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太阳能热水系统课程设计（太阳能热水器控制系统设计）
太阳能热水系统课程设计是一门旨在培养学生对太阳能热水器控制系统设计的理解和应用能力的专业课程。太阳能热水器作为一种环保、高效的能源利用方式，已经被广泛应用于许多家庭和商业场所。为了实现更好的性能和控制，一个优秀的太阳能热水器控制系统是至关重要的。
在这门课程中，学生将学习如何设计和构建一个太阳能热水器控制系统。他们将了解和掌握太阳能热水器的基本原理和工作方式。他们将学习如何收集太阳能，并将其转化为热能来加热水。他们还将学习如何有效地储存热能，以便在需要时提供热水。
学生将学习如何设计一个可靠的控制系统来自动控制太阳能热水器的运行。他们将学习如何选择和使用传感器来监测太阳能辐射、水温和水位等参数。他们还将学习如何使用微控制器或PLC来处理传感器数据，并根据设定的参数来控制太阳能热水器的运行。通过合理的控制策略，他们可以确保太阳能热水器的运行效率和性能。
在课程的实践环节中，学生将有机会亲自动手设计和搭建一个小型的太阳能热水系统。他们将通过分析和解决实际问题来提高他们的实践能力。他们还将学习如何测试和优化他们设计的太阳能热水系统，以确保其在各种条件下都能正常运行。
通过太阳能热水系统课程设计，学生将培养他们在太阳能热水器控制系统设计和应用方面的技能和知识。这将使他们在未来的工作中能够成为一个优秀的太阳能热水系统设计师，并为可持续能源的发展做出贡献。
太阳能热水系统课程设计（太阳能热水器控制系统设计）
对绿色能源的开发和利用是响应我国节能减排，环保政策的举措，太阳能作为可持续，零污染，具有很高的环保价值和经济效益，高效利用太阳能还可以有效替代部分化石能源，从而降低因石化能源燃烧导致的污染，减轻雾霾。然而农村太阳能丰富，却没能得到很好的利用，即便现有的发电产品对太阳能电池板也大多采用固定支架。课题对此提出了能够跟踪太阳方向的云台支架，可实现太阳能电池板自动调节而始终面向光线最强的一面，提高太阳能发电的利用率。课题从云台，电机驱动，控制器，光线传感器，液晶显示等构成，课题成果不仅可以用到太阳能发电，还可以用到其它的向光场所，如天文观测等具有较高的实用价值。随着时代的进步与科技的飞速发展，使得对能源的需求随之增加，对不可再生能源的过度依赖[1]，从而使得不可再生能源的存储量急剧减少，一些不可再生能源（石油）被视为战略资源，据目前统计，煤炭、石油、天然气也会在岁月的实践中而日趋枯竭，消耗殆尽。这些不可再生能源的产生显然跟不上人类对其的需求，为更好的实现可持续发展，本课题提出了一种太阳追踪的可行方案，可以大大提升对太阳能的利用，减少对不可再生资源的过度依赖。为了解决人们对不可再生资源的过度依赖和对清洁能源的高利用率。提出设计一款零污染高效率的装置——太阳追踪器。通过电机，控制器，采光板光线传感器等元器件之间的相互配合，实现对太阳光照射最强的方位，实现全方位无死角跟踪，恰巧正好急需这样一款具有安全、环保、高效率、以及取之不尽用之不竭的特点，也很方便就可以获取，如风能和潮汐能一样是绝对的无污染清洁能源，这也就很好的阐述了光能的可行性[2]。——对此提出太阳跟踪装置设计与制作。优点：太阳作为一个取之不尽用之不竭的能源。在《太阳能利用技术》[3]就有相关的提到，所到达地球表面能量等同于每秒向地球源源不断的投放了500万吨煤炭。阳光所到之处，皆为财富，免费使用的同时也不需要考虑任何的运输费用以及零污染等特性。缺点：即便如此的看似完美无缺，也存在着两个致命性缺点[4]：一是能流密度很小；二是太阳的光照强度也会因为（天气、白夜等）因素的不同而有着很大的差距，很难长时间维持在恒定值，这也在一定程度上大大的影响了使用效率[5]。国外太阳追踪器：对太阳能的使用在两千零四年到两千零六年太阳能的发电量都是惊人的4961MW[6]，在一九九七年，美国的Blackace研制了单轴追踪器，热接收率提高了百分之十五......,后期围绕高效率，轻质量展开。在太阳能游艇、太阳能飞机、太阳能瓦片等方面得到运用，也见证了太阳能利用的高效率性[7]。国内太阳追踪器：在应用市场上面得到了不断扩张，对于太阳能追踪器的利用那也是一个相当热门的谈话主题，途径多年的经验，将其用在了太阳能热水器、太阳能路灯以及西部计划、利用太阳能发电、太阳能供暖等等[8]。