基于一體化的新能源建筑一體化設(shè)計(jì)與實(shí)踐

基于一體化的新能源建筑一體化設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1水處理系統(tǒng)的應(yīng)用新能源建筑實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能照明設(shè)備交換系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、智能化管理和控制系統(tǒng)組成。主要滿足高等教育專業(yè)相關(guān)課程（包括照明技術(shù)、綜合能源建筑技術(shù)、太陽(yáng)能熱機(jī)化合技術(shù)、太陽(yáng)能熱態(tài)分析技術(shù)和冷卻技術(shù)）的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐培訓(xùn)。2主要的安全設(shè)施建筑物設(shè)計(jì)為一層尖頂結(jié)構(gòu),建筑面積150m2,南側(cè)坡屋頂布置光伏發(fā)電陣列系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器陣列系統(tǒng),尖頂處設(shè)安全過(guò)道供參觀測(cè)試。南墻采用雙層結(jié)構(gòu),夾層空間分別與內(nèi)外墻設(shè)進(jìn)出風(fēng)口,在冬季或夏季通過(guò)控制各風(fēng)口的開(kāi)關(guān)可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝在建筑物旁。室內(nèi)空間布置成多媒體教室。建筑外觀如圖1。3太陽(yáng)能光伏及電能控制、儲(chǔ)能、配電和0.9.包括3路供電系統(tǒng):室外太陽(yáng)能電池板陣列系統(tǒng)及室外風(fēng)電系統(tǒng);室內(nèi)太陽(yáng)能光伏及風(fēng)電控制、儲(chǔ)能、配電和布線系統(tǒng);市電系統(tǒng)(220/380V),并為如下負(fù)載供電:室內(nèi)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、多媒體教學(xué)系統(tǒng),如圖2。3.1室外太陽(yáng)能電池板陣列系統(tǒng)和室外太陽(yáng)能系統(tǒng)3.1.1太陽(yáng)能電池板主要技術(shù)參數(shù)由20塊100W的太陽(yáng)能電池板組成,正常使用壽命20年。采用多晶硅材料。單塊太陽(yáng)能電池板主要技術(shù)參數(shù):最大輸出功率100W,開(kāi)路電壓43V,短路電流3.28A,最大輸出功率工作電壓34.5V,最大輸出功率工作電流2.9A,最大系統(tǒng)電壓50V,尺寸(長(zhǎng)×寬×厚)為999mm×823mm×30mm。3.1.2發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)額定功率2000W,額定風(fēng)速9m/s,啟動(dòng)風(fēng)速2.5m/s,工作風(fēng)速范圍2.5~25m/s,安全風(fēng)速50m/s,額定轉(zhuǎn)速360r/min,工作電壓為標(biāo)準(zhǔn)DC48V,發(fā)電機(jī)型式為三相交流永磁,限速方式為機(jī)械離心變槳距,停機(jī)方式為手動(dòng)/電動(dòng)牽引變槳距,塔架高度6m,塔頂主機(jī)重量130kg,使用壽命15年。3.2內(nèi)部控制裝置包括控制逆變系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及電纜布線系統(tǒng)。3.2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件包括采用了專為風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的液晶模塊,可以顯示蓄電池電壓、風(fēng)機(jī)電壓、光電池電壓、風(fēng)機(jī)功率、光電池功率、風(fēng)機(jī)電流、光電池電流、蓄電池電量狀態(tài),能夠控制風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池進(jìn)行限流限壓充電。具有完善的保護(hù)功能,配有專用的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,可實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。風(fēng)光互補(bǔ)控制器性能參數(shù):卸載開(kāi)始電壓56V,卸載開(kāi)始電流50A,卸載控制方式為PWM脈寬調(diào)制,顯示方式為L(zhǎng)CD(液晶屏顯示),顯示內(nèi)容有蓄電池額定電壓、風(fēng)機(jī)電壓、光伏電壓、風(fēng)機(jī)電流、光伏電流、風(fēng)機(jī)功率、光伏功率,靜態(tài)電流≤30mA,工作溫濕度范圍為-20~+55℃/35~85%RH(但無(wú)結(jié)露),保護(hù)類型有太陽(yáng)能電池防反沖、太陽(yáng)能電池防反接、蓄電池過(guò)充電、蓄電池防反接、防雷、風(fēng)機(jī)限流、風(fēng)機(jī)自動(dòng)剎車和手動(dòng)剎車,尺寸(寬×深×高)為425mm×430mm×170mm。3.2.2自動(dòng)切換,保證系統(tǒng)供電穩(wěn)定性逆變器具有交流自動(dòng)穩(wěn)壓輸出,過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、過(guò)熱、短路、反接等保護(hù)功能。整機(jī)逆變效率高,空載損耗低。具有可選市電切換功能,當(dāng)蓄電池欠壓或逆變器出現(xiàn)故障的狀態(tài)下,設(shè)備可將負(fù)載自動(dòng)切換到市電供電,從而保證了系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。