收集阳光作文范文第1篇

天，冷冷的！风伯伯发怒了，使劲力气“呼呼”地刮着大地。

在温暖的家里，小摩尔坤魂-影鸣正在抱着他的新拉姆——辛辣开心的玩耍着。他看见拉姆雪纤和云辉正在一旁看电视，他突然勃然大怒，朝可怜的雪纤和云辉大吼：“你们就不能不看电视吗？整天就知道花我辛辛苦苦赚来的血汗钱！你们给我出去！”小拉姆雪纤和云辉委屈的低下了头，眼里含着晶莹的泪花，慢慢地走出了乾魂-影鸣的小屋……

其实，自从坤魂-影鸣有了辛辣，每天都会骂雪纤和云辉，这对她们来说都习以为常了！今天，雪纤和云辉实在忍受不了主人了，偷偷地离家出走了，她们准备找一个新的主人……

白天，两只小拉姆因为没有主人，所以受尽了别的小拉姆的嘲笑。黑夜不知不觉的降临了，庞大的树影像一个个妖魔鬼怪，把无助的雪纤和云辉包裹在黑影里边。两个小拉姆紧紧地依偎在一起，冻得瑟瑟发抖。她们慢慢的睡着了……温暖的白天终于来临了，两只拉姆做了一个深呼吸，又开始了她们的“寻主”记！

她们终究能不能找到主人呢？请看下一集见分晓！

收集阳光作文范文第2篇

【关键词】太阳光采集;光导管;聚光;照明

“十二五”规划以来，我国节能减排形势严峻，这与我国产业结构优化升级进展缓慢、服务业比重相对较低、一些高耗能、高污染行业增长偏快等因素密切相关。清洁能源的开发使用已迫在眉睫。目前，我国工业化虽发展很快，但是工厂环境的布置却不是很理想。尽管为了达到节能减排的效果，很多工厂将白炽灯换成了节能灯，对于长时间工作的工作人员来讲，他们平时总呆在密封的工厂中工作，缺乏外界太阳光的照射，容易引起一些疾病。因此，如果能够在白天将外界太阳光直接引入室内照明，将节约很多电能，为员工提供阳光照明也有助于增强他们的免疫力。太阳能建筑一体化就是最好的例子[1]，工厂太阳光照明系统的应用将有助于发展节能环保。论文提出了一种应用于工厂照明的太阳光照明系统设计方案，并分析其未来前景。

1.工厂太阳光照明系统设计说明

太阳光是最重要的自然光源，它使整个世界姹紫嫣红，五彩缤纷。当光线随时间的推移以及天气发生变化时，都会直接影响物象的色彩。太阳能建筑的研究与开发，间接成为了各个国家重视的问题。太阳能与建筑结合并非只停留在外立面的结合，更重要的是太阳能要依托于建筑为人类提供更多的实用价值[2]。

图1 工厂太阳光照明系统模拟图

本工厂太阳光照明系统主要由三部分组成（1）太阳光收集装置、（2）光能管道、（3）光纤照明系统。在工厂的顶棚安装一个大型的太阳光收集装置，该装置能够收集太阳光并隔热过滤紫外线，通过横截面积较大的光纤将光从面朝太阳方向延伸到垂直方向。在光能管道的顶部，通过光学透镜来将光纤传递的光聚焦成集中的一束光，利用光沿直线传播的特性，在光能管道拐角处安装平面镜用于反射。当

到达传递高度时，在光能管道的底部设置光学透镜，将较强的一束光分散成平行光，最后通过大量光纤并排设置将光平均分配到每间屋去。图1和图2分别给出了工厂太阳光照明系统模拟图和光线传播模拟图。

图2 光线聚焦模拟图

注：图1中（1）为太阳光收集装置，（2）为光能管道顶部的聚光部分，（3）为光纤，（4）为光能管道，（5）为光能管道底部的分散光束部分，（6）为多根传递光能光纤，（7）为光纤照明部分。

1.1 太阳光收集装置

在太阳光收集中，进行追踪是很有必要的，可以采用闭环控制方式或者开环控制方式，对太阳光实时的捕捉并进行收集[3]。根据太阳光照射能够产生影子的原理，利用光敏传感器来实现感知太阳的方向，以此来驱动相应的二自由度云台来实现追光。太阳光收集装置采用类似于太阳灶的结构，其边面采用反光材料，在其最上端安装聚光装置实现收集聚光，在聚光装置的结构中间加入透明隔热层用于隔热，这样更有利于隔绝热量收集光能。最后从聚光装置的底部延伸出多个光纤用于传输光能。

