《太阳能的利用》教学设计

第一篇：《太阳能的利用》教学设计

太阳能的利用

教学目标 科学探究

1．搜集有关人类利用太阳能的实例并能与同学共享。2．制作简易太阳能热水器并探究怎样更好地利用太阳能。

3．联系太阳能，能从能量转化、储存的视角去解释、描述能量的变化。情感、态度、价值观

1．体验搜集资料和实践探究的乐趣，知道太阳能的利用需要我们进一步研究和探索。

2．认识到科学是不断发展的，意识到科学研究需要坚实的知识基础。科学知识

1．知道太阳能是指来自太阳、以光为主要形式散发的能量。2．知道地球上几乎所有的能量都来自太阳。3．知道人类利用太阳能的有关事实。教学准备

教师准备：

关于介绍太阳能的有意义的、针对性比较强的资料；制作太阳能热水器的材料。

学生准备： 搜集人类利用太阳能的有关资料并做成资料卡片（最好是图文并茂的）。

一．教学导入

1．讲述：前面，我们研究了热能、电能等，现在一起来研究太阳能。

2．出示图片，让学生观察图中都有些什么，说说这些对象和太阳能之间有什么联系。

3．学生发表看法。

4．过渡：太阳与我们、与万事万物密切相关，让我们来学习——太阳能的利用。

二．活动 怎样利用太阳能

1．提出问题：从能量转换的角度，太阳能为我们做了什么？ 2．出示以搜集的资料，小组内进行整理。3．交流讨论。

活动规则：每两个小组互相交流，一个小组先当“考官”，给出地球上的有关物质变化现象（如刮风和下雨、水温上升）之后，另一个小组则按照先说“能量形式的转化”（太阳能转化为热能再转化为风能、水能、热能）再说“怎样利用”（风力发电、水力发电、太阳能热水器）的顺序进行回答，答完之后再互换位置。

4．教师评价资料搜集情况和小组交流情况。

5．补充介绍：目前情况下，人们还不能将太阳能直接转化为机械能，教材中所示的太阳能汽车，是先将太阳能转化为电能，然后再转化为机械能的。太阳能热水器，如果学生当中有的人家里使用了太阳能热水器，教师让他向同学们介绍它的特点。

三．活动 制作太阳能热水器

1．根据现有太阳能热水器的构造特点提出与太阳能利用有关的问题。2．思考这样设计和制造的原因并提出自己的假设。3．制定研究计划并准备对比实验的材料。4．制作太阳能热水器。5．按计划实施研究。

第二课时

调查、制作的研究成果交流会

教学目标

1． 锻炼学生表达能力。

2．培养学生解决问题的能力、综合运用学习工具的能力及节能意识。3．训练学生的判断推理的逻辑思维能力。教学过程： 一．教学导入 讲述：前面我们完成了“家庭用电情况调查”和“制作并研究太阳能热水器”两项任务，在这两个活动中，能量的利用是否科学合理？这节课让我们进行交流交流。

二．交流 家庭用电情况调查 1．学生出示“家庭用电情况调查”。2．组内交流各自调查到的情况。

3．以小组为单位汇报：家庭用电的合理性。4．集体商讨：根据调查结果提出相应的对策。5．思想教育：节约用电。．

三．交流 制作并研究太阳能热水器

1．出示有关太阳能热水器的研究资料。2．评价研究活动开展得好的小组和个人。

3．小组汇报：探讨太阳能热水器的科学性有哪些？ 4．集体商讨：能否提出更新更好的设想？

5．根据大家的研究成果，修改各自的制作方案，制作更好的太阳能热水器。

第二篇：《太阳能》教学设计

第三节

太阳能

●教学目标

1.知识与技能

●知道太阳能是人类能源的宝库 ●了解太阳能的优点．

●知道直接利用太阳能的两条途径． 2.过程与方法

●培养学生的观察能力.●初步分析问题和解决问题的能力.3.情感、态度与价值观目标

通过课文讲解,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.●教学重点

初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源的宝库 ●教学难点

太阳能的利用 ●教学方法

讲授、合作 探究 交流。●教具准备

有关挂图、录像资料等 ●课时安排 1课时 ●教学过程

一、温故致新

教师：人类利用的常规能源是什么？可以开发利用的新能源有哪些呢？

学生：常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料和风力、水力资源等等，可以开发利用的新能源有核能、太阳能、地热能、潮汐能等等．

