Tiêu đề so xo 888 kế:so xo 888 kế và thi công lớp vỏ công trình tiết kiệm năng lượng dựa trên công nghệ tương tác - hệ thống lớp vỏ công trình tiết kiệm năng lượng quang điện đa phương thức sử dụng gương phản chiếu

Sinh viên:Feng Yiheng

Hợp tác dự án:Xu Minghao, Zhu Jianhao, Li Jiasai

Người hướng dẫn:Li Li, Fang Lixin

Kết xuất dự án

01 Bối cảnh nghiên cứu và tổng quan dự án

Vấn đề năng lượng và môi trường là một trong những vấn đề quan trọng cần được giải quyết cấp bách trong thế kỷ mới Trong bối cảnh hiện nay về tính trung hòa carbon, bảo tồn năng lượng và giảm phát thải, các tòa nhà, với tư cách là một trong những cơ quan chính về tiêu thụ năng lượng và phát thải ô nhiễm, phải chịu nhiều trách nhiệm hơn Trong so xo 888 kế kiến ​​trúc, so xo 888 kế lớp vỏ tòa nhà đóng vai trò quan trọng trong việc giảm mức tiêu thụ năng lượng của tòa nhà, cải thiện trí thông minh của tòa nhà, tăng cường phản ứng của tòa nhà với môi trường và cải thiện khả năng kiểm soát môi trường bên trong của tòa nhà Các so xo 888 kế bề ngoài tòa nhà truyền thống thường gặp các vấn đề như độ thông minh thấp, chức năng đơn lẻ, khả năng tương tác với môi trường kém và mất kết nối với các yêu cầu chức năng bên trong của tòa nhà Đối với các lớp vỏ quang điện của tòa nhà truyền thống, các vấn đề như không thể theo dõi quỹ đạo của mặt trời theo thời gian thực, các chức năng của lớp da đơn lẻ và hiệu suất phát điện thấp trên một đơn vị diện tích của các tấm quang điện là một trong những vấn đề

Dự án so xo 888 kế này dựa trên dự án tòa nhà văn phòng mới của Trung tâm Nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Kiến trúc Giang Tô Dựa trên trang web thực tế, thông qua so xo 888 kế vỏ công trình xanh hợp lý, chúng tôi cam kết cải thiện tính thông minh của hệ thống vỏ quang điện của tòa nhà dựa trên công nghệ tương tác Nó đề xuất các cách tương tác với môi trường bên trong và bên ngoài, theo dõi quỹ đạo thay đổi của ánh sáng mặt trời và tăng hiệu suất phát điện quang điện thông qua nhiều gương phản xạ di động Nó so xo 888 kế một hệ thống da quang điện xây dựng tương tác, hiệu quả, thông minh và đa chức năng

Dự án đề xuất bốn hướng phát triển mới cho da quang điện làm nguyên tắc hướng dẫn chính của so xo 888 kế:

1. Nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng Trên cơ sở tổng lượng năng lượng mặt trời nhất định mà mặt tiền thu được, diện tích các tấm quang điện được sử dụng sẽ giảm xuống để giảm chi phí và cân bằng lượng khí thải carbon trong toàn chu trình của tòa nhà

2. Thông minh và tương tác Nó có thể điều chỉnh kiểu nhận ánh sáng của riêng mình theo những thay đổi theo thời gian thực về độ cao và góc phương vị của mặt trời (tương tác, thích ứng)

3. Tích hợp và phối hợp với các chức năng của tòa nhà Thu hoạch năng lượng quang điện được kết hợp với chức năng kiểm soát môi trường trong nhà và chiều cao yêu cầu về thị lực của mắt con người (Hệ thống kiểm soát môi trường)

4. Thẩm mỹ mặt tiền mới Kết hợp với so xo 888 kế tổng thể của mặt tiền, hình thức của mặt tiền được xem xét dưới góc độ thẩm mỹ kiến trúc

