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第1篇

新型路口警示燈由底座、立桿、微型垂直軸風力發電機、溫差發電機、電源板、超級電容電池、LED警示燈等構件組成。通過底座可以把警示燈固定于路面上，底座上的立桿用來支撐警示牌、風力發電機、溫差發電機和太陽能集熱板。警示燈的最上端為太陽能集熱板，集熱板上方罩著透明玻璃保溫外殼，中間開孔安裝LED燈珠，下方與溫差發電機的吸熱面連接（根據需要可安裝40×40×4MM溫差發電機5～10片，接觸面需涂抹導熱硅脂），未安裝溫差發電機的位置鋪設4MM厚的隔熱層。溫差發電機的散熱面與散熱底盤連接（接觸面需涂抹導熱硅脂），電源輸出線和頂部LED電源線通過中空的風力發電機定子軸管與風力發電機的電源輸出線一起引至指示牌箱體內，連接到電源控制板上。指示牌箱體上的LED閃光器電源線和蓄電池的電源線則在箱體內直接與電源控制板連接，另外還可根據需要在箱體上安裝光線感應器，光線感應器可以感知光線變化，通過電源控制板來控制警示燈的開關。

2.新型路口警示燈的工作原理和參數配置

2.1溫差發電機的工作原理和功率匹配不同的金屬導體（或半導體）具有不同的自由電子密度（或載流子密度），當兩種不同的金屬導體相互接觸時，在接觸面上的電子就會由高濃度向低濃度擴散。而電子的擴散速率與接觸區的溫度成正比，所以只要維持兩金屬間的溫差，就能使電子持續擴散，在兩塊金屬的另兩個端點形成穩定的電壓。這種現象稱為塞貝克效應。根據塞貝克效，將一個P型溫差電元件和一個N型溫差電元件在熱端用金屬導體電極連接起來，在其冷端分別連接冷端電極，就構成一個溫差電單體。在溫差電單體開路端接入負載RL，如果溫差電單體的熱面吸收熱量，那么溫差電單體熱極和冷極之間就會建立溫差，就會有電流流經負載RL，負載上將會得到一定的電功率，從而實現了由熱能到電能的直接轉換。為保持電流的持續輸出，熱極和冷極之間就必須始終保持一定的溫差，這就需要不斷地對熱極供熱，從冷極排熱。用半導體材料制成的溫差電單體經過一定的工藝加工成片狀結構（簡稱發電片），然后根據需要進行適當的串并聯后，就可以輸出符合超級電容電池充電要求的電壓和電流，得到我們想要功率的溫差發電機。通常一片外形尺寸為40×40×4MM溫差發電片在60℃溫差下可以產生3V左右的電壓和3A的電流，功率達到10W，因此我們如果想讓溫差發電機為工作電壓為直流12V，功率為60W的設備供電，我們就最少需要8塊功率為10W的溫差發電片，其中每4片發電片串連成一個回路，形成2個串連回路，然后把這2個串連回路并接起來，就可形成一臺輸出電壓為直流12V，功率為60W的溫差發電機。

溫差發電機的工作穩定狀態取決于兩極的溫差穩定情況，溫差過小則發電功率不足，溫差過大則會損壞發電機，所以持續穩定的熱源對溫差發電機至關重要。以太陽能為熱源的溫差發電機就存在供熱不穩定的情況，不能獨立為設備供電，于是同位素溫差發電機（又稱核電池）應運而生，不僅可以做到體積小、功率大且輸出穩定，而且使用壽命非常長。前蘇聯從1960年代末開始研究制造放射性同位素溫差電機,該類型發電機以Sr90為熱源,可穩定提供7～30V，80W的輸出，平均使用壽命大于10年。而美國國家航空和宇航局也先后在多艘宇宙飛船上使用以各種放射性同位素為熱源的溫差發電裝置。其中旅行者1號飛船上的所有電能均由熱電轉換模塊提供，該電力系統已安全運行了33多年。雖然同位素溫差發電機性能優良，但是因為價格昂貴，目前還無法達到民用標準，所以新型路口警示燈任然采用價格便宜的太陽能集熱板為溫差發電機提供熱源。