教师：回答得很好，前面我们已经学习了核能的开发和利用，用铀做燃料的反应堆虽然能大大减少能源的消耗，但是铀的储量也是有限的，而且使用时要产生放射性污染；轻核的 1 / 6 聚变虽然比裂变干净，还能释放更多的能量，但是至今还没有真正解决和平利用的问题，所以还要开辟新能源．随着科学技术的发展，人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源．今天我们就来学习太阳能．

二、创设情境 导入新课

思考：

1、想象如果没有太阳，我们的世界会变成什么样子？

2、太阳巨大的能量是怎样产生的？人类又是怎样利用太阳能的呢？ 学生讨论

三、探求新知

学生先阅读课本找出下列问题答案

1、太阳能的优点有哪些？

2、为什么说煤和石油是来源于上亿年前的太阳上的核能？

3、太阳能的利用还有哪些困难？

四、重点突破

（一）太阳——巨大的“核能火炉”

1、太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度。

太阳能结构图

2、在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。

3、太阳能供应时间长久．

那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，太

/ 6 阳表面温度约6 000 ℃，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源.（二）太阳是人类能源的宝库

教师：我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？

太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。

太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。

煤、石油、天然气的形成远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。

今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。

煤 石油 想想议议

根据图说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。

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有了雨水形成水能。

地球表面的部分水吸收太阳能变为水蒸气上升，遇冷后凝结成云，再遇冷空气形成雨，植物通过光合作用从太阳能中获取能量，以化学能的形式储存在植物体内，人类和动物从植物或其他动物处获取生物质能以维持生命

教师先请同学议论：如何利用太阳能？然后总结．

（三）太阳能的利用

利用太阳能的方法：

1．把太阳能转化成内能以供利用＞（讲解：例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电——这就叫太阳能热电站．）

2．通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能（讲解：例如用硅光电池——也叫太阳能电池，把太阳能直接转化成电能．太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等）

想想做做

1.在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1cm深的冷水，用温度计测量初温。2.将玻璃板（或透明塑料纸）盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时。3.移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？ 想一想，为什么用黑色的盘子？为什么盘子上要盖玻璃板？ 结论：黑色盘中水温高

原因：黑色的物质易吸收太阳光的热量，比如你穿黑色衣服比穿白色的热，盖玻璃是为了防止热量散失。

太阳能的优点

1、太阳能十分巨大

2、太阳能供应时间长久

3、太阳能分布广阔，获取方便

4、使用太阳能安全、不污染环境 太阳能的缺点

/ 6 教师：既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决．

1、能源分散

（讲解：经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广．

2、受自然条件限制

由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难

3、转化效率低

目前太阳能转换器的效率不高（讲解：光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右．所以还要下大力气研制高转换效率的材料）

4、成本较高

总结：要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一．

四、课堂小结

1、太阳----巨大的“核能火炉”

2、太阳能是人类能源的宝库

3、太阳能的利用

目前直接利用太阳能的方式有两种： 光热转化——把太阳能转化成内能以供利用；

光电转化——通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能。

五、随堂练习

1、下列说法正确的是（）

A．原子弹爆炸属于原子核聚变

B．在太阳内部，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸

C．化石燃料、水能、地热能都属于新能源

D．做功冲程中，热机是将机械能转化为内能

/ 6 2．当今人类利用的常规能源是（AD），新能源是（BC）。

A.化石燃料 B.核能 C.太阳能 D.电能

3.关于太阳能电池，下列说法中错误的是（D）A.太阳能电池使用寿命长，不需燃料

B.太阳能电池产生的电压较低

C.太阳能电池使用方便，但目前转化效率很低 D.太阳能电池的制造成本低，有利于普遍推广

4、关于太阳能的利用,下列说法错误的是(B)A.太阳能可以转化为内能 B.太阳能不能直接转化为电能 C.利用太阳能安全清洁无污染

D.对人类而言，太阳能几乎是取之不尽、用之不竭的

●板书设计

22.3 太阳能

1、太阳——巨大的“核能火炉”

