太阳能庭院灯

太阳能道路照明装置是一种利用太阳能作为能源的照明装置，因其具有不受市电供电影响，不用开沟埋线或架空电线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装而且安装成本低等特点而受到人们的广泛关注。太阳能道路照明装置的主要应用就是太阳能庭院灯。其广泛应用于乡村旅游道路，城乡结合公路、偏远山区等，尤其适合安装在交通不便的偏远山区和不方便接入市电的地区，具有广泛的市场前景。

2.1现场勘查

      太阳能庭院灯由于采用太阳能辐射进行发电，对于庭院灯安装的具体地点具有特殊的要求，太阳能庭院灯安装前必须对安装地点进行现场勘查。勘查的内容主要有：

      1、察看安装路段道路两侧（主要是南侧或东、西两侧）是否有树木、建筑等遮挡,有树木或者建筑物遮挡可能影响采光的，测量其高度以及与安装地点的距离，计算确定其是否影响太阳能电池组件采光；对太阳能光照的一般要求是太阳能光照至少能保证上午9：00至下午3：00之间不能有影响采光的遮挡。

      2、观察太阳能灯具安装位置上空是否有电缆、电线或其它影响灯具安装的设施（注意：严禁在高压线下方安装太阳能灯具）；

      3、了解太阳能庭院灯基础及电池舱部位地下是否有电缆、光缆、管道或其它影响施工的设施，是否有禁止施工的标志等。安装时尽量避开以上设施，确实无法避开时，请与相关部门联系，协商同意后方可进行施工。

      4、避免在低洼或容易造成积水的地段安装；

      5、对安装地段进行现场拍照；

      6、测量路段的宽度、长度、遮挡物高度和距离等参数，记录路向并和照片等资料一起提供给方案设计者供参考。

2.2安装布置

1、根据道路的宽度、照明要求，选择安装布灯方式：

a、单侧布置

b、双侧对称布置；

c、双侧交错布置

道路照明用的照明器的布置可采用在道路两侧对称布置、交错布置，一侧布置，路中央悬挂布置等形式，视道路宽度选用。通常是超过20米宽的道路和迎宾道路采用两侧对称布置，15～20米宽的道路可考虑两侧交错布置，较窄的道路可用一侧布置。

2.3光源选择

2.3.1太阳能庭院灯光源的选择原则是选择适合环境要求、光效高、寿命长的光源。同时为了提高太阳能发电的使用效率，尽量选择直流输入光源，避免由于引入逆变器而带来的功率损失（由于小型逆变器的效率比较低，一般低于80%）。

常用的光源类型有：三基色节能灯、高压钠灯、低压钠灯、LED、陶瓷金卤灯、无极灯等。现针对应用最多的太阳能灯具光源加以分析比较：

下表为常见直流输入光源的特性表：

表2常见直流输入光源特征一览表

灯具的选择主要考虑反射性，照度，维护系数等

道路照明的质量一般可用路面亮度、均匀度、眩光、诱导性4个指标衡量。亮度是道路表面单位面积上反射出的光量，以尼特为单位。均匀度是路面上亮度分布的均匀程度，如分布不均匀，则障碍难以被发现，驾驶员的视觉舒适感差。眩光是强光直射驾驶员眼睛使其产生视觉障碍而看不清物体的现象。诱导性是用照明告知驾驶员有关前方道路线形、起伏、交叉、车流分合的有关信息。

道路照明用的照明器的布置可采用在道路两侧对称布置、交错布置，一侧布置，路中央悬挂布置等形式，视道路宽度选用。通常是超过20米宽的道路和迎宾道路采用两侧对称布置，15～20米宽的道路可考虑两侧交错布置，较窄的道路可用一侧布置。

