光伏新能源驅(qū)動(dòng)雨水收集再利用及其在小農(nóng)場(chǎng)中的應(yīng)用研究

王曈

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要能源和水資源的支持，資源缺乏與應(yīng)用效率偏低勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定程度制約。為了緩解我國(guó)能源和水資源短缺問(wèn)題，人們研發(fā)了光伏新能源驅(qū)動(dòng)雨水收集再利用系統(tǒng)（下文統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為光伏雨水回收利用系統(tǒng)），并將其應(yīng)用在小農(nóng)場(chǎng)中，從而減少小農(nóng)場(chǎng)對(duì)于能源和水資源的消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：光伏;雨水收集;小農(nóng)場(chǎng);生態(tài)環(huán)境

能源能耗的不斷增多，能源缺口不斷加大，這對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)安全，以及可持續(xù)發(fā)展都造成了較為嚴(yán)重的阻礙。在此背景下，人們加強(qiáng)了對(duì)光伏新能源的應(yīng)用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄と藗儜?yīng)用，而隨著技術(shù)的不斷提高，光伏發(fā)電功率，成本達(dá)到了人們滿意的水平，這也使人們對(duì)廣泛應(yīng)用新能源成為了可能。

1 光伏雨水回收利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光伏雨水回收利用系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

供電系統(tǒng)

針對(duì)光伏雨水回收利用系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)采取分布式并網(wǎng)模式，其中的太陽(yáng)能電池組件光伏陣列在具體連接上采用串聯(lián)方式，同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)，避免由于雷擊而導(dǎo)致系統(tǒng)遭受破壞，必須將避雷針安裝在指定位置處，而且還要安裝防浪涌保護(hù)器[1]。

雨水收集系統(tǒng)

為了使雨水收集系統(tǒng)作用能夠得到充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的高效收集，在具體布置上要采取平均方式進(jìn)行，與此同時(shí)，相關(guān)工作人員要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，對(duì)安裝的雨水裝置孔徑、角度、遮陽(yáng)等各個(gè)方面進(jìn)行充分分析，進(jìn)而保證安裝的合理性[2]。通過(guò)對(duì)收集裝置進(jìn)行應(yīng)用完成雨水收集工作，收集到的雨水利用導(dǎo)管快速流入到蓄水池中，經(jīng)過(guò)沉淀處理后，使雨水水質(zhì)能夠達(dá)到灌溉標(biāo)準(zhǔn)，用于灌溉，達(dá)到回收利用，減少水資源消耗量的目的。

（3）傳感與控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是確保光伏雨水回收利用系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定、安全的關(guān)鍵。對(duì)于種植的植物來(lái)說(shuō)，不同類型的植物、不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)水的需求都會(huì)有所不同，總的來(lái)說(shuō)，進(jìn)行植物灌溉最佳時(shí)期就是植物在生長(zhǎng)期間缺水時(shí)期。因此，在光伏雨水回收利用系統(tǒng)中利用不同傳感器，實(shí)現(xiàn)植物種植區(qū)域內(nèi)的土壤溫濕度、PH值、空氣溫濕度等各項(xiàng)對(duì)植物生長(zhǎng)會(huì)造成影響的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)監(jiān)控獲取到數(shù)據(jù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物灌溉時(shí)的具體水量，以及時(shí)機(jī)進(jìn)行確定，確保灌溉的合理性，保證植物健康生長(zhǎng)。

2 光伏雨水回收利用系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例分析

結(jié)合某小區(qū)生小農(nóng)場(chǎng)中的光伏雨水回收利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行身入分析。該小農(nóng)場(chǎng)年平均日照時(shí)長(zhǎng)約為1118h，主要集中在春季和夏季兩個(gè)季節(jié)，年降雨量約為1157mm，總的來(lái)說(shuō)，該區(qū)域降雨相對(duì)較為豐富，應(yīng)用光伏雨水回收利用系統(tǒng)可行，能夠取得不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

在光伏雨水回收利用系統(tǒng)具體應(yīng)用時(shí)，為了最大程度降低小農(nóng)場(chǎng)中樹木，以及周圍建設(shè)的各種高度不同建筑物對(duì)太陽(yáng)能電池中各項(xiàng)組件而遮擋引起的熱斑效應(yīng)，避免工程破壞小農(nóng)場(chǎng)，利用金屬桿支撐太陽(yáng)能組件，確保其在應(yīng)用時(shí)穩(wěn)定。