1.2 光能管道顶部聚光部分及光纤部分

在光能管道的顶端，按照图2的光线聚焦模拟图，通过3个光学透镜来实现，如图2所示，通过这种方式就可以将横截面积较大的平行光聚集成一束横截面积较小的强光，有助于在光能管道中传播。凹透镜可以将发散到不同方向的光转换成平行光，然后通过两个焦距不同的凸透镜将光聚集成强光。光纤部分的使用有助于将收集到不同方向的太阳光转换成垂直方向，便于聚光部分聚光。

1.3 光能管道

在工厂的顶棚，可以安装光能管道用于传递光能。光能管道内部镶嵌反射材料用于反射光束减少损失，在拐角处安装平面镜用于改变强光束的传播方向。平面镜的固定装置采用由双舵机组成的二自由度云台，这样通过pwm波来控制光能传播方向可以更好的减少人为安装失误。根据光沿直线传播的原理，让强光束在管道中传播，从而减少反射降低了光能的损失。在光能管道的底部装有分散光束部分，类似于顶部的聚光部分，将光学透镜的聚焦方式反过来，用于将强光束分散成弱光。同样采用光学透镜来将强光束的横截面积放大，以此来分散成较弱的光。最后多根光纤并排设置成圆柱状，利用光纤的传递光能的作用，平均分配光能。通过多根光纤将太阳光导入到工厂的每一间工作室中。

1.4 光纤照明装置 在光纤将光能引入到工厂工作室后，根据实际工厂工作室灯光布局，采用类似于手电筒原理，利用半球状光学透镜将光散射到室内。在光纤照明装置的内部镶嵌反光材料用于更好的反射光能，将光照射出去。在工厂里，当然也有电灯作为辅助照明，使光纤照明装置和电灯相辅相成。白天使用该装置，将不耗费任何电能用于照明，省去了很多的电能。

2.结论

工厂太阳光照明系统体现了利用绿色能源的理念，其制作需根据工厂实际情况，从光到光，而不是采用常规太阳能电池板的从光到电，再从电到光的太阳能利用形式，大大提高了太阳光的利用率。该系统的使用，将为倡导绿色工厂做出贡献。

参考文献

[1]高军林，刘玉山，吉顶，范国辉.太阳能与建筑一体化的实践[J].节能与环保，2006（11）.

[2]李慧敏，孙培军，俞彤霖.太阳能与建筑结合的发展及新技术应用[J].建筑科技，2008（10）：59-64.

[3]陈维，李戬洪.太阳能利用中的跟踪控制方式的研究[J].新能源及工艺，2003（3）：18-21.

[4] 张耀明.采集太阳光的照明系统研究[J].中国工程科学，2002（09）.

基金项目：部级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：202310448030）;德州市科技发展计划项目（项目编号：2023B05）。

收集阳光作文范文第3篇

关键词：“十二五”节能减排；槽形抛物面聚焦型集热器；太阳能空调；伺服控制系统设计；模型制作

Abstract: In order to ensure the realization of the "Twelfth Five-Year" energy-saving binding emission reduction targets, to ease the constraints of resources and environment, to promote energy-saving emission reduction technology innovation and application [1]. In this paper, in the use of new renewable energy sources -- solar energy foundation, tells the story of the parabolic trough focusing collector design and solid model of solar air conditioning servo control system of production.

Keywords: "Twelfth Five-Year" energy-saving emission reduction; parabolic trough focusing collector; solar air conditioning; design of servo control system; model making

中图分类号：S214文献标识码：A文章编号：

1 前言

本设计通过大量的资料调研与方案论证设计出一套以槽形抛物面集热器为例的太阳能空调集热器的伺服控制系统，解决了以往太阳能空调集热器成本高，集热效率低，无法大量应用于实际生活等问题。太阳能空调集热器的伺服控制系统根据太阳能辐射量在一天之中的强弱变化，并考虑到地球的公转与自传，每小时调整阳光到集热器的最佳入射角，从而提高集热器的集热效率。本设计有很好的移植性，不仅适用于太阳能空调，同时也可以大面积应用于太阳能热水器等针对于太阳能的集热系统。本设计从原理到材料成本都充分地考虑到能否应用与民用和产业化问题，在制作模型时所采用的材料充分的体现了低廉的成本与节能环保的宗旨。与本设计配套的实物模型可以实现随太阳辐射的变化控制集热板对太阳的之间的夹角，从而实现高效的热量集取。

2 研制背景及太阳能集热器介绍

2.1太阳能作为新能源的必要性

太阳能是目前最环保的能源之一，太阳能的利用主要是指的太阳辐射热的利用，太阳能辐射热可以用来发电、制冷和供暖、太阳能灶等。太阳能作为热源在建筑空调系统的应用有其必要性和可行性。我国目前对太阳能的利用由于技术手段和材料成本问题等因素，与发达国家相比还有很大差距，因此我们对太阳能的研究与利用是一项长久而艰巨的工程。