2.2微型垂直軸風力發電機的工作原理和功率匹配垂直軸風力發電機是采用空氣動力學原理，采用由輪轂固定在一起的垂直葉片組形成的風輪作為接受風力的單元，利用風力吹動風輪旋轉，帶動稀土永磁發電機進行旋轉發電。風力發電機因風量不穩定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經控制器的整流和穩壓后才能對超級電容蓄電池充電。由于垂直軸風力發電機的抗風能力強，發電功率上升速度快，在低風速運轉時的發電量也較大，非常適合在沿海及山區多風地帶使用。風力發電系統的功率是由蓄電池功率決定的，風力發電機的功率只對電池充電速度有影響，所以我們選擇風力發電機時要首先考慮電池組功率和用電設備功率的匹配，然后再根據當地的風力情況選擇合適的風力發電機功率。風力發電機功率的大小不僅取決于機頭功率的大小，而且與風量的大小密切相關。在沿海地區，小的風力發電機會比大的更合適。因為它更容易被因海陸溫差而形成的持續微風帶動而發電，所以新型路口警示燈選用100W風力垂軸發電機。

2.3超級電容電池性能分析和容量選定超級電容電池又叫黃金電容、法拉電容，它通過極化電解質來儲能，屬于雙層電容的一種。由于其儲能的過程并不發生化學反應，因此這種儲能過程是可逆的，所以超級電容器可以反復充放電幾萬次以上。目前性能最好的高能鎳碳超級電容電池采用新型固體功能材料制作，具有超高容量和耐壓值。用于小功率設備供電上具備以下技術優勢：（1）充電速度快：由于不存在電能轉化化學能的化學反應，充電10幾分鐘可達其額定容量的95%以上；（2）循環使用壽命長，沒有“記憶效應”，預計深度充放電循環使用次數可達5萬次以上；（3）功率密度高，可達2.0度/kg以上，相當于普通電池的數十倍；（4）電池生產所用的原材料均是廉價的綠色環保金屬，生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染；（5）充放電線路簡單，安全系數高，適合長期免維護使用；（6）工作環境溫度范圍寬，在-40℃～＋70℃之間均能正常充放電。

正是因為超級電容電池具備以上優點，非常適合在工作環境惡劣、充放電頻率高、負載功率小的新型路口警示燈上應用。所以才被選做警示燈的儲能裝置。按照警示燈10W左右的功率計算，我們選用2組128W（3.2V40AH）的超級電容電池即可滿足警示燈48小時的工作需求（采用點亮1秒后再熄滅1秒的秒閃方式工作）。

2.4新型路口警示燈的系統圖和工作原理

3.工作原理

當可再生能源風能和太陽能任何一種具備發電條件時，垂軸風力發電機或太陽能溫差發電機即開始工作，產生電能。風力電經過整流與溫差電分別經穩壓模塊調壓至同一電壓后接入充放電控制模塊。充放電控制模塊分配部分電源到輸出控制模塊供LED使用，分配另一部分電源對超級電容電池進行充電。當風能和太陽能都不具備發電條件時，超級電容電池通過充放電控制模塊向輸出控制模塊供電，驅動LED正常工作。另外輸出控制模塊可以外接光控開關，保證警示燈只在光線微弱時開始工作。

4.總結

第2篇

能源問題已經成為當今世界共同關注的問題，能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。住宅建筑作本身是巨大的能源消費者。隨著我國人民生活水平的不斷提高，住宅能耗占全國能源消費總量的比例也逐年增加。在我國政府提出建設“節能省地型住宅”和“2020年建筑節能遠景規劃目標”，的今天，堅持可持續發展原則，節約能源，已成為住宅建筑節能設計的重要工作。