更多的往往是采用单轴跟踪的方式，相比之下更需要多轴，实现全方位无死角跟踪。针对不同条件下，提出了自动控制和手动调节的两种工作方式：其中以“自动模式”概述：在自动追寻的过程中，会自动判断光的强度的大小，若下面光照强度大于上面光照强度，STM32单片机就会直接驱动上端电机向下翻转；以便于在下午太阳西落的时候，获得更多的光照，若上面光照强度大于下面光照强度，STM32单片机就会直接驱动上端步进电机向上运动；若上下两个方位的光照强度均等，上端步进电机不进行动作。在上下光照均匀，左右方向运动的情况，右方位的光照强度大于左方位，STM32单片机就直接驱动下方位第一个步进电机向左方位一定角度转动；若左方位的光照强度大于右方位的光照强度，STM32单片机就直接驱动下方位第一个步进电机向左方位进行运动；当左右方位采光度也保持几乎均应的时候光照，那么下方位的第一个电机也将保持不动。
“手动模式”状态进行使用按键手动来完成设备状态的切换。四个按键对应控制电机完成：上、下、左、右的翻转动作。通过点动的方式来控制驱动步进电机的实际运动。
在给设备系统进行上电后，系统最初为“自动模式”，这样可以更好的在不受人为干预的情况下实现对太阳能的最大接收。
编译语言的选取方案一：C语言简洁紧凑、灵活方便;运算符的丰富性;数据结构的丰富性;结构式语言;语法局限性小,程序编写自由度大;通过对物理地址的直接访问，使得完全可以对硬件实现直接控制;程序执行效率高。C语言面向过程，最主要的在于算法和数据结构。通过一个过程，对输入进行运算处理得到输出。方案二：C++C++语言是面向对象的语言，在C的基础上添加了面向对象、模板等现在程序设计语言的特性。拓展了面向对象设计的内容，使之更加符合现代程序设计的需要。看似C++比C多了很多优点和特性，但C++并不是所有场合都适用，很多嵌入式开发系统，都只提供了C语言的开发环境，而没有提供C++的开发环境。很多C++语言不愿意干的脏活累活，C语言干起来快活得很。而C++因为过于复杂，在这方面就稍逊一筹了。方案三：JavaJava是一种解释性语言，Java人气极高，但其代码由于需要在运行前进行解释因此性能表现更差。C++会被编译为二进制形式，因此其能够立即运行且速度更快。两个程序都足够大、而且C++的代码经过优化，两者的速度差就会变得很显著甚至很惊人，C++会比java快很多。从系统的复杂性出发来考虑，同时整个过程的计算量比较大，因此我选用了浮点数的计算方式，选用方案一作为整个系统编译方式。2.2 控制系统总体方案选取方案一：视日寻迹追踪模式这样的一种模式，是基于天文学公式来得出太阳在不同时候的理论性的方位角和俯仰角，在后根据太阳每天在当地实际的运行轨迹位置编写控制算法程序，通过使用控制算法的方式来实现对太阳所在位置的计算，最后通过驱动太阳能板的两个步进电机来达到俯仰和方位上的转动。有点是对外界环境的依赖小，同是也存在弊端，那就是不管外界环境是何种天气，它都会以同样的工作方式运动，增加了不必要的能耗和元器件的寿命磨损。太阳的俯仰角h和方位角A的两个位置参数，可表达如下所示:δ为赤纬角，Φ是本地纬度，Ω表示太阳时角。方案二：光电追踪模式该模式的核心算法是利用光敏传感器对太阳位置进行检测。具体方法:在遮阳板两侧完全对称地安装光敏传感器，当太阳光垂直照射在太阳能光伏电池板上时，安装在两侧上的光敏传感器所产生的电信号相等，将这两路信号经过放大后送入比较器进行比较，此时不驱动步进电机进行转动。当太阳位置移动后，遮阳板对阳光进行遮挡，此时两侧的光敏传感器产生的电信号不相等，从而经过放大比较后产生差信号，电机开始运动，完成太阳跟踪过程。通过两者的比较，选择方案二，简单易操作性，更适合被普及广泛使用，在同等使用条件下，最简方案，则是最优方案。2.3主控系统选择方案一:51单片机作为控制芯片。主要是表现在:主要控制参数是使用设置寄存器变量得以实现，在程序的修改方面，也是相当的方便快捷，成本也是相对低廉，性能与相对简单的太阳能跟踪装置系统匹配;数字化的控制系统，可以达到较高的精度。方案二:采用FPGA这样的大规模可编程逻辑器件，但本题属于控制类，即现场可编程门阵列[WJ1] ，它是在PAL、EPLD等可编程器件的基础上进-一步发展的产物。方案三:ARM作为一种高性能嵌入式系统。