Trái: Bố cục tòa nhà|Phải: Hướng phát triển mới của da quang điện

02 so xo 888 kế dự án

Trong dự án này, việc xây dựng kế hoạch khối lượng tòa nhà có liên quan chặt chẽ đến môi trường xây dựng của nó Trong quá trình so xo 888 kế, cần đảm bảo rằng so xo 888 kế phương án kiến trúc và phân tích môi trường xây dựng được thực hiện đồng thời và thúc đẩy lẫn nhau Khi dự án này xác định hướng so xo 888 kế sử dụng tấm quang điện làm mặt tiền hướng về phía Nam của tòa nhà, bức xạ mặt trời mà các sơ đồ khối lượng tòa nhà khác nhau nhận được là đặc biệt quan trọng Lượng bức xạ mà bề mặt hướng về phía Nam nhận được sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phát điện và mục tiêu kiểm soát của lớp vỏ quang điện của tòa nhà Vì vậy, đối với dự án này, cần xem xét sự phát triển của khối lượng xây dựng và bức xạ mặt trời hàng năm trên bề mặt tòa nhà, đồng thời sử dụng phân tích ánh sáng mặt trời để thúc đẩy sự phát triển của khối lượng so xo 888 kế tòa nhà Khi dự án này sử dụng lớp quang điện cố định, cường độ ánh sáng trong nhà vào những thời điểm điển hình trong năm sẽ được mô phỏng và phân tích Có thể thấy rằng 3-5Trong không gian văn phòng ở tầng 1, cường độ ánh sáng ở phòng hướng Nam cao hơn nhưng độ đồng đều trong một phòng là không đủ Cường độ ánh sáng gần cửa sổ cao hơn nhiều so với cường độ ánh sáng xa cửa sổ;Điều kiện ánh sáng ở các không gian khác kém và hệ thống lớp vỏ có vai trò dẫn hướng thấp hơn trong việc phân bổ ánh sáng bên trong tòa nhà Về việc phát điện quang điện, các tính toán mô phỏng ước tính rằng khi một tòa nhà sử dụng lớp quang điện cố định thì sản lượng điện hàng năm xấp xỉ19483kWh, tổng công suất phát điện tương đối cao nhưng diện tích tấm quang điện được sử dụng lớn và hiệu suất phát điện trên một đơn vị diện tích thấp

Trái: phân tích ánh nắng|Phải: Phân tích ánh sáng ban ngày

Nói chung, nếu sử dụng lớp vỏ quang điện cố định thì có thể tồn tại các vấn đề sau:1. Hiệu suất sử dụng năng lượng trên mỗi đơn vị diện tích thấp hơn Trong khi thu được nhiều năng lượng mặt trời hơn để phát điện quang điện, diện tích tấm quang điện lớn hơn được sử dụng và hiệu suất phát điện của tấm quang điện trên một đơn vị diện tích thấp2. Thiếu tính tương tác và khả năng kiểm soát thông minh Do sử dụng các tấm quang điện cố định nên da quang điện không thể tương tác với những thay đổi của môi trường bên ngoài và thực hiện điều khiển thông minh tương ứng3. Thiếu kết nối với hoạt động kiểm soát môi trường tổng thể của tòa nhà Chức năng của lớp vỏ quang điện cố định tương đối đơn lẻ và thiếu kết nối với hệ thống kiểm soát môi trường bên trong và tầm nhìn của tòa nhà4. Các tấm quang điện diện tích lớn ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của mặt tiền Do một tấm quang điện diện tích lớn được lắp đặt nên so xo 888 kế mặt tiền của tòa nhà cần phải phù hợp với cách bố trí của nó, điều này tạo ra một số vấn đề nhất định đối với sự phối hợp tổng thể và vẻ đẹp của mặt tiền5. Tạo ra nhiều ô nhiễm hơn trong quá trình xây dựng và sản xuất Các tấm quang điện sẽ tạo ra một lượng ô nhiễm môi trường nhất định trong quá trình sản xuất Diện tích tấm quang điện lớn hơn đồng nghĩa với việc phát thải ô nhiễm nhiều hơn
Dựa vào điều này, dự án so xo 888 kế này cố gắng sử dụng công nghệ tương tác Thông qua hệ thống điều khiển tự động và so xo 888 kế kết cấu cơ khí, nhóm nghiên cứu đã so xo 888 kế hệ thống vỏ tòa nhà tiết kiệm năng lượng quang điện đa phương thức Hệ thống bao gồm các mô-đun mặt tiền tương tác để đạt được các chức năng sau:1. Hệ thống phản chiếu thích ứng tập trung và phản chiếu ánh sáng trực tiếp từ bức tường vốn ban đầu trở thành ánh sáng chói của cửa sổ hoặc bị phản xạ thành ô nhiễm ánh sáng đô thị lên các tấm pin mặt trời ở mặt tiền có kích thước nhỏ, từ đó tăng cường độ ánh sáng trên một đơn vị diện tích, cải thiện hiệu suất phát điện và giảm diện tích của các tấm quang điện2. Khi cường độ bức xạ mặt trời thấp và hiệu suất phát điện quang điện không cao, trần phản quang nhúng có thể phản chiếu trực tiếp ánh sáng mặt trời vào trần dẫn sáng bên trong tòa nhà để giúp cung cấp ánh sáng trong nhà và tối ưu hóa tính đồng nhất của môi trường ánh sáng bên trong tòa nhà3. Để cải thiện hiệu suất năng lượng tổng thể của hệ thống da, hệ thống kiểm soát da thông minh sẽ kiểm soát việc sử dụng và phân phối năng lượng thu được dựa trên môi trường bên ngoài và nhu cầu bên trong theo thời gian thực, lấy hiệu quả năng lượng toàn diện làm điểm khởi đầu và các yêu cầu chức năng làm điểm khởi đầu

Thành phần mô-đun và đa phương thức (Nguồn ảnh: Bằng sáng chế "Hệ thống tường rèm mặt tiền tòa nhà tiết kiệm năng lượng quang điện đa phương thức sử dụng gương phản chiếu")

