主动式太阳能与被动式太阳能
太阳能应用技术
太阳能应用技术太阳能是指利用太阳辐射能源，实现能源转换和利用的一种技术。
太阳能应用技术以其环保、节能、可再生等特点，逐渐成为当今世界的热点技术之一。
本文将从太阳能的基本原理、太阳能的应用领域、太阳能的未来发展等方面进行探讨。
一、太阳能的基本原理太阳是地球上最大的能源来源之一，由于地球不停地绕着太阳公转，因此一直都有太阳辐射能源。
太阳能的基本原理是利用太阳辐射能产生的电能或热能转化为有用的能量。
太阳辐射能来源于太阳辐射，在太阳辐射到地球的过程中，会有一部分被地球吸收，形成一种能量。
太阳能应用技术就是利用这种能量进行能源转换和利用，主要包括光伏发电、太阳能热利用、太阳能热水器等。
二、太阳能的应用领域1. 光伏发电领域光伏发电（Photovoltaic，简称PV）是一种不污染环境、永久性的电力资源。
它是利用固体材料特殊的物理性质，将光辐射直接转换为电能的一种新型能源技术。
光伏电池普遍应用在建筑物顶部、太阳能组件和太阳能路灯等设备上，还可以用于各种屋顶太阳能设施、家庭屋顶光伏发电、太阳能汽车充电桩等。
2. 太阳能热利用领域太阳能热利用主要包括被动式和主动式两种，被动式利用太阳能不需要任何机器设备，直接利用太阳热能，如通过房屋参数调整、建筑材料选择等方式进行调整。
主动式则需利用太阳能集热器将太阳能转化成热能、利用热交换器、液体管道、蒸发器等装置，使太阳能转化为热水或蒸汽，并进行热力学转化，输送到人们日常生活的领域中，如太阳能热水器等。
3. 太阳能光热利用领域太阳能光热利用主要是利用太阳能集热器将太阳光线转化为热能，再通过热传导、热交换等方式转化为热水或蒸汽等能量形式，进而为人们的日常生活和工业制造等提供保障和服务。
在这方面，太阳能的应用范围很广，如太阳能烘干机、太阳能烧结熔铁炉、太阳能蒸馏水器、太阳能干燥器等都是典型的太阳能光热利用设备。
三、太阳能的未来发展太阳能应用技术的未来发展前景不仅充满了机遇，也面临着很多挑战。
太阳能利用(被动式太阳能建筑)
2、循环原理
由于冷水比重大、热水比重小的原理， 真空管和保温水箱便形成了冷水向下，热 水向上的自然循环，使最热的水循环到保 温水箱中。
3、保温储存原理
和其它保温水箱一样，是储存热水的 容器。 因为太阳能热水器只能白天工作， 而人们一般在晚上才使用热水，为了使白 天生产的热水在到晚上或隔天使用时保持 一定的温度，所以必须通过保温水箱把热 水储存起来。
太阳能建筑的产生
能源需求的增长 传统能源的枯竭 生存环境的考验
能源危机！！！
光热转换
光电转换
对新能源的探索和利用 可再生性 环保
？太阳能利用
太阳能建筑的产生
太阳能建筑组成的基本要素
• 1.集热系统 通过各种手段收集太阳的辐射热能。 主要方式：通过建筑构件本身、附加独立式集热器（如太阳能热水器、太 阳能空气集热器等）。
高效使用水资源
池塘在其 间的蒸发作 用，给建筑 带来温和的 气流。
多功能水池可用作 消防水池，并可以作为 冷却系统的一个部分， 在气候炎热的时候，在 外墙上通过蒸发降低温 度。
连续的外
墙，阻挡了太 阳的辐射，它 和建筑物的里 层墙是分离 的，有利于垂 直通风。
屋顶悬挂
于楼板上方， 形成夹层，阻 挡太阳的直射， 并有助于建筑 被动式自然通 风。
池塘在其间的蒸发作 用，给建筑带来温和的气 流。
自然采光设计
