太阳能服装的应用现状_国外太阳能采暖系统应用现现状

　　人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在2 000多年前的战国时期，就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用、太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。
　　
　　1太阳能资源应用现状
　　
　　1.1全球太阳能总量
　　太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。
　　1.2我国太阳能总量
　　我国太阳能资源非常丰富，我国大部分地区位于北纬 45°以南，全国2/3 的国土面积年日照时间在 2 300 h以上，每平方米太阳能年辐射总量为 3 340 ～ 8 400 MJ，陆地表面每年接收的太阳辐射能相当于 17 000 亿t标准煤，而且分布极为广泛，具有普遍存在、永续利用的优点，可为国民经济发展提供有效的能源供应。特别是我国有 108 万km2的荒漠，大部分分布在西部，太阳能资源极为丰富。如果利用 1/10 的荒漠安装光伏并网发电系统，每年可以发电 10 万亿kWh以上，相当于目前全国用电量的 5 倍多。太阳能辐射强度是随机的，在不同时间、不同地点，同一面积的辐射强度是不同的。
　　
　　2太阳能在服装上的应用
　　
　　太阳能这一取之不尽，用之不竭的绿色环保能源，安全、清洁、无污染、利用领域广，功能性太阳能服装是其中的一个发展方向。相对于石化燃料等传统能源，可缓解能源紧缺的现状。功能性太阳能服装可利用光学原理，将太阳光转化为电能，能为USB充电、照明、警示、报警等装置供电，有利于节约电能。目前市场上太阳能服装较少，且大多受天气条件限制较多，因此研制新型功能性太阳能服装对于突破该行业瓶颈，大力发展太阳能市场具有重要意义。
　　2.1国内外太阳能服装现状
　　在1996年至1997年秋/冬高级时装系列中，拉皮迪斯（Lapidus）设计了一种太阳能连帽衣，以聚酯薄膜为内衬，质料为黑白相间的真丝面料，装备着微型锂电池以及单晶硅太阳能捕获器。
　　2007年8月6日，在美国加州圣地亚哥，一位模特展示了安德鲁 • 施奈德（Andrew Schneider）设计的太阳能比基尼。这件比基尼是用导电纤维将许多 1" 和 4" 的光伏薄膜条板缝制在一起而做成的。
　　（1）德国设计的太阳能服饰
　　2007年11月5日，在慕尼黑，时装设计师威利 • 博格纳（Willy Bogner）采用照明公司欧司朗（Osram）研发的薄膜技术，将太阳能供电的发光体嵌入滑雪服装中。
　　德国华裔设计师钱依然设计出一款太阳能帽子和手套，可以利用阳光保护人体最容易挨冻的手部和耳朵。手套和帽子上那些黑色的小雪花，它们并非绣上去的装饰品，而是像纸一样薄的太阳能吸热板，可以把太阳能高效率地转化为热能。
　　太阳能手套和帽子内有不少传热的导线，可以把热量均匀地传递到各个部分。太阳的热量不但可以温暖人的手心，同样可以抵达人的指间。晒上 1 h，可以温暖 4 h以上。这款新概念服饰的名字为“无尽温暖”，设计师还打算把这样的创意推广到衣服和裤子上。
　　（2）英国设计的太阳能保暖衣服
　　英国研究人员戴维等人开发出太阳能衣服，它的关键材料是太阳能吸收纤维。这是一种含有碳化锆的合成纤维，其特点是在阳光照射下能吸收太阳能并储存起来，然后再转变成热能，慢慢释放出来。
