關于暖通空調中太陽能問題的思考與探討

【摘要】本文首先介紹了太陽能技術在建筑中的幾種應用方式，然后分析了其基礎原理及優缺點。最后闡述了太陽能技術在其它方面的應用，通過分析總結可知將太陽能技術應用于暖通空調業，對于節能與環保有著巨大的現實意義。

【關鍵詞】集群式太陽能；供熱制冷；太陽能光伏電池

一、太陽能技術在建筑中的主要應用方式分析研究

1、太陽能熱水系統與建筑相結合的技術。目前我國的太陽能熱水器行業已經日趨成熟，但是太陽能熱水器如何與建筑的使用功能及建筑美觀相結合，仍是目前我們要研究的重點。具體應注意以下幾點：首先建筑的使用功能應與太陽能熱水器的利用有機的結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效的利用空間，使建筑可利用太陽能的部分—向陽面或屋頂得以充分利用；其次要同步規劃設計，同步施工安裝，節省太陽熱水系統的安裝成本和建筑成本，一次安裝到位，避免后期施工對用戶生活造成的不便以及對建筑以有結構的損害；三是綜合考慮建筑結構和太陽能設備協調和諧，構造合理，使太陽熱水系統和建筑融合為一體，不影響建筑的外觀；最后應優先采用集中式系統，有利于平衡負荷和提高設備的利用效率。

2、集群式太陽能供熱制冷裝置的研究應用。集群式太陽能供熱制冷裝置通過熱超導太陽能集熱管、太陽能空氣源熱泵、吸收式制冷機等設備將太陽的光能首先轉化為熱能，使用太陽能再加上輔助加熱方式，可直接用于采暖或制取熱水。在夏天通過吸收式制冷機可將熱水轉化為冷水，從而實現空調制冷。通過這樣的方式實現太陽能冬季采暖、夏季制冷，一年四季制取熱水，建筑的采暖、制冷能耗均來自太陽能，達到環保、節能的效果，為太陽能的使用開拓了一個新的領域。

3、被動式太陽能建筑設計及建造技術。目前，被動式太陽能建筑設計及建造技術要點是：開發利用各種新型的集熱蓄熱墻體和空氣集熱器，提高圍護結構的保溫隔熱性能，合理設計窗墻比，使用高效節能窗并考慮夜間移動保溫設計，加強自動控制與運行維護，采用有效的遮陽或其它被動式降溫技術來解決夏季過熱問題等。解決了以上的關鍵技術問題將大大提高被動式太陽能應用技術在建筑節能中的作用，不僅僅在農村，甚至在城市節能建筑中也大力推廣被動式太陽能應用技術。

4、太陽能光伏發電板與建筑的集成技術。該技術是指將太陽能光伏發電板設計在建筑物的屋頂或向陽墻面上，同時滿足維護結構和太陽能發電的功能要求。目前我國已經有太陽能光伏幕墻的試點建筑，太陽能光伏幕墻是將太陽能電池與各類普通建筑玻璃結合制成可以發電的建筑材料，產品包括各種晶體硅與非晶硅太陽能光伏夾層玻璃、晶體硅與非晶硅太陽能光伏中空玻璃等，不僅具有發電功能，還具有獨特的美學效果，同時不影響作為建筑材料的各項功能。

5、太陽能照明技術。太陽能照明技術在我國已經大范圍應用起來，利用導光措施來完成室內在白天居室內主要活動場所的照明，利用高節能的LV.D面光源或點光源實現室內的夜間照明，多種多樣的太陽能室外燈具還可實現夜間道路、廣場以及廣告照明，既節約了能源又美化了環境。