考虑到方案的可实行性，STM32可以很好的解决数据处理和控制功能，十分适用于太阳能跟踪，虽是ARM价格昂贵，但是在后期的可拓展空间更大。[WJ2] 结合本次设计的任务要求，以及上诉三种方案的相对比较，最后选用方案三更适合本课题的设计标准，具体采用STM32F103C8T6。2.4电机选择方案一:选择步进电机，然而步进电机的最大优点就是可以精确地控制电机步数和角度，缺点是价格昂贵。方案二:选择直流电机。价格便宜是它的一大亮点，通过减速齿可以提高扭力，具有更大的负载，但是对电机的高精度控制直流电机达不到设计要求。步进电机作为一种将电脉冲转换成相应角位移或线位移的电磁机械装置。通过直接控制输入的脉冲数量，直接控制其启停，启动是速度快，步距角和转速只取决于脉冲频率，受外界影响因素小。对于本设计任务要求，为更精确地完成对角度值的精度把控，更好地利用太阳能，因此我选用方案一作为本次课程设计的驱动电机。2.5步进电机驱动系统选择方案一:L298专业电机驱动模块的选择，这类驱动模块的操作方便以及接口简单同时他们既可以驱动步进电机，也可驱动直流电机。方案二:三极管等分立元件搭H桥。亮点在于实惠型，控制方式简单以及结构简单。优点的同时也伴随着弊端的存在，电流的承载能力比较小，相同的驱动能力受到限制，分立元件则体积较大同时稳定性也得不到保证。方案三:采用集成芯片，ULN2003。 .达林顿管ULN2003,该芯片最多可一次驱动八块步进电机,本设计作用于两个步进电机，在实际的使用中，往往起着放点输出的作用用于驱动大负载的步进电机等。本次设计综合考虑，依据实际设计需求，选择方案三作为步进电机的驱动系统。2.6实体结构框架选择方案一：两电机互相处以垂直状态，电机一是左右的转动而电机二是上下的转动，在不引入外界条件辅助设备的情况下会出现运动死角，从成本化出发是不可取的。方案二：将两个电机由之前的垂直安装，改变为大于90°的安装，在不引入外部设备的情况下，可以很好的避开运动死角，从而可实现全方位无死角跟踪，综合上述情况选择方案二进行本次的实体结构设计。2.2系统设计2.2.1 单片机构成如下图：逻辑不通顺，要指出FPGA不适用于本题的缺点STM32整体比FPGA便宜很多，这条论证建议修改，或者做一个成本对比表再下结论控制方式：第一步就是将数据程序输入到输入设备里面，输入设备将程序传输给运算器CPU和存储器，各自程序都对应的传输到控制器里面，由控制器完成完成相互的指令传递，最后都是作用于输出设备，在输出设备上显示出来的结果就是最初程序所要表达的效果。2.2.2 系统整体控制框图如下：图2–2–2 系统整体控制框图控制方式：完成整个驱动控制，第一步就是感光元件及光敏电阻传感器对外界光的采集，完成电压跟随，通过A/D转换，然后通过电压的比较，使用STM32F103C8T6单片机控制电机的驱动，最终完成不同电机在不同的光照强度情况下不同方向的运动，最后实现对光的最大化接收。2.2.3 电机控制框图如下：图2–2–3 电机控制框图控制方式：通过光敏传感器对光的采集，实现了最后对电机运动方式的不同选择和控制。当感光元器件第一组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成水平方向的电机正转，并返回最初状态。
当感光元器件第二组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成水平方向的电机反转，并返回最初状态。
当感光元器件第三组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成垂直方向的电机正转，并返回最初状态。
当感光元器件第四组接受到的光照强度值大于其它三个方位的光照强度时，那么电机完成垂直方向的电机反正，并返回最初状态。
当所有的感光元器件都处于接受管的均匀照射时，此时的光照强度几乎大小相等，也就电机的状态保持不运动。2.2.4整体电路原理图如下：图2-2-4 整体电路原理图系统软件总体设计流程如图 2-2-4 所示。系统启动后，软件先进行初始化等工作，当程序初始化完成后，通过 感光元器件获得当前的光照强度，然后根据初始化的参数，控制步进电机将太阳能光伏板转动到理论的初始状态，预定方位。将太阳能光伏板转动到理论位置后，程序开始判断步进电机转动模式是手动模式还是自动，初始默认状态是自动跟踪模式。当手动模式时，人为调整电机控制上下左右 4 个按键的状态，使得电机按照人们预想的方向进行运动，以此来得以控制四个方位的不同垂直转动和水平移动的俯仰角和方位角。当程序判断为自动模式后，开始自动读取检测电路的返回信号，当检测到是各个方位的光照强度值有较大的的差异是，那么单片机就发出控制指令控制步进电机进行转动，升压模块是为了给整个系统稳定供电而存在。