　　太阳能衣服不仅可以满足日常的户外活动，还可以满足登山运动爱好者的需求。用太阳能吸收纤维面料制成的登山服、睡袋，轻便保暖，如同随身带着电热毯，特别适合在高寒、干燥、露天工作的环境中使用，而且海拔越高，光照越强，它产生的热量越大，刚好满足人们寒冷时保持体温的需要。
　　
　　（3）日本设计的太阳能充电服
　　日本岐阜大学的研究人员发明了一种可贴在衣服上的薄型太阳能电池，在做衣服时，可将多个这种太阳能电池按一定的规则排列在衣服上。通过电池吸收太阳的红外光来产生电能，这样就能为手机、MP3、笔记本电脑等物品充电。
　　另外，如美国、加拿大、意大利、阿根廷等国也在研制、开发太阳能服装。
　　2.2我国太阳能服装现状
　　2010年8月18 ― 20日，“第三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛”在北京科技大学隆重举行，笔者所在单位设计的“功能型太阳能服装”获全国一等奖。以下描述均以此获奖服装为例。
　　2.2.1我国太阳能服装的技术实现
　　（1）太阳能板
　　太阳能板的选择与安置对于功能性太阳能服装来说极为重要，功能性太阳能服装所用的太阳能板规格一般比较窄小（图 1），适体性较强，为更好地体现良好的人机关系，笔者选用了 4 cm × 18 cm的软质太阳能电池板，并根据普通人一天的用电需求，确定了太阳能板的使用量及安装位置。
　　（2）服装款式、面料、造型的设计
　　功能性太阳能服装风格不同于日常装，大都应用于休闲活动中，如郊游、爬山、野营等，所以选择比较宽松休闲款式，采用插肩袖直身结构，更便于身体的活动，而且也方便锂电池及其线路的隐蔽。登山服采用涂层面料，防水、防风，适于户外活动。
　　（3）锂电池
　　锂电池一般是 3.7 V到 4.2 V，通过升压电路得到稳定的 5 V恒压电源，可以直接给手机、MP3等多媒体电子设备充电，等同一个稳定可移动大容量的电源。
　　（4）太阳能板安置的部位（图 2）
　　
　　由于肢体都是可以活动的圆柱体，所以太阳能板的安置部位尤为客观，既不能妨碍人体的正常活动也不影响服装的舒适美观，因此大都选择在活动量较少又可充分接受太阳光的部位，如：背部、上臂、前胸口袋、帽顶等部位。
　　（5）太阳能板的安装方式（图 3）
　　
　　为了充分利用服装上有限的空间，采用镂空式工艺，将太阳能板镶嵌在服装中，使太阳能板的采光面积发挥到最大；同时镂空做成口袋式，使太阳能板轻松拆卸，不妨碍服装的洗涤与保养。
　　2.2.2功能特色
　　功能性太阳能服装不同于传统太阳能产品，人性化程度高，人机关系良好。镶嵌式镂空式设计实现了太阳能的可移动采光，同时对服装起到美化、装饰的作用。模块间的插入式接头设计便于拆卸，易于服装的洗涤保养。功能性太阳能服装，包括服装主体、软质太阳能电池板、锂电池以及充电升压电路等。整套系统能够合理利用太阳能，降低不可再生能源的消耗，符合低碳生活标准。此服装实现了充电、照明、报警、警示等功能，充分地发了太阳能在服装上的作用，并改善了传统太阳能板不可拆卸的缺点。
　　2.2.3技术要领
　　（1）本系统将太阳能板安置在服装表面，不妨碍人体正常活动，保证了良好的人机关系，并且实现了各功能模块装置与服装的可拆卸。（2）太阳能电池板所收集的电能经过集成由CN1185构成的充电电路输出稳定的电压给锂离子电池充电，延长了锂电池的使用寿命。（3）存储在锂电池里面的电能通过由CN3062构成的升压电路，输出稳定的 5 V恒压电源，满足各功能模块的 要求。
　　
　　3小结
　　
　　功能性太阳能服装目前仍处于初步应用阶段，太阳能服装仍具有广阔的发展空间，可以推广到警示类、野外作业、交通指挥等服装，特别是目前自然灾害不断的现状，功能性太阳能服装也可推广应用到救灾人员，以解决他们应急用电的需求。
　　参考文献（略）