題，因此，目前北京地區(qū)太陽能采暖工程中，很多工程項目采用了平板型集熱器。

2.2 輔助熱源

為住宅提供采暖用熱水的太陽能采暖系統(tǒng)與為住宅提供生活熱水的太陽能熱水系統(tǒng)在供水特點(diǎn)上是不同的，生活熱水不需要連續(xù)供應(yīng)而采暖用熱水必須連續(xù)供應(yīng)，而且要穩(wěn)定可靠。太陽輻射受晝夜、季節(jié)、緯度和海拔高度等自然條件的限制和陰雨天氣等隨機(jī)因素的影響，存在較大的間歇性和不穩(wěn)定性，因此在太陽能采暖系統(tǒng)中，必須設(shè)置輔助熱源。輔助熱源要根據(jù)當(dāng)?shù)靥柲苜Y源條件，[7]

[5][6]

。常規(guī)能源的供應(yīng)狀況，建筑物熱負(fù)荷和周圍環(huán)境條件等因素，做綜合經(jīng)濟(jì)性分析，以確定適宜的輔助熱源及合理的太陽能供暖比例。太陽能采暖中可以選擇的輔助熱源主要有小型燃油(氣)鍋爐，城市熱網(wǎng)或區(qū)域鍋爐房、工業(yè)廢熱、電鍋爐、電熱管、地源熱泵及生物質(zhì)燃料等。在農(nóng)村建沒的太陽能采暖項目，由于城市熱網(wǎng)及燃?xì)夤芫€不易到達(dá)，油、電價格又較高，因此，輔助能源的應(yīng)用類型多為生物質(zhì)燃料。如北京平谷區(qū)掛甲峪村，輔助熱源用生物質(zhì)鍋爐提供，采用生物質(zhì)壓塊成型設(shè)備，把當(dāng)?shù)氐墓拘藜糁l粉碎后壓縮成燃料棒或燃料塊，作為生物質(zhì)鍋爐燃料，同時還用作炊事燃料，這種生物質(zhì)壓縮成型燃料比傳統(tǒng)的生物質(zhì)燃燒密度高，燃燒效率高，儲藏也較容易，使用時勞動強(qiáng)度小，是一種較好的輔助熱源方式。

2.3 采暖末端

太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達(dá)到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高(70℃以上)，而太陽能系統(tǒng)不易達(dá)到該出水溫度要求，因此，在太陽能采暖系統(tǒng)中，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式。地板采暖所需要的低溫?zé)崴?5℃～55℃之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。地板采暖系統(tǒng)以整個地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對流散熱為主的散熱器系統(tǒng)相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學(xué)調(diào)節(jié)特點(diǎn)，且可以在比末端采用散熱器的系統(tǒng)低2℃～3℃的情況下獲得同樣的舒適感，節(jié)省供熱能耗。夜間采暖負(fù)荷一般大于白天，但夜間卻無太陽輻射，具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。因此，目前太陽能采暖系統(tǒng)普遍采用地板輻射采暖系統(tǒng)作為末端。太陽能采暖系統(tǒng)設(shè)計中存在的一些問題 3.1 太陽能與建筑一體化

太陽能采暖系統(tǒng)是為建筑服務(wù)的，應(yīng)該作為一個子系統(tǒng)融入建筑之中，實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體化。但以我國太陽能熱水器發(fā)展來看：長期以來，太陽能熱水器一直是房屋建成后才由用戶購買安裝的，這種做法帶來很多問題，主要是對建筑外觀和房屋相關(guān)使用功能的破壞，導(dǎo)致了一些城市出

[5]臺不允許安裝太陽能熱水器的規(guī)定，嚴(yán)重制約了太陽能熱水器的進(jìn)一步發(fā)展。由于太陽能采暖工程集熱器的面積遠(yuǎn)大于太陽能熱水系統(tǒng)，因此，太陽能采暖系統(tǒng)與建筑的有機(jī)結(jié)合尤為重要。各建筑設(shè)計院過去很少設(shè)計太陽能采暖系統(tǒng)，這就要求設(shè)計人員在實(shí)踐中不斷將太陽能采暖技術(shù)融于建筑設(shè)計中，積累設(shè)計經(jīng)驗(yàn)以取得太陽能與建筑功能、建筑美學(xué)的協(xié)調(diào)。

