19世紀(jì)70年代的產(chǎn)業(yè)革命以來，化石燃料的消費(fèi)急劇增大。初期主要以煤炭為主，進(jìn)入20世紀(jì)以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來，石油以及天然氣的開采與消費(fèi)開始大幅度的增加，并以每年2億噸的速度持續(xù)增長。雖然經(jīng)歷了本世紀(jì)70年代兩次石油危機(jī)，石油價(jià)格高漲，但石油的消費(fèi)量卻不見有絲毫減少的趨勢。對此，世界能源結(jié)構(gòu)不得不進(jìn)行相應(yīng)變化，核能、水力、地?zé)岬绕渌问降哪茉粗饾u被開發(fā)和利用。特別是在第二次世界大戰(zhàn)中開始被軍事所利用的原子核武器副產(chǎn)品的核能發(fā)電得到了和平利用之后，其規(guī)模不斷得到發(fā)展。很多國家現(xiàn)已進(jìn)入了原子能時(shí)代。在日本，發(fā)電的40%靠核能來解決。

那么，當(dāng)今世界的能源消費(fèi)狀況又是怎樣的呢？以1994年為例，世界能源的總消費(fèi)量以石油換算為79億8000萬噸，其中石油占39.3%、煤炭占28.8%、天然氣占21.6%，這樣化石燃料的消費(fèi)量占3%。日本作為世界主要工業(yè)國家之一，每年能源的消費(fèi)量約占世界總量的6.5%，其中化石燃料占82.4%。盡管在新能源開發(fā)方面正在進(jìn)行努力，包括水力發(fā)電，比例也僅占5%，前景不容樂觀。

現(xiàn)在地球人口約60億，到21世紀(jì)中葉，預(yù)計(jì)將達(dá)到100億人。光從人口增長的數(shù)字來看，能源消費(fèi)的增加將是驚人的。另外，目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上，仍存在著很大的南北差異，即工業(yè)發(fā)達(dá)國家使用量為總能源的3/4，人均消費(fèi)量經(jīng)消費(fèi)美國最高，為世界平均水平的5倍以上。我國的人均消費(fèi)量還相當(dāng)?shù)�，還不到1/10的國家還有很多。因此，今后的能源消費(fèi)必須考慮生活提高的對比，能源不足的情形是可以想像的。 地球上的能源終將是有限的，如同只伐樹而不植樹，森林也會(huì)變成荒原一樣，如此大量的消費(fèi)，世界的能源資源也將會(huì)枯竭�，F(xiàn)在世界能源消費(fèi)以石油換算約為80億噸/年，按40億人計(jì)算，平均消費(fèi)量為2噸/人•年。以這種消費(fèi)速度，到2040年，首先石油將出現(xiàn)枯竭；到2060年，核能及天然氣也將終結(jié)。地球的能源已經(jīng)無法提供近116億人口的能源需求。而隨著世界人口的不斷增加，能源緊缺的時(shí)期將會(huì)提前來。因此，21世紀(jì)新能源的開發(fā)與利用，已不再是一個(gè)將來的話題，而是關(guān)系人類子孫后代命運(yùn)，刻不容緩的一件大事。
 
太陽能集熱器   

太陽能熱水器裝置通常包括太陽能集熱器、儲(chǔ)水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要熱交換器和膨脹槽以及發(fā)電裝置以備電廠不能供電之需 。

太陽能集熱器(solar collector)在太陽能熱系統(tǒng)中，接受太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置。按傳熱工質(zhì)可分為液體集熱器和空氣集熱器.按采光方式可分為聚光型和聚光型集熱器兩種。一個(gè)好的太陽能集熱器應(yīng)該能用20-30年。自從大約1980年以來所制作的集熱器更應(yīng)維持40-50年且很少進(jìn)行維修。

太陽能熱水系統(tǒng)
 