2住宅建筑節能的內容

2.1住宅建筑節能的定義

住宅建筑節能是指通過采用合理的建筑設計和選用符合節能要求的新型墻體材料、屋面隔熱材料、門窗、空調等措施，執行建筑節能規范標準，加強住宅建筑耗能設備的管理和使用，合理設計建筑結構的熱工性能，提高其照明、采暖、給排水及通風系統的運行效率及利用可再生資源的能力，從而降低建筑物的能源消耗。

2.2住宅建筑節能的控制內容

①合理規劃節能方案根據住宅所在地環境特點，依照國家及地方住宅建筑節能標準，綜合考慮住宅開發、利用、維護成本，合理地規劃設計節能方案，保證住宅建筑節能效果。②合理利用節能材料節能材料進場前應按照規范標準及設計要求認真核對，審核有關質量保證資料、技術推廣證書。對于保溫隔熱材料、隔熱型材、外窗及中空玻璃、幕墻玻璃、散熱器、風機盤管機組、低壓配電系統的電纜、電線在使用前應根據有關規范要求取樣試驗合格。

3現有住宅工程建筑節能存在的問題

3.1節能材料的選擇

目前，建材市場上主要供應的節能材料種類單一，且大多為一次性能源，而且大多節能材料從國外引進，價格較高、具有自主知識產權、能夠形成主流產品與技術的不多，難以滿足日益增長的市場需求，為推廣使用節能材料帶來難度。另外部分開發商片面的追求降低住宅建筑節能成本，不會綜合考慮節能效果、建筑節能的全部費用等因素；或者缺乏對節能新產品的了解，往往造成節能材料選擇使用不當，影響住宅建筑的節能效果。

3.2住宅建筑節能規劃與設計

目前，多數新建的住宅建筑在進行規劃、設計時僅考慮建筑物的外觀及造型，不重視綠化景觀設計及相關配套工程的建設，相關規劃部門也只要求住宅的方位與周圍的有關參照物相一致（如道路），忽視住宅小區與周圍環境相協調，未考慮住宅建筑的日照及自然通風要求，不能保證房屋的最佳朝向。住宅節能設計在我國還處于起步和發展階段，還沒有一套成熟、通用的體系，某些不成熟的節能技術，通常會產生一些垃圾建筑及建筑垃圾，降低了住宅的耐久性，不利于建筑結構的穩定，損壞建筑結構主體，縮短房屋的壽命，例如外墻內保溫、外墻自保溫、夾芯保溫等做法所產生的一些問題正在加劇一些垃圾建筑和建筑垃圾的產生。

3.3節能住宅的檢測與驗收方法不完善

建筑熱工法是目前國內外檢測建筑節能達標與否常用方法，建筑墻體的傳熱系數是建筑熱工法的一項重要指標。熱工法現場測量的內容主要包括：熱流密度、室內外氣溫、保溫建筑墻體的內外表面溫度以及熱流計的兩表面溫度。此測試方法是以被測試墻體單元的熱工性能代表整棟樓或整個小區的墻體熱工性能。此方法的缺點是具有代表性的測點難以確定，難以準確而全面的確定整個住宅小區內所有建筑墻體及屋面的熱工性能。另外，保溫工程作為一項重要的分項工程，目前仍缺少相應的檢測驗收標準，國家建筑安裝統一驗收標準中也沒有相關內容的規定，施工質量難以檢驗、保證。

4住宅建筑節能設計措施

4.1既有住宅的節能改造措施

非節能既有建筑主要有兩類，一類是已裝修的并居住多年的，這類建筑往往是建成多年的老房子，裝修比較簡陋，居住結構也不合理，各類設施老化，居住者本身為中下等收入群體；另一類是未裝修過的新住宅。對于前者，節能改造要首先考慮成本，以最經濟、效果最明顯的地方下手，無需大動干戈；后者在裝修環節中需加入一系列的節能措施。這二者都可以通過墻體、屋面、房屋結構、門窗的改造達到節能效果。既有住宅建筑節能技術改造的推廣與實施對實現《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中的節能目標具有很大的促進作用。我們不僅在節能改造的技術上需要進一步探索，用最簡便、最經濟的措施達到最好的節能效果，而且還需要改變陳舊的觀念，加大經濟投入力度，推出切實可行的管理方法。