3.2 冬夏熱量平衡問題

目前安裝的太陽能采暖系統(tǒng)，每6-8平米建筑面積約配置1平方米太陽能集熱器，此種配比條件下太陽能的冬季供暖的保證率相對較低，但同時夏季太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的生活熱水遠(yuǎn)大于實(shí)際消耗量，這使得太陽能集熱系統(tǒng)不得不采取悶曬、遮擋等方法來減少太陽得熱，造成非采暖季太陽能利用率過低和因系統(tǒng)過熱而產(chǎn)生安全隱患等問題，因此，解決冬夏熱量平衡問題成為太陽能采暖系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)問題。

3.3 相關(guān)設(shè)計資料不完善

太陽能采暖系統(tǒng)設(shè)計主要由暖通工程師和建筑工程師來完成，由于過去很少進(jìn)行此類設(shè)計，設(shè)計師希望有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計手冊可供使用，目前已出版了國家標(biāo)準(zhǔn)gb50364《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊》，但太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計資料還不夠完善，各廠家的產(chǎn)品性能參數(shù)還需經(jīng)權(quán)威檢測部門檢測后作為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。發(fā)展太陽能采暖系統(tǒng)的措施 4.1 加強(qiáng)建筑節(jié)能

建筑節(jié)能是實(shí)現(xiàn)太陽能采暖的先決條件，由于太陽能在單位面積上的能量密度較低，如果不通過加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫等措施來有效降低建筑物的采暖負(fù)荷的話，太陽能采暖系統(tǒng)的集熱面積將會很大，增加系統(tǒng)的初投資，使太陽能采暖系統(tǒng)完全不能發(fā)揮應(yīng)有的節(jié)能效益。我國已陸續(xù)頒布實(shí)施了針對不同建筑氣候區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計國家標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制實(shí)施將大大降低建筑物的耗熱量指標(biāo)，減輕太陽能采暖系統(tǒng)所承擔(dān)的負(fù)荷，形成太陽能供熱采暖工程應(yīng)用的有利條件。

4.2 提高太陽能集熱系統(tǒng)的效率

目前建設(shè)的太陽能采暖工程中，集熱器、水箱等關(guān)鍵產(chǎn)品還有較大的改進(jìn)空間，如進(jìn)一步提高平板集熱器的密封性以增加集熱效率等，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)研發(fā)力量，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平，開發(fā)安全可靠、高效穩(wěn)定的新產(chǎn)品以不斷提高太陽能集熱系統(tǒng)的效率。房屋設(shè)計之初就同步進(jìn)行太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計，使設(shè)計適合于太陽能設(shè)備或部件的應(yīng)用，在不影響建筑物的條件下，達(dá)到太陽能集熱性能的最佳。

4.3 提高太陽能利用率

太陽能采暖系統(tǒng)一定要提高太陽能利用率以縮短投資回收期。冬夏熱量不平衡的問題可由太陽能制冷技術(shù)、跨季節(jié)蓄熱技術(shù)和全年的綜合利用來解決。目前，跨季節(jié)蓄熱的理論和實(shí)驗(yàn)研究還很少，研究的較多的是利用太陽能產(chǎn)生的熱水驅(qū)動吸收式制冷機(jī)的太陽能制冷，由于吸收式制冷機(jī)需要高溫水(85℃以上)做熱源，所以，應(yīng)積極開發(fā)適用于太陽能空調(diào)系統(tǒng)的中高溫太陽能集熱器。在目前國內(nèi)太陽能制冷技術(shù)和跨季節(jié)蓄熱技術(shù)還沒有市場化的條件下，可強(qiáng)調(diào)全年的綜合利用，考慮適當(dāng)降低系統(tǒng)的太陽能保證率，合理匹配供暖和供熱水的建筑面積，如使系統(tǒng)供熱水的建筑面積大于供暖的建筑面積。

4.4 政府制定鼓勵支持政策

太陽能采暖系統(tǒng)具有較高社會效益，但存在投資相對較高，投資回收期較長的缺點(diǎn)，對房地產(chǎn)開發(fā)商而言，如果開發(fā)成本的增加不能帶動房屋銷售的話，則開發(fā)商的積極性不高。因此，政府應(yīng)積極建設(shè)試點(diǎn)工程，針對生產(chǎn)廠商、房地產(chǎn)開發(fā)商、終端用戶制定更完善、合理的鼓勵、支持政策，積極推廣試點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)，提高系統(tǒng)整體技術(shù)水平，促進(jìn)太陽能采暖行業(yè)及市場的良性發(fā)展。(參考文獻(xiàn)略)