早期最廣泛的太陽能應(yīng)用即用于將水加熱，現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲(chǔ)存裝置及循環(huán)管路三部分。此外，可能還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應(yīng)無日照時(shí)使用，另外尚可能有強(qiáng)制循環(huán)用的水，以控制水位或控制電動(dòng)部份或溫度的裝置以及接到負(fù)載的管路等。

依循環(huán)方式太陽能熱水系統(tǒng)可分兩種：
（a）自然循環(huán)式：此種型式的儲(chǔ)存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太陽幅射的加熱，溫度上升，造成收集器及儲(chǔ)水箱中水溫不同而產(chǎn)生密度差，因此引起浮力，此一熱虹吸現(xiàn)像（thermosiphon），促使水在除水箱及收集器中自然流動(dòng)。由與密度差的關(guān)系，水流量于收集器的太陽能吸收量成正比。此種型式因不需循環(huán)水，維護(hù)甚為簡單，故已被廣泛采用。
（b）強(qiáng)制循環(huán)式：熱水系統(tǒng)用水使水在收集器與儲(chǔ)水箱之間循環(huán)。當(dāng)收集器頂端水溫高于儲(chǔ)水箱底部水溫若干度時(shí)，控制裝置將啟動(dòng)水使水流動(dòng)。水入口處設(shè)有止回閥（check valve）以防止夜間水由收集器逆流，引起熱損失。由此種型式的熱水系統(tǒng)的流量可得知（因來自水的流量可知），容易預(yù)測性能，亦可推算于若干時(shí)間內(nèi)的加熱水量。如在同樣設(shè)計(jì)條件下，其較自然循環(huán)方式具有可以獲得較高水溫的長處；但因其必須利用水，故有水電力、維護(hù)（如漏水等）以及控制裝置時(shí)動(dòng)時(shí)停，容易損壞水等問題存在。因此，除大型熱水系統(tǒng)或需要較高水溫的情形，才選擇強(qiáng)制循環(huán)式，一般大多用自然循環(huán)式熱水器。

暖房

太陽能暖房系統(tǒng)（space-heating）利用太陽能作房間冬天暖房之用，在許多寒冷地區(qū)已使用多年。因寒帶地區(qū)冬季氣溫甚低，室內(nèi)必須有暖氣設(shè)備，若欲節(jié)省大量化石能源的消耗，設(shè)法應(yīng)用太陽幅射熱。

大多數(shù)太陽能暖房使用熱水系統(tǒng)，亦有使用熱空氣系統(tǒng)。太陽能暖房系統(tǒng)是由太陽能收集器、熱儲(chǔ)存裝置、輔助能源系統(tǒng)，及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)所組成，其過程乃太陽輻射熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)的工作流體將熱能儲(chǔ)存，在供熱至房間。至輔助熱源則可裝置在儲(chǔ)熱裝置內(nèi)、直接裝設(shè)在房間內(nèi)或裝設(shè)于儲(chǔ)存裝置及房間之間等不同設(shè)計(jì)。當(dāng)然亦可不用儲(chǔ)熱雙置而直接將熱能用到暖房的直接式暖房設(shè)計(jì)，或者將太陽能直接用于熱電或光電方式發(fā)電，在加熱房間，或透過冷暖房的熱（heat pump）裝置方式供作暖房使用。

最常用的暖房系統(tǒng)為太陽能熱水裝置，其將熱水通至儲(chǔ)熱裝置之中（固體、液體或相變化的儲(chǔ)熱系統(tǒng)），然后利用風(fēng)扇將室內(nèi)或室外空氣驅(qū)動(dòng)至此儲(chǔ)熱裝置中吸熱，在把此熱空氣傳送至室內(nèi)；或利用另一種液體流至儲(chǔ)熱裝置中吸熱，當(dāng)熱流體流至室內(nèi)，在利用風(fēng)扇吹送被加熱空氣至室內(nèi)，而達(dá)到暖房效果。

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