2.3.2道路照明的质量主要表现在以上4个方面：
1、亮度水平
    道路平均亮度按道路等级有不同的亮度要求。一般快速路和主干道沥青路面都需要2cd/m2以上的亮度要求。次干道和辅助道路或小区道路要求相对较低。具体可以参照现行道路照明设计规范。
2、平均照度
    平均照度指路面所有照度的平均值，是照明强度单位，一般用Lx来表示。
3、眩光
  道路照明应努力在不舒适眩光限制在一定范围内。一般用G值来表示。 　　一般情况下，G=7（G=1将令人无法忍受，俗称光污染）
4、视觉诱导
要让驾驶员在一定距离外能立即辨认出这条道路的方向，特别是他自己要走的那条路的方向 　　路照明灯具一般分为3类：
    1.截光型 2.半截光型   3.非截光型
    前2类适合于城市大多数路面的照明，路面亮度高，照度均匀。缺点是当灯具点亮后因眩光的影响无法体现出灯具本身的造型。后者适用于庭院照明，灯型美观，缺点是光源浪费严重且照度不高。

2.4系统配置计算

2.4.1峰值日照时数的计算

公式如下：峰值日照时数=A/(3.6×365)

A为倾斜面的上年辐照总量，单位为MJ/m²

例如：某地的方阵面上的年辐照为6207 MJ/m²，则年峰值日照时数为：

6207÷3.6÷365=4.72小时

2.4.2系统电压的确定

1、太阳能庭院灯光源的直流输入电压作为系统电压，一般为12V或24V，在太阳能组件电压为36V时，蓄电池电压要求不低于组件电压的2/3，所以蓄电池、控制器和光源的电压都要选择在24V.同理组件的电压是18V的话，蓄电池、控制器和光源电压不低于直接的2/3的电压即12V,特殊情况下也可以选择交流负载，但必须增加逆变器才能工作；

2、选择交流负载时，系统的直流电压在条件允许的情况下，尽量提高系统电压，以减少线损；

3、系统直流输入电压选择还要兼顾控制器、逆变器等电器件的选型。

2.4.3控制器

控制器不锈钢为材质，美观耐用，充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备(具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等并可实现规定时段半功率控制。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池，能实现很高的性价比。

控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，

2.4.4太阳能板的容量计算

对于太阳能庭院灯，整体系统配置计算公式如下：

          P= 光源功率×光源工作时间/峰值日照时数

 其中P为电池组件的功率，单位为W； 

    光源工作时间单位为h；

峰值日照时数单位为h；

0.9分别为蓄电池的库仑效率和电池组件衰减、方阵组合损失、尘埃遮挡等综合系数；组件衰减10年功率仍能达到原来的90%以上,但一般不是电站的话，这个损耗一般不考虑在内，会直接影响成本。太阳能电池组件为单晶硅材料，使用寿命不低于25年。

例如：光源功率为50W，每天工作10小时，当地的年日照时数为3.0，则需要的太阳能板功率为p=50w*10h/3h=167w，在选择太阳能组件的时候还要考虑到连续阴雨天蓄电池的电量存储，所以一般都要比每天光源的功率消耗要大一些，以便应付连续阴雨天的电量供应。

光伏电池组件的材料是A版单晶硅片外观无划痕，无隐裂，无指纹，头发等杂质，无崩边缺角无应力片，使用寿命25年。B版是缺陷的电池片也可以理解成残次品，具体使用年限就看运气的好坏了，这个到时候客户如果觉得成本太高的话可以考虑推荐，

2.4.5蓄电池容量计算

首先根据当地的阴雨天情况确定选用的蓄电池类型和蓄电池的存贮天数，一般北方选择的存贮天数在3~5天，西部少雨地区可以选用2天，南方的多雨地区存贮天数可以适当增加。容量计算公式如下：

蓄电池容量=负载功率×日工作时间×存贮天数÷放电深度÷系统电压

其中：蓄电池容量单位为Ah;