石墨烯與太陽能應(yīng)用篇三

太陽能簡介及其應(yīng)用

姓名：活下當(dāng)下灬夢

現(xiàn)代社會是節(jié)約型社會，而社會生活也應(yīng)該是節(jié)約能耗的生活。但是，人類目前使用的能源主要是化石能源。這不僅僅導(dǎo)致的是化石能源的迅速消失，更引起嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。而太陽能取之不盡，用之不竭，對環(huán)境無害，這是人類未來能源最佳選擇之一。

太陽能（solar energy），一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進(jìn)一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢能等等。

太陽能從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機(jī)算起經(jīng)歷了300多年的發(fā)展歷史到現(xiàn)在，已經(jīng)極大融入進(jìn)人們的生活之中。尤其表現(xiàn)在太陽能電池、太陽能交通工具、太陽能建筑、太陽能海水淡化，太陽能制氫等等。

將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，一直是人類美好的理想．1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室制成了世界上第一塊單晶硅太陽能電池，從此，人類這一理想就逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)．太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，是由各種具有不同電子特性的半導(dǎo)體材料制成的平面器件，具有強(qiáng)大的內(nèi)部電場．內(nèi)部電場在太陽光的照射下，發(fā)生了電子和空穴的分離，電子和空穴分別向兩個相反的方向移動，正、負(fù)電荷分別聚集而產(chǎn)生電動勢rtl，即在太陽能電池的正面和背面之間產(chǎn)生電壓，接通外電路后就能輸出直流電流．例如以n半導(dǎo)體砷化掠和碳組成的電池(n。gaas[k2se—kzse《oh[c]就是一種典型的太陽能電池．近年來，太陽能電池得到飛速發(fā)展，20世紀(jì)80年代以來，發(fā)展為以硫化鎬、砷化掠等新型半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的無機(jī)太陽能電池和以份普(又稱都花普)、酞普及葉綠素等為基材的有機(jī)太陽能電池．太陽能電他的效率(即光能轉(zhuǎn)化為電能的比例)也得到很大的提高，例如單晶硅太陽能電池的效率從最初的6．0％提高到24．7％；薄膜蹄化錦太陽能電他的效率為16．4％；在單晶硅片上、下表面分別沉積p型和n型非晶硅薄膜制成的hit型電池，效率已達(dá)21．0％．當(dāng)今世界上光電轉(zhuǎn)化效率最高的當(dāng)屬砷化掠多結(jié)太陽能電池，它在聚油船倍的陽光條件下，光電轉(zhuǎn)化效率已高達(dá)35．0％，并向40．0％的高峰攀升。

太陽能電池應(yīng)用非常廣泛，也能較好地應(yīng)用于交通工具．最近，美國研制了一種新型的太陽能電池驅(qū)動的飛行器，稱“太陽神原型機(jī)”．該機(jī)質(zhì)量只有700kg，翼展74m，機(jī)翼上面裝有6．5萬塊太陽能電池板，首次試飛就成功地升到24．7km的高空，理論飛行高度可達(dá)30．9km*該飛行器的研制是航天航空技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，顯示了太陽能電池在飛行器上的廣闊應(yīng)用前景*太陽能電池在車、船上的應(yīng)用研究也相當(dāng)成功，例如，日本京都陶瓷公司和kitami理工學(xué)院共同研制開發(fā)的太陽能汽車“藍(lán)鷹”號，在第五屆世界太陽能汽車技力賽上表現(xiàn)非常突出．澳大利亞的太陽能汽車auroral01，外型新穎別致，像個飛碟，行程3*010mm，僅耗時41*1h，平均速度達(dá)72*96knvh*1996年日本人肯尼茲·霍維也號駕駛一條由回收廢罐頭盒制成的太陽能光電動船，整條船上的船篷都裝有太陽能電池，從厄瓜多爾航行到日本，航程16mm，歷時120d，此舉充分顯示了太陽能電池的廣闊應(yīng)用前景．

