论文部分内容阅读
摘要：经济的发展需要能源和水资源的支持，资源缺乏与应用效率偏低势必会对我国的经济发展造成一定程度制约。为了缓解我国能源和水资源短缺问题，人们研发了光伏新能源驱动雨水收集再利用系统（下文统一简称为光伏雨水回收利用系统），并将其应用在小农场中，从而减少小农场对于能源和水资源的消耗，提高经济效益，改善生态环境。
关键词：光伏;雨水收集;小农场;生态环境
能源能耗的不断增多，能源缺口不断加大，这对我国经济安全，以及可持续发展都造成了较为严重的阻碍。在此背景下，人们加强了对光伏新能源的应用，将太阳能转变为电能工人们应用，而随着技术的不断提高，光伏发电功率，成本达到了人们满意的水平，这也使人们对广泛应用新能源成为了可能。
1 光伏雨水回收利用系统设计
光伏雨水回收利用系统由以下几个部分构成：
供电系统
针对光伏雨水回收利用系统中的供电系统采取分布式并网模式，其中的太阳能电池组件光伏阵列在具体连接上采用串联方式，同时，为了实现对整个系统的保护，避免由于雷击而导致系统遭受破坏，必须将避雷针安装在指定位置处，而且还要安装防浪涌保护器[1]。
雨水收集系统
为了使雨水收集系统作用能够得到充分发挥，实现对雨水的高效收集，在具体布置上要采取平均方式进行，与此同时，相关工作人员要对施工现场具体情况，对安装的雨水装置孔径、角度、遮阳等各个方面进行充分分析，进而保证安装的合理性[2]。通过对收集装置进行应用完成雨水收集工作，收集到的雨水利用导管快速流入到蓄水池中，经过沉淀处理后，使雨水水质能够达到灌溉标准，用于灌溉，达到回收利用，减少水资源消耗量的目的。
（3）传感与控制系统
该系统是确保光伏雨水回收利用系统在运行过程中稳定、安全的关键。对于种植的植物来说，不同类型的植物、不同生长时期对水的需求都会有所不同，总的来说，进行植物灌溉最佳时期就是植物在生长期间缺水时期。因此，在光伏雨水回收利用系统中利用不同传感器，实现植物种植区域内的土壤温湿度、PH值、空气温湿度等各项对植物生长会造成影响的各项参数进行动态监控，通过对监控获取到数据的应用，实现对植物灌溉时的具体水量，以及时机进行确定，确保灌溉的合理性，保证植物健康生长。
2 光伏雨水回收利用系统的应用实例分析
结合某小区生小农场中的光伏雨水回收利用系统设计与施工进行身入分析。该小农场年平均日照时长约为1118h，主要集中在春季和夏季两个季节，年降雨量约为1157mm，总的来说，该区域降雨相对较为丰富，应用光伏雨水回收利用系统可行，能够取得不错的经济效益。
在光伏雨水回收利用系统具体应用时，为了最大程度降低小农场中树木，以及周围建设的各种高度不同建筑物对太阳能电池中各项组件而遮挡引起的热斑效应，避免工程破坏小农场，利用金属杆支撑太阳能组件，确保其在应用时稳定。
光伏雨水回收利用系统中的集雨装置如果整体高度偏低，顶部口径过大，在对其进行应用时，势必都会对地面上种植的各项植植物生长造成较为严重影响，导致植物出现生长过慢等问题，但是，若整体设计高度过高，其在应用过程中受大风等因素影响，容易发生倒塌事故，因此为了提高装置安全性，保证其在应用过程中不会出现事故，要加设防倒拉锁等各种装置，这也就提高了成本。本次系统中设计的集雨装置采用碳钢材料制作而成，在综合考虑种植的植物和周围建筑高度和密集程度基础上，最终决定让其与地面保持2.2m高度，内部采取中空结构，同时为了避免其在长期应用过程中出现锈蚀，导致其性能遭受破坏，无法满足应用需求，在其表面涂抹了防锈漆，避免出现锈蚀问题[3]。
