太陽能熱利用在生態(tài)旅游景區(qū)的應(yīng)用初探

摘 要：生態(tài)旅游強(qiáng)調(diào)旅游對象的保護(hù)，尋求生態(tài)旅游業(yè)對環(huán)境和人類福利的最優(yōu)貢獻(xiàn)。太陽能是清潔、可再生的能源，對于以可持續(xù)發(fā)展思想為規(guī)劃原則的生態(tài)旅游景區(qū)來說，如能通過太陽能收集裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而替代煤炭等傳統(tǒng)、不可再生、高污染能源，降低生態(tài)旅游景區(qū)發(fā)展過程中對自然環(huán)境的破壞，將會是生態(tài)旅游可持續(xù)發(fā)展的有力保障。

關(guān)鍵詞：太陽能；熱利用；生態(tài)旅游；應(yīng)用

中圖分類號：F590.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2011）35-0012-02

世界上越來越多的國家認(rèn)識到，能夠持續(xù)發(fā)展的社會應(yīng)該是既能滿足社會需要，而又不危及后代人前途的社會。因此，盡可能多地用潔凈能源代替含碳量高的礦物能源，是能源建設(shè)應(yīng)該遵循的原則。能源問題是世界性的，向新能源過渡的時期遲早要到來，大力開發(fā)新能源和可再生能源的利用技術(shù)將成為減少環(huán)境污染的重要措施。太陽能是可再生能源，對環(huán)境無任何污染，太陽能熱利用為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)。在生態(tài)旅游景區(qū)的規(guī)劃與開發(fā)過程中，應(yīng)將太陽能的熱利用技術(shù)結(jié)合實(shí)地情況加以推廣實(shí)施，降低生態(tài)旅游景區(qū)經(jīng)營過程中對環(huán)境的污染與破壞，實(shí)現(xiàn)旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

一、太陽能熱利用

就目前來說，人類直接利用太陽能還處于初級階段，太陽能熱利用主要有太陽能集熱器、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽能發(fā)電等方式。

（一）太陽能集熱器

太陽能集熱器是在太陽能熱系統(tǒng)中接受太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置。太陽能集熱器按傳熱工質(zhì)可分為液體集熱器和空氣集熱器；按采光方式可分為聚光型集熱器和吸熱型集熱器；另外還有一種真空集熱器。

（二）太陽能熱水系統(tǒng)

早期最廣泛的太陽能應(yīng)用即太陽能熱水系統(tǒng)，現(xiàn)今此類裝置在世界各地已有較高的普及率。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分，此外還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應(yīng)無日照、冬季以及發(fā)電裝置以備電廠不能供電情況下的使用。按照循環(huán)方式，太陽能熱水系統(tǒng)可分為自然循環(huán)式和強(qiáng)制循環(huán)式兩種。

（三）太陽能暖房

太陽能暖房系統(tǒng)是由太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統(tǒng)及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)所組成。其工作原理是由太陽輻射產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)的工作流體將熱能儲存，再供熱至房間。太陽能暖房采用無儲熱裝置而直接將熱能用到暖房的直接式暖房設(shè)計，也可將太陽能直接用于熱電或光電方式發(fā)電再加熱房間，透過冷暖房的熱裝置方式供作暖房使用。最常用的暖房系統(tǒng)為太陽能熱水裝置，其將熱水通至儲熱裝置之中，然后利用風(fēng)扇將室內(nèi)或室外空氣驅(qū)動至此儲熱裝置中吸熱或利用另一種液體流至儲熱裝置中吸熱，在利用風(fēng)扇吹送被加熱空氣至室內(nèi)，而達(dá)到暖房效果。

（四）太陽能發(fā)電

太陽能發(fā)電直接將太陽能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能存儲在電容器中，以備需要時使用。目前，太陽能發(fā)電主要應(yīng)用的是太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能控制器對所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存；當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機(jī)以及燃料電池等產(chǎn)生的電能不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。

二、我國太陽能總輻射量分區(qū)

我國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4千瓦時每平方米。根據(jù)各地接受太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為五類地區(qū)：

一類地區(qū)為我國太陽能資源最豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量6 680—8 400兆焦每平方米，相當(dāng)于日輻射量5.1—6.4千瓦時每平方米。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最為豐富，最高達(dá)2 333千瓦時每平方米（日輻射量6.4千瓦時每平方米），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。

二類地區(qū)為我國太陽能資源較豐富地區(qū)，年太陽輻射總量為5 850—6 680兆焦每平方米，相當(dāng)于日輻射量4.5—5.1千瓦時每平方米。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。

三類地區(qū)為我國太陽能資源中等類型地區(qū)，年太陽輻射總量為5 000—5 850兆焦每平方米，相當(dāng)于日輻射量3.8—4.5千瓦時每平方米。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地。

四類地區(qū)是我國太陽能資源較差地區(qū)，年太陽輻射總量4 200—5 000兆焦每平方米，相當(dāng)于日輻射量3.2—3.8千瓦時每平方米。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。

