林内太阳辐射的初步研究论文

建筑节能技术中太阳能的应用论文

摘要： 在建筑行业飞速发展与人们生活质量不断提升的背景下，清洁性能源—太阳能在现代建筑中得到广泛应用。鉴于此，本文主要结合太阳能的技术特征和应用优势，具体探讨了太阳能在建筑节能方面的应用方式，旨在缓解当前能源短缺的紧张局面，不断丰富现代建筑节能技术内容，从而营造节约型社会。

关键词： 建筑节能技术；太阳能；优势；应用

环境污染和能源短缺是全世界目前面临的重要挑战，严重限制了社会与经济的可持续发展。在人们生活质量逐渐提升的背景下，加剧了对建筑能源的耗费。现代建筑行业的发展方向，在于及时发现新能源，并应用到建筑节能设计中。而太阳能作为可再生能源的一种，在现代建筑节能设计中得到尤为广泛的应用。

1太阳能技术的特征、应用优势及必要性

1.1太阳能技术特征

太阳能属于新型能源、可再生能源的一种，具备其他能源无法相比的功能特征。

1）普遍性。我国的太阳能资源较为丰富，国土面积中有2/3以上的年日照量超出2200小时，可以实现对太阳能资源的最大化利用[1]。

2）无污染。石油与煤炭等不可再生能源在燃烧过程中，容易形成废渣与有害、有毒气体，对环境造成严重污染。而太阳能资源的利用，不会对环境造成污染，也不会形成有害气体。

3）安全性。核能发电一旦出现安全事故，则会对环境造成严重污染，形成生态环境危机。而太阳能发电则全然不同，其可靠性与安全性不会对环境造成污染。

4）取之不尽，用之不竭。太阳内部通过裂变而释放出的能量，属于太阳能。在漫长的11亿年发展进程中，太阳对自身能量的消耗不超过20%[2]；因此，相对于人类短暂的生活年限而言，太阳能资源是取之不尽、用之不竭的。

1.2太阳能的应用优势

1）能源蕴藏的丰富性。通过相关专家研究发现，太阳在漫长的11亿年间，只消耗了自身能源的20%左右。同时，太阳能资源在地球中的供应，可以保证几十亿年的使用或者更久，具备取之不尽且用之不竭的特征。

2）广泛的适用空间。太阳能资源的应用不会受到地域因素的制约。在地球任何地方都可以开发应用太阳能，不需要进行运输，为交通状况落后的农村、山区等提供了较大便利性。而我国处于地球北半球的东部，蕴藏的太阳能资源较为丰富。

3）使用的安全性与环保性。太阳能作为清洁能源的一种，在使用过程中存在较大便利因素。在利用与开发太阳能的过程中，不会形成有害气体、废渣、废水等，同样不会产生噪音污染，可以实现对生态环境平衡的维护，并降低环境污染。

1.3太阳能应用于建筑节能技术中的必要性

在改革开放逐渐深入的背景下，人们的生活质量得到飞速提升，实现了对热水淋浴设备的广泛应用。在建筑能源消耗中，生活热水的能源消耗占据较大比重；由于煤气热水器、电热水器对煤炭与石油资源的消耗过大，面临能源短缺的紧张现状。而太阳能热水器属于我国建筑行业当前最为成熟完善的技术，可以切实解决居民住宅中对部分生活热水的利用问题。

2太阳能在建筑节能技术中的实际应用分析

2.1太阳能空调方面

太阳能空调，主要是以太阳能为动力源，实现空调的正常运转；其工作原理主要分为两个方面，即吸收式制冷技术与吸附式制冷技术。

1）吸收式制冷技术。能够借助于吸收剂的蒸发与吸收功能，进行制冷工作。依据吸收剂的差异性，具体包括溴化锂—水吸收式制冷与氨—吸收式制冷两个方面；主要利用太阳能集热器对太阳能进行收集，形成热空气和热水，实现太阳能热空气或太阳能热水对锅炉热水输入制冷机的替代，进一步展开制冷工作。考虑到造价、工艺与效率等因素，需要保证制冷机尺寸的合理性，不可以过小。因此，吸收式制冷技术的太阳能空调系统，在中央空调中得到普遍应用，其规模相对较大。

2）吸附式制冷技术。通过固体吸附剂对制冷剂形成的吸附作用进行制冷，对分子筛—水以及活性炭—甲醇吸附质制冷技术的应用较广泛。由上述论述可知，在建筑节能技术不断成熟完善的背景下，太阳能空调在建筑节能工程中发挥着尤为关键的影响及作用。