2、太阳是人类能源的宝库

3、太阳能的利用的两种方式：

光热转化——把太阳能转化成内能以供利用；

光电转化——通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能。

●布置作业

动手动脑学物理：1、2、、4 ●教后反思

本节课主要采用讲授、合作 探究 交流推理教学方法，同时采用先进的教学手段，使学生多方位获取知识。本节探究太阳能的活动，是让学生经历类似科学家研究太阳能的过程，一个利用证据逻辑推理及想象作出合理解释的过程。通过阅读资料和研讨认识煤、石油和天然气的成因，认识它们与太阳能的联系。认识到煤、石油、天然气的能量实际上是储存了亿万年的太阳能。从而了解我们使用的能量大多最终来自太阳。让学生知道要从小做起，从我做起，为整个社会达成节能环保的目标尽自己的一份力。

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第三篇：太阳能教学设计

《太阳能》教学设计

授课教师：胡彩苑

一、教学目的

1．了解太阳能的优点． 2.知道太阳能是人类能源宝库 3．知道直接利用太阳能的两条途径． 4.认识太阳能装置

二、教学用具

有关挂图、录像资料等．

三、教学重点：太阳能的利用。

教学难点：对使用太阳能装置的认识。

四、教学过程

1．引入新课

教师：人类利用的常规能源是什么？可以开发利用的新能源有哪些呢？

学生：常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料和风力、水力资源等等，可以开发利用的新能源有核能、太阳能、地热能、潮汐能等等．

教师：回答得很好，前面我们已经学习了核能的开发和利用，用铀做燃料的反应堆虽然能大大减少能源的消耗，但是铀的储量也是有限的，而且使用时要产生放射性污染；轻核的聚变虽然比裂变干净，还能释放更多的能量，但是至今还没有真正解决和平利用的问题，所以还要开辟新能源．随着科学技术的发展，人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源．今天我们就来学习太阳能．

2．进行新课

板书：＜ 太阳能＞(1)太阳能的优点

①太阳能十分巨大．

教师：同学们想想，太阳能有什么优点呢？

板书：＜

（一）太阳能的优点＞

学生：太阳能非常巨大，从前面表中可见，太阳能向周围空间辐射的总功率达3.8×1026瓦．

板书：＜1．太阳能十分巨大＞

教师：说得很好，太阳能十分巨大．同学们知道太阳能辐射到地球表面的总功率是多少吗？（学生通过查看课本答）

教师：同学们计算一下，太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？（学生上黑板计算）

教师：地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨大．

②太阳能供应时间长久．

那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持60亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源，所以太阳能的第2个优点是：

板书：＜2．太阳能的供应时间十分长久＞

③太阳能分布广阔，获取方便．

教师：我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采）

教师：很好，所以太阳能的第3个优点是：

板书：＜3．太阳能分布广阔，获取方便，无需挖掘开采和运输＞

④使用太阳能安全、不污染环境．

太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染．所以，太阳能的第4个优点是：

板书：＜4．太阳能安全、不污染环境＞

(2)人类直接利用太阳能有两条途径

教师先请同学议论：如何利用太阳能？然后总结．

板书：＜

（二）直接利用太阳能的两条途径

＜1.把太阳能转化成内能以供利用＞

师讲解：例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电——这就叫太阳能热电站．

＜2．通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能＞

师讲解：例如用硅光电池——也叫太阳能电池，把太阳能直接转化成电能．太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等

(3)利用太阳能的困难

教师：既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决．

板书：＜

（三）广泛利用太阳能的困难＞

＜1． 太阳能虽然十分巨大，但它太分散＞

师讲解：经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广．

＜2．由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难＞

＜2． 目前太阳能转换器的效率不高＞ 师讲解：光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右．所以还要下大力气研制高转换效率的材料