2.2太阳能集热器

太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转化为热能并进行集中的装置。槽形抛物面线聚光集热器是利用反射的方式将投射到反射板上的太阳光集中到接收器上形成焦面，接收器将光能转化成热能，再由介质带走。由于接收器上的能流密度可以很高，所以能够达到比平板式集热器高的温度，在有限的时间内充分利用太阳能[2]。线聚焦集热器需要进行一维跟踪，能收集100-500℃的热水。集热器的接收器可以是圆柱型、半圆型或平板型。

如图2-1所示，槽型聚焦型集热器主要由抛物柱面反射板和真空集热管组成。真空集热管的轴线置于抛物柱面的焦线上，外管材料为玻璃，内管材料一般为铜或钢，内管外表面涂有选择性吸收涂层。集热器由跟踪系统驱动跟踪太阳，利用抛物面的聚光性质把太阳直射光线反射聚焦到真空集热管上，真空集热管吸收太阳能并传给工作流体，工作流体由泵驱动循环[3]。

图2-1 槽形抛物面聚焦型太阳能集热器结构示意图

2.3 聚焦型集热器的最佳安装方位与倾角

要得到最理想的最大的太阳辐射量，就得通过逐时调节集热器的安装角度和安装方位，使太阳辐射光线垂直入射到集热器平面，这就是太阳光跟踪。这是一个相当复杂的过程，与程序编制、自动控制、安装场地、日常维护等多因素有关。因此，对于非聚光的平板式集热器，一般不采用太阳光跟踪，太阳跟踪一般用于聚光型集热器。对于槽型线聚焦型集热器只需要一维跟踪。

本设计的设计原理是对槽型线聚焦型集热器采用一维跟踪的方式，在一天中不同的时刻调整集热器的安装倾角，使得太阳入射角最小，从而在不同时刻均能够获得更多的太阳辐射，提高太阳能辐射的利用率，改善太阳能空调的效率。

固定倾角的太阳能集热器安装的一般原则如下：

（1）双轴跟踪：反射镜同时绕两轴转动，使反射镜的法线与太阳光线一致，则有

=1

（2）集热器平面连续沿着南北水平轴调节，则有

（3）集热器平面连续沿着平行于地球自转轴方向的南北轴调节，公式为：

为保证吸收辐射量最高，太阳入射角最小，可以得到同一天中不同时刻的安装倾角的值，从而在本设计伺服控制环节集热器转动过程中控制集热器的转动角度。

3 系统设计与模型制作

3.1硬件设计

3.1.1、本次设计所用器件

AT89C52RC单片机最小系统板，CDS5401舵机，U型架，模拟集热板。

在本次设计中，共设置了三个按键S1，S2，S3来实现太阳能空调系统集热器的伺服控制。S1：控制集热器正向转动，最大转角为90度；S2：集热器位置归零；S3：控制集热器负向转动，最大转角为90度。通过三个按键来控制集热器随着太阳光强的变化而变化。从而，集热器能够最好角度，最大面积的接受太阳能，充分利用太阳能。

3.1.2、系统工作原理

舵机即伺服马达是一种位置(角度)伺服的驱动器，应用于需要角度不断变化并可以保持力矩的控制系统[4]。舵机的最大转角达到185度，由于采用8位单片机控制，所以控制精度最大为256份。目前经过实际测试和规划，分了250份。将0—185度分为250份，每份0.74度。控制所需的PWM宽度为0.5ms—2.5ms，宽度2ms。2ms÷250=8us；所以得出：PWM信号 = 1度/8us；

表3-1 控制所需的PWM所对应的角度和N值

为了达到太阳能集热器对太阳能最强辐射角度的跟踪控制，就需要给舵机不同占空比的PWM波。利用AT89C52RC单片机的定时器及中断功能产生占空比可调的PWM，从而控制伺服电机。系统中三个按键的设置是为N而设置，通过定时器及外部中断改变N的值，实现产生不同占空比的PWM波，从而更好的跟踪太阳能，如表3-1。

本次系统中，硬件仿真原理图如图3-1：

图 3-1 伺服控制系统仿真图

其中，舵机的PWM控制信号如图3-2：

图 3-2 PWM控制信号

3.2软件设计

在太阳能空调集热器伺服控制系统中，本设计利用单片机产生PWM周期信号。太阳能空调集热器伺服控制系统采用20ms的周期信号。单片机的电路控制PWM周期信号的输出及占空比的调整。最终实现单片机对舵机转角的控制[5]。

当舵机的角度转向左极限时，设置它的正脉冲为2ms，故负脉冲为18ms，软件编程过程中，程序执行开始时在控制口发送一个高电平，定时2ms后产生中断，中断发生后，控制口电压跳变为低电平，并设置中断的时间为18ms。中断结束后，控制口电平变为高电平。定时初值为2ms。如此往复从而实现PWM周期控制信号输出到舵机。利用定时器中断及设定初值的方法巧妙形成脉冲信号，调整脉宽便可使伺服电机灵活运动。