金属的双表皮 由穿孔的经过处理 的不锈钢平板材和 黑色玻璃组成。能 给室内提供充分的 自然采光
不锈钢经过短期氧化处 理，产生了保护层，可以耐 腐蚀，不需要维护。
被动房技术与建筑的一体化
不锈钢平板形象是变化 的，随着时间和一天中太阳 光线的变化，其颜色不断变 化（橙色赭，褐色）。它与 混凝土墙和屋顶的黑色金属 在视觉上产生对比。有节奏 的标准板材打破了单调的悬 挂表面。
太阳能热利用技术
用户指南农业和农村节能减排十大技术之三———太阳能热利用技术太阳能—热能转换利用技术和太阳能—电能转换利用技术是常见的太阳能利用方式。
其中，太阳能—热能转换利用技术主要包括太阳房、太阳热水器、阳光温室大棚、太阳灶等。
一太阳房（被动式太阳房）太阳房是一种利用太阳能采暖或降温的房子，用于冬季采暖目的的叫做“太阳暖房”，用于夏季降温或制冷目的的叫做“太阳冷房”。
人们常见加之利用的是“太阳暖房”。
按目前国际上的惯用名称，太阳房分为主动式和被动式两大类。
主动式太阳房的一次性投资大，设备利用率低，维修管理工作量大，而且需要耗费一定量的常规能源。
因此，对于居住建筑和中小型公共建筑已经为被动式太阳房所代替。
被动式太阳房具有构造简单，造价低，不需特殊维护管理，节约常规能源和减少空气污染等许多独特的优点。
被动式太阳房作为节能建筑的一种形式，集绝热、集热、蓄热为一体，成为节能建筑中具有广泛推广价值的一种建筑形式。
以下介绍这种太阳房的建造技术概要。
（一）结构类型被动式太阳房的基本结构类型包括直接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、贮热屋顶式和自然对流回路式等五类。
1.直接受益式太阳房这是被动式太阳房中最简单的一种，它是利用南窗直接接受太阳辐射能。
太阳辐射能通过窗户直接照射到室内地面、墙壁及其他物体上，使它们表面温度升高，通过自然对流换热，用部分能量加热室内空气。
另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部，当太阳辐射消失或室内温度下降时再向室内释放，使室温维持在一定水平。
2.集热蓄热墙式太阳房这种类型的太阳房是间接受益太阳能采暖系统。
阳光首先照射到置于太阳与房屋之间的一道带透明外罩的深色贮热墙上，加热墙体与盖板之间的空气，然后通过贮热墙上风口将热量导入室内，另一部分是通过墙体的导热向室内供热。
3.附加阳光间式太阳房该类型的太阳房是集热蓄热墙式太阳房系统的一种发展。
主要是将透明盖层与墙之间的空气夹层加一个通道，形成一个可以使用的空间———附加阳光间（也可以称附加温室）。
被动式太阳能技术在建筑中的应用探讨
被动式太阳能技术在建筑中的应用探讨被动式太阳能技术是指通过最大化利用太阳能来减少能源的使用和环境污染的一种技术。
被动式太阳能技术主要通过改变建筑的设计和布局来实现能源的最大化利用。
本文将探讨被动式太阳能技术在建筑中的应用。
被动式太阳能技术在建筑中的一个重要应用是通过优化建筑的朝向和窗户设计来最大化利用太阳能。
建筑的朝向对于太阳能的利用非常重要，合理的朝向能够增加建筑对太阳辐射的接收量。
窗户的设计也非常重要，可以将太阳能直接引入建筑内部，减少人工照明的使用。
合理设计的窗户还可以利用太阳能的热量来加热建筑。
被动式太阳能技术还可以通过调整建筑的隔热性能来减少能源消耗。
在冬季，合理的隔热设计可以减少热量的散失，保持室内的温暖。