(4)结束语

要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一．

五、课堂小结

六、作业布置

第四篇：《太阳能》教学设计

《太阳能》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道太阳能的由来及其优点，是地球巨大的天然能源，也是一种重要的新能源。2．大致了解利用太阳能的方式及其新进展。

（二）过程与方法

通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯。

（三）情感态度和价值观

初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难，产生高效利用太阳能的意识。

二、教学重难点

本节是由“太阳──巨大的‘核能火炉’”、“太阳是人类能源的宝库”、“太阳能利用”三部分内容组成。从太阳能的来源了解太阳，它是上一节核能的应用。地球上的能源大多来自于太阳，并且太阳能分布广泛，具有巨大的应用前景。所以正确认识太阳能及其巨大应用前景是本节教学重点。太阳能在实际生活中应用的场合很多，但大多学生并没有注意，所以本节最后通过实例说明了人类利用太阳能的状况，对各种太阳应用的实例进行分类，总结出利用太阳能主要通过三种方式，所以结合实例知道利用太阳能的三种方式是本节教学难点。重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。

三、教学策略

太阳就是一个巨大的核能火炉，它的能量来自于核聚变，对于太阳的能量来源、结构、历史及寿命，可以通过观察科教片《宇宙与人》，通过视频中介绍的太阳来了解太阳。太阳是人类能源的宝库，地球上除了地热能、核能及潮汐能等少数几种能源不是来自太阳，其余能源大多来自于太阳。可以从能量转化的角度来认识人类使用的能源，通过对煤、石油的形成过程，认识到这些能源是亿万年前的动、植物储存的太阳能。通过视频和图片，对生活中使用的太阳能进行分类，主要有三种类型：一类是把太阳能转化为热能的，如太阳能热水器；第二类是把太阳能转化为电能的，如太阳能电池；第三类是把太阳能转化为化学能的，如植物的光合作用。分析这些使用太阳能的实例，总结出太阳能的优点，提出问题，为什么现在没有大规模使用太阳能呢？因为太阳能的使用还有些没有解决的问题，如成本高、功率小、太阳能转化的效率还比较低等。解决太阳能存在的问题，将为人类能源的可持续发展提供保障。

四、教学资源准备 科教片《宇宙与人》、太阳能电池板、小灯泡、导线、开关、带太阳能电池的计算器、实物投影、多媒体课件整合网络。

五、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图

创设情景（5分钟）

展示多彩的地球：植物、变幻的色彩、利用的能源等，这些美丽的景色、多彩的世界都离不开太阳！

学生观看视频，了解太阳对地球及人类的重要性 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲

引入新课（5分钟）

人类使用的很多能源，如化石能源、风能、光能等都是来自于太阳，下面我们对太阳能进行一个初步的了解

知道人类使用的很多能量都来自于太阳，认识到了解太阳能的必要性 提出本节课的教学内容

新课内容（25分钟）

太阳──巨大的“核能火炉”

阅读课本中的内容，思考下列问题： 1．地球距离太阳有多远？ 2．太阳有多大？ 3．太阳有多热？

4．太阳的能量来源是什么？

5．太阳的年龄是多少？它还能燃烧多少年？ 播放《宇宙与人》中有关太阳的介绍。

结论：太阳核心的原子核发生的聚变反应，使太阳核心释放的巨大核能向外扩散，传送到太阳表面，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射 学生带着问题阅读课本，交流后回答： 太阳距地球约1．5×108km；太阳的直径约是地球的110倍，它的质量约是地球的33万倍；太阳表面的温度约6000℃，内核的温度高达1．5×107℃；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能；太阳像一个巨大的“核能火炉”，它已经燃烧了近50亿年，它还能再燃烧约50亿年 ? 培养学生的自学能力 ? ? ? ? ? 通过观察视频，对太阳有进一步的了解

太阳是人类能源的宝库

太阳就是一个巨大的核聚变的能量库，它每秒向外辐射的总能量高达3．74×1026J，相当于每秒钟燃烧1．28×1026t的标准煤。但从太阳发射出来的总能量中，到达地球的太阳能只是太阳向外辐射能量的20亿分之一。