      负载功率单位为W；

      日工作时间单位为h；

      存贮天数单位为d；

      放电深度，一般取0.8左右

      系统电压单位为V

例如：光源功率为50W，每天工作10小时，蓄电池存贮天数为4天，则需要的蓄电池容量为：50*10*4/0.8/24=104Ah

然后根据系统电压和容量的要求选配蓄电池。

以上计算蓄电池的最低工作温度低于-20℃至40℃条件下质量稳定。蓄电池有铅酸的，有胶体的，有锂电池，有电容电池不同材质，而铅酸蓄电池是有毒性的，不易埋在地下，以免被老鼠动物之类破坏保护壳，造成环境污染，而太阳能庭院灯的蓄电池一般采用有胶体蓄电池，其中铅酸蓄电池为液体蓄电池。

2.4.6平均照度计算

    在对道路进行照明设计时，对照度、亮度及均匀度的计算是必不可少的，一般情况下可以采用道路照明设计软件或照明计算表进行计算，也可以根据灯具的配光曲线进行简单的计算。下面给出常用道路的平均照度计算公式，读者可以进行照度计算或者根据照度计算庭院灯间距及光源功率等参数，供读者自行参考。

计算公式

其中：F---光源的总光通量（lm）；

      U---利用系数（由灯具利用系数曲线查出）；

      K---维护系数；

      W---道路宽度（m）；

      S---庭院灯安装间距（m）；

      N---与排列方式有关的数值，当庭院灯一侧排列或交错排列时N=1，相对矩形排列时N=2。

2.4.7灯杆设计

      太阳能庭院灯常用的是钢质锥形灯杆，其特点是美观、坚固、耐用，且便于做成各种造型，加工工艺简单、机械强度高。常用锥形灯杆的截面形状有圆形、六边形、八边形等，锥度多为1：90，1：100，壁厚根据灯杆的受力情况一般选在3-5mm。

      由于太阳能庭院灯工作的环境是室外，为了防止灯杆生锈腐蚀而降低结构强度，必须对灯杆进行防腐蚀处理。防腐蚀的方法主要是针对锈蚀原因采取预防措施。防腐蚀要避免或减缓潮湿、高温、氧化、氯化物等因素的影响。常用的方法如下：

      1、热镀锌：将经过前处理的制件浸入熔融的锌液中，在其表面形成锌和锌铁合金镀层的工艺过程和方法，锌层厚度在65-90um。镀锌件的锌层应均匀、光滑、无毛刺、滴瘤和多余结块，锌层应与钢杆结合牢固，锌层不剥离，不凸起。

      2 喷塑处理：热镀锌后再进行喷塑处理，喷塑粉末应选用室外专用粉末，涂层不得有剥落、龟裂现象。喷塑处理可以更高的提高钢杆的防腐性能，且大大提高灯杆的美观装饰性，颜色也可以有多种选择。

      此外，由于太阳能灯杆内安装有控制器等电气件（有的蓄电池也安装在灯杆内），设计太阳能灯杆除了要满足强度和造型方面的要求外，还必须注意灯杆防水性能和防盗性能，防止雨水进入灯杆内造成电气故障；维护门避免采用常规的工具就能打开（如内六角螺栓、钳子等），防止人为进行破坏或盗窃。

道庭院灯杆分为很多种，常用的有如下几种：
1.圆锥形灯杆 2.多边形灯杆 3.直杆 4.方形杆 5.多杆(双杆，3杆或4杆等)

2.4.8　太阳能电池组件支架、

太阳能电池组件支架所选取的材料要抗老化，不生锈、导电性能好。

1 倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。

2 抗风设计

在太阳能庭院灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。

每盏市灯电费=365天*0.97元/千瓦时*每天工作时间*灯的功率（千瓦）

2.5  太阳能庭院灯和市电庭院灯的比较

2.5.1太阳能庭院灯

环保，清洁可再生能源

前期投入成本较高

不消耗常规电能，不受市电供电影响，无需电费

不用开沟埋线

每年设备维护费低

安装周期短

使用寿命长

电源独立安全性能高

安装成本低

2.5.2市电庭院灯

前期投入成本会比太阳能庭院灯会低一些

受市电供电影响 每年有较高电费产生

需要挖沟、布线、填埋

设备更换频繁

管理维护费高

安装成本高，安装时间周期长