太阳能热利用在生态旅游景区的应用初探

摘 要：生态旅游强调旅游对象的保护，寻求生态旅游业对环境和人类福利的最优贡献。太阳能是清洁、可再生的能源，对于以可持续发展思想为规划原则的生态旅游景区来说，如能通过太阳能收集装置将太阳能转化为热能，进而替代煤炭等传统、不可再生、高污染能源，降低生态旅游景区发展过程中对自然环境的破坏，将会是生态旅游可持续发展的有力保障。

关键词：太阳能；热利用；生态旅游；应用

中图分类号：F590.3 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2011）35-0012-02

世界上越来越多的国家认识到，能够持续发展的社会应该是既能满足社会需要，而又不危及后代人前途的社会。因此，尽可能多地用洁净能源代替含碳量高的矿物能源，是能源建设应该遵循的原则。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来，大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。太阳能是可再生能源，对环境无任何污染，太阳能热利用为人类创造了一种新的生活形态。在生态旅游景区的规划与开发过程中，应将太阳能的热利用技术结合实地情况加以推广实施，降低生态旅游景区经营过程中对环境的污染与破坏，实现旅游业可持续发展的长远目标。

一、太阳能热利用

就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，太阳能热利用主要有太阳能集热器、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。

（一）太阳能集热器

太阳能集热器是在太阳能热系统中接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。太阳能集热器按传热工质可分为液体集热器和空气集热器；按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器；另外还有一种真空集热器。

（二）太阳能热水系统

早期最广泛的太阳能应用即太阳能热水系统，现今此类装置在世界各地已有较高的普及率。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分，此外还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照、冬季以及发电装置以备电厂不能供电情况下的使用。按照循环方式，太阳能热水系统可分为自然循环式和强制循环式两种。

（三）太阳能暖房

太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统及室内暖房风扇系统所组成。其工作原理是由太阳辐射产生的热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，再供热至房间。太阳能暖房采用无储热装置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计，也可将太阳能直接用于热电或光电方式发电再加热房间，透过冷暖房的热装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置，其将热水通至储热装置之中，然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热或利用另一种液体流至储热装置中吸热，在利用风扇吹送被加热空气至室内，而达到暖房效果。

（四）太阳能发电

太阳能发电直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。目前，太阳能发电主要应用的是太阳能离网发电系统和太阳能并网发电系统。太阳能离网发电系统中的太阳能控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存；当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。太阳能并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的电能不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。太阳能并网发电系统直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。

二、我国太阳能总辐射量分区

我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4千瓦时每平方米。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区：

一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6 680―8 400兆焦每平方米，相当于日辐射量5.1―6.4千瓦时每平方米。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西部等地。尤以西部最为丰富，最高达2 333千瓦时每平方米（日辐射量6.4千瓦时每平方米），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。

二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5 850―6 680兆焦每平方米，相当于日辐射量4.5―5.1千瓦时每平方米。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、东南部和新疆南部等地。

三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5 000―5 850兆焦每平方米，相当于日辐射量3.8―4.5千瓦时每平方米。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。

四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4 200―5 000兆焦每平方米，相当于日辐射量3.2―3.8千瓦时每平方米。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。

五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3 350―4 200兆焦每平方米，相当于日辐射量只有2.5―3.2千瓦时每平方米。

三、太阳能热利用在生态旅游景区的应用

（一）生态旅游与太阳能热利用

生态旅游是具有生态可持续性的自然旅游方式，它以相对未被侵扰的自然区域为基础，其活动不破坏环境，不会导致自然环境退化，并直接促进保护区的持续保护与管理，而且遵循适当的与合理的管理方法。生态旅游区在总体规划和具体旅游项目实施中，通过对未来生态旅游发展状况的构想与安排，强调对旅游对象的保护，寻求生态旅游业对环境保护和人类福利的最优贡献。生态旅游区规划中的“清洁生产”原则是对生态过程与产品采取整体预防性的环境策略，以减少生态旅游区在经营使用过程中对人类及环境的可能危害。这一概念的主旨在于生态旅游区的宾馆、饭店等接待设施的规划设计时，考虑合理利用能源、不向环境排放污染物，减少木材砍伐以及保护植被的建筑材料，所有的垃圾、废物应认真处理，不能污染空气、水源和土壤。

我国太阳能资源丰富，上述太阳能总辐射量属一类、二类及三类的地区均可考虑将清洁无污染的太阳能转化为热能，替代传统能源在生态旅游景区接待设施中的使用，这一做法多方面迎合了生态旅游规划中“清洁生产”的原则与构想。太阳能热利用在采集太阳能并将其转化为热能的过程中使用的太阳能热水、太阳能暖房以及太阳能发电技术，能够在降低或消除对生态环境破坏的前提下，提供安全可靠的能源供生态旅游区使用。太阳能热利用技术高度符合了生态旅游生态、经济与社会效益并重的核心思想，可操作性强。如能在实际规划建设中合理运用美学、生态学等原理进行指导，协调自然环境、人文环境和人工建筑的关系，这种新型的能源利用方式必将谋福于当地旅游业发展。

（二）多种太阳能热利用技术适宜在生态旅游景区使用

生态旅游区多处偏僻的地区，传统供电线路的铺设等基础设施建设正是易破坏自然环境的环节，但利用太阳能设备则会保护自然环境。太阳能发电的核心装置在景区内，无需由外部长距离输送，减少了传统输电线路中大量电线杆等装置的架设，将由能源供给带来的生态性破坏降至最低点。太阳能并网发电系统更是将电能直接输入电网，免除蓄电池储能和释放的过程，减小能量损耗，降低系统成本。北方的生态旅游区的服务及接待设施在冬季均需要人为供暖，传统的供暖以煤炭为能源来源，煤炭燃烧过程中产生的大量废气和废渣，对大气及土壤环境造成了严重的污染。太阳能暖房技术能够很好地解决环境污染问题，此种技术的太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统及室内暖房风扇系统等均不会对环境产生任何形式的污染。生态旅游区中的饭店、旅馆等接待设施一年四季几乎都需要热水的供应，简单易行且成本低廉的太阳能热水装置可以在生态旅游景区大范围推广使用，是目前可操作性最强的一类太阳能热利用设施。

四、目前太阳能热利用过程中面临的问题

（一）太阳能的分散性导致设备造价较高

到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的收集和转换设备，导致形成太阳能热利用设施较高的造价。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展将会受到经济因素的制约。

（二）太阳能的不稳定性

由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。

参考文献：

[1] 何梓年.太阳能热利用[M]. 北京：中国科学技术大学出版社，2009：6-48.

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