但即使射向地球的太阳能也不能完全照射到人类经常居住和生活的地区。/ 了解人类常用的能源，如风能、生物质能、化石能源等，你能说出它们的大致形成过程吗？ 人类使用的很多能源都直接或间接来自于太阳能，那是不是人类使用的所有能源都来自于太阳呢？ 小结：

人类利用风能、水能、生物质能其实都是间接地利用太阳能。太阳是人类能源的宝库 ? ? 介绍太阳辐射能量，初步了解太阳是人类能源的一个天然宝库。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 学生通过讨论，介绍几种常用能源的形成过程。如风能是由于太阳照射空气，使空气冷热不同，形成对流而成风；生物质能是由植物的光合作用积聚而成的，来自于太阳。

学生讨论，得出结论：人类使用的能源中除地热能、潮汐能、核能以外的能源几乎都来自于太阳 ? ? 培养观察思考、自学能力。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 培养学生的归纳总结的能力

太阳能的利用

地球上的能量大都来源于太阳能。在生产生活中你见过利用太阳能的实例吗？ 展示太阳能利用的图片，太阳能热水器、太阳能汽车、植物的光合作用、太阳灶、太阳能电池等。你能从能量转化的角度给它们进行分类吗？ 小结：

利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其他形式能的过程，主要有三个方面：光热转换、光电转换和光化转换。

展示一些以太阳能电池为电源的计算器、收音机等。讨论：

你能说说太阳能使用的优点和缺点吗？

学生说出生活中利用太阳能的实例，如太阳能热水器、太阳能电池等。? 学生讨论，尝试进行分类。

把太阳能转化为热能：太阳能热水器、太阳灶； 把太阳能转化为电能：太阳能电池、太阳能汽车； 把太阳能转化为化学能：植物的光合作用。? 学生讨论太阳能使用的优点和缺点 优点：环保无污染，可再生。

缺点：现阶段太阳能利用率较低，成本较高等。加强物理与生活应用的联系。? ? ? ? ? ? 培养学生的合作学习、归纳总结能力。

总结（5分钟）课堂小结：

1．通过这节课你学到了什么？

2．为什么说太阳是人类能源的宝库？ 3．太阳能利用有哪些途径？ 学生梳理本节课知识内容。1．总结本节课的主要内容，了解了太阳的基本知识，知道人类使用的能源大多来自于太阳。2．人类使用的各种能源除了潮汐能、核能、地热能等，大多来自于太阳能。3．太阳能的利用主要利用了光热转换、光电转换和光化转换 培养学生总结归纳的能力

作业布置

完成《动手动脑学物理》第1～2题 按要求完成 知识巩固

第五篇：太阳能建筑利用

太阳能利用与技术

论 文

班级：化学工程与工艺1班 姓名：杨皓辰 学号：3013207024

关于家乡太阳能建筑规划与构想

我的家乡是河南省安阳市内黄县，爷爷奶奶家都来自农村。河南省位于中原地带，安阳地区位于黄河北部，大部属于平原地带，接受太阳辐射条件良好，但相比于西部地区，太阳辐射量却略显不足。河南省是全国农业大省，农村土地面积广大，农村人口众多，但人均GDP在全国排名较为靠后，尤其是农村地区。

河南是全国人口第一大省，同时也是能源大省，河南人口约占全国的6.88%，生产总值占5.65%，能源消耗占6.31%，原煤消耗占7.54%，单位GDP耗煤量高于全国平均水平。河南省在能源结构上以煤炭为主，同时也是煤炭生产大省，原煤产量位居全国第四位，其他资源以石油、天然气等一次能源尤其是化石能源为主，水能、风能资源不足，核电处于空白，因此能源结构明显不合理。

煤炭属于化石能源，属于不可再生资源，河南省煤炭资源的加速开采带来的社会问题环境问题日益突出，大力发展可再生资源是解决能源问题的必然选择。太阳能技术是如今新兴能源产业中最具有发展潜力的分支。下面，我将针对家乡的房屋建筑与太阳能技术的结合，谈一些我的设想和理念。