五類地區(qū)主要包括四川、貴州兩省，是我國太陽能資源最少的地區(qū)，年太陽輻射總量3 350—4 200兆焦每平方米，相當(dāng)于日輻射量只有2.5—3.2千瓦時每平方米。

三、太陽能熱利用在生態(tài)旅游景區(qū)的應(yīng)用

（一）生態(tài)旅游與太陽能熱利用

生態(tài)旅游是具有生態(tài)可持續(xù)性的自然旅游方式，它以相對未被侵?jǐn)_的自然區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)，其活動不破壞環(huán)境，不會導(dǎo)致自然環(huán)境退化，并直接促進(jìn)保護(hù)區(qū)的持續(xù)保護(hù)與管理，而且遵循適當(dāng)?shù)呐c合理的管理方法。生態(tài)旅游區(qū)在總體規(guī)劃和具體旅游項(xiàng)目實(shí)施中，通過對未來生態(tài)旅游發(fā)展?fàn)顩r的構(gòu)想與安排，強(qiáng)調(diào)對旅游對象的保護(hù)，尋求生態(tài)旅游業(yè)對環(huán)境保護(hù)和人類福利的最優(yōu)貢獻(xiàn)。生態(tài)旅游區(qū)規(guī)劃中的“清潔生產(chǎn)”原則是對生態(tài)過程與產(chǎn)品采取整體預(yù)防性的環(huán)境策略，以減少生態(tài)旅游區(qū)在經(jīng)營使用過程中對人類及環(huán)境的可能危害。這一概念的主旨在于生態(tài)旅游區(qū)的賓館、飯店等接待設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計時，考慮合理利用能源、不向環(huán)境排放污染物，減少木材砍伐以及保護(hù)植被的建筑材料，所有的垃圾、廢物應(yīng)認(rèn)真處理，不能污染空氣、水源和土壤。

我國太陽能資源豐富，上述太陽能總輻射量屬一類、二類及三類的地區(qū)均可考慮將清潔無污染的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，替代傳統(tǒng)能源在生態(tài)旅游景區(qū)接待設(shè)施中的使用，這一做法多方面迎合了生態(tài)旅游規(guī)劃中“清潔生產(chǎn)”的原則與構(gòu)想。太陽能熱利用在采集太陽能并將其轉(zhuǎn)化為熱能的過程中使用的太陽能熱水、太陽能暖房以及太陽能發(fā)電技術(shù)，能夠在降低或消除對生態(tài)環(huán)境破壞的前提下，提供安全可靠的能源供生態(tài)旅游區(qū)使用。太陽能熱利用技術(shù)高度符合了生態(tài)旅游生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益并重的核心思想，可操作性強(qiáng)。如能在實(shí)際規(guī)劃建設(shè)中合理運(yùn)用美學(xué)、生態(tài)學(xué)等原理進(jìn)行指導(dǎo)，協(xié)調(diào)自然環(huán)境、人文環(huán)境和人工建筑的關(guān)系，這種新型的能源利用方式必將謀福于當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展。

（二）多種太陽能熱利用技術(shù)適宜在生態(tài)旅游景區(qū)使用

生態(tài)旅游區(qū)多處偏僻的地區(qū)，傳統(tǒng)供電線路的鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正是易破壞自然環(huán)境的環(huán)節(jié)，但利用太陽能設(shè)備則會保護(hù)自然環(huán)境。太陽能發(fā)電的核心裝置在景區(qū)內(nèi)，無需由外部長距離輸送，減少了傳統(tǒng)輸電線路中大量電線桿等裝置的架設(shè)，將由能源供給帶來的生態(tài)性破壞降至最低點(diǎn)。太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)更是將電能直接輸入電網(wǎng)，免除蓄電池儲能和釋放的過程，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。北方的生態(tài)旅游區(qū)的服務(wù)及接待設(shè)施在冬季均需要人為供暖，傳統(tǒng)的供暖以煤炭為能源來源，煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的大量廢氣和廢渣，對大氣及土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。太陽能暖房技術(shù)能夠很好地解決環(huán)境污染問題，此種技術(shù)的太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統(tǒng)及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)等均不會對環(huán)境產(chǎn)生任何形式的污染。生態(tài)旅游區(qū)中的飯店、旅館等接待設(shè)施一年四季幾乎都需要熱水的供應(yīng)，簡單易行且成本低廉的太陽能熱水裝置可以在生態(tài)旅游景區(qū)大范圍推廣使用，是目前可操作性最強(qiáng)的一類太陽能熱利用設(shè)施。

四、目前太陽能熱利用過程中面臨的問題

（一）太陽能的分散性導(dǎo)致設(shè)備造價較高

到達(dá)地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，導(dǎo)致形成太陽能熱利用設(shè)施較高的造價。在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)，太陽能利用的進(jìn)一步發(fā)展將會受到經(jīng)濟(jì)因素的制約。

（二）太陽能的不穩(wěn)定性

由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。

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[責(zé)任編輯 李 可]