引言

人类生存与发展都离不开能源，失去了能源的持续供给，人类社会必然消亡。然而遗憾的是，目前人类使用的大都是常规的化石燃料——煤，石油，天然气等。这些常规能源是地球在几十亿年漫长演化过程中一点一点积累储存的，人类却毫无节制地在短短几百年中就将其消耗殆尽。

据权威部门预测，按目前开采速度，地球中的石油将在30~40年内告罄，天然气将在50~60年内枯竭，人类有煤可用的日子也不超过200年了。如果考虑人类社会的飞速发展，以上的时间还会更短。所以，能源短缺的危险已不再是教科书上遥远的预言，它已真真切切走到了人类面前，成为我们的子辈、孙辈就要面临的真实噩梦，成为我们有生之年就会亲眼目睹的惨剧。我们必须马上做出选择：是坐以待毙，还是开发利用新能源，在常规能源枯竭前找到替代品，使人类得以继续生存。我们的时间不多了。

太阳能是一种巨大的、无污染的自然能源，地球每年从太阳获得的能量高达6×1017千瓦小时，比目前人类年消耗的全部能量还多几万倍，是人类取之不尽，用之不竭的新能源。太阳能利用分为光热、光电和光化学几种途径，其中技术最成熟、与常规能源对比经济效益最好的是光热利用，即利用太阳能给建筑物供冷、供暖和提供生活热水。

一、家用太阳能热水器太阳能热水器是人们最熟悉的太阳能产品，用以取代传统的燃气热水器、电热水器等消耗常规能源的家用热水器。它首先具有

• 安全——不漏气，不漏电
• 干净——无排放，无污染
• 方便——太阳加热，无人控制
• 省空间——室外安装，不占室内空间更吸引客户的是其经济性。太阳能热水器产品种类档次繁多，低档的比常规能源热水器便宜，但使用方便性稍差；中高档次价格2~3倍于常规能源热水器，使用方便性也更好，高出部分投资一般在2~3年内即可通过减少常规能源费用完全收回，这个档次的太阳能热水器寿命一般在15年以上。

经过几十年的发展，中国已成为年产600万平米，总安装量2600万平米的世界最大太阳能热水器生产使用国。目前应用较普遍的形式有闷晒式、平板式、全玻璃真空管式和金属流道-真空管式四种。

集热器形式适用地区及季节优点缺点闷晒式南方，北方一至二季造价低廉热损大，寿命短平板式 南方，北方非上冻期寿命长，安全，经济，可承压使用冬季热损大，上冻期使用需特殊装置全玻璃真空管式北方四季经济，热损小集热管安全性差，不能承压使用，集垢金属流道-真空管式北方四季安全可靠，使用方便造价较高 其中闷晒式热水器只用于农村等低收入家庭；平板式是南方家庭最佳选择，但在北方上冻期不适合家用；全玻璃真空管式因其既能四季使用，又经济实惠，是目前国内市场份额最大的家用太阳热水器，但存在一系列缺点；与真空管配用的金属流道目前以热管和“U”型管为主，是在全玻璃真空管式热水器基础上发展起来的，它既保留后者四季使用的优点，又解决了其冷炸、热炸、集垢、不能承压等缺点，是城市中高收入家庭的首选。

随着人们生活水平的提高，热水器正在成为家庭生活必须品。据专家统计，中国4亿个家庭，如果有10%使用热水器，单单洗澡就需用电8千万千瓦（我国目前总装机容量大约为3千万千瓦），用气2.4千万立方米。也就是说我们目前所有的电和燃气都用来给这10%的人烧洗澡水还远远不够。解决这一与人们生活密切相关问题的唯一出路，只有直接利用太阳能。

二、单位用太阳能锅炉太阳能锅炉是“太阳能热水工程”的形象叫法，因其使用领域与传统的燃油、燃气、燃煤等热水锅炉相同，故有此称。与常规能源锅炉对比的优势与热水器差不多，也体现在安全、干净、全自动运行、不占用建筑物内部空间等方面。其经济性体现的比家用热水器更突出，一般当年或2~3年即可通过减少常规能源支出收回全部投资。太阳能锅炉也有很多种。其典型系统原理及组成见图1。图1理论上各种集热器都可用于工程，但闷晒式热效率太低，工程中一般不选用。全玻璃真空管因不能承压及易碎，也不适合在大型工程中采用。常用情况如表2。表2：工程形式适用范围优点缺点单机串联式30人以下或日用水量1.5吨以下安装简单方便大规模使用问题较多平板式热水工程 南方及非高寒地区寿命长，安全，经济，投资回收期短冬夏产水量差别较大金属流道-真空管式有上冻期地区冬夏产水量差别较小投资回收期略长 目前选用太阳能锅炉的用户以宾馆饭店、有住宿的大专院校、福利好的机关单位、必须配备洗浴设施的工矿企业、经营性浴室、集中供热水的居民小区等。随着常规能源的紧缺涨价，太阳能锅炉的投资回收期更短，节能经济性会更突出；同时国家基于环保要求的“蓝天工程”进度加快，执行力度加大，也会加速太阳能锅炉取代常规能源锅炉，成为新一代节能环保型设备。

