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能源与现代生活的关系 ——太阳能在建筑中的利用 太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要研究项目之一，取得了较大的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，特别是在今年提出的建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法，一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。下面将介绍几种太阳能在现代生活中的应用： 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吸收太阳能并由热媒将所吸收的热量送入储热装置并加以利用。它对太阳能的利用效率较高，不仅可以供暖、供应热水，还能用于制冷等方面，但存在阴雨天气集热效率严重下降等缺点。近几年已在我国的城乡得到了广泛的推广与使用。 1.1 太阳能热水器系统 在民用建筑中主要使用的是热度不高的热水，而将太阳能转化为温度不高的热水只要用简单的装置即可实现，因此被广泛采用。供应热水可以采取集中的方式，也可以用于单独的住宅中。集中供应热水，需要有一定物业投资，可以采取染油或燃气锅炉的作为辅助加热系统，可以取得显著的经济和社会效益，适用于人口较集中的城镇小区、宾馆等民用建筑。单独供应热水，设备简单，不需要专门的管理人员，适用于城乡各类民用建筑。目前在我国市场上常见的太阳热水器按其集热装置的不同分为以下几类： 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。 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。 闷晒式热水器：是集集热与贮热为一体的整体式热水器，一般由二至三个涂黑的圆筒组成，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。 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。具在-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”。 U型管热水器：U型管式太阳集热器主要针对于温度要求较高温度工业热水，一般温度在70-90°C，它不但可承压而且产水温度高，价格又比热管低。 2 被动式太阳能采暖 最简单的被动式太阳能设计是那种之间获得式设计，即让阳光直接照射到建筑上并加热它。太阳光的热量储存在建筑物固有的蓄热体里，如混凝土、大理石地面或是石墙，都能储存并缓慢地释放热量。被动式太阳能采暖一个共同特征就是,朝南开一扇大窗,并采用保温性能好的建筑材料做墙体，且蓄热体一般置于这种好的保温材料做成的隔热墙之中。蓄热体一般指可以储存热量的集热体，多采用附属于隔热墙的形式存在于建筑物的墙体之间。隔热墙是由8到16英寸厚涂黑的石墙、热吸收材料、覆盖并距涂黑石墙3/4到6英寸距离的单层或双层玻璃。太阳光的热被储存在玻璃和黑材料之间的空气中，通过涂黑的石墙慢慢地传导到建筑物的内部。 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，保护蓄电池，同时并网市政供电系统，保证用户的正常用电。 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不外有两种方法，一是先实现光-电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光一热转换，以热能制冷。前者系统比较简单，但以目前的价格计算，其造价约为后者的3—4倍，因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主，而后者又多采用吸收式太阳能制冷系统，一般来说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已达到制冷的目的，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。并且吸收式太阳能制冷系统具有对热源温度要求低，可以在比较大的热源温度波动范围内工作的优点。 现在太阳能的利用已得到世界各国的普遍重视，太阳能的利用也到了一个新的发展阶段，这一阶段是加上太阳电池应用，为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求，称为“零能房屋”，并采用新的建筑一体化和模块化的设计从而实现