2.2太阳能热水器方面

在人们的日常生活中，对太阳能热水器的应用较为普遍，可以通过太阳能热水器获取相应的生活热水。对太阳能热水器的充分利用，能够有效缓解建筑能源的短缺局面，最大限度节约建筑能源[3]。比如，某一居民住宅区将太阳能供热系统安装在中央热水系统中，对小区内4栋住宅建筑与1栋写字楼的热水进行供应。在安装工作完成后，日出水量较稳定，通过对太阳能热水器的应用，该小区在1年以内节约了10万元左右。

2.3太阳能发电方面

利用太阳能电池，光伏发电可以借助半导体界面具备的光生伏特特点，实现光能向电能的直接转变。在串联太阳能电池之后，展开封装保护工作，可以组成大面积的太阳能电池构件，并结合功率控制设备构成光伏发电装置。光伏行业方面要结合自身丰富的发展经验，适当扩大生产量与生产规模，并降低成本。其中，发电成本需要具体参考经济使用年限、整体系统价格、利率、运行费用与维护、保险费用等因素，对成本造价进行合理预算。现阶段，我国现代居民住宅区内部的工程照明系统，选用太阳能发电为辅助性电源。通过太阳能发电，在一定程度上实现了对能源消耗量的降低，同时降低了太阳辐射能带来的影响，实现了对生态环境的优化与保护。此外，太阳能热发电内容主要是将太阳辐射能直接转变为热能，然后利用热能进行发电，在建筑节能技术方面同样得到广泛应用。

2.4太阳能沼气技术方面

太阳能的转换形式丰富多样，其中，植物秸秆属于重要的转换形式之一。通过生物质实现对建筑物的照明活动与供暖活动，构建了集成太阳能恒温沼气池系统，可以视为太阳能在现代建筑节能技术中的应用手段之一[4]。太阳能沼气技术在我国农村得到普遍应用，其工作原理体现在：通过部分太阳光线进行的加热与加热发酵。分析发酵过程发现，可以展开连续工作且具备一定规模的发酵池，极少需要采用辅助加热措施。所以不难发现，现代太阳能沼气技术的功能优势，不是采光与加热功能，而是较小的土建工程，并且构建成本不高。通常在照明、炊事、保鲜、储粮以及发电等多方面的生产与生活活动中，沼气的应用较为普遍。一般的沼气池为6立方米，每天可以生产出1.2立方米左右的沼气，同时每立方米的沼气等同于原煤的3.3公斤，可以实现对水的煮沸，充分满足1个家庭1天之内的'生活用水量。此外，沼气还可以进行照明工作，每一立方米的沼气可以将一盏沼气灯的照明时间保持在6h范围内。由太阳能在建筑节能技术中的应用可见，建筑物能源的消耗比重过大，尤其是照明、供暖以及空调方面对能源的消耗比重最为明显。在现代建筑节能设计中对太阳能技术的应用，在降低能源消耗的同时，可以实现对生态环境的保护。将太阳能技术应用在供电、供暖以及照明等活动中，有助于改善现代人们居住的生活环境，如对排放温室气体而形成的“热岛效应”的改善。

3结束语

综上所述，在现代建筑节能工作中，太阳能技术已经成为建筑节能的关键所在。尽管目前对太阳能的利用依然停留在热水设备阶段，在光电转换过程中依然存在高成本、低效率的问题。通过国家方面对建筑节能环保工作的大力支持，充分借助太阳能资源巨大的功能优势，可以有效改善这一现状。同时，建筑节能是现代科技进步的关键标志，太阳能资源的高效利用在推动建筑行业可持续发展方面发挥着关键作用，需要相关领域的专业人才不断完善新型的太阳能利用方案与技术、产品等，严格遵循“因地制宜”的原则合理应用太阳能，从而为建筑物可以大规模使用太阳能资源提供可靠保障。

参考文献

[1]中国储能网新闻中心.我国太阳能辐照资源分布概况[EB/OL].http://www.escn.com.cn/news/show-124350.html,2014-4-13.

[2]刘彤.太阳能在建筑节能技术中的广泛应用[J].林产工业,2015,42(3):562-563.

[3]朱学荣.太阳能热水系统的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013,(5):119-121.

[4]李金平,马思聪，刁荣丹等.新型农村绿色建筑的构建与能耗分析[J].中国沼气,2012,30(6):28-32.