4 经济分析

太阳能作为一种清洁、无污染的能源，具有极其广泛的发展前景。同时其经济性也十分明显。若年运行2000h(北京为例)，1kW功率的集热器年回收热量2000kW·h。而获取同样的热量，需要天然气200m[6]。(折合400元)或者耗电2000kW·h(折合880元)太阳能空调集热系统运行费用只有初投资额的1％集热器的初投资为2000元／kW左右，一般在5年之内可以收回。

圈4-1 槽式抛物面各月平均辐照量变化(晴天模型) 图4-2 各月双轴跟踪和南北轴倾斜角度单轴跟

踪的辐照量变化对比（睛天模型）

本设计设定以双轴伺服控制接受的太阳辐照量为100%（伺服控制系统有方位轴和俯仰轴两条转轴,设定方位轴垂直于地面,俯仰轴与地面平行,反射镜同时绕两轴转动使反射镜平面的法线和太阳光线方向一致，由于太阳直射辐射总是垂直镜面,接受的辐射量最多）据图4-1描述：南北轴倾斜35°伺服控制时,发现10月至次年2月接受的辐照量比其它单轴伺服控制都多,达到双轴伺服控制的98.18 %,全年日均总量为95 %。南北地轴倾角为12.5 °(纬度的一半)时，全年直射辐照量可达双轴伺服控制的94.83 %[7]。

图4-2为一年12个月所统计的双轴伺服控制和南北轴倾斜角度β(β=φ-δ)单轴伺服控制接受的直射辐照量数据变化对比图。对于单轴伺服控制（南北轴倾斜），只需每月调整一次β值，1-12月系统接受的太阳直射辐射量可达到双轴伺服控制的99. 41%、99. 70%、99. 99%、99. 22%、98. 97%、98. 38%、98. 63%、99. 46%、99. 99%、99. 82%、99. 47%、99. 33%，全年可以达到双轴伺服控制的99. 34%所以每月南北轴倾角按(β=φ-δ)调整一次,效率可达双轴伺服控制的99. 34%。

虽然采用双轴伺服控制接受的辐照量最多,但结构复杂,制造和维护成本较高,实际应用较少[8]。而单轴伺服控制（南北倾斜式）虽然接受的辐射总量略有一点点减少,但是结构简单，制造和维护的成本远远低于双轴。总花费远远减少，所以从这些角度考虑单轴伺服控制（南北倾斜式）是比较经济的伺服控制模式。

5 总结

本设计着重分析了槽形抛物面线聚焦太阳能集热器，并将其与伺服控制相互联系起来，实现了集热器能够自动跟踪到太阳光照最强的位置，比传统的单一的集热器具有更好的吸收太阳光照的能力，从而提高对太阳能的利用率。本文还着重比较了双轴伺服控制与南北倾斜角度单轴伺服控制所接受的辐射量的差异，指出单轴跟踪的经济效益更理想。本设计实现了节能减排的要求，此方法具有独创性。另外还具有一下特点：

a）将伺服控制应用与太阳能空调。

b）考虑到了太阳辐射量在一天中的变化，提高了集热系统的集热效率。

c）成本低廉，始于大面积应用于民用建筑。

参考文献:

[1]国务院“十二五”节能减排综合性工作方案 中国资源综合利用 2023年29卷9期

[2]韩崇巍 太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究 中国科学技术大学 2009

[3]韩崇巍 槽式抛物面太阳能聚焦集热器的理论研究 太阳能学报 2009年9期

[4]刘磊 模块化运动链及移动机器人的研究 北京交通大学 2023

[5]詹毅仁 舵机电机驱动的类壁虎机器人的运动控制系统 南京航空航天大学 2006

[6]杨军华 浅析吸收式太阳能空调 中国建设动态 阳光能源 2004年

收集阳光作文范文第4篇

关键词:低碳;建筑节能;太阳能

中图分类号:S723

文献标识码:A

文章编号:1674-9944(2023)08-0200-03

1 引言

从历史上看,每一届世博会上展示的建筑理念、材料和技术,往往标志着那个时代的最高水平,也预示着下一个时代建筑的发展目标。上海世博会在建筑节能工艺、建筑节能材料等方面的展示,代表了当今世界范围内在建筑节能领域内的最新成就。

