綠色節(jié)能技術(shù):太陽能路燈配置和常規(guī)計算
太陽能路燈以太陽光為能源,白天充電晚上使用,無需復雜昂貴的管線鋪設,可任意調(diào)整燈具的布局,安全節(jié)能無污染,無需人工操作工作穩(wěn)定可靠,節(jié)省電費免維護??/p>
1.系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由太陽能電池組件部分(包括支架)、LVD無極燈具、控制箱 (內(nèi)有控制器、蓄電池)和燈桿幾部分構(gòu)成;使用品牌太陽能電池板光效達到127Wp/m2,效率較高,對系統(tǒng)的抗風設計非常有利;燈頭部分以長壽命、高光效、低工作電流的LVD無極燈作為配置光源??br /> 控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì),美觀耐用;控制箱內(nèi)放置免維護鉛酸蓄電池和充放電控制器。系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池,由于其維護很少,故又被稱??ldquo;免維護電??rdquo;,有利于系統(tǒng)維護費用的降低;充放電控制器在設計上兼顧了功能齊備(具備光控、時控、過充保護、過放保護和反接保護等)與成本控制,實現(xiàn)很高的性價比??/p>
2.工作原理
系統(tǒng)工作原理簡單,利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中,夜晚當照度逐漸降低??0lux左右、電池板開路電??.5V左右,充放電控制器偵測到這一電壓值后動作,蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時后,充放電控制器動作,蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護蓄電池??/p>
3.電池組件支架
1) 傾角設計
為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多,我們要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角??br />
關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討,近年來在一些學術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。根據(jù)路燈使用地區(qū)來選定太陽能電池組件支架傾角。相關(guān)資料可在網(wǎng)上查找??br />
2)抗風設計
在太陽能路燈系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)上一個需要非常重視的問題就是抗風設計??癸L設計主要分為兩大塊,一為電池組件支架的抗風設計,二為燈桿的抗風設計。下面按以上兩塊分別做分析??/p>
??太陽能電池組件支架的抗風設計
依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料,太陽能電池組件可以承受的迎風壓強大約??700Pa。若抗風系數(shù)選定??7m/s(相當于十級臺風),根據(jù)非粘性流體力學,電池組件承受的風壓只??65Pa。所以,組件本身是完全可以承??7m/s的風速而不至于損壞的。所以,設計中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接??br />
在路燈系統(tǒng)的設計中電池組件支架與燈桿的連接設計使用螺栓桿固定連接??br />
??路燈燈桿的抗風設??br />
路燈的參數(shù)如下:
設定電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m
設計選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm
焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離??br />
PQ = [5000+??68+6??tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以,風荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545??br />
根據(jù)27m/s的設計最大允許風速,2×30W的雙燈頭長沙光合太陽能路燈電池板的基本荷載為730N??紤]1.3的安全系數(shù),F(xiàn) = 1.3×730 = 949N??br />
所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m??br />
根據(jù)數(shù)學推導,圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×??r2δ??rδ2??delta;3)??br />
上式中,r是圓環(huán)內(nèi)徑,δ是圓環(huán)寬度??br />
破壞面抵抗矩W = π×??r2δ??rδ2??delta;3??br />
=π×??×842×4??×84×42??3?? 88768mm3
=88.768×10?? m3
風荷載在破壞面上作用矩引起的應力 = M/W
= 1466/??8.768×10????=16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa
其中??15 Mpa是Q235鋼的抗彎強度??br />
所以,設計選取的焊縫寬度滿足要求,只要焊接質(zhì)量能保證,燈桿的抗風是沒有問題的??/p>
4.控制??/p>
太陽能充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。基本功能必須具備過充保護、過放保護、光控、時控與防反接等??br />
1)當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態(tài)??br />
在選用器件上,目前有采用單片機的,也有采用比較器的,方案較多,各有特點和優(yōu)點,應該根據(jù)客戶群的需求特點選定相應的方案,在此不一一詳述??br />
2)表面處理
該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù),以FP專業(yè)建材涂料為主,可以滿足客戶對產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求,同時產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強,耐老化,適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設計為熱浸鋅的基礎上涂裝,使產(chǎn)品性能大大提高,達到了最嚴格的AAMA2605.2005的要求,其它指標均已達到或超過GB的相關(guān)要求??/p>
5. 太陽能路燈設計中配置常規(guī)計算
隨著傳統(tǒng)能源的日益緊缺,太陽能的應用將會越來越廣泛,尤其太陽能發(fā)電領域在短短 的數(shù)年時間內(nèi)已發(fā)展成為成熟的朝陽產(chǎn)業(yè)??br />
1??目前制約太陽能發(fā)電應用的最重要環(huán)節(jié)之一是價格,以一盞雙路的太陽能路燈為例,兩路負載如為60瓦,(以長江中下游地區(qū)有效光??.5h/天、每夜放??小時、增加電池板20%預留額計算)其電池板就需??60W左右,按每瓦30元計算,電池板的費用就要4800元,再加??80AH左右的蓄電池組費用也??800左右,整個路燈一次性投入成本大大高于市電路燈,造成了太陽能路燈應用領域的主要瓶頸??br />
2:蓄電池的使用壽命也應該考慮在整個路燈系統(tǒng)應用中,一般的蓄電池保修三年或五年,但一般的蓄電池在一年、甚至半年以后就會出現(xiàn)充電不滿的情況,有些實際充電率有可能下降到50%左右,這必將影響連續(xù)陰雨天時期的夜間正常照明,所以選擇一款較好的蓄電池尤為重要??br />
3:一些工程商常選用LED燈做為太陽能路燈的照明,但是LED燈的質(zhì)量層差不齊,光衰嚴重的LED半年就有可能衰減50%光照度。所以最佳選擇為光壽命長、光效高、光衰較慢的LVD無極燈,或者選用低壓鈉燈等??
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