看了这篇论文你就知道了。 “万物生长靠太阳”，确实太阳对我们这些以太阳系的一颗行星－地球为家的人类来说是太重要了.太阳是一个巨大的核聚变反应堆，主要是氢聚变为氦，发出巨大的能量。以它的光芒照射着我们的太阳，是地球能量的主要来源，我们所感受到的太阳的存在，是它的辐射。太阳的辐射，主要是可见光，也有红外线和紫外线，可见光占太阳辐射总量的50％，红外线占43％。紫外区只占能量的7％。据粗略估计，太阳每分钟向地球输送的热能大约是250亿亿卡，相当于燃烧4亿吨烟煤所产生的能量。平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能有1353w／m2，这是相当可观的，到达地球表面的辐射能则因大气和尘埃的反射、折射有一定的衰减，并随纬度的不同而有差异。煤炭和石油则是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能，风能、水力归根结底也是太阳能的转化形式。 生命起源需要能量，生命要维持和延续也需要能量。一定的温度条件也是生物生存和延续所必需的，最低限度是水必须保持液态。太阳给我们带来温暖和光明，提供了必需的能量。如今对太阳能最主要的利用是通过植物的光合作用来实现的，营光合作用的生物是食物链的基础。有资料表明地球上的植物每年固定了3× 1021焦耳的太阳能，相当于人类全部能耗的10倍，合成近2000亿吨有机物。对我们人类来说，通过光合作用不断产生的有机物是太阳的最基本的恩赐。太阳辐射还能帮助我们推动地球上物质的循环和流动。日光（紫外线）能杀灭许多有害的微生物，照射皮肤可以将我们摄入的一些营养成分转化为我们所必需的维生素 D，帮助钙的吸收利用。 当今通过科学技术装备，人们扩大了对太阳能的直接或间接的利用。最简单的是太阳能热水器，再就是太阳能发电，用太阳能驱动车辆。日光被聚焦或能达到很高的温度，现在世界上最大的抛物面型反射聚光器有9层楼高，总面积2500平方米，焦点温度高达4000℃，许多金属都可以被熔化。在地球上的化石能源逐渐趋于枯竭，并污染严重的情况下，科学家对安置在地面或太空中的太阳能电站寄予很大的期望。由于在高空的静止轨道上每天可以有90％以上的时间受到阳光照射，并没有大气层的阻挡衰减，据计算每天能接收太阳能32 kW·h/m2，在上世纪70年代，美国NASA（美国国家航空和宇宙航行局）和能源部曾提出了一个空间太阳电站方案，在静止轨道上部署60个发电能力各为500万千瓦的太阳能电站，可以基本上满足本国对电能的需要。日本有一个计划，在若干年后将一枚发电能力为一百万千瓦特的卫星，送上距离地球表面约三万六千公里的轨道。甚至还有科学家设想在月球上建立太阳能电站。我国的西藏、青海等地区，日照比较强，近年来地面的太阳能发电装置发展较快。西藏平均海拔 4000米，是世界上离太阳最近的地方，空气稀薄、透明度好、纬度低，年日照时数在3000小时左右，太阳能年辐射总量为每平方厘米185千卡以上，据测算去年西藏通过太阳能的开发利用年节能相当12.7万吨标准煤、价值人民币1亿元左右。 然而太阳对我们也不是有百利而无一弊的，相对稳定不等于不变，地球上许多地质和气象灾害都与太阳活动有关。大范围来说地球的发展史上有过多次冰河期，每次冰河期地球气候变冷，甚至导致生物物种的大量灭绝，一万年前，最后一次冰河期结束，地球的气候才相对稳定在当前人类习以为常的状态。小范围来说，约11.2年的太阳黑子周期，对地球的气候等方面有相当的影响。太阳风也是一种太阳辐射，它是带电粒子流；在太阳黑子、耀斑增多和日冕物质喷发时，会使太阳风大大增强，成为太阳风暴，引起大气电离层和地磁的变化，会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作，使卫星上的精密电子仪器遭受损害，地面电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。2000年起，伴随着太阳黑子的增多，太阳活动又一次进入活跃期，2001年9月下旬太阳发生了一次强烈的X射线爆发和质子爆发，达到正常流量的1 万倍，对跨越极地地区的短波通信、广播等会造成一定影响。2000年全球地震加剧与太阳风暴影响地球磁场有关。有的科学家把太阳风暴比喻为太阳打“喷嚏”，太阳一打“喷嚏”，地球往往会发“高烧”。