在装置顶端利用不锈钢网孔作为顶部滤网，实现对顶部的保护，避免落叶、塑料袋等各种物质进入到管道内部，导致管道发生堵塞问题。对于集雨罩在设计上可以采用倒锤形，通过对其进行应用，能够提高雨水收集效率，而且可以让阳光照射到地面植物上，避免大面积遮挡植物，影响植物光合作用。通过对光伏雨水回收利用系统进行应用，可以收集到大量雨水，利用导水管让雨水流入到了蓄水池中，整个系统一共设计体积大小为1m3蓄水池两个，分别记作蓄水池A和蓄水池B，其中蓄水池A连接集雨装置，连接部位必要紧密，不得出现雨水泄露问题，以免发生渗漏，影响其应用，针对采集到的雨水经过沉淀过滤处理之后，采用直流泵将处理后的雨水受到蓄水池B中，利用直流泵将蓄水池B与灌溉系统连接到一起。为了确保蓄水池的作用能够得到合理发挥，需要将水位传感器安装在蓄水池中，同时，要还要设计自来水旁路，依据蓄水池内水位的改变，通过自动方式，采用直流电磁阀实现自来水补水，或者采用直流泵，完成相排水作业。光伏雨水回收利用系统中采用的直流泵要依据供水的实际需求进行选择，确保采用的直流泵能够满足应用需求[4]。
由于本次分析的小农场中种植的植物以花木类植物为主，因此，在具体灌溉时采取小水量方式进行，为了达到小水量灌溉需求，而且能够保持长时间灌溉，不会出现断灌溉情况，提高水资源利用率，满足植物生长需求，在进行系统设计时，采取了滴灌和空中喷散方式。滴灌在地面布设上要围绕整个农场进行，灌溉水通过滴灌以水滴方式进入到土壤，这能够提高灌溉水的利用率，以最少的灌溉水量为代价，满足植物生长需求。而空中分散覆盖的直径约为5.5m，通过这一方式进行应用，能够实现对温度和空气湿度的合理调节，为植物生长营造一个良好生长环境。光伏雨水回收利用系统在小农场调试成功，投入应用，正常运行，其符合光伏系统并网技术，获得到了电力部门认可，并入了电网中，发挥出了期望的作用。
3 结语：
光伏雨水回收利用系统的在小农場中应用，符合可持续发展理念，通过对其进行应用能够将自然界中过的太阳能与降雨合理结合到一起，这减少了电能消耗，同时，也实现了对水资源的有效保护。
参考文献
[1]徐圣楠，冯秋萍，余佳，王斯海.一种雨水收集再利用装置在某公寓楼排水系统中的应用[J].科学技术创新，2021（05）：124-125.
[2]叶丽影，杨晓汾，张玉敏.低碳经济视角下城市水景社区雨水收集与再利用系统设计研究[J].环境科学与管理，2020，45（03）：179-183.
[3]张一鸣，黄炳坤，匡丽君，胡世雄.绿色屋顶在小强度降水时雨水收集及测量仪器的设计[J].科学技术创新，2019（13）：194-195.
[4]张瑞，顾伟东，王凤飞.施工过程中水回收与再利用技术的创新与应用[J].建筑施工，2018，40（12）：2186-2188.
关键词：光伏;雨水收集;小农场;生态环境
能源能耗的不断增多，能源缺口不断加大，这对我国经济安全，以及可持续发展都造成了较为严重的阻碍。在此背景下，人们加强了对光伏新能源的应用，将太阳能转变为电能工人们应用，而随着技术的不断提高，光伏发电功率，成本达到了人们满意的水平，这也使人们对广泛应用新能源成为了可能。
1 光伏雨水回收利用系统设计
光伏雨水回收利用系统由以下几个部分构成：
供电系统
针对光伏雨水回收利用系统中的供电系统采取分布式并网模式，其中的太阳能电池组件光伏阵列在具体连接上采用串联方式，同时，为了实现对整个系统的保护，避免由于雷击而导致系统遭受破坏，必须将避雷针安装在指定位置处，而且还要安装防浪涌保护器[1]。
雨水收集系统
为了使雨水收集系统作用能够得到充分发挥，实现对雨水的高效收集，在具体布置上要采取平均方式进行，与此同时，相关工作人员要对施工现场具体情况，对安装的雨水装置孔径、角度、遮阳等各个方面进行充分分析，进而保证安装的合理性[2]。通过对收集装置进行应用完成雨水收集工作，收集到的雨水利用导管快速流入到蓄水池中，经过沉淀处理后，使雨水水质能够达到灌溉标准，用于灌溉，达到回收利用，减少水资源消耗量的目的。
（3）传感与控制系统
该系统是确保光伏雨水回收利用系统在运行过程中稳定、安全的关键。对于种植的植物来说，不同类型的植物、不同生长时期对水的需求都会有所不同，总的来说，进行植物灌溉最佳时期就是植物在生长期间缺水时期。因此，在光伏雨水回收利用系统中利用不同传感器，实现植物种植区域内的土壤温湿度、PH值、空气温湿度等各项对植物生长会造成影响的各项参数进行动态监控，通过对监控获取到数据的应用，实现对植物灌溉时的具体水量，以及时机进行确定，确保灌溉的合理性，保证植物健康生长。
2 光伏雨水回收利用系统的应用实例分析
