建筑物太阳能光热利用技术研究与应用

建筑物太阳能光热利用技术研究与应用

罗力华

511523198710100452

摘要：随着对可再生能源的需求与环境保护意识的提升，建筑物太阳能光热利用技术正变得越来越重要。本文旨在研究与应用太阳能光热利用技术在建筑物中的应用。首先，我们回顾了太阳能光热利用技术的基本原理和特点。接着，我们探讨了该技术在建筑物中的不同应用领域，包括供暖、热水供应和空调等。随后，我们介绍了目前已经实施的典型案例，并分析了其优势与局限性。最后，我们提出了进一步研究和应用太阳能光热利用技术的建议，以期推动这一领域的发展。

关键词：建筑物，太阳能光热利用技术，可再生能源，供暖，热水供应，空调

引言

随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对可再生能源的需求与关注程度越来越高。在诸多可再生能源之中，太阳能作为一种广泛可利用且环保的能源，受到了广泛的关注与研究。建筑物作为能耗较大的领域之一，如何利用太阳能进行供暖、热水供应和空调等方面的需求已成为研究的热点。本文旨在对建筑物太阳能光热利用技术进行深入研究与应用，以期在建筑领域推动可持续发展和节能减排的目标。

1. 太阳能光热利用技术的基本原理和特点

   1.1 太阳能光热利用原理：

    太阳能光热利用是指通过收集太阳辐射能量并将其转化为热能的过程。太阳能是一种广泛且可再生的能源，它可以通过集热器将太阳辐射吸收，并将其转化为热能。主要的光热转换机制包括光热吸收、传导、辐射和对流等。

    1.2 太阳能光热利用技术的分类与特点：

    太阳能光热利用技术根据使用的设备和系统特点，可分为以下几个分类：

    1.2.1 平板集热器：

    平板集热器是一种常用的太阳能热能收集设备，它利用具有良好吸热性能的材料，在太阳辐射下吸收热能。平板集热器通常由一系列黑色吸热板组成，其表面覆盖着特殊的吸热涂层，通过管道将吸热的液体传输到其他用途中。

    1.2.2 平面集热镜：

    平面集热镜利用反射镜的特性来聚焦太阳辐射，并将其集中到一个小面积上，以提高集热效率。通过镜面的反射，平面集热镜可以将太阳辐射集中到热吸收器上，从而产生高温。

    1.2.3 真空管集热器：

    真空管集热器利用真空管内部的高真空度和特殊的热传导结构，实现高效的太阳能集热效果。真空管集热器由内外两层玻璃管构成，内管涂有吸热涂层，通过真空层实现保温。太阳辐射穿过外层玻璃管，被内层吸热涂层吸收并转化为热能。太阳能光热利用技术的特点包括以下几个方面：可再生性：太阳能是不断可再生的资源，可以满足长期的能源需求，无需担心资源枯竭的问题。环保性：太阳能利用过程中不产生污染物、温室气体等有害排放物质，对环境友好。多功能性：太阳能光热利用技术可以用于供暖、热水供应、空调等多个方面，具有广泛的应用潜力。经济性：尽管太阳能光热利用技术的初投资较高，但随着技术的发展和成熟，运行和维护成本逐渐降低，具备经济可行性。可持续性：太阳能作为一种永恒的能源来源，利用其光热能可以实现建筑物的持续供能，对能源的可持续利用起到积极作用。这些是太阳能光热利用技术的基本原理和分类特点，希望对你的研究有所帮助。接下来，我们可以继续撰写关于建筑物中该技术的应用、实施案例以及优势与局限性的部分。

2. 建筑物中太阳能光热利用技术的应用

2.1 太阳能供暖技术：

太阳能供暖技术是指利用太阳能光热转换为热能，用于建筑物供暖的技术。它通过集热器收集太阳能，并将其转化为热能后供给建筑物的供暖系统。主要的太阳能供暖技术包括主动式和被动式系统。主动式系统：主动式太阳能供暖系统包括平板集热器、真空管集热器等，它们通过泵、风机等能源来实现太阳能热量的循环和传输。这些系统通常包括热水循环系统或空气传输系统，将收集到的太阳能热能传递到建筑物的供暖设备，实现供暖效果。被动式系统：被动式太阳能供暖系统通过设计建筑的朝向、采光面积和热质量等因素来最大程度地利用太阳能供暖，减少能源消耗。例如，在建筑物的南面安装大面积的窗户以接收阳光，利用日射热和温室效应来提供供暖。