[环保]气候变化关键科学问题的分析摘要：美国国家科学院的国家研究委员会地球与生命研究部气候变化科学委员会最近向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告，以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识，对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。该咨询报告在承认全球变暖研究中仍存在一些不确定性的同时，指出全球变暖确实存在，并对白宫与民众所关心的一些关键科学问题作了回答，这些问题是：自然气候变化的幅度；温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放是否在加速增长及其增长速率与来源；气溶胶的驱动作用；降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势所需的时间；气候变化是否正在发生以及如何发生；温室气体是否导致气候变化；未来100年温度的变化幅度以及发生地点；所预计的气候变化有多少是气候反馈过程（如水蒸气、云和冰雪融化）造成的；不同程度的全球变暖的后果；科学研究是否已经确定温室气体浓度有一个“安全”水平；为了提高对气候变化的认识，还有哪些专门领域需要更深入地进行研究。最后指出在气候变化研究中独立自主开展工作意义重大，以及今后需要加强的研究领域和关注重点。 关键词：气候变暖；全球变暖；美国；京都议定书 背景介绍 受白宫2001年5月11日的委托，隶属美国国家科学院的国家研究理事会地球生命研究部气候变化科学委员会（以下简称气候变化科学委员会）于2001年6月6日向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告，以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识，对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。IPCC一直呼吁各国对温室气体排放采取更加严厉的控制措施，并于1997年12月达成了控制温室气体排放的《京都议定书》, 《议定书》中明确指出在2008年至2012年期间，世界38个发达国家6种温室气体（以CO2作用最为突出）的排放量要在1990年的基础上平均减少5.2％，其中美国减少7％，欧盟成员国减少8％。但布什政府对是否存在全球变暖趋势、变暖的程度以及其在温室气体排放中应承担的义务持怀疑态度，这引起了国际上尤其是欧洲各国的不满。事实上，美国离《京都议定书》规定的减排目标却越来越远。按照美国在1995年至2000年间CO2排放的平均增长速度，到2008年时，美国的CO2排放量不但不会减少，而且要比1990年高出35％，这将严重影响全球减排计划的实现（ENERDATA能源信息统计所，2001年6月8日）。如何履行美国政府在温室气体减排中的义务，成为布什于6月12日的首次访欧中的第二大焦点问题（首要问题是国家导弹防御计划）。 该咨询报告承认在全球变暖问题上仍然存在一些不确定性，如关于自然变化对全球变暖的作用有多大等，但总体上支持欧洲国家领导人和环保组织以及IPCC的观点。气候变化科学委员会主席Ralph J. Cicerone说：“我们知道地球大气层的温室气体越来越多并导致地面气温上升。但对于迄今为止的气温上升，我们还不清楚究竟在多大程度上受人类活动的影响。但是，根据物理原理和计算机模拟，我们认为气候变暖会继续加剧，因为温室气体排放仍在继续”。 对于在全球变化认识上的不确定性，气候变化科学委员会认为主要是由于假设的差异、模型的差异以及替代数据的准确性等原因造成的，但即便按照最保守的估计，全球变暖以及海平面的上升都将伴随着整个21世纪。为减少目前全球气候变化模型预测中的不确定性，需要在以下两点的认识与模拟上取得较大进展：①决定大气温室气体与气溶胶浓度的因子；②决定气候系统对温室气体增加的敏感性的反馈机制。对气候监测来说，规划一个全球观测系统是一项紧迫的任务。 由于人类活动，温室气体在地球大气中不断积累，引起了陆表与海表温度的升高。在过去的几十年中所观测到的变化很可能主要是由人类活动引起的，但是我们不能排除这些变化的一些重要部分也是自然变化的反映。人类引起的变暖以及与之有关的海平面的上升预计会持续整个21世纪。由计算机模型模拟和基本的理论推算得出的一些相关影响（包括雨量的增加、半干旱地区干旱程度的增加）十分依赖于变暖的程度及其发生的概率。 由IPCC（气候变化政府间工作小组）对人为引起的全球变暖进行的基本可信的评估是以气候驱动力*增加为前提的，如CO2将加速全球变暖的进程。到21世纪末，全球温度升高3℃的预测是与云层和大气相对湿度影响全球变暖的假设相一致的。这一预测也与通过比较冰期－间冰期的温度振荡所得到的气候敏感性结论相一致，冰期－间冰期的振荡导致了气候驱动力的变化。