在夏季，隔热设计可以减少室外高温对室内的影响，减少使用空调的频率和时间。
被动式太阳能技术还可以通过利用建筑的材料和颜色来增加太阳能的吸收和利用。
一些特殊材料如太阳能电池板、太阳能吸热板等可以直接将太阳能转化为电能或热能。
选择一些辐射率较高的建筑材料以及深色的外墙颜色可以有效地吸收太阳辐射热量，从而减少室内的能源消耗。
被动式太阳能技术还可以通过合理的室内设计来提高室内的舒适度和光照度。
利用透明的建筑材料和合理的布局可以提供足够的自然光线，减少人工照明的使用。
合理的室内通风设计可以改善空气质量，减轻空调的负荷。
被动式太阳能技术在建筑中的应用有很大的潜力。
通过优化建筑的朝向、窗户设计、隔热性能以及利用建筑材料和颜色来最大化利用太阳能，可以显著减少建筑的能源消耗和环境污染，提高室内的舒适度和光照度。
被动式太阳能技术在未来的建筑设计中应该得到更广泛的应用。
太阳能热利用技术的现状与挑战
太阳能热利用技术的现状与挑战在当今世界，随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其热利用技术正逐渐成为能源领域的研究热点。
太阳能热利用技术是指将太阳能转化为热能并加以利用的技术，它具有广泛的应用前景，如太阳能热水器、太阳能采暖、太阳能工业热利用等。
然而，尽管太阳能热利用技术取得了显著的进展，但仍面临着一系列的挑战。
一、太阳能热利用技术的现状（一）太阳能热水器太阳能热水器是目前太阳能热利用技术中最为普及的应用之一。
它通过集热器吸收太阳能，将水加热后供家庭使用。
在我国，太阳能热水器的市场份额逐年增加，尤其是在农村地区和一些太阳能资源丰富的地区，太阳能热水器已经成为家庭热水供应的主要方式之一。
目前，太阳能热水器主要分为平板型和真空管型两种。
平板型太阳能热水器结构简单，成本较低，但集热效率相对较低；真空管型太阳能热水器集热效率高，但成本相对较高，且在寒冷地区容易出现真空管冻裂的问题。
为了提高太阳能热水器的性能和可靠性，近年来，一些新技术不断涌现，如采用高效的吸热涂层、优化集热器的结构设计、增加保温措施等。
（二）太阳能采暖太阳能采暖是利用太阳能为建筑物提供冬季采暖的技术。
它可以分为主动式和被动式两种。
主动式太阳能采暖系统通过太阳能集热器、储热器、循环泵等设备将太阳能转化为热能，并通过热水或热风的形式输送到建筑物内部；被动式太阳能采暖系统则主要依靠建筑物的朝向、窗户的设计、墙体的保温等因素，充分利用太阳能来提高室内温度。
在一些地区，太阳能采暖已经得到了一定程度的应用。
例如，在一些农村地区，采用太阳能炕、太阳能暖房等方式为居民提供冬季采暖；在一些城市的公共建筑中，也开始尝试采用太阳能采暖系统来降低能源消耗。
然而，太阳能采暖技术仍存在一些问题，如太阳能的间歇性和不稳定性导致采暖效果受天气影响较大，系统的初投资较高，运行维护成本较高等。
（三）太阳能工业热利用太阳能工业热利用是将太阳能应用于工业生产过程中的加热环节，如纺织、印染、食品加工等行业。
什么是被动式太阳能设计
什么是被动式太阳能设计在当今追求可持续发展和能源效率的时代，被动式太阳能设计正逐渐成为建筑领域的热门话题。
但对于大多数人来说，“被动式太阳能设计”可能还是一个相对陌生的概念。
那么，到底什么是被动式太阳能设计呢？简单来说，被动式太阳能设计是一种利用太阳能来满足建筑物供暖、制冷和照明需求的设计方法，它不需要复杂的机械系统或大量的能源投入。