太阳能热水器系统课程设计书
太阳能热水器原理图和工作原理 太阳能热水器原理图和工作原理，如今很多的家庭都是用太阳能热水器，因为太阳能热水器具有安装使用方便、节能效果明显的优点，所以成为了很多人的选择，以下分享太阳能热水器原理图和工作原理。 太阳能热水器原理图和工作原理1 1、吸热过程 真空管式太阳能热水器：太阳辐射透过真空管的外管，然后被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水，此时水受热而温度逐渐升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。 随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。 平板式太阳能热水器：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，介质也可通过泵循环实现热量传递，因此就有源源不断的人能来保持水温的稳定。 2、循环管路 直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水是因为通过重力的作用而提供动力；然而平板式则通过自来水的压力提供动力。不过这两种太阳能集中供热系统均采用泵循环。由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。 3、系统工作 1）温差控制集热循环 集热器温测器和水温感应器置入在太阳能热水地暖系统中，能够很好地吸收太阳能辐射后，促使集热管温度上升 然后当集热器温度和水箱温度水温差到达△t设定值时，通过检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，然而水被加热后又再次回到水箱中，使水箱内的水达到设定的温度。 2）地暖管道循环系统 这个系统是增加热水循环泵作为不同点，然后通过控制器更好得控制地暖管道循环为工作原理。然后再通过当水温达到设定温度时，自动启动地暖循环泵，使高温水通过地暖盘管在室内循环，从而使室内温度不断提高 如果水箱水温开始低于某一设定值时，应当将地暖管道循环泵进行自动停止为最好的方式。 太阳能热水器原理图和工作原理2 一、太阳能热水器分类 太阳能热水器按照结构形式分为真空管式和平板式，真空管式太阳能热水器占据国内95%的市场份额。真空管式太阳能热水器由集热管、储水箱、支架等相关附件组成。 二、真空管太阳能热水器工作原理 1、太阳光辐射透过真空管外管，被集热镀膜吸收后加热真空管内的冷水，由于水的物理特性，热水密度比冷水密度低，水会在真空管内“运动起来”，冷水慢慢的进来，热水慢慢的出去进入保温桶，随着辐射时间延长，热量增大，水温会随之升高，热水越来越多。 2、随着热水的不断上移并储存在保温水箱内，温度较低的水沿管的另一侧不断补充，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定温度。当保温水箱的水温到达沸点后，会还是膨胀，这时候排气孔开始工作。 3、普通排气孔就是一根管子，而好的排气孔设计是在保温桶的正上方，且有两层管，内外管之间有保温层，内管是金属材料制成有助于散热 底部链接保温水箱内胆热水的地方有一个球阀性质的小球，当保温水箱内的气压过高是小球上浮排除多余的气体，当气压正常的时候小球下沉，保护热量，避免散热过快。 二、平板太阳能热水器工作原理 1、平板太阳能热水器采用黑色作为整体外观颜色，边框采用铝合金扣押式条边（拆卸方便），透光面板采用钢化玻璃（散热满，吸热快）中间采用紫铜管（吸热快） 紫铜管连接一层黑铬蓝膜的吸热板，紫铜管下面吸附一层加厚的保温棉，保温棉正面采用一层反光涂层辅助太阳能反辐射，底部采用耐磨性好、强度更好的钢化剥皮垫底，有助于保护平板太阳能热水器的内部结构。 2、当太阳光通过透明的钢化玻璃辐射到黑铬蓝膜层上产生热量，使得紫铜管内的水升温，从而进入到自然循环，循环跟真空管太阳能热水器的原理是一样的。 