由于矿物能源日近枯竭，以及由于大量使用矿物能源造成大气中二氧化碳急剧增加并带来地球环境的破坏日益突显，人们对于已经亿万年照耀地球并还将几乎“永恒”照耀下去的“地球的母亲”------太阳的能量，越来越寄托希望（据天文学家预测，太阳的寿命为144.7亿年，现在则有50亿年岁）。“太阳能”用于生产供应热水和烹调食物，和通过“光伏”作用直接发电，已经得到广泛应用。人们自然会希望，太阳能够在最热的夏天能够给我们以凉风，又能够在最冷的冬天给我们以温暖。近年以来，“太阳能空调”和“太阳能采暖”，以巨大的诱惑吸引着热爱科学和热爱幻想的人们的眼球。
太阳能空调，由于它主要应用在一年当中太阳照射到当地的能量最大的期间，应该说它会给我们带来最大的效益。太阳能采暖，虽然是在太阳的能量在当地最小的情况下，要求其承担责任，但由于是希望它以最简单的“提供热量”的方式完成，也被认为是简易可行的。我们已经看到一大批企业家和科技人员为此所做出的不懈的努力，冷静地对过去所做的工作和取得的进展，进行一次认真的回顾和思考，应该是有益的。
空调和采暖需要“连续和稳定”
太阳能具有“取之不尽用之不竭”，但是“不连续不稳定”的特点，其到达地球的能量受限于“太阳常数”也即到达地球大气顶层的能量，为1367.7W/m2。一般认为，太阳到达地面的能量，是太阳常数的0-70%（0%当然是指夜间，也有在某地例如拉萨，在特定的情况下能够达到甚至大于太阳常数的报导）。“空调和采暖”的目的，都是要给人们提供一个相对舒适的工作和生活环境，也就是在在某一个指定的空间和时间里面，其温度、湿度、空气流动速度和新鲜度等等方面，都能够连续和稳定地得到保证。首先我们要讨论，在夏、冬这两个时间段，如何连续和稳定的获取太阳的能量。其次我们还要讨论，采用太阳能实现“空调和采暖”的技术经济性，任何一种实用技术，如果不考虑它的经济性，除非是在非常需要“环保”的情况下，也可能是没有价值的。我们从太阳能够提供的能量与我们在实现“空调和采暖”时实际需要的能量进行比较，供大家参考。
太阳怎样提供空调所需要的能量
先说“空调”，按当今节能社会的标准，夏季办公室温度，应当控制在260-C-290C。为了达到这个标准，一个15平方米左右的房间，大约需要1P的空调机。“匹”是一个功率单位，1P=0.735kW，1P空调每小时耗电0.735千瓦，制冷量则可以达到2200W--2600W。一个1P空调全程工作大概每小时耗电0.6--0.8千瓦时左右，而实际运行时不需要全程耗电，平均每小时需要0.4千瓦时--0.5千瓦时左右，全天总能量需要约为10-12度电。按北京地区（北緯39.8度，東經116.5度，海拔54米）太阳能辐射标准计算，全年日照时数2736小时，年总辐射量5337兆焦/平方米。在北京炎热的夏季，或从五月至九月，日平均的日照数分别为9.3、9.1、7.2、7.4、8.1小时，这五个月内的总日照时间为1257小时。我们按照这五个月共计153天计算日平均日照时间，为8.2小时。再按照太阳每小时每平方米到达北京地面的能量平均为500瓦，每天可以给我们提供的能量约为4千瓦小时即相当4度电。考虑到太阳能集热器的效率为50%，每平方米集热器每天实际能够接收到的能量只有2千瓦小时。与空调日用能10度电相比，仅为其五分之一。也就是说，至少需要5个平方米的集热器，方能够提供一个18平方米房间的空调用能量。在这里，我们没有考虑吸收式制冷机制效率（太阳只是向我们提供了低温的热能的情况）和夜间所须能量如何在白天贮存下来的问题，也未考虑一个普通的吸收式制冷机设备所要占据的空间，以及由此而产生的投资费用（包括建筑费用）。换一个方式讨论，假定我们采用太阳能光-伏发电的办法，先发电再制冷。那么，为了空调机能够24小时的连续工作，我们至少需要2千瓦的太阳能电池和配套供电设备包括蓄电器。按照每瓦太阳能电池组当前的价格60元人民币计算，其投资应为12万元，大概也不能为用户所采纳。因为一台用电做能源的普通1P空调机，市场售价也就是1500-2000元。
但是，目前常用的空调制冷设备并不能凭空生产“冷量”，它只是将室内的热量转移至室外，并且还要加上为这一转移过程消耗电能所转换的热量。据有关资料介绍，大量空调制冷设备的使用，将使周围的环境温度上升2-5℃，这是在大城市里面感到夏天“越来越热”的一个重要原因。
通过上面的讨论，我们在意识到大量使用电空调会给社会和家庭带来困难，并对“太阳能空调”抱有强烈企望的同时，应当客观地承认“太阳能空调”存在的实际技术问题，并为此而做出不懈的努力。从建筑学的角度去考虑如何运用太阳的能量以强化自然换气，和加强建筑物的保温隔热功能，尽量减少人工空调的需求，是建设一个“节能型社会”的首选办法。在开发“太阳能空调”技术的过程中，采取尊重科学和实事求是的态度，可以少走弯路，避免浪费社会资源。
太阳对采暖可能的贡献
再说“采暖”。根据最新的建筑节能标准，北京地区民用建筑供热标准为14.65W/m2，一套房间110m2建筑面积为例计算，每天需要供给热量：14.65X24X110=38kW-hr/d。北京地区一月份（冬季最冷月）水平面上每天总辐射量月平均值为H=2.45kW.hr／d.m2（取平均每天日照时数为6小时）。也就是说，在集热器效率为50%的情况下，需要38/2.45/50%=35.5m2
的太阳能集热器，即如果全部依靠太阳能提供热源，从理论上说，太阳能集热器面积与采暖面积的比值约为1：3。如果做不到这样大的集热面积，就要考虑采用其他能源进行补充。缺多少就要补充多少，并由此计算出太阳能的“贡献率”。当然，以上是按照最冷月太阳能辐射强度计算，如果考虑其他几个采暖月的辐射强度会增加，结果会有所调整。
在进行太阳能采暖设计的同时，应当还要考虑房间换气的要求和补充能源的价格因素。过去就曾经有在一个高寒地区的学校采用太阳能采暖，但未考虑众多学生在一个密闭的房间中如何生活的问题，最后又重新安装了采暖设备。也有一个地区卫生院，由于无力支持以电作为辅助能源所需要支付的费用，不得不在冬季搬出“太阳能医院”，在一个土房子里面用煤炉采暖过冬等案例。
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