4.2新住宅的節能設計措施

應該從可持續發展及發展循環經濟的角度來定位節能住宅以及節能技術，根據住宅的全生命周期來規劃設計建設。針對以上存在的問題，應該從以下幾個方面來解決：①節能住宅要進行科學合理的規劃、設計住宅建筑的布局規劃應根據當地的氣候特點，因地制宜，使建筑物的整體布置和平面布置有利于利用太陽能和利于自然通風，保留小區內自然水域面積，盡量減少硬化地面，增加綠化，形成適合居住的小區氣候。規劃過程中還應該注意建筑物的最佳朝向，采用南北向或接近南北向，使得建筑物可以合理利用太陽能，達到“冬暖夏涼”的效果。房屋的單體設計應控制其體型系數，應該增加房屋的進深，減少體形系數，以減少其結構的熱損失，減小建筑能耗。②提高建筑結構的保溫性能建筑圍護結構的保溫隔熱性能是影響建筑能耗最直接的因素。建筑圍護結構主要有屋頂、外墻和外窗三部分組成。屋頂應采用高效的保溫隔熱屋面，其傳熱系數和熱工性能應滿足規范規定，在條件允許的情況下可以采取屋頂綠化等措施；外墻采用新型的低熱轉移值的節能墻體材料；外窗是建筑結構熱工性能最差的環節，因此提高建筑結構節能性能的有效途徑是控制窗墻比，提高窗戶的保溫隔熱性能。③提高設備的能效比及利用新能源隨著我國的經濟發展，南方地區的居民夏季對空調的需求和使用逐年增長，另外北方地區冬季還需要供暖。能效比是空調、供暖等設備的重要的競技性指標，能效比越高，說明該設備越節能。所以應優先選用符合國家規定的節能型空調和供暖設備。要實現住宅節能，一方面要通過降低建筑能耗；另一方面是利用新能源，減少消耗常規能源。例如，合理利用太陽能，采用太陽能集中供熱水系統。④完善節能設計規范標準節能技術與傳統工藝有著很大的區別，施工技術要求更高，技術難度更高。目前國家及各級政府部門也相繼出臺相應的規范和標準，對節能設計起到一定的指導作用，但是有些規范可操作性差。因此，在節能建筑施工前，要結合現有規范標準制定詳細的技術交底，編制完善的、操作性強的、能夠指導施工全過程的施工組織文件，加強施工人員的技術培訓，嚴格按照施工規范施工。⑤完善對節能住宅的檢測和驗收方法節能住宅的檢測和驗收主要包括節能效果的檢測和施工質量的驗收。首先要對住宅節能體系進行認真檢測，根據其離散程度，確定可靠的保證率。同時加強對各施工工序的專項檢查和監理工作，規范、完善對節能效果和施工質量的驗收方法。

第3篇

經濟的發展加快了城市化的進程，目前建筑耗能占我國整體能源消耗總量的百分比逐年上升。由于每年都要新建或者改建一些建筑，這就會消耗大量的能源，使自然環境不斷的惡化。同時，在建設中存在著嚴重的水污染、土地資源的利用率較低、建筑耗材高等一些嚴重的問題。由于自然環境地不斷惡化，這就使建筑系統內外物質的良性循環和能量的良性轉換得到嚴重的破壞，即生態環境遭到嚴重破壞。由此可見，居住住宅區的氣候設計，不僅僅只是能夠充分的利用自然能源、盡量減少再生能源消耗的一個問題，還是直接處理人與自然之間關系的一個問題。