目前,我国节能建筑只占建筑总量的5%,城镇节能建筑只占建筑总面积的21.7%。我国建筑建材业的能耗量已占到工业总能耗的27%。如果建筑节能维持现状,2023年仅空调高峰负荷就会相当于10个三峡电站满负荷发电。有数据显示,我国民用建筑在达到相同室内热舒适度的情况下,使用能耗高出同等气侯条件下发达国家平均水平的2~3倍。从数据上看,我国的建筑业保持较快增长,但我国的建筑业存在着碳排放量大、能耗高等情况。上海世博会上所展现的节能环保型建筑或许能够解决我国目前存在的建筑节能等诸多问题[1]。

2 新建筑材料的应用

2.1 墙体材料

墙体材料是建筑最重要的围护结构,是当今建筑节能的研究重点。世博中心采用全钢结构,其建筑外墙采用玻璃结合铝板、陶板、石材的组合幕墙。呼吸式幕墙实现自然通风。外墙采用外保温技术,玻璃幕墙采用低辐射中空玻璃,配合屋顶绿化,隔热性能更好。中国馆的外墙材料为无放射、无污染的绿色节能产品。

德国馆采用全透明的外墙设计,外表被一层银灰色的发光膜所覆盖。这是一种革新性建筑材料,其发光性和节能性是传统建筑材料所无法企及的。外墙同时还使用了网状的、透气性良好的建筑布料,可以反射太阳辐射,为展馆遮阳。

日本馆采用膜技术,在外墙表面采用了一种高透明的发电膜,在发电同时也能最大程度透光。意大利馆的外墙运用了透明混凝土,通过不同比例的调配使光线得以穿透,减少了灯具的使用。英国零碳馆墙体采用纳米保温隔热材料,减少了室外热透,吸收室内多余热量,稳定室内气温波动;墙壁所使用的混合型水泥中含有50%的粉煤灰、煤矸石、矿渣等建筑废料。同时,在外墙涂料中加入一种水性纳米保温隔热添加剂,一方面可以阻止热量穿透墙壁,将进入墙体的热辐射反射出去,同时降低了墙体湿度,防止保温层潮湿。墙壁上还有一层特殊的荧光涂料,使建筑在白天吸收存储太阳能,晚上则释放荧光,降低了照明能耗;万科馆建筑外墙面使用了秸秆压制而成的秸秆板,其硬度比实木还要高,阻燃性和抗潮性指标以及节能效果极佳。

2.2 门窗玻璃

中国国家馆所有的门窗都采用南玻Low-E低辐射节能玻璃。这种玻璃能够反射热量,降低能耗。由于其表层含有能反射热量的蓄光涂料,可以将阳光转化为电能并储存起来,为建筑外墙照明提供能量。远大馆采用断桥铝合金门窗进行有效隔热,上壳局部采用玻璃天窗,充分利用自然光,节约照明能耗。

2.3 屋面

世博中心屋面采用铝板及保温层。国家馆顶上的观景台也采用了含有特殊涂层的太阳能薄膜,起到储藏阳光并转化为电能的作用。世博文化中心屋顶绿化,提高了其保温性能。世博园里最大的建筑世博轴,有着6个被称为自然光收集器的巨大钢结构“阳光谷”,其中最大的上面直径99m、下面直径20m,其钢结构由1700个单元构建而成。巨型索膜结构屋顶膜面长约843m、最宽处约97m,膜面展开面积达7.7万m2,成为世界第一的索膜结构建筑[2]。世博轴两侧的景观绿坡、膜结构屋面以及“阳光谷”都可进行雨水收集,经简单净化后用于卫生间冲洗和景观灌溉,既节约了水资源,又大大减少了建筑自身和园区排水泵站的建设投资与运营能耗。

3 新工艺的实施

3.1 低能耗的建筑设计

阳光谷采用巨大的倒蘑菇状的通透建筑,实现地下空间主动采光、自然通风和雨水收集等功能,达到遮阳、节能、造型的效果。世博中心片状折线玻璃的外墙设计,阻挡一部分直射的阳光,减少过多热量进入室内。每片玻璃的缝隙还可以通过手动或电控令两组窗扇上下开启,形成有序的空气对流。这些有机排列的玻璃折片,既可阻止强风,又能保持立面的完整。万科馆上大下小或上小下大的7个麦垛,组合在一起就会在展区内部形成“穿堂风”,加上围绕在建筑周边1000m2的水面,就可以在室外气温超过30℃和相对湿度超过70%的时候,依然保持建筑内部的凉爽舒适。

世博文化中心建筑的碟形外观,立面简洁,建筑体型系数为0.09。从设计体型上减少了空调的负荷与能耗,从而降低了整个建筑的能耗。其主体部分采用悬挑结构,实现外遮阳效果,下层圆弧表面形成自遮阳体系,在高温季节可避免阳光直射,同时为玻璃屋顶的地下空间进行自然采光。文化中心采用了光电幕墙系统、江水源冷却系统、气动垃圾回收系统、空调凝结水与屋面雨水收集系统、程控绿地节水灌溉系统等多项环保节能技术。

