探討太陽能樓道照明系統(tǒng)

張松濱

【摘 要】隨著能源危機的發(fā)生，我國開始注重能源利用的問題。目前，最為主流的樓道節(jié)能方式是太陽能樓道照明系統(tǒng)，它主要是利用可再生能源太陽能實現(xiàn)照明，能夠有效的節(jié)約能源，具有很大的發(fā)展空間。

【關(guān)鍵詞】太陽能；樓道照明；節(jié)約能源

1 太陽能樓道照明系統(tǒng)實現(xiàn)的背景

目前，國內(nèi)的樓宇樓道照明都是采用傳統(tǒng)的220V的白熾燈或節(jié)能燈，每層樓道裝上手控或聲控等控制開關(guān)，加上時間控制器。這種樓道照明系統(tǒng)使用已經(jīng)幾十年了，現(xiàn)在還在被廣泛采用。但這種樓道照明系統(tǒng)存在著其與生俱來的缺點，給住戶帶來很大的不便。節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為當代產(chǎn)品開發(fā)的首要考慮因素。近幾年樓宇智能化，智能家居是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡通訊、信息家電、網(wǎng)絡家電、自動化和智能化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的家居環(huán)境。如何有效的減少照明用電的浪費和更好的管理照明系統(tǒng)已成為一個不可忽視問題。太陽能樓宇樓道照明系統(tǒng)，不僅可應用在普通的住宅，也可應用在學校、機關(guān)、工廠、商廈等所有的樓道照明上；它不僅僅能解決傳統(tǒng)樓宇照明系統(tǒng)中存在的普遍問題，使所有樓道燈真正起到樓道照明的作用，還能節(jié)約大量的人力、物力；尤其是提倡低碳經(jīng)濟的現(xiàn)在，它還是真正意義上的節(jié)能環(huán)保、安全可靠的照明系統(tǒng)；一旦市電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，它也能保證樓道照明的正常。這種照明系統(tǒng)如果在全國推廣，它的經(jīng)濟價值是無法估量的，它的社會價值是不可低估的。

2 太陽能樓道照明系統(tǒng)工作原理分析

太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結(jié)上，由于P-N結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強的內(nèi)建靜電場，因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴散進勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)建靜電場的作用下，各自向相反方向運動，離開勢壘區(qū)，結(jié)果使P區(qū)電勢升高，N區(qū)電勢降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標準接口相連接，像一個小型的發(fā)電廠；另一類是獨立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發(fā)電系統(tǒng)光伏數(shù)組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負載，并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學能的形式儲存在蓄電池中。白天的時候，太陽能電池吸收太陽光子能產(chǎn)生電能，通過控制器吧電能儲存在蓄電池里，當夜幕降臨或者燈具周圍的廣度較低時，蓄電池通過控制器向光源供電設定的時間后切斷，這樣就可以照明了。

3 太陽能樓道照明系統(tǒng)設計時需要考慮的問題

元件的散熱問題：熱阻Rth是限制熱流自結(jié)散出的熱阻。熱阻和電阻是相似的概念。如同電阻公式R=V/I，有相應的熱阻公式Rth=T /P，這里T是溫升，以K（Kelvin）為單位；P是功率耗散，以W為單位；因此Rth的單位為K/W。對于垂直安裝在大氣中的器件，熱阻決定于結(jié)至環(huán)境熱阻Rth j-a；電子電路的靜電保護：靜電放電（ESD）是大家熟知的電磁兼容問題，它可引起電子設備失靈或使其損壞，當半導體器件單獨放置或裝入電路模塊時，即使沒有加電，也可能找成這些器件的永久性損壞。對靜電放電敏感的元件被稱為靜電放電敏感元件（ESDS）。如果一個元件的兩個針腳或更多針腳之間的電壓超過元件介質(zhì)的擊穿強度，就會對元件造成損壞。這是MOS器件出現(xiàn)故障的最主要的原因。氧化層越薄，則元件對靜電放電的敏感性也越大。故障通常表現(xiàn)為元件本身對電源有一定阻值的短路現(xiàn)象。

4 實現(xiàn)太陽能樓道照明系統(tǒng)的三個特點

4.1 使用光能，降低能源消耗

本系統(tǒng)由太陽能電池板供電，整棟住宅樓道照明采用整體布局、分體安裝集中供電方式。白天屋頂?shù)拇蠊β侍柲茈姵匕压饽苻D(zhuǎn)換為電能，儲入大容量可充放的免維護蓄電池，夜晚光亮度不足時，聲、光或紅外感應系統(tǒng)自動開啟，當探測到有人走動信息后，自動啟動亮燈裝置，并延時30秒～180秒后自行關(guān)閉。與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應相比，太陽能不僅使用范圍廣，而且更經(jīng)濟。在近期的民意調(diào)查中，當受訪對象被問及哪類能源最適合子孫后代時，太陽能的得分高出所有其它能源。光伏系統(tǒng)在提供電力的同時，不會排放二氧化碳。一塊光伏組件在25年的有效使用期內(nèi)，可減少約7.5噸的碳排放量。

4.2 采用太陽能非晶硅層壓電池組件代替常規(guī)單晶或多晶硅組件

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。非晶硅層壓電池不久將會在太陽能電地市場上占據(jù)主導地位。如果能進一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

4.3 太陽能樓道燈工作狀態(tài)的控制技術(shù)優(yōu)化整合

太陽能樓道燈工作狀態(tài)控制優(yōu)化整合主要具有以下幾個特點：①具有特大功率，光亮度相當于白熾燈150W-250W時，每天8小時照明，可在連續(xù)陰雨9天內(nèi)正常工作；②應用了具有充放電保護功能、光敏自控裝置和時控裝置的光電智能控制器，使產(chǎn)品可有效地節(jié)約能源，增加有效照明時間，降低生產(chǎn)成本；③中央控制器單元采用單片機控制，并在智能控制器中建立了全球不同緯度的全年日照時間數(shù)據(jù)。使用時在控制器中輸入所在地區(qū)緯度，調(diào)整好年、月、日和開/關(guān)機的時間，就能夠長年自動跟蹤環(huán)境光線；④在大面積使用后，啟動和關(guān)閉的時差很小，從而比較好的克服了傳統(tǒng)太陽能燈因啟動時差過大而產(chǎn)生的種種弊端。

5 結(jié)語

近十年以來，我國建筑體系的不斷發(fā)展，也對照明系統(tǒng)提出了更高的要求。隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化出現(xiàn)。使用太陽能樓道照明系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢，但是這種系統(tǒng)也存在一定的問題，我們積極去解決就能為人們造福，建造一個環(huán)保的社會。

【參考文獻】

[1]張世冬.單片機在樓宇照明中的應用[J].科技致富向?qū)В?011（11）.

[2]馮永鋒.太陽能與建筑擁抱[J].知識就是力量，2005（10）.

[3]徐娜.太陽能發(fā)光樹扮靚城市街道[J].科學之友（上旬），2010（07）.

[責任編輯：丁艷]