3、由于平板太阳能热产热比较快，因而生成热水的速度也比真空管太阳能热水器的来得快一些，所以平板太阳能热水器都会采用一个比较大一点的保温水箱储存热水，而且还会在这个保温水箱内部设置一个电加热的加热管，以防长时间不用水水温下降后，开启电加热模式。 太阳能热水器原理图和工作原理3 太阳能热水器排名一：皇明太阳能热水器 皇明太阳能热水器是中国驰名商标，中国500具价值品牌，而且还是国际太阳能协会会员，中国名牌。皇明太阳能股份有限公司在太阳能热水器行业做的相当出色，它有国家专利215项，在技术上领先，在世界太阳能行业中也是处于领导位置。 太阳能热水器排名二：四季沐歌太阳能 四季沐歌太阳能是中国驰名商标，中国500具价值品牌，国际太阳能学会会员，中国航天事业合作伙伴。2000年初，四季沐歌太阳能进入太阳能光热领域，率先通过国际质量管理体系认证和国际环境管理体系认证，发展成为中国太阳能行业标志性的品牌。 太阳能热水器排名三：华扬太阳能 华扬太阳能也是太阳能热水器十大品牌，华扬太阳能品牌是属于华扬新能源集团所有，企业驻置江苏，它也是我国太阳能热水器行业创始企业之一。 太阳能热水器排名四：太阳雨太阳能 太阳雨太阳能是中国名牌，中国驰名商标;太阳雨热水器在太阳能行业中发展是很快的。在产品的生产过程中严格把关，产品的'环保和实用功能都是很到位。而且太阳雨公司还非常热心公益事业，成立了太阳雨公益慈善基金，解决了很多社会就业问题。 太阳能热水器排名五：辉煌太阳能 作为太阳能热水器十大品牌，辉煌太阳能却仍然没有自满骄傲过，在生产发展也是严格按照国际标准生产，生产环节不会存在一点的马虎;现在市场上，辉煌太阳能热水器的销售有相当大消费群体。 太阳能热水器排名六：力诺瑞特太阳能 说到太阳能热水器十大品牌就不得不说力诺瑞特这个太阳能品牌了，力诺瑞特是亚洲大的热水器生产企业，而且它的太阳能热水器生产车间也是整个亚洲大的，在规模上来说，力诺瑞特在太阳能行业企业中是首屈一指了。 太阳能热水器排名七：清华阳光太阳能 清华阳光太阳能热水器在生产技术上是非常先进的，在太阳能的利用率上是很高的，它主要利用玻璃真空集热管将太阳能转化为热能从而实现对水的加热。安全环保，而且节能卫生，是一种新型的热水器产品。 太阳能热水器排名八：亿家能太阳能 亿家能太阳能是中国名牌产品，虽然在太阳能热水器十大品牌排名中位置靠后，但它的产品品质却是仍然值得信赖的，作为太阳能热水器十大品牌，亿家能也在不断的创新和努力。 太阳能热水器排名九：桑乐太阳能 桑乐太阳能热水器在热水器市场上也是很畅销的产品，不管他的具体实力如何，作为太阳能热水器十大品牌，在热水器市场上它仍然有自己的消费群体。 太阳能热水器排名十：天普太阳能 天普太阳能是中国驰名商标，在世界太阳能品牌中也是属于领航品牌，北京天普太阳能工业有限公司在热水器行业的成绩是相当不错的。
太阳能热水器科学教案
制作太阳能热水器：必须材料：盒子（要有盒盖，可以是鞋盒）、塑料瓶（可以是易拉罐）、泡沫、铝箔纸（科学学具袋有哦）、透明塑料纸、黑色颜料。实验步骤：1把盒盖上用小刀挖一个刚好与瓶身差不多大小的小洞。2打开盒盖，在里面填上泡沫，尽量把瓶身盖住差不多1/2（保温）。再把瓶子装上去，固定好。（切记要装水）3用黑色颜料把盒子内外都涂成黑色（利于光的吸收）4在用小刀划破的缺口上，贴上塑料膜（可以防止空气流失）
5小盒后面做个支架太阳能做完了！
升温与保温的措施：瓶子可以改变角度，与阳光垂直，要把瓶子支起来，背面用铝箔纸反光。（最好在炎热的环境下进行实验）
太阳能热水器控制系统设计
1、调水位上限和温度上限：按一下设置键进入这二个参数的设置，此时，原设置的温度上限和水位上限的参数不停的闪烁，用加水水位键修改水位上限的值（出厂100％，设置范围50-100％），用加温水温键修改温度上限的值（出厂50，设置范围50-90），等待5秒钟自动保存退出。2、调定时加水：按住加水水位键3秒，听到“滴”一声后，显示温度的两位数码和“定时加水”指示灯开始同时闪烁，重复按 加水水位键即可设置定时加水的时间。设置时的北京时间加上设入的小时数即为定时加水，如在中午12点的时候设置，定时在每天早上8点定时上水，则设定小时数20（范围00-23），等待5秒自动保存退出“定时加水”指示灯常亮，定时加水功能生效，以后每天的上午8点都会启动定时加水。