Các đơn vị mặt tiền và hệ thống giao diện

Hiển thị mặt tiền

03 Tính toán và mô phỏng

Để tính toán hình dạng kết cấu cơ khí tối ưu và mô phỏng hiệu suất phát điện, học sinh sử dụng C#Phát triển phần mềm tối ưu hóa mô phỏng lặp đặc biệt để giải quyết các vấn đề về kiểu phản xạ động mà phần mềm tính toán ánh nắng truyền thống không thể giải quyết được và áp dụng cho hai bản quyền phần mềm Bằng cách mô phỏng ánh sáng mặt trời quanh năm, chiều dài và góc điều khiển của từng khớp đã được tính toán Mỗi bộ phận được điều khiển bởi hai bộ động cơ tương ứng để điều khiển độ uốn của các khớp và góc nghiêng tổng thểSolidWorksLập mô hình để xác minh chuyển động Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng và phân tích các sơ đồ phản xạ khác nhau và sau khi tính toán mô phỏng, cuối cùng họ đã áp dụng sơ đồ phản xạ kiểu ngón tay Hiệu suất năng lượng của nó, không tính đến tổn thất thực tế, có thể đạt hiệu suất cao nhất của một tấm pin mặt trời có diện tích bằng nhau, luôn vuông góc với tia nắng mặt trời109%, trong khi cố định theo kiểu truyền thống hơnPVcó thể tăng thêm khoảng189.30%

Dựa trênGPUẢnh chụp màn hình của phần mềm hệ thống tối ưu hóa và tính toán hiệu suất năng lượng mặt tiền quang điện động phản chiếu phản xạ tăng tốc

Trái: Sơ đồ nguyên lý tính toán|Phải: So sánh kết quả

Mô phỏng góc phản xạ quanh năm

04 Xây dựng thực thể

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu và nghiên cứu các công nghệ chủ chốt như nguyên lý tấm quang điện, công nghệ điều khiển tự động và so xo 888 kế kết cấu cơ khí Trên cơ sở kiến thức kiến trúc tích hợp kiến thức đa ngành để tiến hành so xo 888 kế toàn diện Đối với so xo 888 bị phản chiếu di động trong mô-đun mặt tiền, một so xo 888 bị phản chiếu cơ học điều khiển điện tử tương tự như khớp ngón tay đã được so xo 888 kế và phát triển Chức năng lấy nét đạt được bằng cách kiểm soát các góc uốn khác nhau của từng khớp

Lặp sơ đồ thành phần phản chiếu

ArduinoVà so xo 888 kế hệ thống điều khiển

Sơ đồ kiến trúc hệ thống

Để kiểm chứng hiệu quả hoạt động thực tế, học sinh đã xây dựng nó1:4của2*3Mảng ô mẫu, sử dụng3DIn và sản xuất các nút tùy chỉnh, sử dụngCNCSản xuất các linh kiện khác bằng phương pháp cắt laser

3DIn các nút tùy chỉnh

Sản xuất mô hình rắn

Sau khi xây dựng xong, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm và thu thập dữ liệu trong môi trường thực tế Hiệu suất năng lượng cao nhất của mặt tiền quang điện tương tác phản chiếu cao hơn gấp đôi so với các tấm quang điện được đặt ở góc tối ưu và khả năng sản xuất điện toàn diện suốt cả ngày cao ngang với các tấm pin mặt trời được đặt ở góc tối ưu150%, Do một loạt lý do như hiệu suất phản xạ, sinh nhiệt và hao pin nên dữ liệu đo được thực tế nhỏ hơn một chút so với dữ liệu mô phỏng trước đó nhưng vẫn đạt hiệu suất thu quang điện tốt hơn so với dữ liệu cố định truyền thống

Kết quả chạy

Kết quả so xo 888 kế đạt giải nhất tỉnh Giang Tô và giải nhì vòng chung kết toàn quốc Cuộc thi so xo 888 kế nghệ thuật số của Đại học Quốc gia lần thứ 10 dành cho các nhà so xo 888 kế tương lai - Cuộc thi sáng tạo vì mục tiêu phát triển bền vững của Liên hợp quốcXin bản quyền phần mềm kết quả nghiên cứu so xo 888 kế2vật phẩm1.Dựa trênGPUHệ thống tối ưu hóa và tính toán hiệu suất năng lượng mặt tiền quang điện động phản xạ gương được tăng tốcV10, số đăng ký: 2022SR1620599，2022Năm08tháng09日2.Hệ thống tính toán quỹ đạo hoạt động của hệ thống quang điện phản xạ động kiểu ngón tayV10, số đăng ký:2022SR1469449，2022Năm08tháng01日Xin cấp bằng sáng chế cho kết quả nghiên cứu so xo 888 kế2vật phẩm1.Hệ thống tường rèm mặt tiền tòa nhà tiết kiệm năng lượng quang điện đa phương thức sử dụng gương phản chiếu, số ứng dụng: 202211160364.7， 2022Năm09tháng22日2.Phương pháp tính toán và tối ưu hóa hiệu suất mặt tiền quang điện động phản xạ gương, số ứng dụng: 202211160829.9，2022Năm09tháng22日