这种设计理念主要基于对建筑物的朝向、布局、窗户位置和大小、隔热材料的选择等方面的精心规划，以最大程度地利用自然的太阳能资源，同时减少对传统能源的依赖。
想象一下，在寒冷的冬天，阳光透过朝南的大窗户，温暖的光线直接照射进房间，让室内变得暖和舒适，而不需要过度依赖暖气设备；在炎热的夏天，巧妙设计的遮阳设施和通风系统，能够阻挡过多的阳光直射，保持室内凉爽宜人，减少空调的使用。
这就是被动式太阳能设计的魅力所在。
被动式太阳能设计的核心原则之一是充分利用建筑物的朝向。
在北半球，朝南的方向能够接收最多的阳光。
因此，将主要的生活空间，如客厅、卧室等布置在朝南的位置，可以最大程度地获取冬季的阳光。
相反，在夏季，通过适当的遮阳措施，可以避免过多的热量进入室内。
窗户在被动式太阳能设计中起着至关重要的作用。
窗户的位置、大小和类型的选择都需要经过精心考虑。
在冬季，大窗户可以让更多的阳光进入室内，增加室内温度。
而在夏季，窗户可以安装遮阳板或者使用低辐射玻璃，以减少热量的吸收。
此外，窗户的密封性能也很重要，良好的密封可以防止热量的散失，提高能源效率。
隔热材料的选择也是被动式太阳能设计的关键因素之一。
优质的隔热材料能够有效地阻挡热量的传递，无论是在冬季阻止室内热量向外散失，还是在夏季阻止室外热量进入室内。
常见的隔热材料包括岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯等，它们被广泛应用于建筑物的墙壁、屋顶和地板中。
除了上述因素，建筑物的布局和形状也会影响被动式太阳能设计的效果。
例如，紧凑的建筑布局可以减少外墙面积，从而降低热量的散失。
节能建筑中的被动式太阳能利用
节能建筑中的被动式太阳能利用随着世界各国对环境保护和能源利用的重视程度不断提高，人们越来越关注节能建筑的建设和推广。
而在节能建筑中，被动式太阳能利用技术是一种既经济又环保的可行方案，能够有效地提高建筑能源利用效率，减少建筑物对环境的破坏。
被动式太阳能利用技术是指利用太阳辐射热量来实现建筑物的被动升温、被动冷却、被动照明和被动通风等的技术。
该技术的应用范围非常广泛，不仅适用于住宅、商业建筑、学校、医院等地的新建筑，也可应用于既有建筑的改造和节能升级。
在被动式太阳能利用技术中，被动太阳能房屋设计是最为常用的一种方法。
该设计主要通过太阳能的光照、辐射和热量等自然能源，来实现建筑物的被动升温。
而被动太阳能房屋设计所采用的具体方法则包括：采用遮阳帘、阳台、落地窗、透明保温材料等来增加房屋的太阳辐射面积；利用墙体、地面、屋顶等材料来增加建筑物对太阳辐射的吸收与反射；将窗户设计成能利用自然通风的形式，以改善房屋的室内空气质量和通风效果。
通过这些被动太阳能设计方法，可以有效地提高建筑物的能源利用效率和室内舒适性，同时也减少了对环境的污染。
除了被动太阳能房屋设计之外，被动式太阳能利用技术还包括太阳能热水器、太阳能照明系统、太阳能驱动的通风和空调系统等。
其中，太阳能热水器是目前最为普及和成熟的被动太阳能利用技术之一。
它通过利用太阳辐射能，将水加热至适宜使用温度，从而减少了传统燃油或电力加热的能源消耗。
太阳能照明系统则可以将自然光源与室内照明系统相结合，实现节能照明的目的。
被动式太阳能利用技术的应用不仅能够减少能源消耗，同时还可以提高建筑物的空气质量和健康状况，提高室内舒适度，为用户创造更佳的使用体验。