所预测的温度升高对有关温室气体和气溶胶浓度的升高的反应极为敏感。因此，国家的决策在目前以及今后较长时期内将影响脆弱的人类社会和生态系统所遭受损害的程度。因为目前对气候系统在自然状态下如何变化以及如何响应温室气体和气溶胶的排放的认识还存在相当大的不确定性，所以这一预测结果应当看作是暂时的，需要根据未来的变化进行调整。 气候变化科学委员会所提交的咨询报告中力求对气候变化科学问题以及IPCC研究成果的可信度进行更为清晰的描述。详尽的表述对政策制定者很有帮助，因为他们需要考虑缓解气候变化或是适应气候变化等多种选择。该咨询报告主要回答了以下一些白宫以及民众关注的关键科学问题。 1 自然气候变率的幅度有多大？ 众所周知，在局地和区域空间尺度上，以及短至十年的时间周期上，自然气候变化的幅度十分宽广（超过几个摄氏度），降雨的变化也十分大。例如，有证据证明像20世纪30年代的“尘盆（Dust Bowl）”的剧烈干旱，在10-14世纪的美国中部非常普遍。通过冰川反复进退的对比研究得出，局部地区的平均温度变化已经超过10℃。评估全球平均温度的自然变化非常困难，因为现有的数据空间覆盖较小，且替代数据推断温度难度大。虽然如此，仍有证据表明，在最近一次冰期的冰川后退期间，全球变暖的速率是2℃/千年。 2 温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放正在加速增长吗？不同的温室气体与排放物是按不同的速率增长吗？温室气体与其它对气候变化具贡献作用的排放物浓度的增加是人类活动引起的吗？ 一些温室气体的排放正在增加，但也有一些温室气体的排放呈减少趋势。在某些个例中，气体排放的减少是决策的结果，但是在另外一些事例中，气体排放的减少却很难理解。 在直接受人类活动影响的温室气体中，最重要的是CO2、CH4、N2O和CFCs。人类活动排放的气溶胶也可以影响气候（表1列出了大气中的气候驱动因素所产生的驱动力）。 分析取自格陵兰和南极的冰芯所获得的CO2浓度变化的记录具相当代表性，其范围从冰期的接近190ppmv（百万分之体积浓度）到较温暖的间冰期（如开始于大约1万年前的最近一次间冰期）的接近280ppmv。 直到业革命为止，CO2浓度一直没有超过280ppmv。当1958年开始系统大气测量的时候，CO2浓度已经到达了315ppmv，目前其浓度大约为370ppmv，并以1.5ppmv/年的速率增长（这个数值比1958年有记录以来的早期的增长速率略高）。人类活动应该对这种增长负主要责任。化石燃料的燃烧是碳的主要排放源，其实际排放量大约是所观测结果的两倍。在过去的几十年里，热带森林的砍伐对CO2排放也具贡献作用。过量的CO2由海洋和陆地生物圈吸收。 目前CO2、CH4等大气层中的气体含量高于其它的任何时期。从1978年以来，温室气体的浓度大致以每年1%的速率平稳增长，到20世纪90年代其增长的速率变得缓慢，但更具不确定性。大约当前2/3的CH4是由于人类的活动产生的，如水稻种植、畜牧业增长、矿业开采、秸杆回填、天然气处理，所有这些在过去的50年中都有所增加。 对流层中的臭氧一小部分是平流层中的自然过程产生的，到了20世纪，又有一部分臭氧补充进了这部分“对流层臭氧”。在局部区域，这部分臭氧是由阳光对污染大气（由机动车辆尾气、化石燃料燃烧、电力工厂以及生物燃烧等产生的气体造成）的光化学反应产生。 N2O由土壤和水中大量的微生物的反应形成，但含氮化肥的大量生产与使用也造成N2O的增加。能够产生N2O气体的一些人工化学过程已经得到确定。在过去的200年里N2O的浓度增加了大约13%。 自1928年首次合成CFCs以来，其在大气中的含量一直稳定增长，到20世纪90年代初其含量达到最高。许多工业上有用的其它含氟化合物（如CF4和SF6）在大气中具有很长的寿命，尽管有些气体在大气中的浓度还不足以产生大的辐射驱动，但已引起了研究者的关注。CFCs的替代产品HFCs具有温室效应，因为其在大气中寿命较短，其作用尚不明显。 3 还有哪些排放物是气候变化的驱动因素（如气溶胶、CO、煤烟等）？它们对气候变化的贡献是什么？ 除了温室气体，人类活动还增加了大气气溶胶的含量，这些气溶胶包括硫酸盐颗粒和黑碳（煤烟），由于它们在大气中的寿命很短，分布具有不均衡性。硫酸盐颗粒将太阳辐射散射回外层空间，从而在一定程度上减缓温室效应。最近由于“洁净碳技术”和低硫燃料的利用，使得硫酸盐浓度逐渐降低，在北美这一作用更为明显，但也降低了其对温室效应的抵消作用。黑碳气溶胶是生物燃烧（森林火灾和秸杆焚烧）以及化石燃料不完全燃烧的最终产物，它们直接或间接地影响太阳辐射的收支，尽管要量化其影响还存在难度，但这一点是确定无疑的。 4 降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势需要多长时间？不同的温室气体以及其它的排放物是否具有不同的消亡时间。