二、環保節能建筑設計原則

1要做到對環境的影響降低到最小化。具體如下：

（1）防止在建筑設計的過程中污染水、土壤和空氣；

（2）盡量的使用本地建材，這樣做不僅可以大大的減少在運輸的過程中對環境的污染，同時還能在一定程度上促進當地的經濟發展；

（3）注重建筑材料的循環利用。我們在選擇材料時，一定要充分的考慮材料的可循環性，在建設過程中倡導材料循環再利用。

（4）盡量利用既有的建筑，從而能夠提高建筑物的使用壽命。

2要使資源的利用率達到最高。即要充分地利用在建設的過程中的能源、水、土地、以及各種建筑材料等，從而可以更好的節約能源。

3要做到能夠最好的對待生態環境。這里所說的對待生態環境好是指要做到對于人和其他自然中的生物的生存和健康要有利。眾所周知“以人為本”原則固然正確，然而人類亦是自然生物當中的一份子。因此，在建筑設計中，不但要滿足“人”的物質需求、精神需求，還要做到平衡人類與生態環境的關系，從而更好的實現可持續發展。

三、如何實現建筑設計中節能環保

1建筑的綠化覆蓋

綠化和自然環境不是孤立存在，他們之間相互依賴。要想實現建筑的綠化覆蓋，首先要使建筑空間與城市綠化能夠得到統一。其次，要將建筑與綠化復合，使雙方的效益達到最大化。再次，要以一種人性化的方式解決建筑與城市的生態問題。

2選用綠色環保節能型建筑材料

（1）裝飾材料。因為不同的裝飾材料所消耗的能源都不盡相同。例如，如果一個房間貼著深色的壁紙，其所需要的照明用電是同樣大小貼淺色壁紙的房間的兩倍。另外，房間里面選擇合適的燈具可以實現節能效果。首先，像大面積的房間例如客廳，要選用那些多角度的裝飾燈具，這樣可以更好的使房間的每一個角落都可以得到照明；其次，應大量使用一些節能的燈具，使燈的亮度根據自然光線的強弱來調節；再次，要鼓勵居民經常使用不同規格的燈泡。因為不同材料對于能源的利用是不一樣的，所以要盡可能的選用那些綠色節能的材料來建造我們的家園。

（2）維護材料。據統計，目前我國的民用建筑外墻圍護熱能損耗量是發達國家的幾倍甚至十幾倍，因此，解決外墻周護熱能損耗的問題刻不容緩。市場上一些新型的節能環保材料如：外墻擠塑板、中空玻璃、倒置式隔熱保溫屋面等都可以更好的提高建筑的保溫性能，改善建筑熱工環境，因此，在今后的建筑設計中我們要積極的推廣使用。

（3）要開發一些新的節能能源代替電力。目前，節能燈的使用雖然在一定程度上緩解了部分用電緊張的局面，但是每逢夏季，用電不足的現象在我國南部仍然存在。因此，如果在建筑住宅設計的最初階段把燃氣作為電力能源的補充考慮進去的話，就能夠節省很大一部分的電力。因為液化天然氣具有安全、價格低廉、清潔等優點，所以成為燃氣空調的首選能源。此外，我們還要加大對新能源的開發，如地熱、水熱、風能等自然能源。

3屋面節能設計

住宅建筑護充分考慮節能設計以后，還應對屋面隔熱保溫效果進一步加強。首先，選擇保溫層的時候，要選擇那些導熱系數較低并且密度較小的材料，以防止屋面厚度和重量過于大；其次，要控制好保溫層的吸水率，防止由于保溫層吸水過量導致保溫效果降低。目前市場上，膨脹珍珠巖保溫層能夠很好地解決常規屋面保溫材料的一些缺點，而且它不污染環境、價格也比較低廉、施工操作還簡單。至于住宅建筑其他部位則應該根據實際情況來進行分析。

4太陽能的利用

在我國，大部分地區都有較好的太陽能資源，這樣就可以大大的減少建筑能耗。太陽能的主要利用方式有兩種：

（1）主動式太陽能建筑。指那些需要借助其他資源配合的太陽能使用系統的建筑。在該系統里面，光電系統的研究最多，這是因為它的能量轉換率低但是費用卻很高。所以如果想要在今后能夠大批量使用的話，還需要進一步來研究。

（2）被動式太陽能建筑。主要是指在陽面通過使用儲蓄熱質和陽光房來吸取儲備熱量進而將其合理利用的這樣一種形式，這種方式在我國目前應用比較廣泛。

四、結語