太阳能庭院灯在小区内的设计与安装

一、总述

近年来，我国光电产业呈现快速增长态势，已形成专业化、规模化的光电产业链条。国家支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”，对于太阳能利用实施财政扶植政策。太阳能光伏电站、太阳能路灯等光电利用项目，产品在全国以较快速度建成、投产，光电产品在实际中得以应用。山东黄金太阳科技发展有限公司2004年涉足太阳能光电产业，对太阳能光电产品的利用研究开发、利用，已先后安装了太阳能楼道灯、太阳能庭院灯、太阳能路灯、太阳能草坪灯，所安装的工程多数是独立运行的太阳能光电照明系统，但在小区内安装太阳能庭院灯，因受

周围环境的制约，电池板需要与照明灯具分开安装，保证整个系统与建筑融为一体。本文就太阳能庭院灯在小区内的设计与安装作详细介绍。

二、太阳能庭院灯工作原理

太阳能发电工作原理：太阳能电池是对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程，是由太阳能电池板来完成。庭院灯配备太阳能电池板外，还必须主要配备蓄电池、控制器、灯具。蓄电池用来把太阳能电池板产生的电存储起来，在需要的时候向外供电；控制器把太阳能电池板、蓄电池、负载连接起来，太阳能电池板发电时向蓄电池传送电能，负载需要供电时从蓄电池把电能按照设定的方式传送给负载，并具有防反充、过充、过放的功能；庭院灯所用负载即灯具，采用LED灯、节能灯或其它节能光源。其系统工作原理图如下：

太阳

三、设计方案

首先要确定所安庭院灯的地理位置，全年日辐照量等因素来确定整个系统的配置。现以枣庄当地一个居民小区安装实例，来介绍光伏系统中的容量设计（简易算法）。

工程类型：居民小区太阳能照明工程。

地理位置：北纬36.2°，东经118.4°。

全年日辐照量：5124.6 MJ/㎡。

工程规模、要求：数盏庭院灯，灯高3.6米，每盏10W，光源LED。连续5天阴雨天能正常工作。

1、相关组件选择：

24VLED：选择LED照明，LED灯使用寿命长，价格合理，可以在夜

间行人稀少时段实现功率调节，有利于节电，从而可以减少电池板的配置，节约成本。每瓦65-75lm左右，光衰小于年≤5％；

12V 蓄电池（串24V）：选择铅酸免维护蓄电池，价格适中，性能稳定；

24V电池板：一个小区内有多幢楼，道路较多，在楼前与楼后的道路旁安装庭院灯，可以两盏灯共用一块电池板，选用24V，施工方便，转换率15％以上单晶正片；

24V控制器：MCT充电方式、防过充、过放，光控+时控控制；

3.6M灯杆：材料Q235A，杆及附件经热镀锌处理，灯杆喷塑处理。

2、20瓦（两只相邻灯共用一块板）方案配置

当地日均有效光照以4h计算；

每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点为例）

满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。

电流＝20W÷24V ＝0.84 A

（1）计算蓄电池＝0.84A × 10h ×（5＋1）天

＝50.4AH

蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流损耗（加20％损耗，包括恒流源、线损等）

实际蓄电池需求＝50.4AH 加20％预留容量、再加20％损耗

50.4AH ÷ 80% × 120% ＝ 76AH

实际蓄电池为24V /76AH，需要两组12V,80AH蓄电池。

（2）计算电池板：

WP÷35.7V ＝（0.84A ×10h × 120％）÷ 4 h

WP ＝90W

实际恒流源损耗、线损等综合损耗在30％左右

电池板实际需求＝90W × 120％＝ 120W

四、安装施工方案

庭院灯的安装施工根据设计方案，主要考虑小区内周围环境，依照道路现场实际情况制定比较灵活的施工方案。庭院灯分体安装时，可以一个独立的光伏系统供多盏庭院灯，一个小区内安装一个或多个光伏系统。采用24V供电系统时，从电池板至光源走线的长度最好不要超过110米。以下以我们当地一个居民小区的安装实例（附图1）。

1、电池板的安装：

根据当地的纬度确定电池板倾斜角度，枣庄当地选取42度，面朝南。

用40*40镀锌角钢焊接支架，支架用膨胀螺丝固定在侧墙上。

在支架上焊接直径8MM的钢筋，长度1~2米，支架用钢筋连接在楼顶避雷带上。

在支架上打孔，用Φ8MM或Φ6MM的不锈钢螺丝，把电池板固定在支架上。

2、蓄电池安装：

首先应检查蓄电池的包装有无损坏，然后仔细拆开包装逐只检查电池是否完好；并检查电池出厂日期。

所安蓄电池的电压DC12V，80AH，两个同型号同规格串联，提供24V供电。

两个蓄电池放入地埋箱（200型），地埋箱出线口打胶后，用步步紧扣紧固保护管（带钢丝供水管），保护管另一端引出线后用硅酮密封胶封口，防止进水。

挖地埋箱挖坑尺寸：与庭院灯底座相邻点，深700MM，长600MM，宽550MM。

地埋箱池：用单砖水泥围砌，把装好蓄电池的地埋箱放入池内，引出线管，上盖水泥板。

电池之间的相互连接，极性必须正确，并且要连接十分牢固。电池组连接好后，将电池组的正极、负极分别与电源控制器的正极、负极相对应连接牢固。然后在连接部位涂抹一层凡士林。（见图2

3、控制器安装

控制器采用太阳能电源*器，面板功能如下：

光电池充电蓄电池模式数字

指示灯（1） LED显示

系统状态轻触负载开关按钮

指示灯（2）

负载指示灯（3）

+ - + - + -

光电池蓄电池负载

连接线时先接控制器上蓄电池的接线端子，然后连接光伏电池板导线，最后连接负载端子。一定要注意蓄电池，光伏电池板、负载+，-极不能接反，光伏电池板、蓄电池连接线不能短路。

控制器放在灯柱内，用螺栓固定好，灯柱上仓门锁紧。

4、灯座基础

混凝土浇筑，标号：C20。尺寸：长400mm*宽400mm*深500mm，预埋螺检M16mm，长度450mm，中间加两道Φ6mm的加强筋。（见图3）

5、电线的铺设

所用连接导线全部穿管，从楼顶下线，可以从穿线井引下来，也可以从楼面沿落水管走线管，楼顶下线用ø25mm穿线管，地下走线用ø20mm穿线管，穿线管连接处用管节，弯头，三通，用胶密封。特殊地方用金属供水软管连接，做好防水。连接导线多数用BVR2*2.5mm2护套线。