若要取消定时加水：按住加水水位键3秒，听到“滴”一声后“定时加水”指示灯灭，定时加水功能取消。3、调定时加热时间：按住加温水温键3秒，听到“滴”的一声后，显示温度的二位数码和“定时加热”指示灯开始不停的闪烁，重 复按加温水温键即可设置定时加热的时间。设置时的北京时间加上设入的小时数即为定时加热的时间，如在上午10点的时候设置，定时在每天下午4点加热，则时定小时数06（范围00-23），等待5秒自动保存退出“定时加热”指示灯常亮，定世加热功能生效，以后每天的下午4点都会自动定时加热。取消定时加热，按住“加温水温”间3秒，听到“滴”的一声后“定时加热”指示灯灭，定时加热功能取消。4、传感器灵敏度调节：如果遇到水质太纯净或传感器长时间使用结水垢出现灵敏度降低，检测不到最高水位时，可以将接线盒内传感器的灵敏度跳线开关从低跳到高的位置（出厂时传感器的灵敏度设在低的位置）。
太阳能热水系统热效率计算书
我国从20世纪80年代初开始重视建筑节能，我国目前建筑节能状况实际处于发达国家的第一阶段，即在建筑中节约能源。针对我国国情提出以下若干建议。
1 新型低能耗的围护结构(包括墙体、门窗、屋面等)节能技术和新型保温材料
1. 1墙体节能
围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能，达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备(如采暖、制冷设备)来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。
在整个建筑物的热损失中，围护结构传热的热损失达70%一80%，门窗缝隙空气渗透的热损失占20%-30%。加强围护结构的保温隔热，提高门窗的气密性是建筑节能的重要组成部分。我国目前建筑能耗高于发达国家数倍，其主要表现在建筑保温状况上的差距。多年以来，我国建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，一般为高效保温材料的20倍以上，由于建筑节能的需要(建设部将出台强制性规定—《建筑物外墙外保温技术规程》)，现行规定已不能满足保温隔热的要求，并已逐渐被新型的复合墙体所替代。这种复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求，除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。
根据复合材料与主体结构位置的不同，分为外墙内保温技术、外墙外保温技术及夹心保温技术。对复合墙体保温，应大力推广外墙外保温技术。相对于其他两种墙体保温技术，外墙外保温具有以下几大优点:
1)保护主体结构，延长建筑物寿命。采用外保温技术，由于保温层在建筑物围护结构外侧对因温度变化导致结构变形产生的应力起到了缓冲作用，避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏，减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。2)有利消除和减弱“热桥”的影响。对内保温而言，“热桥”是难以避免的，而外保温既可以防止“热桥”部位产生结露，又可以消除“热桥’，造成的热损失。3)使墙体潮湿情况得到改善。一般情况下，内保温需设置隔汽层，而采用外保温时，主体结构材料处于保温层的内侧，只要选择合适的保温材料，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，故无需设置隔汽层。4)有利于室温保持稳定。外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用时，室内空气温度上升或下降，墙体结构层能够吸引或释放热量，有利于室温保持稳定。5)便于旧建筑物进行节能改造。调查表明，绝大部分在役建筑都不能满足节能的要求，对旧房进行节能改造，已提上议事日程。采用外保温方式对旧房进行节能改造，最大的优点是无需临时搬迁，基本不影响正常使用。而且可以避免装修对保温层的破坏。6)增加房屋使用面积。由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧，其保温、隔热效果优于内保温，故可使主体结构墙体减薄.从而增加建筑的使用面积。