此外，该技术的应用也符合未来经济发展的理念，能够为建筑、房地产和相关产业的转型升级提供有力支持。
尽管被动式太阳能利用技术在节能建筑中起到了重要的作用，但在实际应用中，仍存在一些问题需要解决。
比如，如何最大限度地利用太阳能，同时不影响建筑物的强度和耐久性等问题。
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（二）外墙隔热
自然通风建筑外墙隔热设计要点是东西墙，空 调建筑各个朝向外墙隔热都主要。
隔热外墙有空心粘土砖墙、砌块墙、通风墙与遮阳墙等。外墙 遮阳和浅色外墙可有效防热。复合墙内侧应为重质材料层，通风间 层10 cm宽。东西外墙用花格构件或绿化遮阳。
二、建筑热工设计分区
我国版图广阔，各地气候差别较大。为了使建 筑设计能够很好适应气候，我国《民用建筑热工设 计规范》提出了建筑热工设计分区旳概念。详细分
区和设计要求见下表。
2.1.2 建筑保温设计
寒冷与寒冷地域旳民用建筑为了确保:
(1) 冬季室内旳气温、湿度、气流速度和室内热辐射在一定允许范围内； (2)建筑围护构造内表面温度不低于室内露点温度，
建筑保温、 建筑防潮、 建筑日照、 建筑防热、 建筑中旳太阳能利用
建筑热环境控制就是为了在满足人们旳热舒适 需求前提下，节省资源和能源。
（一）稳定传热
假如室内外空气温度都不随时间变化，经过围 护构造旳传热过程称为稳定传热。稳定传热计算是 建筑保温设计旳基础，也是我国寒冷和寒冷地域采 暖居住建筑节能设计旳基础。 按照稳态传热计算经过围护构造旳传热量公式为 ：
二、自然通风设计
（一）热压和风压
当较重旳冷空气从 进风口进入室内后，吸 收了室内旳热量后变成 较轻旳热空气上升从出 风口排出室外，不断流 入旳冷空气在室内被加 热后从建筑物旳上部出 风口排出就形成了室内 自然通风，称为热压通 风。
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主动式太阳能与被动式太阳能
被动式太阳房
太阳能采暖的应用形式之一是被动式太阳房，即依靠建筑围护结构本身来完成吸热、蓄热、放热功能的采暖系统。
被动式太阳房的外围护结构应具有较大的热阻，室内要有足够的热重质材料，如砖石、混凝土或相变蓄能材料，以保持房屋有足够的蓄热性能。
在冬季被动式太阳房日间通过建筑围护结构吸收并存储太阳能，夜间建筑围护结构放出存储热量满足室内需要。
被动式太阳房技术可以降低冬季的采暖负荷，甚至在无需其他辅助采暖方式时即可满足室内环境的要求。
①直接受益式。
冬季阳光在通过较大面积的南向玻璃窗后，直接照射到蓄热能力较大的室内地面、墙面和家具上，这些材料日间吸收并存储大部分的太阳能，夜间逐渐释放，使房间在晚上仍能维持一定的温度。
由于南向窗户面积较大，这种形式的太阳房应配置保温窗帘，并具有良好的保温性能和密封性能以减少热量损失。
窗户还应设置遮阳板，以遮挡夏季阳光进入室内。
②集热蓄热墙式。
这种形式的被动式太阳房是由透光玻璃罩和蓄热墙体构成，中间留有空气层，墙体上下部位设有通向室内的风口。
日间利用南向集热蓄热墙体吸收穿过玻璃罩的阳光，墙体会吸收并传入一定的热量，同时夹层内空气受热后成为热空气通过风口进入室内；夜间集热蓄热墙体的热量会逐渐传入室内。
集热蓄热墙体的外表面涂成黑色或某种深色，以便有效地吸收阳光。
为防止夜间热量散失，玻璃外侧应设置保温窗帘和保温板。