太陽能再建筑上的應(yīng)用也是極其成功的。從1941年美國麻省理工學(xué)院就建立了第一批太陽能建筑并取得專利后．澳大利亞悉尼市政府為了舉辦2000年奧運(yùn)會，建筑了665套永久性太陽能住宅和500座太陽能活動房，供各國運(yùn)動員下塌，并且在悉尼奧運(yùn)村中的宴會廳和自助餐廳的屋頂上安裝了太陽能電池，此舉開創(chuàng)了“綠色奧運(yùn)”的先河．此外在悉尼奧林匹克林蔭大道上，排列著19座太陽能燈塔，燈塔上的太陽能電池，白天將陽光的光能轉(zhuǎn)化為電能，貯存于蓄電池中；當(dāng)暮色降臨時，蓄電池中的電能自動釋放，將路燈點(diǎn)亮．這項技術(shù)在航海燈塔上也已得到應(yīng)用．

太陽能電池向建筑供電的形式非常靈活，既可安裝太陽能電池屋頂，也可將房屋的墻壁做成太陽能幕墻，或?qū)⒋芭_做成太陽能窗沿．安裝在美國紐約第四時代廣場35—48層的太陽能幕墻為整棟大樓提供了1*5％的電力，而目前太陽能利用最常見的形式是將太陽能電池鋪設(shè)在傾斜的屋頂上．世界上最大的太陽能屋頂位于德國hema，功率為1mw．

上海交通大學(xué)太陽能研究所在該校閱行校區(qū)建設(shè)的生態(tài)能源房，為單層建筑，建筑面積245m2，內(nèi)設(shè)展示廳、休息室、物品存放室、廁所和太陽能浴室等．該生態(tài)能源房安裝了功率4kw的太陽能電池、1kw的風(fēng)能發(fā)電機(jī)、10m2的太陽能集熱器和2kw的地?zé)岜玫仍O(shè)施．由這些綠色能源系統(tǒng)向生態(tài)能源房供電、供熱和供冷*其中太陽能和風(fēng)能發(fā)出的電能充入蓄電池，轉(zhuǎn)變成220v交流電后，向室內(nèi)的電燈、電視、空調(diào)、傳真機(jī)、計算機(jī)和洗衣機(jī)等供電，2kw的地?zé)岜糜镁h(huán)，可對室內(nèi)供冷、供熱，而10m2的太陽能集熱器可為室內(nèi)24喉供熱水．這對未來住房設(shè)計是一種有益的探索.眾所周知，淡水資源的緊缺一直是人類發(fā)展所要迫切解決的問題，而利用太陽能獲取淡水一直是專家學(xué)者積極研究的課題之一。太陽能海水淡化一般都采用蒸餾法，目前太陽能蒸餾裝置主要有被動式蒸餾系統(tǒng)和主動式蒸餾系統(tǒng)．被動式蒸餾系統(tǒng)最典型的例子是盤式太陽能蒸餾器，其結(jié)構(gòu)簡單，取材方便，人類對其應(yīng)用研究已有近100瀝史．目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中在新材料的選用、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用等方面*現(xiàn)在較為理想的盤式太陽能蒸餾器的日產(chǎn)水量一般為3—4kdm2r4i*若在海水中添加木炭等黑色吸熱物質(zhì)，產(chǎn)水量還有很大提高．被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)一個嚴(yán)重的缺點(diǎn)是工作溫度低，產(chǎn)水量不高，也不利于在夜間、陰雨天工作及利用其他余熱*1976年由s01iman等人最先提出主動式太陽能蒸餾器的設(shè)想，經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，目前的主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)有多種*總而言之，是在被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)中增加一些其他附屬設(shè)備，使其運(yùn)行溫度得以大幅度提高，其內(nèi)部傳質(zhì)過程得以改善，并且大部分設(shè)備都能主動回收蒸汽在冷凝過程中釋放的潛熱，使其能得到比傳統(tǒng)太陽能蒸餾器高出一倍甚至數(shù)倍的產(chǎn)水量，因而目前受到廣泛重視。