三、太阳能与建筑一体化太阳能集热器总是安装在建筑物上的。目前太阳能热水器基本都是由住户选择购买，安装也就都在建筑物施工完成后。由于建筑物设计时未考虑安装热水器，热水器生产时也没有考虑不同建筑物的特点，加之各厂家的热水器高低长短各不相同，安装上去就象给好好的建筑物贴了一贴贴乱七八糟的膏药，破坏了建筑物的原始设计，轻者影响美观，重者造成不安全隐患。为了既满足人们生活需要，又保证安全美观，国家经贸委、建设部及太阳能生产商都在致力于实现太阳能与建筑有机结合，一体化设计。即在建筑物设计时就将太阳能集热器做为建筑物构件在立面、屋面、给排水设计中通盘考虑，使集热器在整体上成为该建筑物不可或缺的一部分，不仅不会影响建筑物美观性，反而使建筑物更加新颖活泼，建筑师有更多发挥的余地。以下是几个成功设计的照片。

“太阳能与建筑一体化”中使用的太阳能集热系统，组成及原理基本与太阳能热水工程相同，只是规模小些。常用的有分户式，单元式，以及整栋式。其优缺点分析见表3。表3名称供水形式优点缺点分户式每家一套系统及贮水罐，自用水电源，独立上下水不需专人管理，住户自行使用维护集热面积浪费，造价较高单元式每单元一套系统及贮水罐，公用水电源，热水管入户节约集热面积，造价降低，物业公司可赢利需专人管理收费，按户配热水表整栋式每栋楼一套系统及贮水罐，公用水电源，热水管入户进一步节约集热面积，造价降低，管理方便需专门设计大型贮水罐安装位置，热水管路较长，专人管理收费 以目前的技术，别墅式住宅及普通七、八层公寓楼利用屋顶面积都可满足住户使用，很方便地实现太阳能与建筑一体化。高层住宅的屋顶面积相对较小，如满足整栋楼用水需利用南向墙面，以保证足够的集热面积。造价上，一般每平米建筑面积成本增加10~50元（视供水形式及供水标准而异），即可建成称为“太阳能温泉小区”的节能环保住宅。

四、太阳能供冷与供暖简介太阳能不仅可以满足用户的热水需求，还可以给建筑物供冷供暖。尤其是将这三者结合考虑，可调整和弥补不同季节的需求与供给差异，实现最大限度利用太阳能的设计思想，建造真正环保、经济的新型节能建筑。单独的太阳能供暖是不经济的。主要原因是能源需求与能源供应的不匹配，即供暖需求最大的冬季恰恰是太阳能资源最少的时候，这样单独用太阳能供暖就需要安装大量的集热器，成本很高。更可行的方法是将太阳能集热器与热泵结合，利用热泵将太阳能提供的低品位热源提升，满足建筑物采暖需求。太阳能供冷在需求与供应的匹配上是最合适的，也必将成为将来发展的趋势。经过国内外众多科研工作者的长期努力，吸收式制冷机在技术上已经成熟，且已建成了很多示范工程。目前大规模推广的障碍在制冷机的商业化上。

相信随着政府和人民对太阳能节能、环保重要性的认识及重视，这一技术会很快被普遍采用。

结语

人类发展到今天面临的最大困惑是如何实现可持续发展。而可持续发展的两大关键课题，就是持续的能源供应与环境保护。太阳能也许不是永恒的，但人类的消亡应该是在太阳熄灭之前，这样说来太阳能对于人类来说是无穷的；直接利用清洁安全的太阳能，既没有环境污染，又没有造成“温室效应”的气体排放。

所以加快太阳能技术的开发和推广应用，是同时实现节能与环保，实现人类的可持续发展必由之路。