日本馆在展馆弧形表面上有三个凹进去的可接受雨水循环利用的“鼻孔”,三个向外凸伸的能够吸收阳光、吸取自然空气的“触角”,称为循环呼吸柱。这项设计能够强化冷暖空气的流通,减少空调能耗,使得光、水、空气等自然资源被最大限度地利用。日本馆含有特殊涂层的膜结构上的小喷头能喷洒一层流动的水膜,可以带走展馆大部分热量。同时膜结构的外表形成的水膜,能使阳光照射进来,减少照明用电。

法国阿尔萨斯案例馆水幕太阳能墙,从外到内包括3层:外层为太阳能电板,中层密闭舱,后层是水幕。冬天,阳光穿透太阳能电板,照进房间,阳光辐射加上光电板产生的热量,预热密闭舱内空气,整个场馆有如穿上了一层棉袄;夏天,密闭舱打开,散尽空气,外层太阳能板在阻挡烈日的同时,还能发电驱动后层水幕加速流动,带走热量。这个水幕太阳能系统还能跟着太阳走,不断调节角度,充分吸收日光。

3.2 节能环保技术的运用

地源热泵技术、江水源热能采集等等新技术的应用,将这一近年来刚刚起步的节能环保的新技术得以充分展现。德国馆运用地源热泵技术,从地下35m处抽取地下水,经过循环处理,夏送凉,冬递暖。江水源热泵机组总装机容量为7.5万kW,与空气源热泵相比可节省30%到40%的运行费用;整个建筑的制冷、供暖和电力,全部由太阳能、风能和地热等清洁能源完成。这些建筑邻近黄浦江,充分利用江水源循环降温提高空调系统效率。在世博会空间最大的建筑世博轴中,巨大的空调系统全部不用电,而是利用黄浦江天然水源和地源提供全部空调能源,江水源热泵和地源热泵作为空调系统冷热源可省去冷却塔补充水,大幅度提高空调制冷效果。同时,江水和埋设在工程桩内的地埋管散热器作为热泵系统的高温热源或低温热源,可极大提高能源效率。利用江水源提供能源的空调系统不但节约了电能,而且建设成本低,具有广阔的发展空间。

中国馆的雨水收集系统可以将收集到的雨水进行绿化浇灌、道路冲洗等,冰蓄冷技术利用晚间电能制冰,白天释放冷源,起到调节用电峰值的作用,大大降低了电能的使用,整个场馆将比国家规范还节能近10%。

4 新技术的运用

4.1 采光及照明技术

LED全称发光二极管,最早红色,后有黄、绿,多用于信号指示,直到20世纪90年代蓝光LED划时代问世。利用荧光体与蓝光LED的组合获得白光,这是LED走上照明之路。这个新一代光源的优势非常明显,生产绿色,使用节能,被称为人类照明史上继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后的又一次飞跃。上海世博会上,LED广泛出现在室内外照明、景观装饰、指示牌、信息显示屏、演出布景等,整座世博园成为LED集中示范区。由世博轴、中国馆、主题馆、世博中心展示的LED创新成果,对LED照明工程的起到示范推广作用。节能LED灯具总量在6万~8万盏之间,所有景观照明灯具的60%以上应用了节能技术新型半导体LED。

4.2 太阳能开发利用

主要场馆的太阳能利用规模达4.6MW,其中主题馆为整个亚洲单体太阳能使用之最,成为国内面积最大的太阳能光伏电池示范区。在上海世博园区,太阳能是使用量最大的绿色能源,中国馆、世博中心、主题馆等建筑都在屋顶、玻璃幕墙上安装了太阳能电池组系统,并与建筑完美融为一体,年均发电可达408万kWh。在标准输出条件下,一天的发电量相当于150户人家一个月的用电量[2]。

安装在中国馆屋顶的太阳能电池组系统,装机容量约0.3MW,部分区域使用透光式电池组件,与整个屋顶艺术效果融为一体,设计新颖。除发电外,这些太阳能电池组还兼具隔热和保温功能。太阳能装机总容量约2.8MW的主题馆,采用屋顶一体化太阳能电池组件替代部分屋顶材料,构成有规律的图案,使主题馆屋顶生动呈现出上海里弄的艺术效果;南市电厂作为世博会主题馆之一的未来探索馆,主厂房顶面和部分朝南的立面墙上都应用了太阳能发电系统,装机总容量约0.5MW,以并网方式发电。

太阳能与建筑一体化是世博中心馆的一大亮点。光伏电站发电效率的优化和建筑美学的统一,屋顶平面单晶硅光伏组件与绿化间隔布置,充分体现出太阳能绿色能源的含义。风力发电机也以动态雕塑的形态,在广场上提供附加的能源。