在中部平原地区，太阳辐射量不是十分充足，为了取得更好的集热效果，我们主要采取主动式太阳能建筑设计的方略。主动式太阳能建筑利用集热器、蓄热器、管道、风机及泵等设备来蓄存、收集、输配太阳能，系统中各部分均可通过自动化控制达到所需的温度。

在设计农村房屋的太阳能建筑一体化过程中，首先讨论房屋表皮问题，包括屋顶、墙体和地面,这些方面关系到建筑物整体的集热蓄热、储能和保温。

屋顶是离太阳最近且有效接受面积最大的部分，是集热元件最重要的部分。屋顶应有一面朝向南面，设计角度应为当地纬度加十五度，安阳市内黄县大约为北纬36°，故屋顶设计倾角应为51°。另外，屋顶还应具备保温和蓄热的性能，我们在屋顶设计一定的绿化。绿化带中，土壤在冬天变得干燥，具有保温功能;而在夏天，土壤中的水分蒸发，带走一定的热量，能使室温下降。绿化的屋顶和水池还能起到美观作用，让住户的心情愉悦。

太阳能主要是用于集热系统，如太阳能热水器，太阳灶等，利用聚集的太阳能产热代替原先使用的煤炭或是火力发电的电能。

太阳能集热器的安装需要一定的坡度，恰好可以安装在有一定坡度的屋顶，同时利用坡屋顶楼面下的吊顶空间，横向安装管路，因此可以比较灵活地布置太阳能集热器的平面位置。在屋顶安装太阳能集热器一般遵循以下几点规则：

1、若选用太阳能集热器与储水箱分离热水系统，可以将系统储水箱至于吊顶内以减少屋面的负载；

2、太阳能集热器应安装在向阳的坡屋顶；

3、坡屋顶的坡度设计应当结合太阳能集热器的集热需求，使其尽量多的接收太阳辐射；

4、坡屋顶下的空间可以与系统的其他辅助设备结合统一，比如屋顶的绿化带可以与水池结合；

5、设置太阳能集热器的坡屋面应当考虑到太阳能集热器的载荷。

墙体主要起到集热和保温的功能。向南的墙体主要起到集热作用，东西向的墙体起到保温作用。首先，颜色应选用集热效果较好的深暗色。材料选用双层玻璃，透光材料既可以允许短波辐射照射在集热面上，还能够减少向外辐射以减小热损失。墙体蓄热利用的是墙体热容量和传热时间的滞后性，使得室内的温度不受外界太阳辐射的影响。

南侧的墙面设计成太阳能墙面。墙板是在钢板和铝板的表面镀上一层具有高换热效率的涂层，并且在板上穿一些微小孔隙，然后经特殊处理加工制得。室外空气，经过太阳能墙加热后，在置换室内污浊空气的同时，并且起到对室内空间供暖的效果，这样达到了供暖和换气的双重功效。太阳能墙维持了室内良好的通风，利用太阳能加热空气，降低了建筑墙体的热损失，消除了暖空气在天花板上聚集的现象，减少了冷空气侵入墙体，既降低了房屋的能耗又提升了室内空气的质量。在冬季白天阳光充足，太阳能墙系统可以使流入其间的空气温度提高15~39℃。在多云天中，系统可以提供热量预热空气，提供部分建筑物能耗。除了直接吸收太阳辐射外，系统还能吸收反射和散射的太阳辐射能。太阳能墙系统安装较为方便，材料和设备使用较少，而且成本回收快。