同樣的太陽能制氫也是我們未來努力的方向之一。氫是一種二次能源，也是未來的新能源，干凈無毒，對環(huán)境無污染，可用于不同的能量轉(zhuǎn)換器．氫燃燒生成水，水可再經(jīng)過光解產(chǎn)生氫，以取之不盡的水為原料，以太陽能為初次能源，從而構(gòu)成一個對環(huán)境無污染的能源利用循環(huán)[5i．氫是氫燃料電池的燃料，我國己研制出加一次氫可行駛300km的可乘坐9人的氫燃料電池車．這是一種完全無污染的環(huán)保型車，但目前制氫的方法主要是烴—蒸汽催化轉(zhuǎn)化，這樣生產(chǎn)氫會影響環(huán)境，而用電解水的方法制氫又成本太高，使用太陽能電池就能解決這一問題．目前，在利用太陽能制氫方面除電解水制氫外，特別引入注目的是金屬有機(jī)化合物用于光解水的研究，近年已取得不少令人鼓舞的重要結(jié)果，但距離高效產(chǎn)氫和達(dá)到實(shí)用階段，尚有較大差距l(xiāng)61，相信在研究人員的努力下，會有新的突破．最近，科研人員利用生物技術(shù)迫使藻類植物在光合作用下吸收c02，放出02．目前，這一研究己取得很大的進(jìn)展，在不久的將來可望實(shí)現(xiàn)實(shí)用化.太陽能作為一種熱輻射能源，是一種無污染的清潔能源，對于太陽能的開發(fā)利用已經(jīng)成為世界各國索取和利用新能源，進(jìn)行節(jié)能、環(huán)保的重要探究項目之一，取得了較大的進(jìn)展并已進(jìn)入實(shí)用階段。近幾年隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對環(huán)境保護(hù)的重視，非凡是在今年提出的建設(shè)節(jié)約型社會的方針后，太陽能作為一種取之不盡用之不竭的新型環(huán)保新能源，一種較為簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠的改善建筑環(huán)境的方法，一種很適合我國經(jīng)濟(jì)目前狀況的采暖及供熱方式，在我國得到了大力的推廣和廣泛的使用。

石墨烯與太陽能應(yīng)用篇四

淺析太陽能在建筑上利用

摘要：能源危機(jī)成為地區(qū)政治動蕩和戰(zhàn)爭根源之一，化石能源的有效性、不可再生性及對環(huán)境的危害性越來越突出，人類面臨著巨大的挑戰(zhàn)和威脅，而建筑業(yè)是諸行業(yè)中的能源大戶。為使人類社會得以可持續(xù)發(fā)展，必須需求新的能源。因此，太陽能應(yīng)用于建筑中的采暖及生活熱水是人類賴以生存和保證社會可持續(xù)發(fā)展的能源。太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、積極推廣和使用新能源和可再生能源，對減少化石能源大氣帶來的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著重大意義。關(guān)鍵字：太陽能 利用 建筑 意義 1.太陽能的簡述

太陽能一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進(jìn)一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢能等等。1.1太陽能的優(yōu)點(diǎn)

(1)普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運(yùn)輸。

(2)無害：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。

(3)巨大：每年到達(dá)地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。

(4)長久：根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。

2.太陽能在建筑上的應(yīng)用 2.1建筑的利用

太陽能產(chǎn)品通過近幾年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大.建筑的使用功能與太陽能產(chǎn)品的利用有機(jī)的結(jié)合在一起，形成了一批有特色的太陽能功能性建筑。

(1)太陽能熱水

太陽能熱水主要是通過太陽能熱水器將太陽的輻射能轉(zhuǎn)化為可直接利用的熱能，對建筑進(jìn)行生活熱水的供給。太陽能產(chǎn)品具有運(yùn)行費(fèi)用低、環(huán)保節(jié)能、提升建筑品位等突出優(yōu)點(diǎn)，除了在建筑屋頂安裝太陽能外，還可以利用建筑物的南立面，作為安裝集熱器的有利位置，從而充分利用建筑外表面，安裝更多的太陽能熱水器，以提供不同使用群體對熱水的需求。

(2)太陽能光伏發(fā)電

太陽能光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電一般應(yīng)用在三個方面：一是太陽能日用電子產(chǎn)品；二是為無電場合提供電源；三是并網(wǎng)發(fā)電。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

(3)太陽能制冷

用太陽能進(jìn)行制冷有兩種方法，一是先實(shí)現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換，再以電力推動常規(guī)的壓縮式制冷機(jī)制冷；二是進(jìn)行光一熱轉(zhuǎn)換，以太陽能產(chǎn)生的熱能為空調(diào)機(jī)組進(jìn)行制冷。前者系統(tǒng)比較簡單，但以目前的價格計算，其造價約為后者的3～4 倍。而后者與光一熱轉(zhuǎn)換直接利用不同，太陽能制冷空調(diào)是一個光一熱一冷的轉(zhuǎn)換過程，實(shí)際上是太陽能的間接利用。它不象太陽能熱水、干燥等低溫直接利用那樣容易實(shí)現(xiàn)，在技術(shù)上比較復(fù)雜，一般為采用溴化鋰制冷機(jī)組，利用太陽能提供的熱能驅(qū)動機(jī)組進(jìn)行制冷，太陽能制冷機(jī)組cop 為0.7~1.3。