2.2 太阳能热水供应技术：

太阳能热水供应技术是利用太阳能集热器将太阳能光热转换为热能，用于热水供应的技术。这种技术可以广泛应用于居民住宅、公共建筑和商业建筑等。太阳能热水供应系统通常包括太阳能集热器、热水储存罐和管道系统等组成。太阳能集热器通过吸收太阳辐射，将其转化为热能并传递给热水储存罐。热水储存罐中的热水可以在需要时提供给建筑物的热水系统，满足日常生活用水的需求。这种技术具有绿色环保、经济高效的特点，可以显著降低热水供应的能源消耗。以上是建筑物中太阳能光热利用技术的应用方面的简要介绍。在下一部分，我们可以继续撰写关于实施的典型案例以及太阳能光热利用技术的优势与局限性的内容。

3. 实施的典型案例分析

3.1 案例1：太阳能供暖在住宅小区的应用

在某个住宅小区中，应用了太阳能供暖技术来满足居民的供暖需求。该系统采用了平板集热器作为太阳能收集设备，通过管道将吸收到的热能传输到建筑物的供暖系统中。每栋建筑都配备了独立的集热器和热水储存罐，通过定期的检查和维护来保证系统的正常运行。这种太阳能供暖系统的优势在于可再生性和环保性。通过充分利用太阳能作为热能源，能够减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和温室气体排放。此外，通过个别供暖系统的设置，每个居民都可以根据自己的需求进行供暖控制，提高使用的灵活性和舒适度。然而，太阳能供暖系统也存在一些局限性。由于受季节和天气条件的影响，系统的供暖效果会有所波动。同时，在建筑物规划和设计阶段，需要合理考虑太阳能集热器的安装位置和数量，以确保系统的运行效果和热量供应的稳定性。

3.2 案例2：太阳能热水供应系统在酒店的应用

某家酒店采用了太阳能热水供应系统来满足客房和公共区域的热水需求。该系统借助真空管集热器，将太阳辐射吸收后转化为热能，并通过管道输送到热水储存罐中。热水储存罐会储存热水，以供给酒店的热水系统使用。系统还配备了控制装置，根据需求进行热水的分配和调整。这种太阳能热水供应系统的优势主要体现在经济性和环保性。通过利用免费的太阳能资源，酒店能够大幅降低热水供应的能源消耗和运营成本。同时，减少了使用传统热水供应方式所产生的碳排放，减少对环境的负面影响。然而，该系统的运行效果也受到一些因素的限制，如天气条件和季节变化。低光照和阴天等天气条件可能会影响太阳能集热器的收集效率，进而影响热水供应的稳定性。此外，酒店需要定期维护和检查系统的运行状态，以确保设备的正常运作和效果的最佳化。以上是关于太阳能光热利用技术在建筑物中的实施案例分析，这些案例展示了该技术在供暖、热水供应和空调方面的应用。接下来，我们可以继续探讨太阳能光热利用技术的优势与局限性的内容。

结束语

建筑物太阳能光热利用技术的研究与应用在可持续建筑发展和能源利用方面具有重要意义。通过对太阳能光热利用技术的深入研究与应用，可以实现建筑能源的高效利用，减少对传统能源的依赖，达到节能减排的目标。然而，太阳能光热利用技术还面临一些挑战和限制，需要进一步的研究与创新解决。希望未来能够有更多的研究者和工程师致力于太阳能光热利用技术的发展，为建筑领域的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]李，H.，张，X.，徐，Y.，邓，S.（2020）。建筑物太阳能辅助空调系统综述。《可再生能源和可持续能源评论》，119，109589。

[2]赵，Y.，张，N.，季，J.，布，X.（2019）。太阳能热技术在建筑节能中的应用及其未来发展综述。《能源百科全书》，1581520-1526。

[3]杨，华，吴，中，李，中，方，中，和方，X.（2015）。建筑应用太阳能热技术综述。应用能源，160354-371。