地面，设计成地暖型的。河南省广大农村地区仍然处于较为落后的取暖局面，五年前的冬天，只有在堂屋火炕用于取暖，在一般屋子里没有任何取暖设施。火炕烧的是湿煤，利用率不高。后来开始烧花生皮，燃烧特别不充分，对室内空气造成了严重污染，特别容易造成一氧化碳中毒。近几年逐渐开始使用电热扇和电暖气。地暖是近年来新兴的取暖方式，普遍应用于城市的小区之内。将太阳能技术与地暖结合，利用于农村家庭的取暖，既节约了能源又可以取得良好的取暖效果。将地面安装内外两个循环系统，连接到屋顶和墙体的集热系统。太阳能热水运行到有效供暖最低温度时，由外循环运行自动切换内循环运行，与此同时启动辅助加热直接进入终端散热。太阳能热水有效利用而提高辅助加热的热利用率，达到“双循环节能”。我们根据需要，切换高低两种室内温度，家里无人时，切换到低温档。高低温度的使用可以通过智能手机进行远程控制,称为“人为因素控制节能”。控制供暖方式有温度、时间、手机三种。温控是利用室内温度控制供热24小时保持人体所需要温度为舒适型采暖。时控，是利用时间来控制供热24小时可任意设置供热次数和供热时间长短，适于上班家庭以及晚间低谷用电的使用为经济型采暖。手机远程遥控室内高低温度的运行等被称为“智能控制运行节能”。

管路与设备的安排与布局也应讲究一定的规则。管线布置合理有序的安排走向，安全第一，并且便于维修，还不能影响建筑功能及外观形貌。竖向的管线布置在竖向管道中，在穿越维护结构时，要预埋套管，明穿暗敷。农村地区以平房为主，所以可以采用分户式系统，储水箱等系统设备的空间有条件单独设计，但也可以利用屋顶下的空间。充分考虑到防水措施以及结构的载荷力，辅助设备（如水温调节控制器、水温显示表、泵和闸门）与水箱位置应靠近以保证提供热源，并且为将来维修留出一定的空间。

除了集热外，太阳能利用的另外一大领域便是发电。太阳能发电是指无需通过热过程，直接将光能转化为电能的发电方式。包括光伏发电、光化学发电、光感发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能及半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转化成电能的直接发电方式，为太阳能发电的主流。

太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池中半导体材料的光伏效应，将太阳辐射直接转化为电能的发电系统。一套基本的太阳能发电系统包括：太阳光伏电池板、防反充二极管、充电控制器、逆变器、测量设备和蓄电池。

太阳能发电系统与建筑一体化的设计不仅是将光伏组件融入到建筑材料中来，而在结构和外观上达到统一，而且包括如蓄电池组、逆向换流器等相关电流设备，需要综合考虑组织和安排。例如：蓄电池在使用过程中会产生微量的氢气，所以蓄电池组应被放置在较为干燥且通风的地方，以防对造成爆炸等危险意外事故。系统光电板应安装在采光较好的南面，在广大平原农村地区无大型建筑物干扰遮挡，有利于光电板采光。由于单晶硅和多晶硅等半导体材料在20℃左右效率最高，所以光电板的背面应保持良好通风。由于农村大多数为土路，对太阳能电池板应采取一定的防尘措施，院子里的地面可以铺成石砖面，除此之外光电板设计一定的角度，不仅有利于光线照射，而且利于雨水冲刷保持洁净。最后，太阳能电池板应安装在较为宽敞的地方，一面有人碰损，而且易对人员造成意外伤害。

建筑中的太阳能发电装置主要是屋顶和院落中的太阳能电池板，少量以太阳能墙，窗户存在。主要提供室内的正常用用电器用电，另外还有一部分储备，当天气不好时，太阳能集热系统无法正常运行，可以利用电能维持房屋各部分的正常运行，进行电加热。

我有一个想法，利用仿生技术实现太阳能的利用。希望能够找到一种转化太阳能的生物，提取其中能够利用太阳能的酶或其他活性物质，进行人工化批量生产。将这些物质运用于屋顶和墙体上吸收太阳辐射能，直接转化成所需要的各种形式的能量。这样既节约了成本，又避免了一些因设备仪器所带来的污染，更加的绿色环保。

太阳能建筑是未来发展的一个趋势，如果能在广大农村地区推行，改变现在以煤炭为主的能源结构，会是中国的能源利用方面一次革命性的进展。望国家能够加大投入，进行相关的科学研究，使一些高端的科技前沿性理念，能够尽早走入寻常百姓家。

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