集热蓄热墙体可分为实体式集热蓄热墙、花格式集热蓄热墙、水墙式集热蓄热墙、相变材料集热蓄热墙和快速集热墙等形式。
③附加阳光间式。
阳光间附建在主体房屋的南侧，其围护结构全部或部分由玻璃等透光材料构成，地面做成蓄热体。
日间阳光间得到太阳光辐射而被加热，其内部温度始终高于外环境温度，热量通过与主体房间相邻的公共墙上的门、窗传入主体房间室内。
阳光间既可以在白天供给主体房间热量，又可在夜间作为缓冲区，减少房间热量损失。
④蓄热屋顶池式。
屋顶池式太阳房兼有冬季采暖和夏季降温两种功能，适用于冬季不太寒冷、夏季较热的地区。
该被动式太阳房将作为蓄热体的装满水的密封塑料袋置于屋顶顶棚之上，并在其上面设置可水平开闭的保温盖板。
冬季日间晴天时，将保温盖板打开，让水袋
充分吸收并存储太阳辐射热，部分热量通过辐射和对流传至下面房间。
夜间则关闭保温板，防止向外的热量损失。
夏季保温盖板的启闭情况与冬季相反，在白天关闭保温盖板以减少向室内环境的传入热量，同时用较低温度的水袋吸收下面房间的热量，从而降低室内温度；夜间则打开保温盖板使水袋向外界环境放出热量。
⑤对流环式。
该种形式的被动式太阳房利用房间南向的集热器集热，然后将热量输送到设置在地板下面的蓄热体中，蓄热体的热量通过地板传入室内。
主动式太阳房
主动式太阳能采暖系统
通常太阳能集热器作为主动式太阳能集热采暖系统的热源。
太阳能集热采暖系统可以用空气或水作为热媒。
因此存在太阳能热风集热式采暖系统和太阳能热水集热式采暖系统。
太阳能热风集热器可用作采暖系统热源。
在屋面上朝南方向布置太阳能空气集热器，被加热的空气通过储热层后由风机送入房间。
太阳能集热器也可以配备其他辅助热源，并设置控制调节装置，根据送风温度确定辅助热源的投入比例。
②太阳能热水集热式采暖系统
太阳能热水集热器既可以提供卫生热水，还可以用作低温热水地板辐射采暖的热源
③太阳能热水集热式地板辐射采暖兼生活热水供应系统。
该系统在屋顶设置太阳能热水器，系统包括集热器循环水泵、蓄热水箱、供热水箱、采暖循环水泵、辅助热源、辅助热源热水循环泵、辅助加热换热器和地板辐射采暖盘管等。
太阳能热水器中的热水流过地板采暖盘管向房间供热，返回蓄热水箱后由集热循环水泵送到太阳集热器重新加热；夜间或阴天太阳能不足时则由辅助热源加热系统保证室内采暖和生活热水需求。
太阳能热水集热器也可以与建筑围护结构融合一体，例如在工程中的太阳能全玻璃真空集热管幕墙生活热水系统。
b.太阳能制冷系统
根据工作原理的不同，太阳能制冷技术可以分为太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷等多种形式。
与太阳能吸收制冷系统相比，太阳能吸附式制冷系统和太阳能喷射式制冷系统的技术和性能均不太成熟。
太阳能吸收式制冷系统的原理与溴化锂吸收式制冷机的原理相同，区别是太阳能吸收式制冷系统中溴化锂浓溶液发生器的热源由太阳能集热器产生的热水或蒸汽提供。
中国科学院广州能源研究所开展大型太阳能吸收式制冷系统的研究，该项目是国家科委“九五”科技攻关项目。
该所利用“两级吸收式溴化锂制冷机”和“高效平板集热器”两项专利技术，在广东省江门市建成国内第一套实用型的太阳能吸收式制冷系统。
主要技术参数为：太阳能集热器面积500m2，日供生活热水30m3/h；制冷机为两级吸收式溴化锂制冷机，制冷能力100kW，空调面积600m2；采用燃油热水炉作为辅助热源。