逆變器主要技術(shù)參數(shù):額定輸出容量5kVA,額定蓄電池電壓48VDC,逆變器輸入過(guò)壓保護(hù)68VDC,逆變器輸入過(guò)壓恢復(fù)66VDC,蓄電池過(guò)放保護(hù)電壓42VDC,蓄電池過(guò)放恢復(fù)電壓48VDC,空載電流1.33A,輸出波形為純正弦波,額定輸出電壓220VAC。3.2.3分配由8塊免維護(hù)密封型鉛酸蓄電池組成,單塊蓄電池電壓12V,容量200Ah。單塊蓄電池技術(shù)參數(shù):額定電壓12V,額定電容200/10Ah/hr,浮充充電電壓14.50~14.90V,均衡充電電壓14.50~14.90V,均衡充電時(shí)間約4~16h。4全裝配太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)4.1供水系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器(真空管3套和平板3套)、支架、儲(chǔ)熱水箱、上水泵、輔能轉(zhuǎn)換泵、上水管線等;供水系統(tǒng)包括連接專用供水泵、專用自動(dòng)水位器、溫控器、回水管線、回水電磁閥、屋面高位熱水箱改造等;智能控制系統(tǒng)包括中心控制總承配電箱、配電電纜、溫控器等設(shè)備設(shè)施。太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)(圖3)。4.2太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)源水經(jīng)集熱器上水泵5輸送至集熱器1,通過(guò)溫度控制器9將達(dá)到設(shè)定溫度的熱水輸送到儲(chǔ)熱水箱2內(nèi)。然后再由輸水泵7送至用水點(diǎn)。儲(chǔ)熱水箱內(nèi)存水溫度下降低于設(shè)定值的熱水可輸送至集熱器再次加溫,以使儲(chǔ)水箱內(nèi)熱水時(shí)刻保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi),保證用戶全天候用水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)運(yùn)行原理:儲(chǔ)水箱設(shè)有溫度參考點(diǎn)T2,太陽(yáng)能集熱器設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)T1,當(dāng)集熱器溫度T1比儲(chǔ)水箱水溫T2高至設(shè)定溫差上限時(shí),太陽(yáng)能系統(tǒng)循環(huán)水泵啟動(dòng),提升儲(chǔ)水箱內(nèi)水的溫度。當(dāng)集熱器溫度T1比儲(chǔ)水箱水溫T2低達(dá)到設(shè)定溫差下限時(shí),太陽(yáng)能系統(tǒng)循環(huán)水泵停止,集熱器及系統(tǒng)管道中的水排回儲(chǔ)水箱中(同時(shí)達(dá)到排空防凍的目的)。在需要輔助加熱時(shí),當(dāng)T3溫度低于設(shè)定值時(shí)或水位低于設(shè)定水位且水溫低于設(shè)定水溫時(shí),輔能循環(huán)泵啟動(dòng)并通過(guò)輔能裝置將水加熱。當(dāng)T3等于設(shè)定溫度時(shí)輔能裝置及輔能循環(huán)泵停止。4.3溫、水系統(tǒng)該系統(tǒng)的工作過(guò)程全部由主控箱來(lái)完成,主控箱內(nèi)中心儀表,分別接收來(lái)自集熱器水溫探測(cè)器、儲(chǔ)水箱水溫探測(cè)器以及儲(chǔ)水箱水位探測(cè)器的信號(hào),根據(jù)不同的情況分別或聯(lián)合驅(qū)動(dòng)集熱器上水泵、輔助熱源上水泵起停,來(lái)達(dá)到收集熱水、保存熱量、應(yīng)急供水和防凍抗凍等目的,使系統(tǒng)用戶在任何情況下,任何時(shí)間內(nèi)都能獲取設(shè)定溫度的熱水。5智能管理和控制系統(tǒng)5.1基礎(chǔ)管理職能計(jì)算各種能源的收入、消耗、儲(chǔ)存情況。計(jì)算能源利用效率、能源價(jià)格、折合成標(biāo)準(zhǔn)煤,以及折合成碳當(dāng)量等指標(biāo)。基本管理職能:能源系統(tǒng)主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視;能源系統(tǒng)主設(shè)備的集中控制、操作、調(diào)整和參數(shù)的設(shè)定;實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的綜合平衡、合理分配、優(yōu)化調(diào)度;異常、故障和事故處理;基礎(chǔ)能源管理;能源運(yùn)行潮流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)短時(shí)歸檔、數(shù)據(jù)庫(kù)歸檔和即時(shí)查詢。5.2fpga三維顯示控制平臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)是一款功能齊全、操作方便、精確可靠的設(shè)備,應(yīng)用了最新的顯示技術(shù)、微電子技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊技術(shù),由液晶屏、按鍵、ARM微處理器為核心的主板、主電源、外供傳感器電源等構(gòu)成,包含豐富的顯示畫面、靈活的操作方式以及強(qiáng)大的記錄、運(yùn)算、控制和管理功能,大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,可連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)200d以上,數(shù)據(jù)采樣速率高于0.2s/通道,工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),便攜式防震結(jié)構(gòu),大屏幕液晶顯示屏,輕觸薄膜按鍵,操作簡(jiǎn)單。適合于惡劣工業(yè)環(huán)境。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)以及負(fù)載系統(tǒng)由PLC進(jìn)行控制。太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電系統(tǒng)均可由