意大利馆生态气候的策略,即在冬天利用太阳能辐射,而在夏天则利用自然的空气气流和水流降温,热风通过自动调节系统排除,可以降低内部建筑的温度。控制辐射的同时,热能又能集中在带有光电集成模块的透明玻璃上,可以充分节约电能。瑞士馆在展馆周围镶嵌了一万个利用LED的闪烁发光器,这些发光器为直径约20cm的红色圆盘状,内部配置了约4cm见方的硅系太阳能电池、充电电池,照射一定时间的太阳光后,LED就会闪烁发光。由于配置有电池,夜间也可利用电池存储的电力继续闪烁发光。江苏馆向日葵造型的太阳能装置,由一块块太阳能电池板拼接而成,可随着阳光旋转,收集七色光谱聚集新能源。吸收的太阳能通过采光导入系统,就能够转化为电力发电。

5 结语

世博园中的建筑已成为当今世界上首批集中应用国际先进的太阳能、风能、LED照明、冰蓄冷、江水源、地源热泵、可再生材料使用等节能新工艺的典范。由于国家鼓励和扶持在新建建筑和既有建筑节能改造中采用太阳能、地热能等可再生能源,其采用的光电幕墙系统、江水源冷却系统、气动垃圾回收系统、空调凝结水与屋面雨水收集系统、程控型绿地节水灌溉系统等多项节能系统必将成为我国未来建筑节能的发展方向[3]。Low-E低辐射节能玻璃、太阳能光伏发电、风力发电、主动式导光、自然通风、半导体照明、智能化集成平台等多种技术,将成为一个展示未来建筑领域新能源、新技术、新理念的绝好平台。

参考文献:

收集阳光作文范文第5篇

【关键词】自动追踪；太阳能；效率

1.引言

太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，由于其能量密度低，不易收集，不稳定，随季节气候和天气昼夜变化而变化等，所以太阳能的利用有着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，由此对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，无法保证太阳光的垂直照射，不能充分利用太阳能资源，使其发电效率低下。据实验得知，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动追踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35%，因此在太阳能利用中，有必要进行太阳追踪。

2.不同自动追踪方式

目前，各种类型的太阳能跟踪器装置，从简单到复杂，主要分为两大类，即机械系统和电控系统，机械系统一般又可分为压差式和控放式，而电控系统一般可分为光电式和视日运动轨迹式[1]。本文对以往常见的跟踪系统作简要介绍。

（1）压差式太阳能跟踪器

压差式跟踪器的原理是：当入射太阳光发生偏斜时，密闭容器的两侧受光面积不同，会产生压力差，在压力的作用下，使装跟踪器重新对准太阳。根据密闭容器内所装介质的不同，可分为重力差式，气压差式和液压式。该机构结构简单，制作费用低，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。

气压差式跟踪装置的采光板南北放置，其倾角可按不同季节通过手动调节。为了取得太阳的偏移信号，在反射镜周边设有一组空气管作为时角的跟踪传感器当太阳偏移时，两根空气管受太阳的照射不同，管内产生压差，当压差达到一定的数值时，压差执行器就发出跟踪信号，用压力为0.1MPa的自来水作为跟踪动力（若无自来水，可装一只容积为2kg的压力水箱）带动采光板跟踪太阳。当采光板对准太阳时，管内压力平衡，压差执行器又发出停止跟踪信号。这种跟踪器的跟踪灵敏度高，每天当太阳刚升起3-5分钟后，采光板即跟踪对准太阳。

与此相类似的太阳跟踪装置还有重力差式跟踪器和液压式跟踪器。重力差式跟踪器是1979年美国公布的一项专利。这种太阳跟踪器在夜间能自动返回原来的位置。这种跟踪器在实际中应用范围很广，其主要的优点是：结构比较简单，制作费用低。缺点是刚度低，没有足够的工作空间，而且一般只用于单轴跟踪，不能完成自动对太阳往返于南北回归线之间的运动的跟踪，只能每隔一段时间，重新对准阳光，因此精度比较低。

（2）控放式太阳跟踪器

控放式太阳能跟踪器在[2]太阳能接收器的西侧放置一偏重，作为太阳光接收器向西的转动力，并利用控放式自动跟随装置对此动力的释放加以控制，慢慢释放此转动力，使太阳光接收器向西偏转运动。该机构成本低廉，纯机械控制，不需电子控制部分及外接电源。但是该机构不能自动复位，不能满足昼夜更替之后的跟踪需求，除非另外加复位机构。