结合某小区生小农场中的光伏雨水回收利用系统设计与施工进行身入分析。该小农场年平均日照时长约为1118h，主要集中在春季和夏季两个季节，年降雨量约为1157mm，总的来说，该区域降雨相对较为丰富，应用光伏雨水回收利用系统可行，能够取得不错的经济效益。
在光伏雨水回收利用系统具体应用时，为了最大程度降低小农场中树木，以及周围建设的各种高度不同建筑物对太阳能电池中各项组件而遮挡引起的热斑效应，避免工程破坏小农场，利用金属杆支撑太阳能组件，确保其在应用时稳定。
光伏雨水回收利用系统中的集雨装置如果整体高度偏低，顶部口径过大，在对其进行应用时，势必都会对地面上种植的各项植植物生长造成较为严重影响，导致植物出现生长过慢等问题，但是，若整体设计高度过高，其在应用过程中受大风等因素影响，容易发生倒塌事故，因此为了提高装置安全性，保证其在应用过程中不会出现事故，要加设防倒拉锁等各种装置，这也就提高了成本。本次系统中设计的集雨装置采用碳钢材料制作而成，在综合考虑种植的植物和周围建筑高度和密集程度基础上，最终决定让其与地面保持2.2m高度，内部采取中空结构，同时为了避免其在长期应用过程中出现锈蚀，导致其性能遭受破坏，无法满足应用需求，在其表面涂抹了防锈漆，避免出现锈蚀问题[3]。
在装置顶端利用不锈钢网孔作为顶部滤网，实现对顶部的保护，避免落叶、塑料袋等各种物质进入到管道内部，导致管道发生堵塞问题。对于集雨罩在设计上可以采用倒锤形，通过对其进行应用，能够提高雨水收集效率，而且可以让阳光照射到地面植物上，避免大面积遮挡植物，影响植物光合作用。通过对光伏雨水回收利用系统进行应用，可以收集到大量雨水，利用导水管让雨水流入到了蓄水池中，整个系统一共设计体积大小为1m3蓄水池两个，分别记作蓄水池A和蓄水池B，其中蓄水池A连接集雨装置，连接部位必要紧密，不得出现雨水泄露问题，以免发生渗漏，影响其应用，针对采集到的雨水经过沉淀过滤处理之后，采用直流泵将处理后的雨水受到蓄水池B中，利用直流泵将蓄水池B与灌溉系统连接到一起。为了确保蓄水池的作用能够得到合理发挥，需要将水位传感器安装在蓄水池中，同时，要还要设计自来水旁路，依据蓄水池内水位的改变，通过自动方式，采用直流电磁阀实现自来水补水，或者采用直流泵，完成相排水作业。光伏雨水回收利用系统中采用的直流泵要依据供水的实际需求进行选择，确保采用的直流泵能够满足应用需求[4]。
由于本次分析的小农场中种植的植物以花木类植物为主，因此，在具体灌溉时采取小水量方式进行，为了达到小水量灌溉需求，而且能够保持长时间灌溉，不会出现断灌溉情况，提高水资源利用率，满足植物生长需求，在进行系统设计时，采取了滴灌和空中喷散方式。滴灌在地面布设上要围绕整个农场进行，灌溉水通过滴灌以水滴方式进入到土壤，这能够提高灌溉水的利用率，以最少的灌溉水量为代价，满足植物生长需求。而空中分散覆盖的直径约为5.5m，通过这一方式进行应用，能够实现对温度和空气湿度的合理调节，为植物生长营造一个良好生长环境。光伏雨水回收利用系统在小农场调试成功，投入应用，正常运行，其符合光伏系统并网技术，获得到了电力部门认可，并入了电网中，发挥出了期望的作用。
3 结语：
光伏雨水回收利用系统的在小农場中应用，符合可持续发展理念，通过对其进行应用能够将自然界中过的太阳能与降雨合理结合到一起，这减少了电能消耗，同时，也实现了对水资源的有效保护。
参考文献
[1]徐圣楠，冯秋萍，余佳，王斯海.一种雨水收集再利用装置在某公寓楼排水系统中的应用[J].科学技术创新，2021（05）：124-125.
[2]叶丽影，杨晓汾，张玉敏.低碳经济视角下城市水景社区雨水收集与再利用系统设计研究[J].环境科学与管理，2020，45（03）：179-183.
[3]张一鸣，黄炳坤，匡丽君，胡世雄.绿色屋顶在小强度降水时雨水收集及测量仪器的设计[J].科学技术创新，2019（13）：194-195.
[4]张瑞，顾伟东，王凤飞.施工过程中水回收与再利用技术的创新与应用[J].建筑施工，2018，40（12）：2186-2188.