二、太陽能在其它方面的應用問題分析研究

1、太陽能與熱泵節能干燥技術。太陽能干燥室一般可分為溫室型和集熱器型兩大類，實際應用中還有兩者結合的半溫室型或整體式太陽能干燥室。（1）溫室型太陽能干燥室。溫室型太陽能干燥室是一種具有排濕口的溫室。這種干燥室的東、西、南墻及傾斜屋頂均采用玻璃或塑料薄膜等透光材料，太陽能透過玻璃進入干燥室后，輻射能轉換為熱能，其轉換效率取決于木材表面及墻體材料的吸收特性。一般將墻體（或吸熱板）表面涂上黑色涂料以提高對太陽能的吸收率。溫室型干燥室一般為自然通風，如有條件也可以裝風機實行強制通風，以加快木材的干燥速度。溫室型干燥室的優點是：造價低；建造容易；操作簡單；干燥成本低。它的缺點是：保溫性能不好，晝夜溫差大；干燥室容量少。（2）集熱器型太陽能干燥室。這類干燥室是利用太陽能空氣集熱器把空氣加熱到預定溫度后，通入干燥室進行干燥作業的。從操作系統來看，此類型太陽能干燥室可以比較好地與常規能源干燥裝置相結合，用太陽能全部或部分地代替常規能源。且集熱器布置靈活，干燥室容量較大。但集熱器型比溫室型投資大，干燥成本高一些。集熱器型干燥室都采取了強制通風，除集熱器系統有風機外，干燥室內設有循環風機。集熱器放置的傾角（包括溫室型南面的傾角）與所處的緯度有關，冬季最大日射量收集角之傾角為緯度加10° ，夏季減10°。如北京地區為北緯40° ，可取集熱器安裝角為45° ，以適當照顧冬季太陽能的收集。一般情況下集熱器傾角可取當地的緯度。根據干燥室濕度的大小和干燥工藝的要求，集熱器與干燥室間可取開式或閉式循環。為克服太陽能間歇性供熱的弱點，常需要與其他能源和供熱裝置聯合。如太陽能一爐氣，太陽能一蒸汽、太陽能一熱泵除濕機等各種聯合干燥。太陽能一熱泵除濕機聯合干燥是一種沒有污染的比較理想的聯合干燥方式。太陽能供熱系統由太陽能集熱器、風機、管路以及風閥組成。熱泵除濕干燥機與普通熱泵工作原理相同，具有蒸發器、壓縮機、冷凝器與膨脹閥四大部件。但它具有除濕和熱泵兩個蒸發器，除濕蒸發器中的制冷工質吸收從干燥室排出的濕空氣的熱量，使空氣中水蒸氣冷凝為水而排出，達到使干燥室降低濕度的目的。熱泵蒸發器內的制冷工質從大氣環境或太陽能系統供應的熱風吸熱，制冷工質攜熱量經壓縮機至冷凝器處放出熱量，同時加熱來自干燥室的空氣，使干燥室升溫。木材干燥過程中，干燥室的供熱與排濕由太陽能供熱系統和熱泵除濕機兩者配合承擔。二者既可以單獨使用也可聯合運行。如果天氣晴朗氣溫高，可單獨開啟太陽能供熱系統；陰雨天或夜間則啟動熱泵除濕機來承擔木材干燥的供熱與除濕。在多云或氣溫較低的晴天，可同時開啟太陽能供熱系統和干燥機，但從太陽能集熱器出來的熱空氣不直接送入干燥室，而是經風管送向熱泵蒸發器。此時由于送風溫度高于大氣環境溫度，故可明顯提高熱泵的工作效率。

2、太陽能光伏電池。光伏發電是太陽能應用的主要形式之一，光伏發電系統主要由太陽光伏電池（板）、控制器和逆變器3大部分組成，是利用半導體材料的光生伏打效應直接將太陽輻射能轉換為直流電，再利用逆變器將直流電變成交流電的技術。由于太陽能光伏冰箱可由直流電機驅動，只需利用光伏電池進行太陽能一直流電的一次轉換即可，因此不需要逆變器。光伏電池按其材料不同，可分為晶體硅光伏電池、非晶硅光伏電池、多晶硅光伏電池、碲化鎘光伏電池和砷化鎵光伏電池等。無論使用何種材料，太陽能光伏電池都具有許多其它發電方式無法比擬的優點，包括不消耗燃料、不受地域限制、規模靈活、無污染、安全可靠、維護簡單且壽命較長等，所以自從實用性硅太陽能光伏電池問世以來，世界上很快就開始了太陽能光伏發電的應用。

三、結語

太陽能作為一種健康、環保、可再生能源在空調業有著廣闊的應用空間，因此我們應該大力發展太陽能技術，使它更好地利用于我們生產和生活的各個方面。

參考文獻

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