控放式跟踪器能对太阳进行单轴跟踪。它由配重块8、弹簧1、杠杆2、制动装置6、电磁3组成，如图1所示。

控放式跟踪器的工作原理是：由于在集热装置7的西侧装有配重块8，在重力的作用下，集热装置便会绕轴4自东向西转动。重力的控放由弹簧1通过制动装置6和杠杆2来实现。弹簧l则由电磁铁3控制。电磁铁3的动力又由硅太阳能电池板供给。电池装在集热装置的上方，前面设有遮光板，当集热装置对准太阳时恰好遮住阳光，使太阳能电池处于阴影区。一旦太阳西移，遮光板的阴影随之移动，太阳能电池便受到阳光照射，输出一定数值的电流，从而发出偏移讯号。讯号经晶体管放大，使高灵敏的继电器动作，并通过执行继电器控制电磁铁吸合，于是制动装置松开，集热装置向西旋转，直至对准阳光。第二天，只要将集热装置用人工转至向东的位置，便可开始新的跟踪。控放式跟踪器适合于聚光型的采装置，如聚光型热水器、太阳灶等。

（3） 视日运动轨迹跟踪

视日运动轨迹跟踪，即计算机先根据太阳运行规律计算出一天内某时刻太阳的位置角度，然后运行控制程序使跟踪装置对准太阳完成跟踪。视日运动轨迹跟踪系统可分为单轴跟踪和双轴跟踪两种。

1）极轴式全跟踪

极轴式全跟踪原理如图2所示：聚光镜的一轴指向天球北极，即与地球自转轴相平行，故称为极轴；另一轴与极轴垂直，称为赤纬轴。工作时反射镜面绕极轴运转，其转速的设定与地球自转角速度大小相同方向相反用以跟踪太阳的视日运动；反射镜围绕赤纬轴作俯仰转动是为了适应赤纬角的变化，通常根据季节的变化定期调整。这种跟踪方式步并不复杂.但在结构上反射镜的重量不通过极轴轴线，极轴支承装置的设计比较困难。

2） 高度角—方位角式全跟踪

高度角一方位角式太阳跟踪方法又称为地平坐标系双轴跟踪，其原理如图3所示。集热器的方位轴垂直于地平面，另一根轴与方位轴垂直，称为俯仰轴。工作时集热器根据太阳的视日运动绕方位轴转动改变方位角，绕俯仰轴作俯仰运动改变集热器的倾斜角，从而使反射镜而的主光轴始终与太阳光线平行。这种跟踪系统的特点是跟踪精度高，而且集热器装置的重量保持在垂直轴所在的平面内，支承结构的设计比较容易。

（4） 光电式太阳跟踪器

光敏硅光电管等作为一种利用光作用使半导体材料的电导率显著变化的光敏传感器[3]，常见的光电器件有光电池、光敏二极管和光敏三极管。目前国内常用的光电跟踪有重力式、电磁式和电动式，这些光电跟踪装置都使用光敏传感器。通常在这些装置中，光电管的安装靠近遮光板，调整遮光板的位置使遮光板对准太阳。当太阳西移时遮光板的阴影偏移，光电管因受到阳光直射输出一定值的微电流，作为偏差信号，经放大电路放大，由单片机接收信号，并发出脉冲信号来控制步进电机的动作，达到自动追踪太阳的目的。

3.存在问题及应对措施

综合前面两种追踪方式，其控制精度低，第二天不能自动返回初始位置，自动化程度不够；采用方位角和高度角追踪时，不论雨天阴天全部都需要追踪，自耗能增加，没有充分提升绝对的发电量；在采用光电跟踪时，探测头的思路决定成败。

笔者给出一种光电自动跟踪系统检测头方案，光传感器采用3 支光敏电阻，分别采集水平和垂直方向的光强度信号。由光敏电阻传感器将水平（方位角） 和垂直（倾斜角）方向的光强度信号送入单片机，经A/ D 转换后，进行比较处理，当其3 个数值相同时说明太阳光与光伏电池阵列平面垂直，单片机不发出控制信号，电机不转，保持太阳能电池板的偏转角度；若其3 个数值不同，单片机将进一步判断是方位角还是倾斜角出现偏差，从而发出相应驱动控制信号驱动芯片工作，控制电机转动，再通过传动机构和减速机构进行运动的传递和扭矩的转换，从而带动太阳能电池板转动，以消除角度偏差，重新使太阳光与太阳能电池板垂直，这样周而复始的工作，实现实时跟踪的目的。为了节电，当程序查询出光强达到一定值时系统才开始跟踪，低于阀值时即停止跟踪，消除了振荡现象；在多云或阴天要控制电机间歇工作，而在夜间则自动关闭电源，达到节电的目的。

4.结束语

为了充分利用太阳能资源，前人提出了若干种追踪方法，综合现在工业发展水平，可以预见开发成本低，精度高的全自动追踪系统是将来的重点研究方向。

参考文献：

[1]章之华.步进式太阳自动跟踪装置.能源研究与应用，1995，4（5）：18-19.