(4)太陽能采暖

太陽能采暖技術(shù)即利用太陽能產(chǎn)生的熱能提供建筑所需的熱負(fù)荷，該技術(shù)一般采用太陽能與地板輻射或吊頂輻射采暖結(jié)合的方式進(jìn)行供暖。太陽能采暖與常規(guī)能源采暖相比，前者初投資較高，但日常運(yùn)行費(fèi)用低，一般3～5 年可收回成本。

(5)太陽能遮陽 在夏熱冬冷地區(qū)，遮陽對降低建筑能耗，提高室內(nèi)居住舒適性有顯著的效果。而太陽能產(chǎn)品作為潔能源應(yīng)用的典范，在建筑節(jié)能、建筑外遮陽等領(lǐng)域中的應(yīng)用，無疑有著舉足輕重的作用。太陽能產(chǎn)品作為一種有效的綠色節(jié)能產(chǎn)品，主要功能是為建筑提供能源，以能源產(chǎn)品和遮陽產(chǎn)品結(jié)合，成為建筑的構(gòu)件，應(yīng)該是建筑節(jié)能的一個重要的發(fā)展方向。

(6)太陽能通風(fēng)

在太陽能建筑中，春秋季為了平衡太陽能的利用，采用太陽能煙囪拔風(fēng)，加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)。太陽能煙囪即利用太陽能產(chǎn)品提供的熱量加熱安裝在煙囪內(nèi)盤管中的水，通過熱傳遞，使煙囪內(nèi)溫度升高。利用熱空氣上升的原理，使煙囪內(nèi)空氣向上流動，達(dá)到室內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)，來調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候。2.2太陽能的意義

(1)太陽能作為清潔環(huán)保的可再生能源，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于民用建筑當(dāng)中，研究表明，在太陽能利用方面具有經(jīng)濟(jì)價值的地區(qū)是年輻射總量高于2200h的地區(qū)。因此，我國在大部分地區(qū)的建筑物中推廣應(yīng)用太陽能熱利用技術(shù)已具備了良好的條件，特別是對電力緊缺地區(qū)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，太陽能廣泛應(yīng)用于建筑物采暖不但節(jié)省大量的石化能源，而且減少了對不可再生能源的消耗。

(2)經(jīng)濟(jì)上，民用建筑采暖的迅速發(fā)展，導(dǎo)致了居民生活用電量迅速增加，由于我國電力系統(tǒng)本身特點(diǎn)(火力發(fā)電占絕大部分)，調(diào)解性能較差，且已經(jīng)存在著很大的高峰低谷負(fù)荷差異，隨著我國居民住宅采暖的發(fā)展，雖然其耗電量不大，但卻進(jìn)一步加大了這種峰谷差異，使得電力系統(tǒng)的發(fā)展越來越不平衡，高峰負(fù)荷日益增加。因此這樣會造成巨大的能源消耗和嚴(yán)重污染，太陽能采暖將會給個人，國家都帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)提高人民生活質(zhì)量：隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，人們對生活舒適度的追求越來越強(qiáng)烈，尤其是偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，能源短缺，太陽能在民用建筑采暖和熱水供應(yīng)，有效地減少了能源短缺的現(xiàn)狀，提高人們的生活舒適度，改善居住條件及周邊環(huán)境。3.總結(jié)

太陽能作為一種新型能源已經(jīng)進(jìn)入到了我們的生活的各個方面，以其環(huán)保、節(jié)能、高利用率為大眾所廣泛使用。太陽能與建筑結(jié)合問題是多科學(xué)，多層面參與和合作的綜合性事業(yè)，應(yīng)根據(jù)不同的類型，技術(shù)要求，使用目的以及不同地理緯度和氣候特點(diǎn)，建筑類型等，對建筑的造型，平面布局和功能等進(jìn)行綜合考慮。只有這樣才能使太陽能設(shè)備的設(shè)計和利用與建筑的使用達(dá)到完美的統(tǒng)一，推動太陽能在建筑上的運(yùn)用。參考文獻(xiàn)：

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