在我国建筑节能技术发展的起步阶段，外墙内保温应用比较广泛，这是因为在当时外墙外保温技术尚不成熟，而且内保温也有一定的好处，比如造价低、安装方便等。但是从长远观点来看，随着我国节能标准的提高，内保温己经不适应新的形势，且会给建筑物带来某些不利的影响，它只能算一种过渡性的做法，外墙外保温技术才是当前我们需要改进和推广的重点节能技术之一。
1.2 门窗节能技术
门窗是围护结构保温性能的重要因素之一，在我国东北地区，门窗消耗的能量约占采暖能耗的1/2以上，改善门窗的保温性能，是建筑节能的关键。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的盲接亨换而增加设各负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料(玻璃)和窗框、扇型材组成，通过采用节能玻璃(如中空玻璃热反射玻璃等)、节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型框等)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量;在南方地区太阳辐射非常强烈，通过窗户传递的辐射热占主要地位，因此可通过遮阳设施(外遮阳、内遮阳等)及高遮蔽系数的镶嵌材料来减少太阳辐射量。
1.3 屋面节能技术
屋面节能的原理与墙体节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面(外保温、内保温)、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。
1.4 建筑节能产品
我国在建筑上大量采用节能新型材料，主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆等。
1)岩棉是以精选的玄武岩或辉绿岩为主要原料，经高温熔制成的无机人造纤维。其主要品种有岩棉板、岩棉玻璃布缝毡、岩棉保温条等。岩棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、耐热、不燃等良好的化学稳定性，广泛用于建筑外墙。2)玻璃棉是以硅砂、石灰石、萤石等矿物为主要原料，熔化后经过特殊工艺将熔融玻璃液制成无机纤维。玻璃棉制品具有良好的保温、隔热、吸声、不燃、耐腐蚀等性能，广泛应用于房屋、管道、锅炉等有关部位的保温、隔热和吸声。3)聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂等辅助材料，经加热发泡而成的轻质材料。它具有质轻、导热系数小、吸水率低、耐水、耐老化、耐低温、易加工、价廉质优等优点。现已在建筑市场上广泛应用。4)水泥聚苯板是由聚苯乙烯泡沫塑料下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒，加水泥、水、EC起泡剂和稳泡剂等材料，经搅拌、成型、养护而成的一种新型保温隔热材料，具有质轻、导热系数小、保温隔热性能好等优点，广泛用于建筑物外墙和屋顶的保温隔热层。5)硅酸盐复合绝热砂浆是一种新型墙体保温材料，它以精选海泡石、硅酸铝纤维为主要原料，附以多种优质轻体无机矿物为填料，在数种外加剂的作用下经多种工艺深度复合而成的灰白色粘稠浆状物。其施工简便，保温隔热性能好，同时解决了板材拼接处罩面层开裂现象。硅酸盐复合绝热砂浆目前已被国家列为新型绝热材料及制品的重点发展对象。
2 加大空调节能技术的开发和研究力度
以深圳为例，深圳市的空调能耗已占全市用电量的1/3，而且峰谷耗电差还在不断加大。空调节能主要指对控制室内温、湿度的空调系统及设备采用先进技术或合理方式以达到节约能耗目的。因此室内环境控制节能技术的研究和设备开发，对制冷空调系统进行智能控制，使之最大限度减低运行能源，对现有建筑的节能改造(特别是围护结构和采暖空调系统改造)是当前我国建筑节能的当务之急。建议空调节能可以从以下几个方面进行:
1)合理的控制室内参数，减低空调冷负荷。在进行空调设计时合理的选择室内设计温度和湿度，避免夏季盲目低温和冬季采用过高温度。2)提高输配系统的效率。设计时合理的选择水泵的扬程，如果扬程过高时，靠减小阀门开度来调节系统的水力平衡，则系统的能耗过多的消耗在阀门和过滤器上，适当采用二级泵系统。另外在送风系统设计时应尽量让风机工作在高效区。3)提高制冷系统的效率。在制冷机负荷相同的情况下，冷冻水温度越高，冷却水温度越低，制冷机的效率越高，因此应选用合理的冷冻水温度，并尽量选用高效冷却塔，降低冷却水温度。4)充分利用天然能源。在过渡季节充分利用新风，并合理地使用热回收装置。在有内外区的大型建筑，回收内区余热或从排风系统中回收能量，用以对新风进行预处理。5)采用蓄冷系统。在实施峰谷电价的地区，可在低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量，高电价时段再将冷量释放出来。
为满足《建筑物外墙外保温技术规程》的要求，深圳市已出台了《深圳居住建筑节能设计新标准》，该标准对深圳市居住建筑的有关建筑、热工、通风及空调设计等采取的节能措施和应该控制的能耗标准作出了新规定，将令深圳的居住建筑节能50%。为全面推进北京市建筑节能工作，加强对建筑节能工作的监督和管理，节约能源，提高建筑工程质量，促进
经济和社会可持续发展，北京市建委也制定了《北京市建筑节能管理规定》，将于近期内颁布实施。
3 鼓励对新型能源技术的开发和能源的综合利用研究
新型能源通常指非常规、可再生能源，包括有太阳能、地热能、风能等。我国地域辽阔，太阳能、风能等自然能源丰富。新型能源的利用是节约建筑使用能耗非常有效的办法。新型能源技术用于建筑节能通常有以下几个方面:
1)利用太阳能制冷。利用太阳能制冷空调有两种方法，一是先实现光一电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换，以热能制冷。前者系统比较简单，但其造价较高，国内太阳能空调系统至今仍以第二种为主。2)太阳能热水器。太阳能热水器是太阳能热利用中具有代表性的一种装置，它的用途广泛，形式多样。人们最常见的一种太阳热水器是架在屋顶的平板热水器，常供洗澡用。其实，在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水，都可利用太阳能。3)太阳房。太阳房是利用太阳能采暖和降温的房子。常见有被动式太阳房、主动式太阳房和空调制冷式太阳房。4)太阳能发电。太阳能发电是太阳能利用中的重要项目，它利用集热器把太阳辐射能转变成热能，然后通过汽轮机、发电机来发电。5)地热。地热发电是地热利用的最重要方式。利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。地热供暖是仅次于地热发电的地热利用方式。这种利用方式简单、经济性好，倍受各国重视，特别是位于高寒地区的西方国家。我国利用地热供暖和供热水发展也非常迅速，在京津地区已成为地热利用中最普遍的方式。6)风力制热。风力制热是将风能转换成热能，目前有两种转换方法，一是由风力机将风能转换成空气压缩能，再转换成热能，即由风力机带动一离心压缩机，对空气进行绝热压缩而放出热能;二是将风力机直接转换成热能，这种方法致热效率最高，也是目前常用的方法。
4 建立规范的检测机构
我国建筑市场很不规范，虽然在热工计算书中的数据是节能的，施工图纸也是节能的，但实际测试结果并不一定符合节能标准，因此有必要建立监测机构，以规范节能建筑的施工者，保证节能建筑的节能效果。
节能检测的目的是为了通过实测来评价建筑物的节能效果。由于建筑节能结果集中反映在热源处(冷源处)，因而评价建筑节能是否达标，可以采用两种方法，一种方法是在热源(冷源)处直接测取采暖耗煤量指标(耗电量指标)，然后求出建筑物的耗热量指标(耗冷量指标)，此法称为热(冷)源法。另一种方法是在建筑物处，直接测取建筑物的耗热量指标(耗冷量指标)，然后求出采暖耗煤量指标(耗电量指标)，此法称为建筑热工法。
5 结束语
针对我国目前能源短缺问题日益严重，建筑能耗居高不下，建筑节能还处于发达国家的初级阶段，当务之急是将建筑节能列为全国建筑领域一项紧迫的战略性任务，尽快制定并出台相关的政策、法规，限制能耗水平，为建筑节能工作的推进提供良好的法律环境;鼓励科研单位对新型节能技术(特别是对建筑节能起关键作用的技术)的研究开发;同时加大投入，加强新型节能建材的生产、应用，以推进我国建筑节能的不断深入和完善。
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