一种家用环保节能用电环境的研究设计

李俊桦

摘 要：概述了一种家用环保控电节能系统，详述了家用环保节能系统的具体的设计，应用结果表明此家用环保控电系统有效改善了家庭用电环境，确保家庭用电正常，实现用电环保节能降耗。

关键词：绿色家庭；环保节能；光伏

中图分类号：TH134.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0011-01

1 引言

近年来，国家对环保标准要求越来越高，加快新能源开发和利用，努力建设成资源节约型，环境友好型的和谐社会，实现绿色环保节能家园，是我们每一个人的责任与义务。目前我们现在所使用的电源大部分是煤炭发电，而发电厂烧煤炭所排出二氧化碳、二氧化硫等有害气体对我们的环境造成了很大的污染，空气质量变坏。节能环保对当前社会尤为重要，我们要充分利用清洁能源，比如风能、光能、核能等，替代能够造成环境污染的化石能源，尤其是太阳能作为一种绿色环保新能源，被有效的利用在家庭发电中，更是进入了飞速发展时期。

2 家庭用电存在影响环保节能的问题

现在家庭用电过程中，我们一般依靠国家电网供电系统实现所有设备供电，然而时代在发展，社会在进步，已不能满足于电力的供给和使用，而是更趋向于绿色环保用电。

随着生活水平的提高，家庭电器设备越来越多，耗电量大，特别是到了夏季，空调、热水器等设备应用比较频繁，突然跳闸断电现象比较频繁，给我们日常生活带来很大的不便。停电后通常我们会用蜡烛来解决照明问题，而点燃的蜡烛会产生出甲醛、乙醛、丙烯醛等有害气体，给环境造成较大的污染。

目前家庭用电越来越趋向于智能化，许多家庭中所有的用电器和手动开关进行统一管理，有时我们外出大部分电器需要關闭，我们通常会切断供电总开关，停止送电，但有一些还需要设备需要供电，如网络适配器、家庭监控等，尤其在夜间外出回家，家庭内一片漆黑，我们需要有一些安全照明指示灯具，提升我们的生活环境质量，这就需要一种备用电源来满足需求。

3 家庭用电环保节能问题的设计方案

目前无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。而在新能源的应用中太阳能应用技术越来越成熟。因此我在研究应用时就首先考虑了光伏发电系统作为替代性能源。按照该思路，我对家庭供电电路重新进行了设计，利用两路供电系统，通过人工定时设置，实现家庭供电系统自动切换，达到了初期要求。具体技术方案为：

该系统包括家庭基本用电系统及供电系统，供电系统包括国家电网以及光伏系统，家庭基本用电系统分别与国家电网和光伏系统连接，家庭用电系统与供电系统之间设置有时间继电器。

光伏系统包括光伏板和逆变器。家庭用电系统与国家电网之间设置有手动开关。家庭用电系统与光伏系统之间设置有手动开关。

家庭基本用电系统包括并联的分别连接家用电器和插座的分支电路。时间继电器分别设置于连接家用电器和插座的分支电路上。

供电系统接入家庭用电系统之前的电路上设置有串联的应急照明灯和蓄电池。供电系统接入家庭用电系统之前的电路上设置有并联的应急照明灯和蓄电池。

4 主要技术内容

此家庭用电控电系统，充分利用新技术新能源，将光伏系统应用到该发明中。如图1所示，通过该系统中的时间继电器可以提前设定时间，在家庭内无人状态下能够自动切换供电系统，一是达到安全用电的目的，二是能够节约能源，保护环境。光伏板与逆变器串联共同组成光伏供电系统，此系统与国家电网相连，多余的电可以传输至国家电网。具体技术内容如下：

（1）光伏系统包括光伏板1、逆变器2、时间继电器3与应急照明灯4共同组成自动控制系统，自动控制系统带有蓄电池8；

（2）平时光伏系统和国家电网均可以给自动控制系统充电，待停电时，蓄电池8可以保障自动控制系统正常运行，应急照明灯4可以保障家中明亮；

（3）当人离开家后，可设置时间继电器3在一定的时间（如3-12小时）内关闭家庭基本用电系统的供电，可以依据家庭的需求进行设定。

整个光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器等设备组成。如图2所示，其部分设备的作用是：电池方阵通过吸收光能，在光生伏特效应的作用下转换成电能，是能量转换的器件；蓄电池组是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电；控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备；逆变器是将直流电转换成交流电的设备。该系统充分发挥光伏发电系统的作用，有效的利用其可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行的特征，达到双供电系统间的机动互换性，合理解决安全用电的问题。

5 实施效果

采用家庭新能源控电系统后，两套供电系统能够在正常状态下和无人在家状态下为家庭提供有效的照明动力。正常状态下由电网供电保障家庭用电需求，当在人离开家后，可设定系统中的时间继电器，定时自动切断电源，依靠光伏发电系统提供电源，保障家用基本用电系统仍可以进行正常工作，且配备的蓄电池和应急照明灯，能够保障断电时家中不至于一片黑暗，在提高了家庭用电安全的情况下，能充分节约能源。

6 结语

环保是一种生活态度，倡导绿色节能，保护我们的生活环境是我们每个学生的义务，我们要树立环保创新发展的理念意识，努力构建和谐节约型社会，节能环保有你我共同的参与，我们人类生存的环境会更加美好。

参考文献

[1]魏来伟.对于太阳能光伏发电技术探讨[J].低碳世界，2017（10）：48-49.