光伏雨水回收利用系統(tǒng)中的集雨裝置如果整體高度偏低，頂部口徑過(guò)大，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，勢(shì)必都會(huì)對(duì)地面上種植的各項(xiàng)植植物生長(zhǎng)造成較為嚴(yán)重影響，導(dǎo)致植物出現(xiàn)生長(zhǎng)過(guò)慢等問(wèn)題，但是，若整體設(shè)計(jì)高度過(guò)高，其在應(yīng)用過(guò)程中受大風(fēng)等因素影響，容易發(fā)生倒塌事故，因此為了提高裝置安全性，保證其在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)事故，要加設(shè)防倒拉鎖等各種裝置，這也就提高了成本。本次系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的集雨裝置采用碳鋼材料制作而成，在綜合考慮種植的植物和周圍建筑高度和密集程度基礎(chǔ)上，最終決定讓其與地面保持2.2m高度，內(nèi)部采取中空結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了避免其在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕，導(dǎo)致其性能遭受破壞，無(wú)法滿足應(yīng)用需求，在其表面涂抹了防銹漆，避免出現(xiàn)銹蝕問(wèn)題[3]。

在裝置頂端利用不銹鋼網(wǎng)孔作為頂部濾網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂部的保護(hù)，避免落葉、塑料袋等各種物質(zhì)進(jìn)入到管道內(nèi)部，導(dǎo)致管道發(fā)生堵塞問(wèn)題。對(duì)于集雨罩在設(shè)計(jì)上可以采用倒錘形，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，能夠提高雨水收集效率，而且可以讓陽(yáng)光照射到地面植物上，避免大面積遮擋植物，影響植物光合作用。通過(guò)對(duì)光伏雨水回收利用系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，可以收集到大量雨水，利用導(dǎo)水管讓雨水流入到了蓄水池中，整個(gè)系統(tǒng)一共設(shè)計(jì)體積大小為1m3蓄水池兩個(gè)，分別記作蓄水池A和蓄水池B，其中蓄水池A連接集雨裝置，連接部位必要緊密，不得出現(xiàn)雨水泄露問(wèn)題，以免發(fā)生滲漏，影響其應(yīng)用，針對(duì)采集到的雨水經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾處理之后，采用直流泵將處理后的雨水受到蓄水池B中，利用直流泵將蓄水池B與灌溉系統(tǒng)連接到一起。為了確保蓄水池的作用能夠得到合理發(fā)揮，需要將水位傳感器安裝在蓄水池中，同時(shí)，要還要設(shè)計(jì)自來(lái)水旁路，依據(jù)蓄水池內(nèi)水位的改變，通過(guò)自動(dòng)方式，采用直流電磁閥實(shí)現(xiàn)自來(lái)水補(bǔ)水，或者采用直流泵，完成相排水作業(yè)。光伏雨水回收利用系統(tǒng)中采用的直流泵要依據(jù)供水的實(shí)際需求進(jìn)行選擇，確保采用的直流泵能夠滿足應(yīng)用需求[4]。

由于本次分析的小農(nóng)場(chǎng)中種植的植物以花木類植物為主，因此，在具體灌溉時(shí)采取小水量方式進(jìn)行，為了達(dá)到小水量灌溉需求，而且能夠保持長(zhǎng)時(shí)間灌溉，不會(huì)出現(xiàn)斷灌溉情況，提高水資源利用率，滿足植物生長(zhǎng)需求，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了滴灌和空中噴散方式。滴灌在地面布設(shè)上要圍繞整個(gè)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，灌溉水通過(guò)滴灌以水滴方式進(jìn)入到土壤，這能夠提高灌溉水的利用率，以最少的灌溉水量為代價(jià)，滿足植物生長(zhǎng)需求。而空中分散覆蓋的直徑約為5.5m，通過(guò)這一方式進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溫度和空氣濕度的合理調(diào)節(jié)，為植物生長(zhǎng)營(yíng)造一個(gè)良好生長(zhǎng)環(huán)境。光伏雨水回收利用系統(tǒng)在小農(nóng)場(chǎng)調(diào)試成功，投入應(yīng)用，正常運(yùn)行，其符合光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)，獲得到了電力部門認(rèn)可，并入了電網(wǎng)中，發(fā)揮出了期望的作用。

3 結(jié)語(yǔ)：

光伏雨水回收利用系統(tǒng)的在小農(nóng)場(chǎng)中應(yīng)用，符合可持續(xù)發(fā)展理念，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用能夠?qū)⒆匀唤缰羞^(guò)的太陽(yáng)能與降雨合理結(jié)合到一起，這減少了電能消耗，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)水資源的有效保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐圣楠，馮秋萍，余佳，王斯海.一種雨水收集再利用裝置在某公寓樓排水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（05）：124-125.

[2]葉麗影，楊曉汾，張玉敏.低碳經(jīng)濟(jì)視角下城市水景社區(qū)雨水收集與再利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2020，45（03）：179-183.

[3]張一鳴，黃炳坤，匡麗君，胡世雄.綠色屋頂在小強(qiáng)度降水時(shí)雨水收集及測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（13）：194-195.

[4]張瑞，顧偉東，王鳳飛.施工過(guò)程中水回收與再利用技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用[J].建筑施工，2018，40（12）：2186-2188.